RU2506466C1

RU2506466C1 - Detachable connection

Info

Publication number: RU2506466C1
Application number: RU2012126336/12A
Authority: RU
Inventors: Евгений Юрьевич Шевцов; Юрий Владимирович Шевцов; Игорь Константинович Игуменов
Priority date: 2012-06-22
Filing date: 2012-06-22
Publication date: 2014-02-10
Also published as: RU2012126336A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention refers to assemblies and parts of machines of general mechanical engineering, and namely to detachable connections, and can be used for creation of new connection devices of a coupling and a nipple type, or two half-couplings, and is aimed at simplification of a connection structure and easy production of its elements. The detachable connection consists of a cylindrical nipple and a coupling with a fastening device. The device fixing the nipple is made in the form of a spherical spring composed of two similar flat elastic rings with a radial cut-out equal to ring thickness and arranged in the inner part of the coupling cylindrical cavity.

EFFECT: simpler structure of a connection and easier production of its elements.

4 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к узлам и деталям машин общего машиностроения, а именно к разъемным соединениям и может быть использовано для создания новых соединительных устройств типа муфты и ниппеля или двух полумуфт.The invention relates to components and parts of machines of general engineering, namely to detachable joints and can be used to create new connecting devices such as couplings and nipples or two coupling halves.

На основе изобретения возможно проектирование разъемных соединений с различным усилием зажима, при этом усилие зажима задается с высокой точностью. Конструкционные зажимные соединения для разборного или неразборного соединения деталей с возможностью вращения или фиксированного, в том числе для замены стопорных шайб и в частности для зажима сменных бит в инструменте. Конструкция разъема позволяет получать как негерметичные, так и герметичные разъемные соединения, используемые как быстроразъемные соединения для трубопроводов, работающих с различными средами под давлением и вакуумом. Предлагаемое быстроразъемное соединение для трубопроводов позволяет использовать его для соединения различных типов труб, подсоединение их коллектору, для подсоединения к ним различных клапанных, запорных и измерительных устройств.Based on the invention, it is possible to design detachable joints with different clamping forces, while the clamping force is set with high accuracy. Structural clamping joints for collapsible or non-collapsible connection of parts with the possibility of rotation or fixed, including for replacing lock washers and in particular for clamping interchangeable bits in the tool. The design of the connector allows you to get both leaky and sealed detachable joints used as quick disconnect couplings for pipelines working with various media under pressure and vacuum. The proposed quick connection for pipelines allows you to use it for connecting various types of pipes, connecting them to a manifold, for connecting various valve, locking and measuring devices to them.

Известны цанговые соединения [Патент RU №2323804, В23В 31/20 от 01.08.2006]. Различные конструкции цанговых соединений широко используются в машиностроении, в том числе для крепления концевого инструмента, также цанговые соединения применяются в соединительных муфтах трубопроводов для различных сред, работающих под давлением.Collet joints are known [Patent RU No. 23233804, B23B 31/20 of 08/01/2006]. Various designs of collet joints are widely used in mechanical engineering, including for fastening the end tool, and collet joints are also used in pipe couplings for various pressurized environments.

Известны быстроразъемные соединения кулачкового типа «Камлок» для соединения труб и подсоединения их к коллектору. [Патент RU №2091658, F16L 37/08 от 27.09.1997]. Однако эти соединения очень жесткие, имеют очень малый рабочий ход и используются в основном для соединения гибких трубопроводов.Camlock cam-type quick couplings are known for connecting pipes and connecting them to a manifold. [Patent RU No. 2091658, F16L 37/08 of 09/27/1997]. However, these connections are very rigid, have a very small working stroke and are mainly used for connecting flexible pipelines.

Наиболее близким техническим решением является конструкция разъемного соединения с шариковым типом затвора. [Стандарт ISO 7241. (прототип)]. Фиксирующим ниппель элементом затвора является кольцевой сепаратор с равномерно распределенными и имеющими некоторую радиальную подвижность шариками. При осевом перемещении кольцевого сепаратора в корпусе муфты, во внутренней цилиндрической выемке переменного диаметра, шарики изменяют проходное сечение муфты. Данный разъем широко используется как быстроразъемное соединение для трубопроводов различного диаметра, работающих с различными средами под давлением.The closest technical solution is the design of a detachable connection with a ball type shutter. [Standard ISO 7241. (prototype)]. The locking element of the bolt is an annular separator with balls uniformly distributed and having some radial mobility. When the axial displacement of the annular separator in the coupling housing, in the inner cylindrical recess of variable diameter, the balls change the passage section of the coupling. This connector is widely used as a quick disconnect connection for pipelines of various diameters, working with various environments under pressure.

