Высокопрочное на сжатие резьбовое соединение для трубо-или шлангопроводов с конической резьбой - RU2573864C2
Код документа: RU2573864C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к соединительному устройству для трубо- или шлангопроводов с имеющим просверленное отверстие для пропускания протекающей по трубо- или шлангопроводу среды резьбовым телом и выполненным с возможностью вставления в выполненное на переднем конце резьбового тела приемное гнездо и с возможностью закрепления в нем посредством имеющей навинчиваемую на нанесенную на резьбовое тело внешнюю резьбу внутреннюю резьбу и расположенной с возможностью проворачивания между свободным положением и монтажным положением накидной гайки трубчатым наконечником, причем приемное гнездо резьбового тела выполнено в форме расширяющегося конуса и входящая в приемное гнездо периферийная поверхность наконечника имеет соответствующую выполненному в резьбовом теле приемному конусу сужающуюся к концу наконечника коническую форму.
Соединительное устройство соответствующего вида известно из DD 204 059 А1. При этом выполненная на резьбовом теле внешняя резьба и соответствующая выполненная на накидной гайке внутренняя резьба выполнены соответственно как цилиндрическая резьба, так что несущая резьбу периферийная поверхность резьбового тела проходит параллельно продольной оси соединительного устройства. Принимающее наконечник приемное гнездо резьбового тела имеет форму расширяющегося наружу к вставляемому наконечнику конуса, предпочтительно в виде так называемого стандартного 24° конуса. Для создания соответствующих плоскостей прилегания между резьбовым телом и наконечником наконечник на его переднем подлежащем вставлению в приемный конус резьбового тела участке выполнен с соответствующей приемному конусу резьбового тела конусностью.
С известным соединительным устройством связан тот недостаток, что при монтаже по причине цилиндрической резьбы накидная гайка сначала должна быть навинчена на несколько оборотов на резьбовое тело, прежде чем она может быть затянута подходящим инструментом до достижения заданного крутящего момента в положении окончательного монтажа. Подобный монтаж является хлопотным и, прежде всего в труднодоступных зонах, трудно выполнимым. Еще один недостаток может быть увиден в том, что при слишком сильной затяжке накидной гайки вдавленный с соответствующей аксиальной силой в приемный конус резьбового тела наконечник стремится расширить приемный конус резьбового в направлении цилиндрической поверхности прилегания навинченной цилиндрической внутренней резьбой на выполненную на резьбовом теле внешнюю резьбу накидной гайки, так что это может привести к соответствующим повреждениям резьбового тела или накидной гайки и связанной с этим негерметичности трубного соединения.
Поэтому в основе изобретения лежит задача облегчить монтаж соединительного устройства такого вида и при этом избежать вышеназванных недостатков.
Решение этой задачи следует, включая предпочтительные выполнения и усовершенствования, из содержания пунктов формулы изобретения, которые следуют за этим описанием.
В своей основной идее изобретение предусматривает, что несущая внешнюю резьбу периферийная поверхность резьбового тела в направлении ее переднего конца имеет наклоненный противоположно конусу приемного гнезда ход и несущая внутреннюю резьбу поверхность накидной гайки имеет ход, комплементарный этому ходу, и внешняя резьба и внутренняя резьба выполнены в виде конической резьбы таким образом, что у смонтированного соединительного устройства действующая от конического наконечника на выполненный в резьбовом теле приемный конус радиальная сила направлена против возникающей от конической резьбы при навинченной накидной гайке радиальной силы.
