RU2812308C1 - Узел фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для фиксации тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением и скрепленных резьбовым соединением. Узел фиксации содержит фиксатор с цилиндрическим резьбовым участком и конической частью в виде усеченного конуса, наружную и внутреннюю тонкостенные осесимметричные оболочки с резьбовыми концевыми участками. На концевом резьбовом участке внешней оболочки выполнено сквозное резьбовое отверстие, а на концевом участке внутренней оболочки - цилиндрическое отверстие. Резьбовой участок фиксатора снабжен шлицом под механизированный либо механический инструмент. Технический результат: обеспечение надежной фиксации резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, а также сохранение герметичности в месте установки фиксатора и соответственно герметичности внутреннего объема скрепленных оболочек, в условиях ограниченных габаритных размеров и толщин концевых участков соединяемых оболочек. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для фиксации тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением и скрепленных резьбовым соединением.

При сборке тонкостенных осесимметричных оболочек, скрепленных резьбовым соединением, большое значение имеет обеспечение надежности соединения при воздействии высокого внутреннего давления, а также сохранение герметичности внутреннего объема. Известны способы фиксации резьбы посредством нанесения на ее поверхность компаунда, краски, клеящего состава и т.п. Однако при возникновении потребности в разъединении такого соединения необходимо создание специальных условий (нагрев, применение ударных нагрузок и т.п.), требующих проведения специальных подготовительных мероприятий, увеличивающих сроки и стоимость запланированных работ.

Поэтому для фиксации резьбовых соединений тонкостенных оболочек, работающих под высоким давлением, целесообразно использовать механическую фиксацию, однако применение такой фиксации требует увеличения толщины концевых участков с целью формирования в них посадочных отверстий для крепления фиксатора, что является достаточно сложной проблемой, при условии ограниченных габаритных размеров тонкостенных оболочек. При этом для обеспечения герметичности в месте установки фиксатора и соответственно герметичности внутреннего объема скрепленных оболочек в целом под установку фиксатора требуется формирование глухого отверстия, не снижающего прочностные характеристики оболочек.

Таким образом для обеспечения надежного резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким внутренним давлением, необходимо применение узла фиксации, позволяющего сохранить герметичность в месте установки фиксатора и соответственно герметичность внутреннего объема, а также габаритные размеры скрепленных оболочек.

Известно техническое решение по патенту РФ №2223422, опубл. 10.02.2004 БИ №4, которое содержит цилиндрический резьбовой участок, цилиндрический фланец и коническую часть в виде усеченного конуса.

Задачей данного технического решения является создание устройства, обеспечивающего возможность многократного использования и повышенную технологичность при изготовлении.

Общими признаками с предлагаемой авторами конструкцией узла фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, является наличие цилиндрического резьбового участка, конической части в виде усеченного конуса.

Однако использование такой конструкции узла фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, не позволяет обеспечить герметичность в месте установки фиксатора и соответственно герметичность внутреннего объема в целом, а также габаритные размеры скрепляемых оболочек.

Поскольку коническая часть фиксатора предложенной конструкции предназначена только лишь для ориентации фиксируемых деталей, а фиксация их обеспечивается за счет контакта цилиндрической поверхности фиксатора и ответной детали, то для установки такого фиксатора потребуется формирование глубокого отверстия во внутренней оболочке, что снизит ее прочностные характеристики, а воздействие высокого внутреннего давления на утоненный участок может привести к его разрушению и соответственно к нарушению герметичности внутреннего объема скрепленных оболочек.

Кроме того, такая конструкция требует увеличения толщины концевого участка внешней оболочки для обеспечения надежного крепления фиксатора, что невозможно при условии ограниченных размеров тонкостенных оболочек.

В отличие от прототипа предлагаемый узел фиксации резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, содержит тонкостенные осесимметричные оболочки с резьбовыми концевыми участками, при этом на концевом резьбовом участке наружной оболочки выполнено сквозное резьбовое отверстие, а на концевом участке внутренней оболочки - цилиндрическое отверстие диаметром меньше диаметра сквозного резьбового отверстия, при этом отношение диаметров оснований усеченного конуса (d1/d2) выбирают равным (0,42-0,63), диаметр меньшего основания d1 равен (0,32-0,71)L, а длина резьбового участка составляет (0,6-0,9)L, где L - высота усеченного конуса, кроме того диаметр большего основания усеченного конуса d2 составляет больше диаметра цилиндрического отверстия d3 на концевом резьбовом участке внутренней оболочки.