Данный тип разъема надежно фиксирует ниппель в корпусе муфты. Герметизация уплотнения создается давлением среды в соединяемом трубопроводе. Недостатком данного быстроразъемного соединения является отсутствие нормируемого усилия прижатия ниппеля в корпусе муфты. Данный тип разъема не применяется при создании вакуумных систем.This type of connector secures the nipple securely in the coupling housing. Sealing the seal is created by the pressure of the medium in the connected pipeline. The disadvantage of this quick disconnect connection is the lack of a normalized pressure force of the nipple in the clutch housing. This type of connector is not used when creating vacuum systems.

Задача изобретения - улучшение технологических характеристик разъемных соединений в сравнении с существующими разъемными соединениями, заключающемся в создании разъемного соединения с рассчитанным усилием прижима ниппеля в корпусе муфты, а также упрощение конструкции разъемного соединения и упрощение технологии изготовления разъемного соединения.The objective of the invention is to improve the technological characteristics of detachable connections in comparison with existing detachable connections, which consists in creating a detachable connection with the calculated clamping force of the nipple in the coupling body, as well as simplifying the design of the detachable connection and simplifying the manufacturing technology of the detachable connection.

Техническим результатом изобретения является простота конструкции разъемного соединения, простота его изготовления и малое количество деталей в конструкции разъема. Возможность изготовления разъемного соединения для различного диаметра соединяемых элементов. Конструкция разъемного соединения позволяет получать нормируемое усилие удержания или прижима ниппеля в широком диапазоне значений. Разъемное трубное соединение может использоваться для работы с любыми средами под давлением и вакуумом.The technical result of the invention is the simplicity of the design of the detachable connection, the simplicity of its manufacture and a small number of parts in the design of the connector. Possibility of manufacturing a detachable connection for various diameters of connected elements. The design of the detachable connection allows to obtain a normalized holding force or clamp of the nipple in a wide range of values. The detachable pipe connection can be used to work with any medium under pressure and vacuum.

Технический результат достигается тем, что в разъемном соединении, состоящем из цилиндрического ниппеля и муфты, устройство фиксирующее ниппель, выполнено в виде сферической пружины, собранной из двух одинаковых плоских упругих колец с радиальным вырезом равным толщине кольца и размещенной во внутренней части цилиндрической выемки муфты, а также тем, что на цилиндрической части ниппеля может быть выполнена, по меньшей мере, одна кольцевая цилиндрическая и/или коническая выемка на длине соответствующей высоте пружины в муфте при полностью вставленном в муфту ниппеле, а также тем, что диаметр кольцевой цилиндрической и/или конической выемки на ниппеле может быть меньше диаметра проходного сечения частично сжатой на цилиндрической и/или конической выемке сферической пружины, а также тем, что во внутренней цилиндрической выемке муфты с одной из сторон сферической пружины может быть размещена подвижная распределительная шайба с внутренним диаметром не менее диаметра ниппеля, а в торце корпуса муфты со стороны распределительной шайбы симметрично выполнено, по меньшей мере, два сквозных резьбовых отверстий упирающихся в распределительную шайбу.The technical result is achieved by the fact that in a detachable connection consisting of a cylindrical nipple and a coupling, the device fixing the nipple is made in the form of a spherical spring, assembled from two identical flat elastic rings with a radial cut equal to the thickness of the ring and located in the inner part of the cylindrical recess of the coupling, and also by the fact that at least one annular cylindrical and / or conical recess can be made on the cylindrical part of the nipple along the length corresponding to the height of the spring in the coupling when fully nipple inserted into the coupling, as well as the fact that the diameter of the annular cylindrical and / or conical recess on the nipple may be less than the diameter of the passage section partially compressed on the cylindrical and / or conical recess of the spherical spring, as well as the fact that in the inner cylindrical recess of the clutch on one side of the spherical spring, a movable distribution washer with an inner diameter of at least the diameter of the nipple can be placed, and at least e, two through threaded holes abutting on the distribution washer.