С изобретением, в первую очередь, связано преимущество простого монтажа, поскольку накидная гайка из-за используемой согласно изобретению конической резьбы сначала может быть надвинута без вращательного движения на первые витки выполненной на резьбовом теле внешней резьбы, причем коническая форма резьбы действует как центровочный элемент. После этого требуются самое большее лишь примерно два оборота, прежде чем произойдет затяжка резьбового соединения. Еще одно преимущество заключается в том, что по причине связанной с использованием конусной резьбы конфигурации несущих витков резьбы поверхностей резьбового тела и накидной гайки в форме сужающегося в направлении вдвигаемого наконечника конуса, соответственно вызываемым вставленным при завершающем монтаже соединительного устройства в приемный конус резьбового тела наконечником, направленным радиально наружу силам противостоят исходящие из конического резьбового соединения направленные радиально внутрь силы реакции, которые к тому же с увеличивающейся силой соединения наконечника с резьбовым телом также увеличиваются. Таким образом, не может произойти расширение приемного конуса резьбового тела, так что улучшаются надежность и также герметичность соединительного устройства согласно изобретению.
Насколько для осуществления изобретения передний конечный участок наконечника должен быть выполнен с соответствующей приемному конусу резьбового тела конусностью, это может происходить путем отгибания края или токарной обработки конца трубы или путем приваривания или припаивания имеющих соответствующие конические поверхности прилегания наконечников к трубе, или их закреплением на шланге, или размещением имеющих соответственно конические поверхности прилегания известных, например, из DE 40 38 539 С1 врезных колец внутри соединительной резьбы.
Согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что коническая резьба выполнена в виде конической треугольной резьбы.
В одном альтернативном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что коническая резьба выполнена в виде резьбы, имеющей трапецеидальный профиль с имеющими срезанную вершину боковыми сторонами профиля резьбы. Подобная трапецеидальная резьба имеет большой шаг, и поэтому по сравнению с конической треугольной резьбой при монтаже требуется еще меньше оборотов.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления изобретения предусмотрено, что геометрия боковых поверхностей конической резьбы выполнена так, что при достижении заданного моментом затяжки положения монтажа накидной гайки на резьбовом теле при первом монтаже между расположенными в направлении завинчивания боковыми поверхностями внешней резьбы и внутренней резьбы, а также в соответствующих впадинах резьбы остается зазор в качестве резерва для дальнейшей затяжки конической резьбы. С этим в первую очередь связана защита от перегрузки при чрезмерном монтаже. Одновременно остающийся при первом монтаже зазор образует резерв для дальнейшей затяжки, который требуется, когда в рамках повторного монтажа соединительного устройства для компенсации явлений усадки и допусков при изготовлении резьбы накидная гайка должна быть в некоторой степени дополнительно навинчена на резьбовое тело. Чтобы накидная гайка у собранного соединительного устройства непредумышленно не отвинтилась, момент ослабления резьбы не должен слишком малым. Если не предусмотрено дополнительное стопорение с помощью устройства самоторможения конической резьбы, то угол профиля конической резьбы следует выбирать так, чтобы по меньшей мере 60° момента затяжки требовалось для того, чтобы снова разъединить соединительное устройство путем вращения накидной гайки против направления затяжки.
Стопорение против непреднамеренного разъединения соединительного устройства согласно одному примеру осуществления изобретения достигнуто тем, что геометрия боковых поверхностей конической резьбы выполнена так, чтобы перед достижением заданного моментом затяжки положения монтажа накидной гайки на резьбовом теле соответственно взаимодействующие боковые поверхности внешней резьбы и внутренней резьбы прилегали друг к другу и в соответствующих впадинах резьбы оставался зазор. При подобном выполнении конусной резьбы боковые поверхности внешней резьбы и внутренней резьбы уже перед достижением монтажного положения набегают друг на друга без создания контакта в углублениях резьбы. По причине набегания друг на друга боковых поверхностей крутящий момент увеличивается, так как профили внешней резьбы и внутренней резьбы вдвигаются друг в друга как клинья. За счет этого происходит самоторможение выполненной на резьбовом штуцере и накидной гайке конической резьбы, но не точечный монтаж с блокировкой, при котором гайка не может дальше навинчиваться на резьбовое тело. Напротив, сильно увеличивается крутящий момент, необходимый для разъединения соединительного устройства, чем гарантируется самоторможение.