В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:

- высота усеченного конуса L составляет не менее 0,85Н, где Н - высота исходного треугольника резьбы, резьбового соединения;

- по периметру резьбового соединения оболочек равномерно размещено несколько узлов фиксации;

- резьбовой участок фиксатора снабжен шлицом под механизированный либо механический инструмент.

Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.

Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение надежной фиксации резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, а также сохранение герметичности в месте установки фиксатора и соответственно герметичности внутреннего объема скрепленных оболочек, в условиях ограниченных габаритных размеров и толщин концевых участков соединяемых оболочек.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном техническом решении, содержащем фиксатор с цилиндрическим резьбовым участком и конической частью в виде усеченного конуса, а особенность заключается в том, что узел содержит тонкостенные осесимметричные оболочки с резьбовыми концевыми участками, при этом на концевом резьбовом участке наружной оболочки выполнено сквозное резьбовое отверстие, а на концевом участке внутренней оболочки - цилиндрическое отверстие диаметром меньше диаметра сквозного резьбового отверстия, при этом отношение диаметров оснований усеченного конуса выбирают равным (0,42-0,63), диаметр меньшего основания равен (0,32-0,71)L, а длина резьбового участка составляет (0,6-0,9)L, где L - высота усеченного конуса, кроме того диаметр большего основания усеченного конуса составляет больше диаметра цилиндрического отверстия на концевом резьбовом участке внутренней оболочки.

Новая совокупность существенных признаков, а также наличие связей между ними позволяет, за счет:

- наличия тонкостенных осесимметричных оболочек с резьбовыми концевыми участками, выполнения на концевом резьбовом участке наружной оболочки сквозного резьбового отверстия, а на концевом участке внутренней оболочки - цилиндрического отверстия диаметром меньше диаметра сквозного резьбового отверстия, обеспечить требуемые габаритные размеры скрепленных оболочек;

- выбора отношения диаметров оснований усеченного конуса (d1/d2) равным (0,42-0,63) и диаметра меньшего основания d1 равным (0,32-0,71)L, обеспечить надежную фиксацию резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, а также герметичность в месте установки фиксатора и соответственно герметичность внутреннего объема скрепленных оболочек, при ограниченных толщинах концевых участков. При отношении (d1/d2) менее 0,42, а также диаметра d1 менее 0,32L - зона взаимодействия конусной части с резьбой на внутренней оболочке смещается к большему основанию усеченного конуса, при этом для размещения конусной части требуется либо увеличение глубины отверстия во внутренней тонкостенной оболочке и соответственно уменьшение толщины концевого участка в этом месте, что снижает прочностные характеристики оболочки в зоне отверстия, а при воздействии высокого давления может привести к нарушению герметичности внутреннего объема скрепленных оболочек, либо уменьшить высоту конуса, что снизит надежность фиксации резьбового соединения оболочек. При отношении (d1/d2) более 0,63, а также d1 более 0,71L - зона взаимодействия конусной части с резьбой на внутренней оболочке (при неизменной высоте конуса) смещается к меньшему основанию усеченного конуса, при этом резьбовая часть фиксатора выступает за габаритный размер скрепленных оболочек;

- выполнения длины резьбового участка h равной (0,6-0,9)L, обеспечить надежное закрепление фиксатора в резьбовом отверстии и тем самым обеспечить надежную фиксацию резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, сохранив при этом габаритные размеры скрепленных оболочек. При h менее 0,6L не обеспечивается надежность закрепления резьбового фиксатор в резьбовом отверстии, и как следствие надежная фиксация резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, а при h более 0,9L - резьбовая часть фиксатора выступает за габаритный размер скрепленных оболочек;

- выполнения диаметра большего основания усеченного конуса больше диаметра цилиндрического отверстия на концевом резьбовом участке внутренней оболочки, обеспечить требуемую зону взаимодействия фиксатора с резьбой на внутренней оболочке, необходимую для надежной фиксацию резьбового соединения.

Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения позволяют, в частности, за счет:

- выбора высоты конической части L не менее 0,85Н, где Н - высота исходного треугольника резьбы, обеспечить требуемую зону взаимодействия фиксатора с резьбой внутренней оболочки, необходимую для надежной фиксацию резьбового соединения;

- равномерного размещения по периметру резьбового соединения оболочек нескольких узлов фиксации, обеспечить равномерное распределение нагрузки на фиксаторы при воздействии высокого внутреннего давления на скрепленные резьбовым соединением оболочки;

- снабжения резьбового участка фиксатора шлицом под механизированный либо механический инструмент, обеспечить заданное усилие затяжки фиксатора, что позволит обеспечить надежную фиксацию резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением.

Признаки, отличающие предполагаемое изобретение от прототипа, не известны в других технических решениях и не выявлены из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизны».

Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретения заключается в том, что узел фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, содержащий фиксатор с цилиндрическим резьбовым участком и конической частью в виде усеченного конуса, в отличие от прототипа узел содержит тонкостенные осесимметричные оболочки с резьбовыми концевыми участками, при этом на концевом резьбовом участке наружной оболочки выполнено сквозное резьбовое отверстие, а на концевом участке внутренней оболочки -цилиндрическое отверстие диаметром меньше диаметра сквозного резьбового отверстия, при этом отношение диаметров оснований усеченного конуса выбирают равным (0,42-0,63), диаметр меньшего основания равен (0,32-0,71)L, а длина резьбового участка составляет (0,6-0,9)L, где L - высота усеченного конуса, кроме того диаметр большего основания усеченного конуса составляет больше диаметра цилиндрического отверстия на концевом резьбовом участке внутренней оболочки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлены тонкостенные осесимметричные оболочки, скрепленные резьбовым соединением, и место размещения узла фиксации, на фиг. 2 показан вид А узел фиксации резьбового соединения, а на фиг. 3 показан фиксатор резьбового соединения.

Узел фиксации резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, содержит фиксатор 1 с цилиндрическим резьбовым участком 2 и конической частью в виде усеченного конуса 3, наружную 4 и внутреннюю 5 тонкостенные осесимметричные оболочки с резьбовыми концевыми участками 6 и 7 соответственно. На концевом резьбовом участке 6 внешней оболочки 4 выполнено сквозное резьбовое отверстие 8, а на концевом участке 7 внутренней оболочки 5 - цилиндрическое отверстие 9. Резьбовой участок 2 снабжен шлицом 10.

Предлагаемый узел фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением работает следующим образом.

Перед сборкой резьбового соединения в концевом участке 6 наружной оболочки 4 формируют сквозное резьбовое отверстие 8. Затем скрепляют оболочки 4 и 5 посредством резьбовых концевых участков 6 и 7 с образованием резьбового соединения. После этого через резьбовое отверстие 8 формируют цилиндрическое отверстие 9 заданной глубины в концевом участке 7 внутренней оболочки 5. Далее в резьбовое отверстие 8 устанавливают фиксатор 1, при этом цилиндрический резьбовой участок 2 взаимодействует с резьбой сквозного отверстия 8, а коническая часть 3 входит в цилиндрическое отверстие 9. Далее посредством механизированного либо механического инструмента, установленного в шлиц 10, фиксатор 1 перемещают до контакта с цилиндрическим отверстием 9 (контакта конической части 3 с резьбой внутренней оболочки 7).

Выполнение узла фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, в соответствии с изобретением позволяет обеспечить надежную фиксацию резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, а также сохранить герметичность в месте установки фиксатора и соответственно герметичность внутреннего объема скрепленных оболочек, в условиях ограниченных габаритных размеров и толщин концевых участков скрепленных оболочек.

Указанный положительный эффект подтвержден предварительными испытаниями узла фиксации резьбового соединения тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением.

В настоящее время разработана конструкторско-технологическая документация, проведены испытания и намечено производство узлов фиксации в соответствии с предлагаемым изобретением.

Claims (4)

1. Узел фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, содержащий фиксатор с цилиндрическим резьбовым участком и конической частью в виде усеченного конуса, отличающийся тем, что узел содержит тонкостенные осесимметричные оболочки с резьбовыми концевыми участками, при этом на концевом резьбовом участке наружной оболочки выполнено сквозное резьбовое отверстие, а на концевом участке внутренней оболочки - цилиндрическое отверстие диаметром меньше диаметра сквозного резьбового отверстия, при этом отношение диаметров оснований усеченного конуса выбирают равным (0,42-0,63), диаметр меньшего основания равен (0,32-0,71)L, а длина резьбового участка составляет (0,6-0,9)L, где L - высота усеченного конуса, кроме того диаметр большего основания усеченного конуса составляет больше диаметра цилиндрического отверстия на концевом резьбовом участке внутренней оболочки.

2. Узел фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, по п. 1, отличающийся тем, что высоты усеченного конуса составляет не менее 0,85Н, где Н - высота исходного треугольника резьбы, резьбового соединения.

3. Узел фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, по п. 1, отличающийся тем, что по периметру резьбового соединения оболочек равномерно размещено несколько узлов фиксации.

4. Узел фиксации резьбовых соединений тонкостенных осесимметричных оболочек, работающих под высоким давлением, по п. 1, отличающийся тем, что резьбовой участок фиксатора снабжен шлицом под механизированный либо механический инструмент.

Images