Патент на изобретение №2398974

(54) СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Реферат:

Изобретение относится к подводному соединительному устройству. Соединительное устройство содержит первый соединительный элемент и второй соединительный элемент, первое разъемное блокировочное средство, расположенное между соединительными элементами, для обеспечения соединения элементов вместе и второе блокировочное средство, расположенное между соединительными устройствами, для предотвращения во время работы относительного перемещения между элементами в направлении разблокировки первого разъемного блокировочного средства, чтобы предотвратить разблокировку при снятии нагрузки, приложенной к соединительному устройству. В результате предотвращается смещение между соединительными элементами при переходе от нагруженного состояния к разгруженному и наоборот. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к соединительному устройству и, в частности, но не исключительно, к соединительному устройству, содержащему охватываемый элемент, установленный в охватывающем элементе, и фрикционному блокировочному средству, расположенному между ними.

В известном соединительном устройстве блокировочное средство содержит обработанные пазы, расположенные на расстоянии друг от друга по окружности вокруг охватываемого элемента, в которых зажимные шарики, удерживаемые в обойме, окружающей охватываемый элемент, установлены с возможностью вращения. Шарики вытесняются и контактируют с охватывающим элементом при установке охватываемого элемента в него, и приложение растягивающей нагрузки к двум элементам заставляет шарики захватывать более плотно охватывающий элемент.

При определенных условиях растягивающая нагрузка, обычно приложенная к соединительному устройству, может уменьшаться или полностью отсутствовать. В этом случае, предположив, что соединительное устройство находится почти в вертикальном положении, под действием собственного веса оно могло бы вернуться в то же самое состояние, в котором оно находилось в момент вставки. Если бы внезапно снова была приложена растягивающая нагрузка, то это могло бы вызвать смещение между охватываемым элементом и охватывающим элементом.

Там, где соединительное устройство используется в качестве подводного соединителя, и охватывающий элемент установлен на опорном башмаке, то обычно охватывающий элемент может устанавливаться на одной оси относительно основания опорного башмака. Это должно обеспечивать смещения основания опорного башмака относительно соединительного устройства для компенсации неровностей морского дна. Растягивающая нагрузка, обычно приложенная к соединительному устройству, может уменьшаться или полностью отсутствовать. В этом случае опорный башмак и прикрепленное соединительное устройство, которое обычно подвешивается над морским дном, могли бы упасть на морское дно. Из-за веса соединительного устройства и закрепленных звеньев это могло бы заставить соединительное устройство повернуться вниз.

Если бы была повреждена обойма, которая удерживает смещение относительно корпуса при полном удалении растягивающей нагрузки, то под собственным весом он мог бы вернуться в то же состояние, как когда он был вставлен. За этим мог бы последовать поворот соединительного устройства вниз, что могло бы вызвать смещение между охватываемым элементом и охватывающим элементом.

Целью настоящего изобретения является устранение этих потенциальных недостатков.

В соответствии с настоящим изобретением создано соединительное устройство, содержащее первый соединительный элемент и второй соединительный элемент, первое разъемное блокировочное средство, расположенное между соединительными элементами, для обеспечения соединения элементов вместе, и второе блокировочное средство, которое во время работы предотвращает относительное перемещение между элементами в направлении разблокировки первого разъемного блокировочного средства для предотвращения разблокировки при снятии нагрузки, приложенной к соединительному устройству.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первым соединительным элементом является охватываемый соединительный элемент, а вторым соединительным элементом является охватывающий соединительный элемент, выполненный с возможностью вмещения первого соединительного элемента. Первое разъемное блокировочное средство, преимущественно, содержит обойму, в которой множество шариков удерживается для перемещения в ряду соответствующих конусных пазов, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности вокруг охватываемого соединительного элемента. Когда охватываемый элемент вставляется в охватывающий элемент, шарики заклиниваются между этими двумя элементами, которые стопорят их вместе. Приложение растягивающей нагрузки к элементам увеличивает усилие, с которым шарики зажимаются между двумя элементами и, следовательно, усилие, соединяющее два элемента вместе. Второе блокировочное средство, преимущественно, содержит один или более зажимных шариков, удерживаемых в корпусе с отверстиями, расположенном между первым и вторым элементами. При этом, имеются средства, обеспечивающие независимое перемещение зажимных шариков. Эти средства содержат цилиндрический корпус, который соосно окружает обойму первого блокировочного средства и также содержит отверстия, через которые проходит (проходят) соответствующий зажимной шарик (соответствующие зажимные шарики) второго блокировочного средства. Цилиндрический корпус прижимается к отверстию второго соединительного элемента при помощи упругого средства, преимущественно, пружиной сжатия.

