Швидкороз’ємне з’єднання біловицького

Изобретение относится к машиностроению, в частности к зажимным устройствам, обеспечивающим надежное соединение деталей при простоте конструкции устройства и соединяемых элементов, снижение трудоемкости монтажных и демонтажных работ, возможности многократного применения в различных средах и может быть использовано в разных отраслях народного хозяйства, в строительстве, шахто- и метростроении, судостроении, в трубопроводном транспорте и т.д., особенно при выполнении монтажнодемонтажных и ремонтных работ в неблагоприятных и экстремальных условиях. Известно соединение фланцевое, снабженное двумя фланцами струбцинными с уплотнением между ними, струбциной болтовой включающей прижим и прижим болтовой с гайкой и шайбой пружинной [1], Недостатком соединения является невысокая надежность зажатия соединения элементов, высокая трудоемкость демонтажных работ при повреждении резьбы болтового прижима. Известно также быстроразъемное соединение, содержащее фланцы скрепленные между собой с помощью захватов, приводимых в действие посредством шарнирных рычагов, которые выполнены в виде параллелограммных четырехзвенников, соединенных между собой непосредственно через тяги, с траверсой и приводом [2]. Недостатком указанного устройства является узкая область его применения из-за сложности конструкции и необходимости постоянного наличия привода для обеспечения достаточной надежности соединения. Известно соединение фланцев труб, включающее корпус, внутри которого шарнирно установлен рычаг, взаимодействующий с фланцами труб. Фланцы имеют вогнутые кромки, соответствующие поверхности взаимодействующего с ним рычага [3]. Недостатком известного устройства является невысокая сила сжатия соединяемых элементов рычагом второго рода под действием пружины, сила которой задается, не требованиями прочности конструкции, а требованиями эргономики. Известно разъемное зажимное соединение, содержащее корпус, параллельные стенки которого имеют проточки по форме соответствующие форме размещенных в нем зажимаемых деталей, зажимающий их винт с головкой и гайкой. Головка винта выполнена в виде двухскосого клина, расположенного между зажимаемыми деталями, оси которых перпендикулярны оси головки зажимного винта. На плоскостях скосов головки зажимного винта выполнены зубцы дугообразного профиля, расположенные параллельно оси вин га [4]. Указанное устройство обладает теми же недостатками, что и все резьбовые соединения, кроме того зубцы на плоскостях скосов головки зажимного винта создают дополнительные концентраторы напряжений на поверхности зажимаемых деталей. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является соединение фланцев труб, содержащее скобу с параллельными стенками установленную открытой плоскостью в сторону скрепляемых деталей, стенки которой имеют клиновой вырез и проточки по форме, соответствующей форме элементов зажимаемых деталей, отверстия под стяжные болты. Соединение имеет клиновой распорный рычаг, установленный в клиновом вырезе скобы и охватывающий соединяемые фланцы [51. Недостатком известного устройства является наличие стяжных болтов и большое количество деталей. В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания простого по конструкции быстроразъемного соединения, в котором путем конструктивных изменений устройства и зажимаемых элементов соединяемых деталей или конструкций, исключено постоянное наличие резьбового соединения, обеспечены наличие и сочетание усиливающих друг друга при работе простейших силовых механизмов клина, однозвенного колено-рычажного механизма и наклонной плоскости корпуса, и за счет этого, увеличена на один-два порядка сила сжатия зажимаемых элементов соединяемых деталей или конструкций, снижены коэффициенты концентрации напряжений. В результате достигнуты следующие потребительские свойства: повышены надежность соединения при эксплуатации в различных средах и при многократном применении, технологичность изготовления, упрощена технология монтажных и демонтажных работ при работе в неблагоприятных и экстремальных условиях (например, на высоте, под водой, при ликвидации аварий от стихийных бедствий, пожаров, кораблекрушений и т.