быстроразъемное соединение трубопроводов

Формула изобретения

Быстроразъемное соединение трубопроводов, состоящее из двух соединяемых посредством шарикового замка полумуфт, герметично присоединенных к трубопроводам, каждая из которых содержит седло запорного клапана и расположенный в осевом направлении запорный клапан с уплотнительным элементом, причем головки клапанов в соединенном состоянии полумуфт упираются одна в другую, обеспечивая отпирание клапанов, отличающееся тем, что в него дополнительно введено два дополнительных клапана, каждый из которых имеет диаметр, меньший диаметра запорного, и снабжен неуплотненным толкателем, причем дополнительные клапаны расположены соосно внутри запорных клапанов, а каждый толкатель одним концом упирается в головку или шарик дополнительного клапана, а другим концом выступает из головки запорного клапана на величину, превышающую половину размера максимального перемещения дополнительного клапана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к быстродействующим устройствам для соединения и разъема гибких шлангов высокого давления с герметичными гидравлическими и пневматическими потребителями.

Известно техническое решение, обеспечивающее быстрое и надежное соединение ответной и приемной частей трубопроводов посредством разновидности байонетного замка поворотного действия с уплотнениями охватываемой и охватывающей деталей резиновыми кольцами (патент RU №2158873). Недостатком данного устройства, ограничивающим его применимость в машиностроении, является негерметичность соединяемых частей в расстыкованном состоянии и невозможность осуществлять стыковку и расстыковку гидролиний при наличии хотя бы в одной из них технологического или остаточного давления.

Известно техническое решение, сущность которого заключается в использовании оригинальной конструкции запирающего замка (патент RU №203566634). Названной конструкции присущи все недостатки и ограничения предыдущего аналога.

Известно быстроразъемное трубное соединение, состоящее из стационарного и сменного корпусов, снабженных встроенными запорными клапанами и шариковым замком, содержащим шарики и подпружиненную втулку (патент RU №2187739). Соединение обеспечивает герметичность гидравлических полостей при их расстыковке и возможность осуществлять расстыковку под давлением. Недостатком устройства является невозможность осуществлять стыковку трубопроводов при наличии в них технологического или остаточного давления.

Известно также быстроразъемное соединение трубопроводов, содержащее два соединяемых элемента с клапанами для прохода рабочей среды и механизмом фиксации (шариковым замком) (патент RU №2066016). В устройстве один из элементов выполнен с хвостовиком цилиндрической формы, а запорный элемент выполнен с глухой торцевой расточкой, взаимодействующей с хвостовиком с образованием полости, сообщенной через дополнительно установленный запорный клапан, установленный в основном, с внутренней полостью корпуса, охватывающего соединяемые элементы. Данный аналог позволяет осуществлять стыковку и расстыковку трубопроводов при наличии в них давления. При всех несомненных достоинствах данной конструкции она имеет ряд недостатков, в числе которых следующие: наличие большого количества подвижных эластичных уплотнений, что снижает надежность и долговечность устройства, сложная конфигурация проточного русла потока, обусловленная многократным его поворотом из радиальных каналов в осевой и, наоборот, что увеличивает гидравлическое сопротивление соединения.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является техническое решение по патенту RU №2062939. Устройство состоит из двух полумуфт, каждая из которых содержит подпружиненный запорный клапан с уплотнительным элементом. В корпусах выполнены седла клапанов. Полумуфты соединяются посредством шарикового замка. В расстыкованном состоянии клапаны герметически заперты. При соединении полумуфт наконечники клапанов упираются один в другой, чем осуществляется их взаимное перемещение, в результате чего открываются проходы между клапанами и седлами. Недостатком устройства является невозможность осуществлять соединение трубопроводов, если хотя бы один из которых находится под давлением: во-первых, в связи со значительным усилием, которое необходимо приложить для осуществления стыковки и, во-вторых, в связи с тем, что при наличии значительного давления в одной из линий и нулевом давлении в другой линии не гарантируется открытие клапана, запирающего линию высокого давления, даже при осуществлении стыковки и запирании шарикового замка.

Изобретение имеет своей целью усовершенствование гидравлической и пневматической соединительной арматуры. При использовании изобретения достигаются следующие технические результаты.

1. Обеспечивается возможность стыковки трубопроводов, находящихся под остаточным давлением.

2. Уменьшается гидравлическое сопротивление соединения.

3. Повышается надежность устройства.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в быстроразъемное соединение трубопроводов, состоящее из двух соединяемых посредством шарикового замка полумуфт, герметично присоединенных к трубопроводам, каждая из которых содержит седло запорного клапана и расположенный в осевом направлении запорный клапан с уплотнительным элементом, причем головки клапанов в соединенном состоянии полумуфт упираются одна в другую, обеспечивая отпирание клапанов, дополнительно введено два дополнительных клапана, каждый из которых имеет диаметр, меньший диаметра запорного клапана, и снабжен неуплотненным толкателем, причем дополнительные клапаны расположены соосно внутри запорных клапанов, а каждый толкатель одним концом упирается в головку или шарик дополнительного клапана, а другим концом выступает из головки запорного клапана на величину, превышающую половину размера максимального перемещения дополнительного клапана.