Для того чтобы лучше понять настоящее изобретение, будет описан один вариант его осуществления в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 – вид в частичном продольном разрезе соединительного устройства;

фиг.2 – вид в разрезе в увеличенном масштабе части соединительного устройства с фиг.1;

фиг.3 – вид в разрезе части соединительного устройства, которая показана на фиг.2, в другом рабочем положении; и

фиг.4 – вид в разрезе части соединительного устройства, которая показана на фиг.2 и 3, в другом рабочем положении.

Как показано на фиг.1, соединительное устройство содержит охватывающий элемент 1, в котором образовано цилиндрическое отверстие 2, выполненное с возможностью вмещения охватываемого элемента 3. Соединительное устройство выполнено с возможностью подводного соединения, хотя оно может быть использовано в других областях. Охватываемый элемент 3 содержит корпус 4, в котором механически обработано множество кольцевых рядов, проходящих в осевом направлении конусных пазов. Множество шариков 5, удерживаемых в цилиндрической обойме 6, расположено в соответствующих пазах для перемещения к соответствующим пазам и от них. Обойма 6 содержит множество рядов с раззенкованными отверстиями 7, соответствующие соответствующим рядам конусных пазов, механически обработанных в корпусе 4. Диаметр этих раззенкованных отверстий 7 является таким, чтобы соответствующие шарики 5 могли выступать через них. Обойма 6 подпружинена относительно корпуса 4. Это вызывает перемещение обоймы 6 относительно корпуса 4, которое вызывает перемещение шариков 5 к конусным пазам и от них и выступание шариков 5 через соответствующие отверстия 7 в большей или меньшей степени.

Охватываемый элемент 3 имеет опорное ушко или вилку 8 на своем конце, удаленном от охватывающего элемента 1. Это ушко или вилка 8 обеспечивает прикрепление через звенья цепи, соединительные скобы или подобное (не показано) цепи, проволоки, синтетический канат или подобное (не показано). Это последнее, в свою очередь, может прикрепляться, например, к маслосъемному кольцу в случае соединительного устройства, используемого в качестве подводного соединения. Могут использоваться другие типы прикрепления. Подобным образом, охватывающий элемент 1 также содержит опорное ушко или вилку 9, обеспечивающие прикрепление через звенья цепи, соединительные скобы или подобное цепи, проволоки, синтетический канат или подобное (не показано). Это, в свою очередь, может прикрепляться к всасывающей свае, вбитой в морское дно, в случае подводного соединения. Могут использоваться и другие типы прикрепления.

Как показано на фиг.2, цилиндрическая обойма 6 также содержит множество расположенных на расстоянии друг от друга по окружности, проходящих в продольном направлении пазов 10, через которые соответствующие зажимные шарики 11 проходят для контакта с охватываемым элементом 3. Цилиндрический корпус 12 соосно окружает обойму 6 и соединяется с ней при помощи внутренней резьбовой части 13a на корпусе 12 и дополняющей наружной резьбовой части 13b на обойме 6. Корпус 12 образует ряд отверстий 14, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности, через которые проходят соответствующие шарики 11. На его поверхности, удаленной от резьбовой части 13a, образовано сужение 15, которое ведет к закругленной части 16. Дополнительный цилиндрический корпус 16 окружает соосно охватываемый элемент 3 и обойму 6, с которой он соединяется при помощи дополняющих соответствующих внутренней и наружной резьбовых частей 17a и 17b на корпусе 16 и обойме 6. Уплотнения 18 и 19 расположены в пазах, образованных в корпусе 16.

