Соединение быстроразъемное

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Мацука Антон Николаевич(57) 1. Соединение быстроразъемное, преимущественно для подключения шлангов сельхозмашин, содержащее две полумуфты, устанавливаемые на концах шлангов, каждая из полумуфт содержит корпус с присоединительной резьбой и запорное устройство, выполненное в виде клапана с пружиной, расположенной в отверстии клапана, герметизирующего элемента и ограничителя хода клапана, а одна из полумуфт дополнительно содержит замковое устройство, выполненное в виде шариков, расположенных в корпусе полумуфты, и запорной втулки с пружиной, отличающееся тем, что клапан содержит окна, выполненные на поверхности клапана в виде сегментных проточек и расположенные между торцем пружины и герметизирующим элементом с шириной сегментных проточек больше ширины окна, причем окна и внутренняя полость пружины выполняют функцию маслопроводного канала, а ограничители хода клапанов выполнены в виде кольца с проходным отверстием и стопорного кольца и расположены под присоединительной резьбой корпусов полумуфт в диапазоне ее длины. 2. Соединение быстроразъемное по п. 1, отличающееся тем, что клапан и герметизирующий элемент клапана выполнены неразъемными, путем наварки герметизирующего элемента в кольцевую канавку клапана.(56) 1. Тракторы Беларусь. Руководство по эксплуатации и уходу. - Мн. Урожай, 1984. - С. 107, рис. 62. 2. Тракторы Беларусь. Руководство по эксплуатации и уходу. - Мн. Урожай, 1984. - С. 107, рис. 63. 3. Автоматическая гидравлическая сцепка типоразмер 0.610.00. Изготовитель фирма Р Югославия. Информационный лист завода-изготовителя. Рис. 1, рис. 3, рис 4. Фиг. 1 Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно к быстроразъемным соединениям шлангов посредством шариков с запорным устройством рабочей жидкости на каждом конце шланга,выполненным в виде клапанов, которые открываются автоматически после соединения. Полезная модель может быть использована для соединения гибких трубопроводов, например в гидравлических системах сель 181 хозмашин или в других гидравлических устройствах, требующих быстрого соединения и разъединения трубопроводов и предотвращения потерь рабочей жидкости после разъединения. Известно соединение, содержащее две полумуфты, каждая из полумуфт содержит корпус с присоединительной резьбой и запорное устройство, выполненное в виде шариков с пружиной ограничителя хода и крестовины, причем пружина расположена в крестовине и контактирует с шариком. Дополнительно одна из полумуфт содержит резьбу, а вторая полумуфта - накидную гайку за счет которых обеспечивается соединение полумуфт в рабочее состояние 1. Соединение обеспечивает возможность разъединения и соединения трубопроводов в гидросистемах при подключении, например сельхозмашин, к гидросистеме тракторов за счет отворачивания накидной гайки. После разъединения трубопровода обеспечивается перекрытие утечек рабочей жидкости из трубопровода за счет контакта шариков, поджимаемых пружиной, с конусной поверхностью полумуфт. Недостатком данного технического решения является необходимость применения ключа для отворачивания накидной гайки, а также сложность получения 100 герметизации соединения, при нахождении его под давлением в разъединенном состоянии, независимо от времени. Из-за сложности получения герметичного соединения при контакте шарик - конус требуется выполнение элементов герметизации с весьма высокой точностью, что увеличивает трудоемкость изготовления соединений. Особенно сложно получение 100 герметичности при нахождении трубопроводов под действием малого давления до 0,05 МПа или без давления в разъединенном состоянии соединения, при котором интенсивность утечек может увеличиваться, что существенно снижает надежность работы соединений быстроразъемных с применением шариковых клапанов. Кроме вышеуказанного, применение шариков в качестве запорного элемента не позволяет обеспечить значительный ход шарика при его открытии во время соединения полумуфт, причем требуется получение одинаковой длины хода шарика в каждой полумуфте, так как наличие разного по длине хода шарика, при малом общем ходе, в каждой полумуфте может существенно влиять на перепад давления, при прохождении потока рабочей жидкости через соединение в сборе. При наличии разной величины хода, шарики смещаются в ту сторону, где имеется больший ход, что уменьшает проходное сечение и увеличивает перепад давления. Увеличение перепада давления на входе и выходе соединения приводит к потере мощности при работе двигателя, например