соединительное устройство

Формула изобретения

1. Соединительное устройство, содержащее охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные кольцевые углубления, кольцо из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ), установленное в кольцевом углублении охватываемой детали, выполненное с возможностью увеличения его диаметральных размеров, отличающееся тем, что кольцо из материала с ЭПФ выполнено разрезным, установлено стопорное разрезное упругое кольцо коаксиально снаружи кольца из материала с ЭПФ с начальным радиальным давлением на него, причем наружный диаметр стопорного разрезного упругого кольца меньше или равен диаметру наружной боковой поверхности охватываемой детали, на его наружной поверхности со стороны заднего по направлению сборки торца выполнена фаска, в кольцевом углублении охватывающей детали установлено дополнительное разрезное кольцо, выполненное из материала с ЭПФ с возможностью уменьшения его диаметральных размеров, с температурой восстановления формы более высокой и с жесткостью, большей, чем у кольца из материала с ЭПФ, размещенного в кольцевом углублении охватываемой детали, причем внутренний диаметр дополнительного разрезного кольца из материала с ЭПФ больше диаметра внутренней боковой поверхности охватывающей детали.

2. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что на наружной поверхности стопорного разрезного упругого кольца выполнена фаска со стороны переднего по направлению сборки торца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к соединительно-разъединительным устройствам.

Известно устройство для соединения труб [1], содержащее цилиндрический корпус с размещенными в нем уплотнительными элементами из материала с термомеханической памятью формы, выполненными в виде колец с выпукло-вогнутой частью между внутренней и наружной боковыми поверхностями.

Недостатками этого устройства являются: наличие пластической деформации концевых участков труб, что приводит к уменьшению внутреннего диаметра труб в месте соединения, а также затруднительный монтаж колец из-за возможных перемещений их вдоль продольной оси труб, а следовательно, и наличие некоторой неопределенности мест пластической деформации корпуса муфты и труб, невозможность соединения достаточно толстостенных конструкций.

Наиболее близким техническим решением к описываемому изобретению является устройство, в котором реализуется способ соединения труб [2]. Устройство содержит охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные зиги, причем на внутренней трубе выполнен внутренний зиг, на наружной - наружный, в них размещены уплотнения, дополнительный элемент из сплава, обладающего памятью формы, выполненный по крайней мере в виде одного тонкостенного кольца, которое в процессе сборки соединения деформируют в охлажденном состоянии и надевают его на одну трубу, помещая ее в зиг, после этого его повторно деформируют в охлажденном состоянии и надевают вторую трубу, совмещая зиги, с последующим нагреванием сплава до эксплуатационной температуры и соединяют трубы.

Недостатками данного соединительного устройства являются невозможность разъединения деталей, необходимость доступа к стыку труб в процессе их соединения, а также относительно сложный процесс соединения из-за необходимости деформирования тонкостенного кольца из сплава, обладающего памятью формы, и необходимость наличия дополнительного оборудования (оправки) для соединения деталей.

Техническая задача, решаемая с помощью предлагаемого соединительного устройства, заключается в расширении области применения соединительного устройства и упрощении его конструкции.

Технический результат:

- обеспечение соединения и разъединения двух деталей без доступа к стыку,

- отсутствие необходимости использования дополнительного оборудования для соединения и разъединения деталей,

- возможность многократного использования,

- повышение технологичности.

Для решения поставленной задачи предлагается соединительное устройство, содержащее охватывающую и охватываемую детали, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены согласованные кольцевые углубления, кольцо из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ), установленное в кольцевом углублении охватываемой детали, выполненное с возможностью увеличения его диаметральных размеров.

Новым в данном соединительном устройстве является то, что кольцо из материала с ЭПФ выполнено разрезным, установлено стопорное разрезное упругое кольцо коаксиально снаружи кольца из материала с ЭПФ с начальным радиальным давлением на него, причем наружный диаметр стопорного разрезного упругого кольца меньше или равен диаметру наружной боковой поверхности охватываемой детали, на его наружной поверхности со стороны заднего по направлению сборки торца выполнена фаска, в кольцевом углублении охватывающей детали установлено дополнительное разрезное кольцо, выполненное из материала с ЭПФ с возможностью уменьшения его диаметральных размеров, с температурой восстановления формы более высокой и с жесткостью, большей, чем у кольца из материала с ЭПФ, размещенного в кольцевом углублении охватываемой детали, причем внутренний диаметр дополнительного разрезного кольца из материала с ЭПФ больше диаметра внутренней боковой поверхности охватывающей детали. На наружной поверхности стопорного разрезного упругого кольца может быть выполнена фаска со стороны переднего по направлению сборки торца.