Согласно другому примеру осуществления для создания самоторможения может быть предусмотрено, что выполненная на резьбовом теле внешняя резьба и выполненная в накидной гайке внутренняя резьба имеют соответственно отличающийся друг от друга шаг резьбы. При выполнении конической резьбы со слегка отличающимися шагами резьбы изменение момента угла и силы желаемого самоторможения резьбового тела с гайкой является изменяемым. Если согласно примеру осуществления изобретения будет выбран немного больший шаг резьбы на резьбовом теле по сравнению с накидной гайкой, то препятствующее завинчиванию расклинивающее действие произойдет только на первом и последнем витке резьбы. Величина расхождения в шаге резьбы при этом описывает величину контактных поверхностей и происходящий вследствие этого эффект самоторможения. К тому же возникающая в процессе работы вследствие существующего внутритрубного давления воздействующая на боковые поверхности конической резьбы растягивающая нагрузка может быть перенесена на больший на размеру задний диаметр резьбы.
Еще одно альтернативное конструктивное выполнение самоторможения конической резьбы согласно одному примеру осуществления изобретения отличается тем, что витки резьбы нанесенной на резьбовое тело внешней резьбы и выполненной в накидной гайке внутренней резьбы имеют разный угол раскрытия их боковых поверхностей. Если, например, согласно одному примеру осуществления изобретения для боковых поверхностей витков резьбы на накидной гайке будет выбран больший угол раскрытия, чем в области резьбового тела, то это приведет к заклиниванию выбегающего витка на переднем конце резьбового тела в накидной гайке, так как здесь разные углы раскрытия упираются друг в друга. Остальные витки резьбы в заднем направлении резьбы остаются без соприкосновения.
Самоторможение конической резьбы до достижения заблокированного состояния монтажа может быть усилено тем, что заданный для конечного монтажного состояния соединительного устройства крутящий момент устанавливается так, что расположенный между внутренним приемным конусом и несущей внешнюю резьбу периферийной поверхностью концевой участок резьбового тела упруго смещен внутрь в направлении вставляемого в приемный конус наконечника. При этом рекомендуемый для достижения конечного положения монтажа крутящий момент выбирается так, что при заходе друг в друга разных углов раскрытия витков резьбы открытый концевой участок резьбового тела слегка уменьшается в диаметре, то есть упруго сжимается внутрь. При этом концевой участок на его внутренней стороне подвергается подпорке вставленным в приемный конус также коническим концом наконечника. За счет этого вызывается самоторможение в форме кольцевого клина между наконечником и накидной гайкой, вследствие чего увеличивается момент разъединения соединительного устройства.
Еще одно альтернативное конструктивное выполнение самоторможения у конической резьбы согласно одному примеру осуществления изобретения достигается тем, что нанесенная на резьбовое тело внешняя резьба имеет большую длину в осевом направлении, чем выполненная в накидной гайке внутренняя резьба. Таким образом, при достижении конечного положения монтажа и соблюдении заданного крутящего момента затяжки происходит частичное проникновение друг в друга деталей. Это приводит к деформации и заклиниванию/самоторможению деталей. Подобное заклинивание может действовать как пластично, так и эластично, то есть самоторможение конической резьбы происходить только при первом монтаже соединительного устройства, или же также быть эффективным при повторном монтаже и таким образом дополнительно увеличивать крутящий момент разъединения.
С точки зрения улучшения уплотнения между наконечником и резьбовым телом согласно одному примеру осуществления изобретения предусмотрено, что в принимающей конический участок наконечника внутренней поверхности приемного конуса резьбового тела выполнена канавка с расположенным в ней уплотнением.
На чертежах показаны примеры осуществления изобретения, которые описаны ниже.