д.), обеспечена возможность утилизации отходов металлопроката штамповкой и частичного использования простых заменителей металлов (например, вкладыш клина из дерева при эксплуатации устройства во влажной среде или под водой), расширена область применения и обеспечена возможность создания на его базе новых высокоэффективных силовых устройств. Поставленная задача достигается тем, что в быстроразьемном соединении, содержащем корпус в виде скобы, со сквозными фигурными вырезами в ее параллельных полках, обращенных в сторону соединяемых деталей, и зажимающие элементы, расположенные в фигурных вырезах, каждый фигурный вырез с одного края имеет упорный выступ, а с противоположного - клиновую выемку, зажимающие элементы выполнены в виде клина и распорного рычага, установленного в фигурных вырезах с возможностью воздействия одним своим концом с клиновой выемкой и клином, а другим - с зажимаемыми деталями. Кроме того, зажимающий клин снабжен фиксатором. Кроме того, соединение снабжено эластичным кольцом, расположенным на распорном рычаге и связанным со скобой. На фиг. 1 показан пример соединения труб с развальцованными кольцами; на фиг. 2 - то же, вид справа: на фиг. 3 - пример соединения крышки к фланцу сосуда; на фиг. 4 - пример соединения фланцев труб быстроразъемным соединением с Т-образным корпусом; на фиг. 5 - то же, вид справа; на фиг. 6 - пример зажатия быстроразъемным соединением концов разрезной муфты при безфланцевом соединении трубопроводов: на фиг. 7 w 8 - схемы действия сил в соединении. Быстроразъемное соединение устроено следующим образом (см. фиг. 1 и 2). Корпус 1 выполнен Uобразной формы. Он может быть выполнен Ш, Τ и П-образной формы (не показано). В боковых ребрах корпуса 1, симметрично его продольной оси, выполнены фигурные вырезы, которые с одного конца (левого) образуют два упорных выступа 3, а с другого конца имеет форму клина и образует два косых выступа 4 с внутренними скосами 5. кромки которых наклонены в сторону упорных выступов З В корпусе 1 подвижно установлены снабженные фиксатором 6, или без него, клин Ш-образной формы в поперечном сечении и распорный рычаг 8, один конец которого (правый), при воздействии на клин 7 внешней силы Р, взаимодействует одновременно с наклонной поверхностью 9 клина 7 и с внутренними скосами 5 косых выступов 4. Наклонная поверхность 8 клина 7, как правило, перпендикулярна внутренним скосам 5 косых выступов 4. Другой конец распорного рычага 8 (левый) и упорные выступы 3 корпуса 1 контактируют соответственно с находящимися между ними зажимаемыми элементами 10 и 11 корпусов соединяемых деталей 12 и 13. Между зажимаемыми элементами 10 и 11 установлена прокладка 14. Зажимаемые элементы 10 и 11, со стороны контактирования их соответственно с упорными выступами 3 и с левым закругленным концом распорного рычага 8, по периметру снабжены скругленными канавками 15, а упорные выступы 3 - соответствующими канавками 15 зацепами 16. Кроме того, в боковых ребрах 2 корпуса 1 фигурные вырезы образуют параллельные его основанию грани 17 и наклонные грани 18. Грани 17 при их прилегании к краям зажимаемых элементов 10 и 11, служат для центрирования или выравнивания соединяемых деталей 12 и 13 относительно друг друга. Наклонные грани 18 служат направляющими распорного рычага 8, для направления его левого конца в канавку 15 зажимаемого элемента 10 с целью обеспечения удобства монтажных работ и надежности соединения. По бокам распорного рычага 8 предусмотрены выемки 19 для размещения в них эластичного или пружинного элемента, например, петли кольца 20 связывающего распорный рычаг 8 с корпусом 1 (см. фиг. 3). Аналогично клин 7 может быть связан с корпусом 1 посредством гибкого поводка (не показано). Быстроразъемное соединение (см фиг. 3) может быть выполнено откидным, для чего упорные выступы 3 посредством оси 21 шарнирно соединены с проушиной 22 закрепленной на корпусе 13 одного из зажимаемых элементов 11. Для приближенного определения сжимающей силы Р2 устройства, по известной внешней силе Ρ прилагаемой к клину 7 и углу a 1 отклонения распорного рычага 8 от линии параллельной основанию корпуса 1, на боковой стороне правого конца распорного рычага 8 может быть нанесена риска 23. а против нее. на боковой поверхности косого выступа 4, тарировочная шкала 24. В случае выполнения зажимаемых элементов 10 и 11 в виде фланцев (см. фиг. 4 и 5), на них вместо канавок 15 могут быть выполнены буртики 25, например, из прикрепленных и каждому фланцу проволочного кольца или его частей. А при выполнении корпуса 1 быстроразъемного соединения Тобрэзной формы (он может быть выполнен и Ш-образной формы, не показано) в поперечном сечении (см. фиг. 4 и 5), например из спаренных уголков, клин 7, в отличие от упоминаемого выше, в продольном сечении выполнен U или П-образной формы. Могут быть разные варианты (не показано). В соединении концов обрезных труб 26 посредством разрезной муфты 27 с загибами 28 и 29 (см фиг. 6), на стыке труб 26 одета резиновая втулка 30. Между ней и загибами 28 и 29 