трактора. Для снижения перепада давления применяются шарики большого диаметра, которые при небольшом ходе во время открытия, обеспечивают достаточную пропускную способность и перепад давления при прохождении рабочей жидкости, однако увеличение диаметра шарика ведет к увеличению габаритов соединения, что увеличивает материальные затраты на его изготовление. Частично вышеуказанные недостатки устранены в соединении быстроразъемном, содержащем две полумуфты, устанавливаемые на каждом из шлангов. Полумуфты содержат корпус с присоединительной резьбой и запорное устройство, выполненное в виде шариков с пружиной, ограничителя хода и крестовины, причем пружина расположена в крестовине, и контактирует с шариком. Увеличение быстродействия разъединения полумуфт обеспечено за счет замены резьбового соединения на замковое соединение, выполненное в виде шариков и запорной втулки с пружиной, причем шарики фиксируются кольцевой канавкой, выполненной во второй полумуфте 2. Соединение обеспечивает возможность быстрого разъединения и соединения трубопроводов в гидросистемах при подключении, например сельхозмашин, к гидросистеме тракторов за счет введения замкового соединения и исключает потери рабочей жидкости в разъединенном состоянии трубопроводов за счет применения шариков. Однако недостатки, приведенные для первого аналога по недостаточной надежности работы герметизирующих шариков соединения быстроразьемного, для данного аналога не устранены. Известно соединение быстроразъемное, содержащее две полумуфты, каждая из полумуфт содержит корпус с внутренней присоединительной резьбой, дополнительные штуцера, установленные в корпус с двух сторон, и запорное устройство, выполненное в виде клапана с пружиной и ограничителя хода клапана, выполненного в виде резьбовой втулки, причем герметизирующий элемент клапана выполнен отдельным элементом в виде резинового кольца и расположен в кольцевой канавке клапана, а проход рабочей жидкости производится по контуру, ограниченному наружным диаметром пружины и через отверстия, выполненные в ограничителе хода (на рисунке приведенного аналога не показаны). Соединение содержит замковое устройство, выполненное в виде шариков и запорной втулки с пружиной,причем шарики фиксируются кольцевой канавкой, выполненной во второй полумуфте 3. Соединение быстроразъемное обеспечивает возможность быстрого разъединения трубопроводов и блокирует утечку рабочей жидкости через клапана полумуфт после разъединения. Замена шариков резиновыми уплотнениями позволяет получить 100 герметичность полумуфт, в том числе и при малом давлении. Недостатком данного технического решения являются большие габариты соединения по длине, так как выполнение ограничителя хода в виде резьбовой втулки и отверстий в ограничителе хода для прохода рабочей жидкости, а также выполнение направляющего отверстия в ограничителе хода для ориентации осевого 2 181 перемещения клапана, вызвало увеличение наружного диаметра ограничителя хода, что не позволило выполнить непосредственно на корпусе наружную присоединительную резьбу для соединения полумуфт с трубопроводами особенно для соединений с резьбой М 20 х 1,5. Для соединения полумуфт потребовалась установка дополнительных переходных штуцеров (рис. 1 прилагаемого аналога), что и привело к увеличению общей длины соединения и увеличению материальных затрат на изготовление соединения. Кроме вышеизложенных недостатков, испытания аналогичных конструкций соединений быстроразъемных в испытательном центре ПО МТЗ г. Минск, с установкой отдельных резиновых уплотнений (при ресурсных испытаниях) выявили то, что резиновые уплотнения, при величине потока рабочей жидкости в пределах подачи насоса вымываются из кольцевых канавок, в которых установлены уплотнения, вызывая полную потерю работоспособности соединения, особенно при частых переключениях направления движения рабочей жидкости. Техническое решение, выполненное согласно прилагаемого информационного листа - соединение быстроразъемное 0.610.00 производства фирмыЮгославия, является аналогом-прототипом заявляемой полезной модели соединения быстроразъемного. На Барановичском заводе станкопринадлежностей разработана новая конструкция соединения быстроразъемного, исключающая вышеуказанные недостатки. Целью создания полезной модели соединения быстроразъемного является повышение надежности работы соединения и сокращение материальных затрат на его изготовление за счет упрощения конструкции и уменьшения габаритных размеров соединения. Причинами, препятствующими получению требуемого технического