Выполнение колец из материала с ЭПФ разрезными позволяет производить установку их в кольцевые углубления охватываемой и охватывающей деталей без дополнительного оборудования. Установка стопорного разрезного упругого кольца коаксиально снаружи кольца из материала с ЭПФ позволяет более надежно соединять две детали, т. к. прочность соединения определяется прочностью стопорного разрезного упругого кольца. Установка стопорного разрезного упругого кольца с начальным радиальным давлением на кольцо из материала с ЭПФ, установленное в кольцевом углублении охватываемой детали, и выполнение наружного диаметра стопорного разрезного упругого кольца меньше или равным диаметру наружной боковой поверхности охватываемой детали позволяет производить соединение двух деталей без доступа к ним, т.к. перед соединением деталей стопорное разрезное упругое кольцо, имеющее начальное радиальное давление, полностью находится в кольцевом углублении охватываемой детали. Выполнение стопорного разрезного упругого кольца с фаской на его наружной поверхности со стороны заднего по направлению сборки торца, а также установка в кольцевом углублении охватывающей детали дополнительного разрезного кольца, выполненного из материала с ЭПФ с возможностью уменьшения его диаметральных размеров, с температурой восстановления формы более высокой и с жесткостью, большей, чем у кольца из материала с ЭПФ, размещенного в кольцевом углублении охватываемой детали, выполнение внутреннего диаметра дополнительного разрезного кольца из материала с ЭПФ больше диаметра внутренней боковой поверхности охватывающей детали позволяет производить разъединение деталей без доступа к стыку.

При нагреве кольца из материала с ЭПФ, установленного в кольцевом углублении охватываемой детали, до температуры восстановления формы оно изменяет свою форму, увеличивая свои диаметральные размеры, упирается в стопорное разрезное упругое кольцо, которое частично выходит из кольцевого углубления охватываемой детали и входит в кольцевое углубление охватывающей детали и тем самым надежно соединяет обе детали. При нагреве дополнительного разрезного кольца из материала с ЭПФ, установленного в кольцевом углублении охватывающей детали, выполненного с жесткостью, большей, чем у кольца из материала с ЭПФ, размещенного в кольцевом углублении охватываемой детали, до более высокой температуры восстановления формы, чем у кольца из материала с ЭПФ, размещенного в кольцевом углублении охватываемой детали, оно изменяет свою форму, уменьшая свои диаметральные размеры, упирается в стопорное разрезное упругое кольцо, которое частично выходит из кольцевого углубления охватывающей детали и входит в кольцевое углубление охватываемой детали, деформируя кольцо из материала с ЭПФ, и тем самым дает возможность разъединить обе детали.

Изменение первоначальной формы разрезных колец из материала с ЭПФ термомеханическим путем позволяет многократно использовать соединительное устройство.

Выполнение фаски на наружной поверхности стопорного разрезного упругого кольца со стороны переднего по направлению сборки торца позволяет производить разъединение деталей в обоих направлениях.

Сущность изобретения поясняется чертежами:

на фиг.1 показан общий вид соединительного устройства до соединения деталей;

на фиг.2 - разрезные кольца из материала с ЭПФ до воздействия на них температуры восстановления формы;

на фиг. 3 - общий вид соединительного устройства после соединения деталей;

на фиг. 4 - разрезные кольца с ЭПФ после воздействия на них температуры восстановления формы;

на фиг. 5 - общий вид соединительного устройства после воздействия температуры восстановления формы на дополнительное разрезное кольцо, выполненное из материала с ЭПФ;

на фиг. 6 - вариант исполнения соединительного устройства до соединения деталей, в котором на наружной поверхности стопорного разрезного упругого кольца выполнена фаска со стороны переднего по направлению сборки торца.