Дополнительный цилиндрический корпус 20 соосно окружает обойму 6. Этот корпус 20 содержит ряд отверстий 21, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности, через которые проходят соответствующие шарики 11 для обеспечения независимого перемещения шариков 10. Дополнительный цилиндрический корпус 22 соосно окружает корпус 20 и корпус 16. Этот корпус 22 содержит ряд внутренних раззенкованных отверстий 24, расположенных на расстоянии друг от друга по окружности, для удержания соответствующих шариков из множества зажимных шариков 23, имеющих диаметр меньше диаметра шариков 11. Установлены пружины 24 и 25 сжатия. Действие пружины 24 ограничено между опорными поверхностями на корпусах 16 и 22, а действие пружины 25 ограничено между опорными поверхностями на корпусах 16 и 20.

Перемещаясь справа налево на фиг.2, цилиндрическое отверстие 2 в охватывающем элементе 1 ведет к цилиндрическому расточенному отверстию 26, которое вмещает цилиндрический корпус 12, конусному отверстию 27, вмещающему шарики 11, утопленному отверстию 28, вмещающему шарики 23, и цилиндрическому отверстию 29, вмещающему корпус 22. Для удержания корпуса 22 в удерживаемом относительном положении относительно корпуса 16 штифт 30 проходит через отверстие 31 в корпусе 22 в выемку 32 в корпусе 16. Уплотнение 33 расположено в пазу в корпусе 22 для срабатывания между этим корпусом и элементом 1.

При работе предварительно установленный корпус 22, который образует наружный рукав, удерживается относительно корпуса 16, который образует корпус рукава для уплотнений 18 и 19 посредством удержания штифта 30. Корпус 22, в свою очередь, удерживает корпус 20 посредством прилегания дополняющих выступов 34 и 35, образованных на корпусах 22 и 20, и зажимные шарики 11 и 23 также удерживаются во втянутом положении.

Для выполнения соединения охватываемый элемент 3 вставляется в охватывающий элемент 1. Шарики 5, которые выступают через обойму 6, контактируют со стенкой отверстия 24 охватывающего элемента 1. При продолжении вставки шарики 5 начинают катиться вниз в соответствующих конусных пазах, перемещая подпружиненную нагруженную обойму 6 с собой. При полном перемещении шариков 5 для соответствия с диаметром отверстия 2 охватывающего элемента охватываемый элемент 3 продолжает скользить для обеспечения полного зацепления. Подпружиненная нагруженная обойма 6 обеспечивает контакт между шариками 5 и отверстием 2, который соответствующим образом удерживается.

При выполнении соединения, поскольку растягивающая нагрузка прикладывается к соединительному устройству, то охватываемый элемент 3 начинает незначительно перемещаться относительно охватывающего элемента 1, заставляя шарики 5, которые контактируют со стенкой отверстия 2 охватывающего элемента, катиться вверх в соответствующих конусных пазах, таким образом зацепляя стенку отверстия. При увеличении растягивающей нагрузки усилие сцепления также увеличивается, таким образом образуя устойчивое соединение.

После вставки охватываемого элемента 3 в охватывающий элемент 1 для соединения двух элементов штифт 30 удаляется. Накопленная энергия в пружинах 24 и 25 освобождается, вызывая линейное смещение корпуса 22 и корпуса 20 относительно корпуса 16, как показано на фиг.3.

Смещение корпуса 22 вызывает радиальное смещение зажимных шариков 23 к сужению 15 на поверхности корпуса 12, таким образом зацепляя зажимные шарики 23 в утопленном отверстии 28 в элементе 1. Одновременно смещение корпуса 20 вызывает линейное смещение зажимных шариков 11, таким образом вызывая зацепление зажимных шариков 11 в конусном отверстии 27 в элементе 1 и с соседним диаметром охватываемого элемента 3, как показано на фиг.4. При приложении растягивающей нагрузки к соединительному устройству выполняется устойчивое соединение между охватываемым элементом и охватывающим элементом 3 и 1. Это вызывает небольшое линейное смещение охватываемого элемента 3, когда он начинает зацепляться относительно охватывающего элемента 1. Это смещение также действует на обойму 6, корпус 16, корпус 12, зажимные шарики 23, корпус 22, пружину 24 и пружину 25. При возникновении линейного смещения зажимные шарики 23 могут свободно перемещаться в продольном направлении вдоль утопленного отверстия 28 в элементе 1. Несмотря на это линейное смещение, энергия в пружине 25, действующей в противоположном направлении, на корпусе 20 удерживает зацепление стопоры шариков 11 с конусным отверстием 27 в элементе 1 и соседним диаметром элемента 3.