Отличительными признаками является то, что в разъемном соединении, состоящем из цилиндрического ниппеля и муфты, устройство фиксирующее ниппель, выполнено в виде сферической пружины, собранной из двух одинаковых плоских упругих колец с радиальным вырезом равным толщине кольца и размещенной во внутренней части цилиндрической выемки муфты, а также тем, что на цилиндрической части ниппеля может быть выполнена, по меньшей мере, одна кольцевая цилиндрическая и/или коническая выемка на длине соответствующей высоте пружины в муфте при полностью вставленном в муфту ниппеле, а также тем, что диаметр кольцевой цилиндрической и/или конической выемки на ниппеле может быть меньше диаметра проходного сечения частично сжатой на цилиндрической и/или конической выемке сферической пружины, а также тем, что во внутренней цилиндрической выемке муфты с одной из сторон сферической пружины может быть размещена подвижная распределительная шайба с внутренним диаметром не менее диаметра ниппеля, а в торце корпуса муфты со стороны распределительной шайбы симметрично выполнено, по меньшей мере, два сквозных резьбовых отверстий упирающихся в распределительную шайбу.Distinctive features is that in a detachable connection consisting of a cylindrical nipple and a coupling, the device fixing the nipple is made in the form of a spherical spring, assembled from two identical flat elastic rings with a radial cut equal to the thickness of the ring and located in the inner part of the cylindrical recess of the coupling, and also by the fact that at least one annular cylindrical and / or conical recess can be made on the cylindrical part of the nipple along the length corresponding to the height of the spring in the coupling when fully nipple inserted into the coupling, as well as the fact that the diameter of the annular cylindrical and / or conical recess on the nipple may be less than the diameter of the passage section partially compressed on the cylindrical and / or conical recess of the spherical spring, as well as the fact that in the inner cylindrical recess of the clutch on one side of the spherical spring, a movable distribution washer with an inner diameter of at least the diameter of the nipple can be placed, and at least e, two through threaded holes abutting on the distribution washer.

Два одинаковых пружинных кольца (фиг.1а) с радиальным вырезом (1) равным толщине кольца - а (фиг.1б) собираются в Х-образную конструкцию пружины как показано на (фиг.2а). Кольца в данной конструкции рассматриваются как одновитковые цилиндрические пружины прямоугольного или квадратного сечения (в некоторых случаях могут использоваться кольца круглого сечения или кольца с более сложным профилем сечения). Соотношение толщины кольца а и ширины кольца 6 (фиг.1б), а также диаметр кольца D₀ или D_вн. (фиг.1а) выбираются из расчета необходимой жесткости пружины. В ненагруженном состоянии пружины кольца будут взаимно перпендикулярны при ширине радиального выреза (фиг.1а, поз.1) равного толщине кольца. Такая пружина будет иметь максимальную высоту в свободном состоянии и соответственно максимальный рабочий ход. Свободная максимальная высота одного пружинного элемента при ширине радиального выреза, равного толщине кольца, составляет

, где D₀ - наружный диаметр кольца (фиг.2б).Two identical spring rings (figa) with a radial notch (1) equal to the thickness of the ring - a (fig.1b) are assembled in an X-shaped spring design as shown in (figa). Rings in this design are considered as single-coil cylindrical springs of rectangular or square section (in some cases, circular rings or rings with a more complex section profile can be used). The ratio of the thickness of the ring a and the width of the ring 6 (figb), as well as the diameter of the ring D ₀ or D _ext . (figa) are selected from the calculation of the necessary spring stiffness. In the unloaded state, the spring of the ring will be mutually perpendicular with the width of the radial cut (figa, pos.1) equal to the thickness of the ring. Such a spring will have a maximum height in a free state and, accordingly, a maximum working stroke. The free maximum height of one spring element with a radial cutout width equal to the thickness of the ring is

where D ₀ is the outer diameter of the ring (fig.2b).