результата, согласно указанной цели, в аналоге-прототипе является сложность конструкции, увеличенные габариты ограничителя хода клапана и конструкции клапана, в котором пружина расположена на направляющем хвостовике клапана, а поток рабочей жидкости проходит по контуру, ограниченному наружным диаметром пружины, что увеличивает габариты соединения для обеспечения требуемой пропускной способности, а также необходимостью дополнительной установки переходных штуцеров и снижением надежности работы соединения, за счет применения отдельных герметизирующих элементов, при максимальных потоках рабочей жидкости. Сущность полезной модели и достижение поставленной цели, при создании полезной модели, обеспечивается тем, что в соединении быстроразъемном, содержащем две полумуфты, каждая из которых содержит корпус с присоединительной резьбой и запорное устройство, выполненное в виде клапана с пружиной, расположенной в отверстии клапана, герметизирующего элемента и ограничителя хода клапана, а также содержащем замковое устройство, выполненное в виде шариков и запорной втулки с пружиной, с фиксацией шариков кольцевой канавкой, выполненной во второй полумуфте, введены новые существенные отличительные признаки для достижения нового технического результата - клапаны содержат окна, выполненные на поверхности клапанов в виде сегментных проточек, окна расположены между торцем пружины и герметизирующим элементом, ширина сегментных проточек выполнена больше ширины окна, причем окна и внутренняя полость пружины выполняют функцию маслопроводного канала, а ограничители хода клапанов в полумуфтах выполнены в виде кольца с проходным отверстием и стопорного кольца и расположены под присоединительной резьбой корпусов полумуфт в диапазоне ее длины, а также выполнением клапана и герметизирующего элемента неразъемными, путем наварки герметизирующего элемента в кольцевую канавку клапана. Применение вышеуказанных отличительных признаков обеспечивает достижение поставленной цели снижение материальных затрат при изготовлении и повышение надежности работы соединения при эксплуатации. Задачей, на решение которой направлено создание заявляемой полезной модели, является упрощение конструкции соединения быстроразъемного, уменьшение габаритных размеров и повышение надежности работы. Выполнение клапана с внутренним отверстием позволило разместить внутри клапана пружину с внутренним диаметром пружины, достаточным для обеспечения пропускной способности соединения. Выполнение окон в виде сегментных проточек (не менее трех проточек) и расположение окна в клапане с обеспечением для прохода жидкости во внутреннюю полость пружины, между герметизирующим элементом и торцем пружины, позволяет уменьшить длину хода жидкости и уменьшить окно по ширине, так как сегментные проточки обеспечивают увеличение пропускной способности клапана, причем выполнение сегментных проточек больше ширины окна на поверхности клапана, дополнительно увеличивает пропускную способность,так как рабочая жидкость может дополнительно проходить через витки пружины во внутреннюю полость. Выполнение клапана с применением вышеуказанных признаков обеспечивает уменьшение габаритных размеров соединения быстроразъемного за счет уменьшения диаметра клапана и ограничителя хода по сравнению с диаметром ограничителя хода в аналоге-прототипе, и позволяет разместить цилиндрическую часть клапана и ограничитель хода под присоединительной резьбой корпуса в диапазоне ее длины, что также обеспечивает уменьшение габаритных размеров соединения. В зависимости от типоразмера соединения, при 3 181 увеличении пропускной способности, диаметр и длина клапана увеличивается с перемещением положения стопорного кольца ближе к концу резьбы в пределах ее длины. Выполнение ограничителя хода в виде кольца с проходным отверстием и стопорного кольца, обеспечивает получение простой конструкции ограничителя хода и уменьшает габариты соединения по длине. Уменьшение диаметра клапана и ограничителя хода позволяет выполнять наружную присоединительную резьбу непосредственно на корпусе и не требует применения дополнительных переходных штуцеров по сравнению с аналогом-прототипом. Выполнение клапана и герметизирующего элемента путем наварки элемента (например резинового) в кольцевую канавку клапана, позволяет повысить надежность работы соединения, так как положение элемента остается неизменным в зависимости от прохода максимального потока через клапан. При наварке глубина кольцевой канавки на клапане выполняется максимальной, что обеспечивает надежность