Зажимные шарики, зацепляемые между конусным отверстием в элементе 1 и соседним диаметром элемента 3, создают одностороннее захватывающее усилие, предотвращающее линейное смещение внутрь элемента 3 относительно элемента 1, при этом обеспечивая свободное линейное смещение наружу элемента 3 относительно элемента 1.

Очевидно, что указанные варианты осуществления описаны только в качестве примера и что возможно множество изменений в объеме настоящего изобретения. Например, можно обойтись без штифта 30 и связанных отверстий 31 и 32. Это привело бы к автоматической установке, исключая необходимость в телеуправляемом подводном аппарате для удаления штифта при применении в морских условиях.

Формула изобретения

1. Соединительное устройство, содержащее первый соединительный элемент и второй соединительный элемент, первое разъемное блокировочное средство, расположенное между соединительными элементами, для обеспечения соединения элементов вместе и второе блокировочное средство, расположенное между соединительными элементами, для предотвращения во время работы относительного перемещения между элементами в направлении разблокировки первого разъемного блокировочного средства, чтобы предотвратить разблокировку при снятии нагрузки, приложенной к соединительному устройству.

2. Соединительное устройство по п.1, в котором первым соединительным элементом является охватываемый соединительный элемент, а вторым соединительным элементом является охватывающий соединительный элемент, выполненный с возможностью вмещения первого соединительного элемента.

3. Соединительное устройство по п.2, в котором первое разъемное блокировочное средство содержит обойму, в которой удерживается множество шариков для перемещения в ряду соответствующих конусных пазов, расположенных по окружности на расстоянии друг от друга вокруг охватываемого соединительного элемента.

4. Соединительное устройство по п.3, в котором приложение растягивающей нагрузки к элементам увеличивает усилие, с которым шарики зажимаются между двумя элементами, и, следовательно, усилие, соединяющее элементы вместе.

5. Соединительное устройство по п.3, в котором при вставке охватываемого элемента в охватывающий элемент шарики вклиниваются между двумя элементами для их совместной блокировки.

6. Соединительное устройство по п.5, в котором приложение растягивающей нагрузки к элементам увеличивает усилие, с которым шарики зажимаются между двумя элементами, и, следовательно, усилие, соединяющее элементы вместе.

7. Соединительное устройство по п.1, в котором первое разъемное блокировочное средство содержит обойму, в которой удерживается множество шариков для перемещения в ряду соответствующих конусных пазов, расположенных по окружности на расстоянии друг от друга вокруг охватываемого соединительного элемента.

8. Соединительное устройство по п.7, в котором приложение растягивающей нагрузки к элементам увеличивает усилие, с которым шарики зажимаются между двумя элементами, и, следовательно, усилие, соединяющее элементы вместе.

9. Соединительное устройство по п.7, в котором при вставке охватываемого элемента в охватывающий элемент шарики вклиниваются между двумя элементами для их совместной блокировки.

10. Соединительное устройство по п.9, в котором приложение растягивающей нагрузки к элементам увеличивает усилие, с которым шарики зажимаются между двумя элементами, и, следовательно, усилие, соединяющее элементы вместе.

11. Соединительное устройство по любому из пп.3-10, в котором второе блокировочное средство, преимущественно, содержит один или более зажимных шариков, удерживаемых в корпусе с отверстиями, расположенном между первым и вторым элементами.

12. Соединительное устройство по п.11, в котором установлено средство, обеспечивающее независимое перемещение зажимных шариков.

13. Соединительное устройство по п.12, в котором средство для обеспечения независимого перемещения содержит цилиндрический корпус, окружающий соосно обойму первого блокировочного средства, а также содержащий отверстия, через которые проходит (проходят) соответствующий зажимной шарик (соответствующие зажимные шарики) второго блокировочного средства.

14. Соединительное устройство по п.13, в котором цилиндрический корпус прижимается к отверстию второго соединительного элемента при помощи упругого средства.

15. Соединительное устройство по п.14, в котором упругое средство содержит пружину сжатия.

РИСУНКИ