Данная Х-образная конструкция является сферической пружиной сжатия, так как в процессе сжатия пружины кольца совершают движение по сферической поверхности, образованной наружным радиусом колец, относительно оси симметрии С (фиг.2а, б), проходящей через центры радиальных вырезов. Одновременно кольца растягиваются в осевом направлении, действуя друг на друга через ребра радиальных вырезов колец (фиг.3). При полном сжатии пружины (фиг.4) оба кольца приобретают форму одновитковой винтовой цилиндрической пружины с шагом, равным удвоенной толщине пружинных колец, и соответственно, осевое перемещение пружины λ=2а. Кольца этих одновитковых винтовых цилиндрических пружин могут иметь правую или левую спиральность, которая зависит от начального положения пружины (фиг.2а) - поворот пружины на 90° относительно оси С приводит к изменению спиральности. Направление спиральности обеих колец при сжатии пружины всегда одинаковое. Деформируются одновременно оба кольца, соответственно жесткость пружины и сила сжатия удваиваются. Плоскости колец в процессе сжатия пружины изменяются, от взаимно перпендикулярных, в свободном состоянии пружины, до их совпадения, при полностью сжатой пружине. Высота полностью сжатой пружины равна утроенной толщине пружинного кольца H₀=3a (фиг.4б). Максимальный рабочий ход пружинного X-образного элемента равен H_P=H_C-H₀.This X-shaped design is a spherical compression spring, since during compression the springs of the ring move along a spherical surface formed by the outer radius of the rings relative to the axis of symmetry C (figa, b) passing through the centers of the radial cuts. At the same time, the rings are stretched in the axial direction, acting on each other through the ribs of the radial cutouts of the rings (figure 3). With full compression of the spring (figure 4), both rings take the form of a single-coil helical coil spring with a step equal to twice the thickness of the spring rings, and accordingly, the axial movement of the spring λ = 2a. The rings of these single-coil helical coil springs can have right or left helicity, which depends on the initial position of the spring (figa) - rotation of the spring by 90 ° relative to axis C leads to a change in helicity. The direction of helicity of both rings during spring compression is always the same. Both rings are deformed simultaneously, respectively, the spring stiffness and compression force are doubled. The planes of the rings during compression of the spring vary, from mutually perpendicular, in the free state of the spring, to their coincidence, with a fully compressed spring. The height of the fully compressed spring is equal to three times the thickness of the spring ring H ₀ = 3 a (figb). The maximum stroke of the spring X-shaped element is equal to H _P = H _C -H ₀ .

Сферическая пружина обладает свойством менять свое внутреннее проходное сечение в процессе сжатия. Сферическая пружина имеет проходное сечение в форме эллипса, который является ортогональной проекцией внутреннего диаметра кольца на плоскость сжатия пружины. Большая ось эллипса совпадает с проекцией оси симметрии пружины С проходящей через центры радиальных вырезов пружинных колец, она постоянна, и равна внутреннему диаметру пружинного кольца. Малая ось эллипса перпендикулярная проекции оси С меняется в процессе сжатия пружины. Проходное сечение пружины Дy определяется как цилиндр с диаметром равным размеру малой оси эллипса, проходящий через это сечение. Проходное сечение пружины

, где α - угол между плоскостями пружин (фиг.3б). В ненагруженном состоянии проходное сечение сферической пружины

. В полностью сжатой пружине проходное сечение Дy равно внутреннему диаметру пружинного кольца.A spherical spring has the property of changing its internal bore in the compression process. The spherical spring has an elliptical cross section, which is the orthogonal projection of the inner diameter of the ring onto the compression plane of the spring. The major axis of the ellipse coincides with the projection of the axis of symmetry of the spring C passing through the centers of the radial cutouts of the spring rings, it is constant and equal to the inner diameter of the spring ring. The small axis of the ellipse perpendicular to the projection of the axis C changes during the compression of the spring. The passage section of the spring Дy is defined as a cylinder with a diameter equal to the size of the small axis of the ellipse passing through this section. Spring cross section

where α is the angle between the planes of the springs (figb). In the unloaded state, the bore of the spherical spring

. In a fully compressed spring, the bore Dy is equal to the inner diameter of the spring ring.

