Канавочно-клиновое уплотнительное соединение

Канавочно-клиновое уплотнительное соединение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сверхвысоковакуумным цельнометаллическим разъемным соединениям, эксплуатируемым в нестационарных термических условиях.

Известно конусное соединение, в котором уплотнитель размещен между наклонными герметизирующими поверхностями разъемных элементов [R. Brymner and W. Steckelmacher "Demountable vacuum seal for operation at temperatures from -188°C to 800°C", Journal of scientific instruments, 1959, June, v. 36, 278-281).

Недостатком соединения является пониженная надежность в процессе термоциклирования (обусловленной высокой чувствительности к резким изменениям температур вследствие предрасположенности к образованию разности температур между наружным и внутренним герметизирующими элементами разъемными соединений и растекания уплотнителя по протяженной зоне герметизации).

Известно канавочно-клиновое разъемное соединение, в котором уплотнитель размещен между наклонной герметизирующей поверхностью с выступом, выполненным у основания наклонной поверхности, одного из элементов и наклонной герметизирующей поверхностью канавки другого элемента соединения [Соединительные элементы вакуумных систем, Элементы фланцевых соединений с металлическим уплотнителем, ОСТ 11 868.007-74, Всесоюзный научно-исследовательский институт «Электронстандарт», 1976).

Недостатком устройства является пониженная надежность герметизации соединения при высокотемпературном термоциклировании соединения (вследствие растекания уплотнителя из зоны герметизации).

Цель изобретения - повышение надежности герметизации соединения.

Поставленная цель достигается тем, что на дне наклонной герметизирующей поверхности канавки элемента соединения выполнен деформационный выступ (запирающий уплотнитель в зоне герметизации совместно с деформационным выступом ответного элемента соединения).

Сущность описываемого изобретения поясняется графическими изображениями вариантов выполнения деформационной схемы соединения в герметичном состоянии, представленными на фиг. 1-3.

Соединение содержит элемент 1 с наклонной герметизирующей поверхностью 2, ограниченной вершиной 3 и основанием наклонной герметизирующей поверхности 4 с деформационным выступом 5, элемент 6 с канавкой, образованной наклонной герметизирующей поверхностью 7, основанием 8 и дном 9, деформационный выступ 10, уплотнитель 11, деформационные выступы 12 элемента 6, съемное кольцо 13 с деформационным выступом 5.

Герметизация соединения, показанного на фиг. 1, осуществляется при сближении элементов по вертикали следующим образом.

При сближении элементов 1, 6 наклонная клиновая поверхность 2 с деформационным выступом 5 прижимает уплотнитель 11 к наклонной герметизирующей поверхности 7 и деформационному выступу 10. Последующее сжатие уплотнителями 11 деформационными выступами 5 и 10 препятствует его перемещению по основанию 8 и дну канавки 9 и ведет к заполнению им пространства между наклонными герметизирующими поверхностями 2 и 7. Дальнейшее сближение элементов соединения 1, 6 осуществляет его герметизацию с (беззазорным) заполнением уплотнителя 11 всей поверхности наклонных герметизирующих поверхностей 2 и 7.

При термоциклировании соединения материал уплотнителя 11 остается в зоне герметизации, образованной наклонными поверхностями 2 и 7, вследствие локального прижатия уплотнителя 1 выступами 5 и 10 по границе указанной зоны.

(Вариант выполнения соединения по фиг. 1 рекомендуется для малых размеров проходных отверстий. Для повышенных проходных сечений на дне канавки возможно дополнено устанавливать съемное кольцо из стальной фольги. Указанное действие снижает радиальное перемещение уплотнителя 11 у дна канавки и позволяет компенсировать влияние неточности изготовления контактирующих с уплотнителем 11 поверхностей на степень герметичности соединения (заполнение материалом уплотнителя 11 пространства между наклонными герметизирующими поверхностями клина 2 и канавки 3 влияет на деформацию уплотнителя 11 в зоне герметизации вблизи выступов 5 и 7)).

На фиг. 2 представлен вариант выполнения соединения, в котором у наклонной герметизирующей поверхности 2 элемента 1 отсутствует деформационный выступ 5, в элементе 6 у основания канавки 8 выполнены дополнительными ограничительными выступами 12, и деформационный выступ 10 на дна канавки 9 выполнен в виде наклонной поверхности.

На фиг. 3 показан вариант выполнения соединения, в котором деформационный выступ 10 элемента 6 имеет геометрию поверхности, соответствующую наклонной клиновой герметизирующей поверхности 2 элемента 1, и деформационный выступ 5 выполнен на съемном кольце 13.

(Регулировка высоты выступа и величины деформации уплотнителя 11 важна для соединений с большими проходными сечениями (Ду 250 мм и выше), позволяя компенсировать неточности изготовления и износ герметизирующих поверхностей.)

Во всех вариантах выполнения соединения для конечного герметичного состояния соединения важным является заполнение материалом уплотнителя 11 без зазоров всего пространства, расположенного между наклонными герметизирующими поверхностями 2, 7 и ограниченного с обеих сторон деформационными выступами 5 и 10 элементов 1, 6.

При выборе конструкции устройства возможна комбинация из отдельных элементов. Например, для больших проходных сечений допустимо использование съемного кольца 13 с деформационным выступом 5, показанных на фиг. 3, применительно к соединению, представленному на фиг. 1.

По сравнению с прототипом, преимущества предлагаемого устройства состоят в повышении надежности герметизации устройства вследствие исключения свободного объема у дна канавки, снижении усилия герметизации и общих габаритов соединения вследствие уменьшения площади зоны герметизации.

Описываемое устройство способно с наивысшей степенью герметизации осуществить стыковку и сохранять плотность соединения.

Устройство может применяться в других областях ответственного назначения (например, в ядерных и термоядерных реакторах, судостроении).

Канавочно-клиновое уплотнительное разъемное соединение, содержащее элемент с одной наклонной герметизирующей поверхностью с деформационным выступом у основания наклонной герметизирующей поверхности, канавку, образованную наклонной герметизирующей поверхностью и дном другого элемента, и уплотнитель, размещенный между наклонными герметизирующими поверхностями, при этом на дне наклонной герметизирующей поверхности канавки выполнен деформационный выступ.