сцепления герметизирующего элемента. При разработке конструкции соединения быстроразъемного с присоединительной резьбой М 20 х 1,5 для ПО МТЗ г. Минск и внедрением вышеуказанных отличительных признаков обеспечено выполнение поставленной задачи с существенным уменьшением габаритных размеров по сравнению с известными аналогами,например образец соединения муфты быстроразъемной, изготовленной для ПО МТЗ имеет длину 82 мм (чертеж прилагается), а длина аналога-прототипа с учетом установленных переходных штуцеров равна 133 мм,причем, при сравнительных ресурсных испытаниях соединений вымывания герметизирующего элемента при максимальных потоках рабочей жидкости не наблюдалось, а в аналогах данный недостаток имел место,причем, за счет уменьшения длины хода рабочей жидкости, обеспечено снижение перепада давления при прохождении максимального потока через соединение. Вышеуказанное подтверждает возможность конкретного выполнения и возможность получения технического результата для заявляемой полезноймодели. На чертеже представлена конструкция полезной модели - на фиг. 1 показана конструкция соединения в разрезе, на фиг. 2 показан разрез клапана по сегментным проточкам и окном для прохода рабочей жидкости во внутреннюю полость клапана и пружины. Соединение быстроразъемное содержит полумуфту 1, соединенную с источником давления, например трактора (на чертеже не показан), полумуфту 2, соединенную с исполнительным гидроцилиндром прицепного механизма (на чертеже не показан). Полумуфты 1, 2 содержат корпус 3 и корпус 4 с присоединительной резьбой 5 и запорные устройства, выполненные в виде цилиндрического клапана 6 с пружиной 7 и герметизирующего элемента 8. В качестве ограничителей хода клапанов 6 в кольцевых канавках корпусов 3 и 4 установлены стопорные кольца 9 и 10 с проходным отверстием, которые через пружины 7 контактируют с клапанами 6. Каждый из корпусов 3, 4 содержит герметизирующие конусы 11, контактирующие с герметизирующим элементом 8 в закрытом состоянии полумуфт 1, 2. Полумуфта 1 содержит замковое устройство,выполненное в виде запорной втулки 12 с пружиной 13 и шариков 14, расположенных в отверстиях корпуса 3 полумуфты 1, причем положение шариков 14 фиксируется кольцевой канавкой 15, выполненной на корпусе 4 полумуфты 2, а ограничение хода шариков 14 обеспечивают поверхности 16, 17 запорной втулки 12. Осевое перемещение запорной втулки 12 с одной стороны ограничено стопорным кольцом 18, установленным в корпусе 3, с другой стороны пружиной 13. Каждый из клапанов 6 содержит окна 19, выполненные в виде сегментных проточек 20 и расположенные между торцами пружин 7 и герметизирующим элементом 8. Герметизирующий элемент 8 расположен в кольцевой канавке клапана 6 и выполнен методом наварки, например резины в кольцевую канавку клапана 6. Каждая из внутренних полостей 21 пружин 7 соединяет выход 22 полумуфты 1 и выход 23 полумуфты 2 через окна 19, кольцевые проточки 24, выполненные в корпусах 3, 4 и проходные отверстия 25 кольца 10. Дополнительно корпус 3 полумуфты 1 содержит уплотнительное кольцо 26, контактирующее с поверхностью корпуса 4. Соединение быстроразъемное работает следующим образом. В соединенном состоянии полумуфт 1, 2,как показано на фиг. 1, запорные устройства за счет взаимного упора клапанов 6, обеспечивают проход рабочей жидкости через полумуфты 1, 2. При данном положении клапанов 6 пружины 7 сжаты, а торцы клапанов 6 поджаты через кольца 10 к стопорным кольцам 9, которые выполняют функцию ограничителей хода клапанов 6. Выполнение ограничителей хода клапанов 6 простых по конструкции в виде стопорного кольца 9 и кольца 10 с проходным отверстием 25, обеспечивает ограничение хода клапана 6 и служит упором для пружины 7, причем незначительная толщина кольца 10 обеспечивает малую длину хода рабочей жидкости через отверстия 25 кольца 10, что уменьшает перепад давления на выходах 22, 23 при прохождении потока жидкости через полумуфты 1, 2. При прохождении потока рабочей жидкости через внутреннюю полость 21 пружин 7 часть потока жидкости поступает в проточку 24 через сегментную проточку 20 и через витки пружины 7, а часть потока через окно 19 непосредственно в проточку 24. Таким образом дополнительный проход рабочей жидкости через сегментную проточку 20 и витки пружины 7 позволяет расширить пропускную способность внутренней части полумуфт 1, 2, что обеспечивает снижение общего перепада давления выхода 18122 полумуфты 1 и выхода 23 полумуфты 2, при прохождении максимального потока рабочей жидкости через соединение. Выполнение маслопроводного