уложена накладка 31. Загибы 28 и 29 разрезной муфты 27 снабжены ребрами жесткости (не показано) и стянуты друг к другу быстроразъемными соединениями 32. В комплекте поставки устройства для каждого типоразмера корпуса 1 предусмотрен набор распорных рычагов 8 разной длины. Для предварительного стягивания соединяемых элементов 12 и 13, а также загибов 28 и 29 разрезной муфты 27 предусмотрено специальное приспособление, например, рычажное (на чертеже не показано). А для приложения к клину 7 внешней силы Ρ -второе специальное приспособление, например, в виде струбцины с нажимными винтом связанным с приводом или без, входящее в каждый комплект поставки. Или просто путем нанесения ударов молотком. Оптимальный диапазон величин углов скоса наклонной поверхности 9 клина 7 к его основанию составляет a= 6-25° Кроме того, для соединения труб большого диаметра или тюбингов крепи туннелей метро, шахт и τ д. предусмотрены манипуляторы с комплектом быстроразъемных соединений и нажимных или ударных приспособлений (не показано). Быстроразъемное соединение работает следующим образом (см. фиг. 1-8). Концы соответственно подготовленных к работе соединяемых элементов 12 и 13,26 и 27 своими зажимаемыми элементами 10 и 11, 28 и 29 подгоняют друг к другу. При необходимости для этой цели используют специальное 'приспособление, например рычажное (не показано). Потом на зажимаемые элементы соответственно 10 и 11, 28 и 29 устанавливают необходимое количество предлагаемых быстроразьемных соединений 32, корпуса которых могут быть времен-/ но связаны между собой, например гибкими связями (не показано). После чего, посредством другого специального приспособления, например в виде струбцины с нажимным винтом с применением тарировочНого ключа ил без, или просто ударами молотком, к клину 7 прилагают внешнюю силу Р. Под действием внешней силы Р, в нашем случае, клин 7 двинется, влево. При движении клина 7 влево, его наклонная поверхность 9 давит на правый конец распорного рычага 8, который своим правым концом скользя вверх по внутреннему скосу 5 косого выступа 4 отклоняется влево и под действием распорного усилия своим левым концом давит на зажимаемый элемент 10 (29), который в свою очередь вместе с прокладкой 14 или без прижимает левый зажимаемый элемент 11 (28) к упорному выступу 3 корпуса 1. Распорный рычаг 8 работает как однозвенный колено-рычажный механизм у которого левый конец зафиксирован, а правый имеет возможность скользить вверх по скосам 5 косых выступов 4. Соответственно в нем происходит разложение давящей силы N. В результате разложения давящей силы N в распорном рычаге 8 возникает сжимающая сила Р2, величина которой зависит от угла αϊ (см, схему поз.2). Где угол a - угол образованный между продольной осью распорного рычага 8 и линией параллельной основанию корпуса 1. При приближении продольной оси распорного рычага 8 к линии параллельной основанию корпуса 1 на заданный угол αϊ, в распорном рычаге 8 от разложения давящей силы N возникает сжимающая сила Р2 на один-два порядка превышающая внешнюю силу Ρ приложенную к клину 7. При достижении заданной сжимающей силы Р2 клин 7 фиксируют с помощью фиксатора 6. В отдельных случаях, при временном соединении неответственных деталей (конструкций) фиксаторы 6 можно не применять. Аналогичным образом соединяют с помощью манипулятора секции тюбинговой крепи шахтных стволов и туннелей, трубопроводов большого диаметра и т.д. (не показано). Устройство обеспечивает возможность высокой сжимающей силы на один-два порядка больше начальной при простоте своей конструкции и конструкции зажимаемых элементов соединяемых деталей, обеспечивает высокую надежность их соединения, снижение трудоемкости монтажных и демонтажных работ, повышает удобство эксплуатации и долговечность при многократности его применения, даже в неблагоприятных условиях. Простая конструкция деталей устройства позволяет изготовлять его методом штамповки без переналадки оборудования. Упрощена технология изготовления и снижения металлоемкости зажимаемых элементов соединяемых деталей (конструкций). Для мест испытывающих высокие контактные напряжения предусмотрено использование прочных износостойких накладок (не показано). При монтаже трубопроводов, тюбинговых секций шахтных стволов и туннелей и т.д. соответственно работающих под водой или во влажном грунте, в качестве вкладыша клина 7 можно использовать твердые породы дерева обработанные антисептиком. Применение которых позволяет до одной четверти сократить расход металла. При набухании от влаги деревянные вкладыши клина 7 дополнительно повышают надежность соединения.