Следствием движения колец пружины по сферической поверхности и изменения ее проходного сечения при сжатии, является то, что сжатая сферическая пружина может создавать как осевое, так и радиальное усилие. Направление усилия пружины зависит, каком направлении ограничение, препятствующее разжиманию пружины, в осевом или в радиальном.The consequence of the movement of the spring rings on a spherical surface and a change in its bore in compression is that a compressed spherical spring can create both axial and radial forces. The direction of the spring force depends on which direction the restriction prevents the spring from expanding, axially or radially.

Фиг.1. Плоское пружинное кольцо: а) общий вид кольца с радиальным вырезом (1), где D₀ - внешний диаметр кольца, D_вн - внутренний диаметр кольца, а - ширина радиального выреза; б) сечение кольца, где а - толщина кольца, b - ширина кольца.Figure 1. Flat spring ring: a) a general view of the ring with a radial cut (1), where D ₀ is the outer diameter of the ring, D _ext is the inner diameter of the ring, and is the width of the radial cut; b) the cross section of the ring, where a is the thickness of the ring, b is the width of the ring.

Фиг.2. Сферическая пружина в свободном состоянии: а) общий вид собранной пружины с осью симметрии С; б) ортогональные проекции пружины, где H_C - высота пружины в свободном состоянии, Дy - проходное сечение пружины, a - угол между плоскостями колец, D_вн - внутренний диаметр кольца.Figure 2. Spherical spring in a free state: a) general view of the assembled spring with the axis of symmetry C; b) the orthogonal projection of the spring, where H _C is the height of the spring in the free state, Dy is the bore of the spring, a is the angle between the planes of the rings, D _int is the inner diameter of the ring.

Фиг.3. Сферическая пружина в частично сжатом состоянии: а) общий вид пружины с осью симметрии С; б) ортогональные проекции пружины, где H₀ - высота пружины, Дy - проходное сечение пружины, a - угол между плоскостями колец, D_вн - внутренний диаметр кольца.Figure 3. A spherical spring in a partially compressed state: a) a general view of the spring with the axis of symmetry C; b) the orthogonal projection of the spring, where H ₀ is the height of the spring, Dy is the bore of the spring, a is the angle between the planes of the rings, D _int is the inner diameter of the ring.

Фиг.4. Сферическая пружина в сжатом состоянии: а) общий вид пружины с осью симметрии С; б) ортогональные проекции пружины, где H₀ - высота пружины в сжатом состоянии, Дy - проходное сечение пружины, a - угол между плоскостями колец, D_вн - внутренний диаметр кольца.Figure 4. Spherical spring in a compressed state: a) general view of the spring with the axis of symmetry C; b) the orthogonal projection of the spring, where H ₀ is the height of the spring in the compressed state, Дy is the bore of the spring, a is the angle between the planes of the rings, D _int is the inner diameter of the ring.

Фиг.5. Разъемное соединение: а) простое, на трении; б) с фиксацией ниппеля; где 2 - муфта, 3 - ниппель, 4 - сферическая пружина в частично сжатом состоянии, 5 -цилиндрическая выемка муфты, 6 - цилиндрическая выемка ниппеля.Figure 5. Detachable connection: a) simple, on friction; b) with fixation of the nipple; where 2 is a coupling, 3 is a nipple, 4 is a spherical spring in a partially compressed state, 5 is a cylindrical recess of the coupling, 6 is a cylindrical recess of the nipple.

Фиг.6. Трубное разъемное соединение с герметичным уплотнением и устройством для сжатия сферической пружины: а) пружина сжата, и ниппель свободно проходит через проходное сечение пружины в муфту; б) отпущенная пружина фиксирует ниппель и поджимает его к уплотнительной прокладке; где 7 - цилиндрическая выемка ниппеля, 8 - сферическая пружина, 9 - распределительная шайба, 10 - резьбовые торцевые отверстия, 11 - болты, 12 - уплотнительная прокладка, 13 - продольные пазы.6. A detachable pipe connection with a tight seal and a device for compressing a spherical spring: a) the spring is compressed, and the nipple freely passes through the bore of the spring into the sleeve; b) the released spring fixes the nipple and compresses it to the gasket; where 7 is a cylindrical recess of the nipple, 8 is a spherical spring, 9 is a distribution washer, 10 are threaded end holes, 11 are bolts, 12 is a gasket, 13 are longitudinal grooves.