канала внутри пружины 7 и выполнение ширины сегментных проточек 20 больше ширины окна 19 для дополнительного прохода рабочей жидкости, позволило уменьшить наружный диаметр цилиндрического клапана 6, по сравнению с аналогом - прототипом, с обеспечением аналогичной пропускной способности, что позволило уменьшить диаметр колец 9, 10 и расположить стопорные кольца 9,выполняющие функцию ограничителей хода клапанов 6, под присоединительной резьбой 5 корпусов 3, 4 в пределах диапазона ее длины, в зависимости от габарита и пропускной способности соединения быстроразъемного, причем выполнение присоединительной резьбы 5 непосредственно на корпусах 3, 4 за счет уменьшения диаметра клапанов 6 и колец 9, 10, позволило исключить установку дополнительных штуцеров по сравнению с аналогом-прототипом и обеспечить выполнение поставленной цели - упрощение конструкции соединения и габаритных размеров. При движении потока рабочей жидкости по наружному диаметру клапана 6, в кольцевой проточке 24,вымывания герметизирующего элемента 8 непроисходит, так как уплотнительный элемент 8 наварен в кольцевую канавку клапана 6, что обеспечивает надежность и долговечность работы соединения при эксплуатации, в соответствии с поставленной целью данной заявки полезной модели. Удержание полумуфт 1, 2 в соединенном состоянии обеспечивают шарики 14, которые фиксируются кольцевой канавкой 15 в корпусе 2 и расположены в отверстиях корпуса 1. Ограничение хода шариков 14(вверх согласно фиг. 1) производится поверхностью 16, выполненной на запорной втулке 12. Действием пружины 13 запорная втулка 12 постоянно поджимается к стопорному кольцу 18, что исключает раскрытие шариков 14 и исключает размыкание полумуфт 1, 2. Герметичность соединения, в соединенном состоянии полумуфт 1, 2, обеспечивает уплотнительное кольцо 26, установленное постоянно в корпус 3 и контактирующее с поверхностью корпуса 4. При необходимости разъединения полумуфт 1, 2 запорная втулка отводится влево согласно чертежа с обеспечением сжатия пружины 13. При отводе втулки 12 до полного сжатия пружины 13 шарики 14 освобождаются и могут перемещаться в осевом направлении до второй, ограничивающей ход шариков 14, поверхности 17. Действием сжатых пружин 7 полумуфта 2 выбрасывается из корпуса 3 полумуфты 1. Клапаны 6 действием сжатых пружин 7 перемещаются в сторону герметизирующих конусов 11. После полного перемещения клапанов 6 обеспечивается взаимный контакт конусов 11 и герметизирующих элементов 8. Выполнение элемента 8 эластичным, наваренным в канавки клапанов 6 и поджатие пружиной 7 клапана 6 к поверхности конуса 11, позволяет обеспечить 100 герметичность полумуфт 1,2 в разъединенном состоянии по сравнению с известными аналогами, обеспечивая повышение надежности работы соединений быстроразъемных, причем наварка герметизирующего элемента 8 в кольцевую канавку клапана 6 увеличивает ресурс работы герметизирующего элемента 8, так как кольцевая канавка в клапане 6 выполняется максимально возможной глубины, что позволяет обеспечить большую контактную поверхность сцепления материала герметизирующего элемента 8 с поверхностью кольцевой канавки клапана 6 и герметизирующего элемента 8 с поверхностью кольцевой канавки клапана 6 и исключает вымывание герметизирующего элемента 8 при максимальном потоке рабочей жидкости, проходящей через соединение быстроразъемное. После разъединения полумуфт 1, 2 запорная втулка 12 действием пружины 13 возвращается в исходное до упора в кольцо 18. Для соединения полумуфт 1, 2 необходимо аналогично отвести запорную втулку 12 влево (по чертежу) и установить полумуфту 2 в отверстие полумуфты 1 до упора в корпус 3 с обеспечением сжатия пружин 7,расположенных в клапане 6, и установки шариков 14 в кольцевой канавке 15 корпуса 4. После ввода полумуфты 2 в полумуфту 1 запорную втулку 12 перемещают в исходное положение с фиксацией шариков 14 поверхностью 16. Таким образом, внедрение вышеуказанных отличительных признаков соединения быстроразъемного позволило получить существенное отличие конструкции соединения по сравнению с известными аналогами и получить положительный результат, выраженный в снижении материальных затрат на изготовление соединений быстроразъемных и повышении надежности работы. Примером конкретного выполнения соединения быстроразъемного, выполненного в соответствии с формулой полезной модели, является муфта М 036,50 Б, опытные образцы которой изготовлены АО Барановичский завод станкопринадлежностей (Сборочный чертеж прилагается). Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.