Результат интеллектуальной деятельности: Торцевой стык деталей

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения, а именно, к соединению неподвижных друг относительно друга деталей через уплотнительный элемент.

Известны схемы торцевых стыков деталей, в которых герметичность обеспечивается установкой уплотнительных колец в канавку или фаску (см. «Уплотнения» сборник статей под редакцией В.К. Житомирского, Москва, «Машиностроение» 1964, стр. 252, фиг. 1, 2).

Важным фактором в работе уплотнительного узла является качество обработки поверхностей, с которыми контактирует уплотнительное кольцо, улучшение чистоты обработки этих поверхностей повышает герметичность. Так, например, рекомендуемая чистота обработки (параметр шероховатости) поверхностей уплотнительной пары составляет 1,6 мкм (см. ОСТ В 38052-80). Однако, при такой высокой чистоте обработки поверхностей сопрягаемых деталей возникает эффект их «слипания». При испытаниях на герметичность конструкции, которые проводятся на небольших давлениях (порядка 1 атм.), данные явления не позволяют выявить отсутствие уплотнения, установку некачественного уплотнения или его повреждения, т.е. конструкция может быть герметична на низких давлениях. Но при работе конструкции, когда начинают действовать высокие давления и изгибающие усилия, происходит разгерметизация узла, и конструкция становится не работоспособной.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы конструкции, за счет выявления дефектов уплотнительного элемента на этапе контрольных испытаний и определение наиболее температурно нагруженных мест стыка.

Указанная задача решается тем, что в торцевом стыке деталей, на одной из которых выполнена канавка, в которую установлен уплотнительный элемент в виде резинового кольца круглого сечения, и соединенным с помощью крепежных элементов, на торце детали, снабженной канавкой под уплотнительный элемент, выполнена радиальная риска, расположенная за уплотнительным элементом, при этом риска выполнена на всей длине торца указанной детали, а ширина риски «s» и ее глубина «h» не превышают (0,04…0,06) d_упл., где d_упл. - диаметр поперечного сечения кольца.

На фиг. 1 приведена конструкция торцевого стыка деталей с уплотнительным элементом.

На фиг. 2 приведен вид на торец детали с кольцевой канавкой.

На фиг. 3 приведено поперечное сечение радиальной риски.

На фиг. 4 приведен вид на торец детали с кольцевой канавкой с несколькими радиальными рисками.

Торцевой стык состоит из двух соединяемых деталей 1 и 2. Детали 1 и 2 стягиваются соединительным элементом, например, винтом 3. Герметичность соединения обеспечивается установкой герметизирующего уплотнения 4. Уплотнение 4 представляет из себя резиновое кольцо круглого сечения с диаметром поперечного сечения «d_упл.». Уплотнение 4 установлено в канавку 5, выполненную на стыкуемом торце 6 детали 1, и поджато зубом 7, выполненном на стыкуемом торце 8 детали 2. Торцы 6 и 8 контактируют между собой на длине «L» (фиг. 2) до канавки 5 и зуба 7, а далее между деталями 1 и 2 имеется зазор «δ» (фиг. 1). На стыкуемом торце 6 детали 1 в радиальном направлении, вне зоны расположения винта 4, выполнена риска 9, имеющая глубину «h» и ширину «s» (фиг. 3) не превышающими величину (0,04…0,06) «d_упл.» на всей длине «L» контакта торцов 6 и 8.

При сборке конструкции детали 1 и 2 стягиваются винтом 3 и, благодаря наличию зазора «δ», стыкуются именно по торцам 6 и 8. Уплотнение 4 деформируется и герметизирует стык.

Перед началом эксплуатации конструкции обязательно производится испытание торцевого стыка на герметичность внутренним давлением. Как правило давление испытания выбирается небольшим (порядка 1 атм.) из-за возможного разрушения элементов конструкции, например, заглушек, мембран и т.д. Как уже говорилось выше, в условиях высокой чистоты обработки поверхностей, с которыми контактирует уплотнение 5, большим сроком хранения, указанное испытание может показать герметичность соединения не только при поврежденном уплотнении 5, но даже при его отсутствии. Если это произойдет, то при эксплуатации соединения, когда давление повысится до рабочего, в условиях упругой деформации конструкции произойдет разгерметизация стыка.

Благодаря наличию в соединении риски 9, по которой рабочее тело будет стравливаться при испытании в случае повреждения уплотнения 5 или его отсутствия, возможно выявление негерметичности соединения до начала его эксплуатации.

Так как риска 9 выполнена с глубиной «h» и шириной «s» не превышающими величину (0,04…0,06) «d_упл.» на всей длине «L» контакта торцов 6 и 8, не происходит выдавливание уплотнения 5 в риску 9, что могло бы произойти при больших размерах последней. Данное соотношение получено экспериментальным путем, при проведении работ с различными диаметрами колец «d_упл.».

Выполнение нескольких рисок 9 на торце 6 дет. 1 позволяет во время работы конструкции определить места нарушения герметичности стыка (прогар), а следовательно и места с максимальной температурой.

Таким образом, предложенный вариант выполнения конструкции повышает надежность работы последней, за счет выявления дефектов уплотнительного элемента на этапе контрольных испытаний и определить наиболее температурно нагруженные места стыка.