Описание работы устройства. Собранная сферическая пружина размещается во внутренней цилиндрической выемке муфты (фиг.5, поз.5). Диаметр выемки равен внешнему диаметру колец пружины, а длина выемки не более высоты сферической пружины в свободном состоянии (фиг.5, 6). Пружина в муфте может быть размещена в свободном состоянии, но удобнее размещение в частично сжатом - напряженном состоянии (фиг.3). Собранная сферическая пружина предварительно сжимается до необходимого состояния посадкой ее на цилиндрический стержень соответствующего диаметра (для облегчения посадки стержень должен заканчиваться пологим конусом, входящим в проходное сечение несжатой пружины). В сжатом состоянии пружина вставляется в цилиндрическую выемку муфты, после чего второй торец муфты заделывается, например, заваривается или запрессовывается. После извлечения из пружины цилиндрического стержня пружина разжимается до упора в торцевые стенки внутренней цилиндрической выемки муфты.Description of the operation of the device. The assembled spherical spring is placed in the inner cylindrical recess of the coupling (figure 5, position 5). The diameter of the recess is equal to the outer diameter of the rings of the spring, and the length of the recess is not more than the height of the spherical spring in the free state (FIGS. 5, 6). The spring in the clutch can be placed in a free state, but it is more convenient to place it in a partially compressed - stressed state (Fig. 3). The assembled spherical spring is precompressed to the required state by seating it on a cylindrical rod of the appropriate diameter (to facilitate landing, the rod should end with a shallow cone that enters the passage section of the uncompressed spring). In the compressed state, the spring is inserted into the cylindrical recess of the coupling, after which the second end of the coupling is closed, for example, welded or pressed. After removing the cylindrical rod from the spring, the spring is unclenched to the end walls of the inner cylindrical recess of the coupling.

Сферическая пружина в муфте может быть сжата или приложением осевой нагрузки на пружину, или приложением радиальной нагрузки. При приложении осевого усилия на пружину, она сжимается в цилиндрической выемке муфты, упираясь в противоположный торец выемки. Радиальное усилие на пружину может быть приложено давлением цилиндрического ниппеля с коническим окончанием через проходное отверстие муфты. Диаметр цилиндрического ниппеля (фиг.5, поз.3) подбирается таким образом, что сжав пружину, ниппель пройдет через проходное сечение пружины, после чего пружина будет обжимать боковую поверхность ниппеля с усилием равным усилию, затраченному на сжатие пружины до данного состояния (фиг.5а). Ниппель будет удерживаться в муфте за счет трения цилиндрической поверхности ниппеля с ребрами колец сжатой пружины. Для достижения максимального усилия обжатия ниппеля пружина сжимается до состояния близкого к полному сжатию пружины (фиг.4а). Ниппель не обязательно должен иметь круглое сечение, рассмотренное выше, возможны и другие формы сечения, например, шестиугольник или квадрат. Проходное отверстие корпуса муфты может также соответствовать форме сечения ниппеля, что позволяет зафиксировать положение ниппеля относительно муфты в радиальном направлении.The spherical spring in the coupling can be compressed either by applying an axial load to the spring, or by applying a radial load. When an axial force is applied to the spring, it is compressed in the cylindrical recess of the clutch, abutting against the opposite end of the recess. The radial force on the spring can be applied by the pressure of a cylindrical nipple with a conical end through the bore of the coupling. The diameter of the cylindrical nipple (Fig. 5, pos. 3) is selected in such a way that compressing the spring, the nipple passes through the bore of the spring, after which the spring compresses the side surface of the nipple with a force equal to the force expended in compressing the spring to this state (Fig. 5a). The nipple will be held in the coupling due to the friction of the cylindrical surface of the nipple with the ribs of the rings of the compressed spring. To achieve maximum compression force of the nipple, the spring is compressed to a state close to full compression of the spring (figa). The nipple does not have to have the circular cross-section discussed above, other cross-sectional shapes are possible, for example, a hexagon or a square. The bore of the coupling housing can also correspond to the cross-sectional shape of the nipple, which allows you to fix the position of the nipple relative to the coupling in the radial direction.