Обозначенная сущность изобретения связана с заявленными техническими результатами следующим образом соответственно.

1. При стыковке полумуфт происходит сначала взаимное перемещение выступающих из головок запорных клапанов толкателей и, следовательно, отпирание связанных с ними дополнительных клапанов, за счет чего осуществляются дренаж соединяемых гидролиний и снижение в них остаточного давления до нуля. Отпирание запорных клапанов далее осуществляется уже при разгруженных от давления гидролиниях. Поскольку диаметр дополнительных клапанов меньше диаметра запорных клапанов, то усилие, необходимое для перемещения толкателей, меньше усилия, потребного для перемещения запорных клапанов при тех же давлениях в соединяемых гидролиниях. В том случае, если под остаточным давлением находится только одна из соединяемых гидролиний, то толкатель дополнительного клапана, запирающего эту гидролинию при соединении полумуфт, погружается в канал толкателя, запирающего другую гидролинию, в результате чего дополнительный клапан последней доходит до упора и через толкатели отпирает дополнительный клапан, запирающий гидролинию, находящуюся под давлением, после чего осуществляется ее дренаж и сброс давления.

2. Гидравлическое сопротивление соединения уменьшается благодаря дополнительному проходу, образуемому дополнительными клапанами и негерметичными толкателями.

3. Надежность устройства повышается благодаря тому, что в случае поломки пружины запирающего клапана в одной из полумуфт и связанным с этим запиранием клапана ответной полумуфты, благодаря наличию дополнительных клапанов, обеспечивается сохранение гидравлического соединения гидролиний.

На Фиг.1 изображено быстроразъемное соединение трубопроводов в стыкованном состоянии.

На Фиг.2 изображено быстроразъемное соединение в расстыкованном состоянии.

Быстроразъемное соединение трубопроводов состоит из двух полумуфт 1 и 2, герметично присоединенных к трубопроводам. В одной из полумуфт выполнен шариковый замок, содержащий шарики 3, расположенные в радиальных каналах стенки полумуфты и запирающую их подпружиненную втулку 4, сдвиг которой обеспечивает возможность погружения шариков в каналы без их выпадения наружу. Выпадению шариков внутрь полумуфты 1 препятствует геометрия радиальных каналов. На наружной поверхности ответной полумуфты 2 выполнена канавка 5, которая в совокупности с системой шариков образует шариковый замок. Каждая из полумуфт содержит запорный клапан 6 с уплотнительным элементом 7. Кроме того, полумуфта 1 содержит торцевое эластичное уплотнение 8. Внутри запорного клапана 6 соосно ему расположены дополнительный клапан 9 и неуплотненный толкатель 10, который упирается одним концом в шарик дополнительного клапана 9, а другим концом выступает из головки запорного клапана 6 на величину, превышающую половину размера максимального перемещения дополнительного клапана.

Быстроразъемное соединение трубопроводов функционирует следующим образом. Предварительно вручную сдвигается втулка 4 полумуфты 1, освобождая шарики 3 для погружения в радиальные каналы. При соединении устройства толкатели 10 дополнительных клапанов 9 упираются один в другой, чем обеспечиваются открытие дополнительных клапанов 9 и дренаж соединяемых гидролиний, в результате чего остаточное давление в них снижается до нуля. В том случае, если под давлением находится только одна из соединяемых гидролиний, то толкатель 10 дополнительного клапана 9, запирающего эту гидролинию при соединении полумуфт, погружается в канал толкателя, запирающего другую гидролинию, в результате чего дополнительный клапан последней доходит до упора, и силовым воздействием через толкатели отпирается дополнительный клапан, запирающий гидролинию, находящуюся под давлением. Для обеспечения такой возможности каждый толкатель 10 выступает из головки запорного клапана 6 на величину, превышающую половину размера максимального перемещения (перемещение "до упора") дополнительного клапана 9. С целью уменьшения гидравлического сопротивления на неуплотненных толкателях 10 могут быть выполнены лыской или продольные каналы. Далее, при погружении толкателей 10 внутрь запорных клапанов 6 в силовое взаимодействие приходят головки этих клапанов и осуществляется их отпирание. Торец корпуса полумуфты 2 при этом упирается в торцевое эластичное уплотнение 8, шарики 3 западают в канавку 4, а возвратный сдвиг втулки 4 обеспечивает надежное запирание шарикового замка. Расстыковка устройства осуществляется в обратной последовательности.