Соединительное устройство содержит две соосно установленные детали: охватывающую деталь 1, на внутренней боковой поверхности которой выполнено кольцевое углубление 2, и охватываемую деталь 3, на наружной боковой поверхности которой выполнено кольцевое углубление 4, согласованное с кольцевым углублением 2. В кольцевом углублении 4 охватываемой детали 3 установлено разрезное кольцо 5 из материала с эффектом памяти формы (ЭПФ). Коаксиально снаружи кольца 5 из материала с ЭПФ с начальным радиальным давлением на него установлено стопорное разрезное упругое кольцо 6. Наружный диаметр 7 стопорного разрезного упругого кольца 6 в данном случае выполнен меньше, чем диаметр 8 наружной боковой поверхности охватываемой детали 3. На наружной поверхности стопорного разрезного упругого кольца 6 со стороны заднего по направлению сборки 9 торца 10 выполнена фаска 11. В кольцевом углублении 2 охватывающей детали 1 установлено дополнительное разрезное кольцо 12, выполненное из материала с ЭПФ с возможностью уменьшения его диаметральных размеров, с температурой восстановления формы более высокой и с жесткостью, большей, чем у кольца 5 из материала с ЭПФ, размещенного в кольцевом углублении охватываемой детали, причем внутренний диаметр 13 дополнительного разрезного кольца 12 из материала с ЭПФ больше диаметра 14 внутренней боковой поверхности охватывающей детали 1.

Для обеспечения разъединения деталей в обоих направлениях на фиг.6 показан вариант исполнения соединительного устройства, в котором на наружной поверхности стопорного разрезного упругого кольца 6 выполнена фаска 15 со стороны переднего по направлению сборки 9 торца 16.

Соединительное устройство работает следующим образом. В исходном состоянии перед соединением деталей 1 и 3 стопорное разрезное упругое кольцо 6 расположено в кольцевом углублении 4 таким образом, что его наружный диаметр 7 не выступает за диаметр 8 наружной боковой поверхности охватываемой детали 3, а дополнительное разрезное кольцо 12 из материала с ЭПФ расположено в кольцевом углублении 2 таким образом, что его внутренний диаметр 13 не выступает за диаметр 14 внутренней боковой поверхности охватывающей детали 1. В таком состоянии охватываемая деталь 3 свободно входит по направлению сборки 9 в охватывающую деталь 1. При нагреве разрезного кольца 5 из материала с ЭПФ до температуры восстановления формы за счет источника тепла (внутреннего или внешнего, не показан) оно изменяет свою первоначальную форму на волнистообразную форму, как показано на фиг.4, и, упираясь вершинами волн в стопорное разрезное упругое кольцо 6, расжимает его, увеличивая в диаметре. При совмещении кольцевых углублений 2 и 4 стопорное разрезное упругое кольцо 6 частично выходит из кольцевого углубления 4 охватываемой детали 3 и входит в кольцевое углубление 2 охватывающей детали 1 и тем самым обеспечивается надежное соединение деталей 1 и 3.

При необходимости отделения одной детали от другой нагревают (за счет источника тепла, не показан) дополнительное разрезное кольцо 12 из материала с ЭПФ с жесткостью, большей, чем у кольца 5 из материала с ЭПФ, размещенного в кольцевом углублении 4 охватываемой детали 3, до более высокой температуры восстановления формы (по сравнению с кольцом 5 из материала с ЭПФ), оно изменяет свою форму на волнистообразную форму, как показано на фиг.4, уменьшая свои диаметральные размеры и упираясь в стопорное разрезное упругое кольцо 6, которое частично выходит из кольцевого углубления 2 охватывающей детали 1 и входит в кольцевое углубление 4 охватываемой детали 3, деформируя кольцо 5 из материала с ЭПФ. При приложении осевой нагрузки в направлении, обратном направлению сборки 9, к охватываемой детали 3 по мере перемещения охватываемой детали 3 происходит дальнейшее уменьшение наружного диаметра 7 стопорного разрезного упругого кольца 6. За счет взаимодействия фаски 11 с кромкой кольцевого углубления 2 охватывающей детали 1 осуществляется разъединение деталей 1 и 3 при равенстве диаметра 7 стопорного разрезного упругого кольца 6 и диаметра 14 охватывающей детали 1.

При исполнении соединительного устройства с фаской 15 на наружной поверхности стопорного разрезного упругого кольца 6 со стороны переднего по направлению сборки 9 торца 16 возможно разъединение деталей в обоих направлениях.

Выбор размеров кольцевых углублений, размеров колец, а также материалов, из которых они изготавливаются, определяется расчетно-экспериментальным путем в зависимости от условий и нагрузок, для которых проектируется соединительное устройство.

Использование предлагаемого соединительного устройства позволит:

- обеспечить соединение и разъединение двух деталей без доступа к стыку;

- упростить технологию соединения и разъединения двух деталей.

- многократно использовать соединительное устройство.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 1086282, МПК 4 F 16 L 13/14, опубл. 15.04.84, БИ 14.

2. Авторское свидетельство СССР 1366759, МПК 4 F 16 L 13/14, опубл. 15.01.88, БИ 2.