На цилиндрической части ниппеля может быть выполнена кольцевая цилиндрическая выемка (фиг.5б, поз.6) на длину равную высоте пружины в муфте. В этом случае, когда кольцевая выемка ниппеля войдет в муфту до пружины, пружина на ней защелкнется и зафиксирует ниппель в муфте в определенном положении (фиг.5б). Для извлечения ниппеля из муфты к ниппелю надо приложить осевое усилие необходимое для сжатия сферической пружины. На рисунке (фиг.5б) представлен вариант одной цилиндрической выемки равной высоте пружины в муфте. Реально концевая часть ниппеля входящая в муфту может иметь различный осевой профиль, который в каждом конкретном случае применения данного типа соединения будет выбираться индивидуально. Например, вместо одной кольцевой выемки возможно выполнение, двух или более, узких цилиндрических или конических выемок непосредственно под посадку колец пружины, а торец ниппеля, для облегчения посадки в пружину, может иметь сферическую или коническую форму.On the cylindrical part of the nipple, an annular cylindrical recess (Fig. 5b, pos. 6) can be made for a length equal to the height of the spring in the coupling. In this case, when the annular recess of the nipple enters the clutch to the spring, the spring clicks on it and fixes the nipple in the clutch in a certain position (fig.5b). To remove the nipple from the coupling, the axial force necessary to compress the spherical spring must be applied to the nipple. The figure (figb) shows a variant of one cylindrical recess equal to the height of the spring in the coupling. Actually, the end part of the nipple included in the coupling can have a different axial profile, which in each particular case of using this type of connection will be selected individually. For example, instead of one annular recess, it is possible to perform two or more narrow cylindrical or conical recesses directly under the fit of the spring rings, and the end of the nipple, to facilitate fitting into the spring, can have a spherical or conical shape.

В описанных выше конструкциях муфты и ниппеля (фиг.5а, б), частично сжатая сферическая пружина оказывает радиальное усилие на боковую поверхность ниппеля. Такие разъемные соединения могут использоваться для конструкционных разъемных соединений с фиксацией или без фиксации ниппеля, например для удержания концевого инструмента, в частности для крепления сменных бит в патронах инструмента, для закрепления съемных крышек и панелей.In the above-described designs of the coupling and the nipple (figa, b), a partially compressed spherical spring exerts a radial force on the side surface of the nipple. Such detachable connections can be used for structural detachable connections with or without nipple fixation, for example, for holding the end tool, in particular for attaching interchangeable bits in tool chucks, for fixing removable covers and panels.

Если диаметр кольцевой цилиндрической выемки на ниппеле меньше проходного сечения частично сжатой сферической пружины то сферическая пружина, разжимаясь, упирается в торец кольцевой выемки, не обжимая ее цилиндрическую поверхность, и поджимает ниппель к торцу муфты (фиг.6б). В данной конструкции частично сжатая сферическая пружина оказывает осевое усилие на торцевую поверхность кольцевой выемки. Такая конструкция разъема позволяет получать как негерметичные, так и герметичные разъемные соединения, используемые как быстроразъемные соединения для трубопроводов, работающих с различными средами под давлением и вакуумом. Предлагаемое разъемное соединение можно использовать для соединения различных типов труб, подсоединение их коллектору, для подсоединения к ним различных клапанных, запорных и измерительных устройств.If the diameter of the annular cylindrical recess on the nipple is less than the bore of the partially compressed spherical spring, then the spherical spring, unclenching, abuts against the end of the annular recess, not compressing its cylindrical surface, and presses the nipple to the end of the coupling (fig.6b). In this design, a partially compressed spherical spring exerts axial force on the end surface of the annular recess. This design of the connector allows you to get both leaky and sealed detachable joints used as quick disconnect couplings for pipelines working with various media under pressure and vacuum. The proposed detachable connection can be used to connect various types of pipes, connecting them to a manifold, to connect various valve, locking and measuring devices to them.

Усилие поджима ниппеля к торцу муфты зависит от степени сжатия пружины и жесткости пружины. Параметры пружины и степень ее сжатия для конкретного разъемного соединения могут быть рассчитаны с высокой точностью и соответственно усилие поджима ниппеля в муфте также рассчитываются с высокой точностью. Усилие поджима может меняться в широких пределах.The force of pressure of the nipple to the end face of the coupling depends on the degree of compression of the spring and the stiffness of the spring. The parameters of the spring and its compression ratio for a particular detachable connection can be calculated with high accuracy and, accordingly, the clamping force of the nipple in the coupling is also calculated with high accuracy. The clamping force can vary widely.

В случае, если разъемный соединительный узел изготавливается со сферической пружиной большой жесткости, то перед выполнением соединения данный пружинный элемент может быть предварительно сжат внешним устройством. Также предварительное сжатие пружинного элемента может использоваться для получения герметичных соединений с торцевой резиновой прокладкой (фиг.6а, б, поз.12), изображенной на рисунке (фиг.6а, б). Предварительное сжатие сферической пружины в муфте может производиться внешними устройствами как сделанными непосредственно на муфте, так и устройствами, размещаемыми на муфте только для выполнения сжатия пружины. Рассмотрен вариант сжатия сферической пружины с помощью двух болтов завинчиваемых в резьбовые отверстия симметрично расположенные на торцевой части муфты (фиг.6а, б, поз.10, 11). Для передачи усилия от болтов на сферическую пружину в цилиндрической выемке муфты размещена распределительная шайба (фиг.6а, б, поз.9). При равномерном закручивании болтов распределительная шайба передвигается в цилиндрической выемке муфты и оказывает осевое усилие на сферическую пружину, сжимая ее. Проходное сечение сферической пружины, при ее сжатии, увеличивается до наружного диаметра ниппеля. После установки ниппеля в муфте, осевое усилие внешнего устройства с пружины снимается, и пружина разжимается до радиального обжатия ниппеля или возникновения осевого усилия на поджатие ниппеля к торцевой поверхности цилиндрической выемки муфты (фиг.6б). Реализация предварительного сжатия сферической пружины в муфте возможна различными внешними устройствами, например через торцевые отверстия в муфте (фиг.6а, б, поз.10) или через продольные пазы на боковой поверхности муфты (фиг.6б, поз.13).If the detachable connecting unit is made with a spherical spring of high rigidity, then before making the connection, this spring element can be pre-compressed by an external device. Also, the pre-compression of the spring element can be used to obtain tight joints with the end rubber gasket (figa, b, 12), shown in the figure (figa, b). Pre-compression of a spherical spring in the coupling can be performed by external devices both made directly on the coupling, and devices placed on the coupling only to perform spring compression. The option of compression of a spherical spring with the help of two bolts screwed into the threaded holes symmetrically located on the end part of the coupling is considered (Fig. 6a, b, item 10, 11). To transfer the force from the bolts to the spherical spring in the cylindrical recess of the clutch there is a distribution washer (figa, b, pos.9). With uniform tightening of the bolts, the distribution washer moves in the cylindrical recess of the coupling and exerts axial force on the spherical spring, compressing it. The bore of the spherical spring, when compressed, increases to the outer diameter of the nipple. After the nipple is installed in the coupling, the axial force of the external device is removed from the spring, and the spring is expanded to radially compress the nipple or cause axial force to compress the nipple to the end surface of the cylindrical recess of the coupling (Fig.6b). Implementation of the preliminary compression of the spherical spring in the coupling is possible by various external devices, for example, through the end holes in the coupling (Fig. 6a, b, item 10) or through the longitudinal grooves on the side surface of the coupling (Fig. 6b, item 13).

Claims

1. A detachable connection consisting of a cylindrical nipple and a coupling with a locking device, characterized in that the locking nipple is a spherical spring assembled from two identical flat elastic rings with a radial cut equal to the thickness of the ring and located in the inner part of the cylindrical recess of the coupling .

2. The detachable connection according to claim 1, characterized in that at least one annular cylindrical and / or conical recess is made on the cylindrical part of the nipple included in the coupling at a length corresponding to the height of the spring in the coupling when the nipple is fully inserted into the coupling .

3. The detachable connection according to claim 2, characterized in that the diameter of the annular cylindrical and / or conical recess on the nipple is less than the diameter of the passage section partially spherical on the cylindrical and / or conical recess of the spherical spring.

4. A detachable connection according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the inner cylindrical recess of the coupling on one side of the spherical spring there is a movable distribution washer with an inner diameter of at least the diameter of the nipple, and in the end of the coupling housing from the side of the distribution washer symmetrically made at least two through threaded holes abutting against the distribution washer.