Фиг.1 - соединительное устройство с соединительным телом и вставленным в него наконечником, а также закрепленной на соединительном теле посредством выполненной в виде конической треугольной резьбы конической резьбы накидной гайки в состоянии окончательного монтажа в виде сбоку с частичным вырезом,
Фиг.2 - соединительное устройство согласно фиг.1 в другом варианте выполнения,
Фиг.3 - альтернативный вариант выполнения используемой для соединения резьбового тела и накидной гайки конической резьбы как так называемой трапецеидальной резьбы в виде сбоку с частичным разрезом,
Фиг.4 - выполненный в виде конической треугольной резьбы профиль резьбы нанесенной на резьбовое тело внешней резьбы и находящейся в накидной гайке внутренней резьбы при зацеплении в положении окончательного монтажа согласно фиг.1 и 2 в увеличенном виде сбоку,
Фиг.5 - трапецеидальная резьба согласно фиг.3 в изображении согласно фиг.4,
Фиг.6 - приспособленная для самоторможения посредством прилегающих друг к другу боковых поверхностей трапецеидальная резьба резьбового тела и накидной гайки перед достижением смонтированного положения,
Фиг.7 - трапецеидальная резьба согласно фиг.6 в смонтированном положении резьбового тела и накидной гайки,
Фиг.8 - нанесенная на резьбовое тело и накидную гайку трапецеидальная резьба для самоторможения посредством разного шага резьбы перед достижением смонтированного положения,
Фиг.9 - трапецеидальная резьба согласно фиг.8 в смонтированном положении,
Фиг.10 - приспособленная для самоторможения посредством разного угла раскрытия боковых поверхностей резьбы трапецеидальная резьба на резьбовом теле и накидной гайке в смонтированном положении соединительного устройства,
Фиг.11 - приспособленная для самоторможения посредством разной длины коническая резьба резьбового тела и накидной гайки перед достижением смонтированного положения,
Фиг.12 - трапецеидальная резьба согласно фиг.11 в смонтированном положении соединительного устройства.
Очевидное сначала из фиг.1 соединительное устройство состоит из резьбового тела 10, которое на его переднем (правом) конце имеет приемный конус 11 для приема вставленного в него наконечника 13, причем приемный конус 11 имеет форму расширяющегося конуса. Лежащая в области приемного конуса 11 периферийная поверхность 12 резьбового тела имеет в направлении ее переднего конца наклоненную противоположно приемному конусу 11 форму, причем на этой периферийной поверхности 12 выполнена внешняя резьба 30.
Вставленный в приемный конус 11 резьбового тела 10 наконечник 13 является монолитной составной часть трубы 14, причем путем соответствующей деформации на наконечнике 13 или трубе 14 изготовлено утолщение 15. Утолщение 15 образует, с одной стороны, на ее обращенном от резьбового тела 10 конце опорную поверхность 16 для надвинутой на трубу 14 накидной гайки 16, и одновременно передняя периферийная поверхность наконечника 13 выполнена как коническая поверхность 19, которая имеет конусность, соответствующую конусности приемного конуса 11 на резьбовом теле 10. Надвинутая на трубу 14 и опирающаяся на опорную поверхность 16 утолщения 15 накидная гайка имеет внутри конически расширяющуюся внутреннюю поверхность 18, на которой выполнена внутренняя резьба 31. Внешняя резьба 30 резьбового тела 10 и внутренняя резьба 31 накидной гайки 17 по причине совпадающей конусности периферийной поверхности 12 или внутренней поверхности 18 совместно образуют конусную резьбу с соответствующим шагом резьбы. В показанном на фиг.1 примере выполнения коническая резьба выполнена в виде конической треугольной резьбы.
Для уплотнения наконечника 13 относительно резьбового тела 10 на внутренней периферийной поверхности приемного конуса 11 выполнена канавка 20 с уложенным в ней уплотнительным кольцом 21. Кроме того, на внешнем периметре резьбового тела показано еще индикаторное кольцо 22, посредством которого может быть сделано узнаваемым смонтированное состояние соединительного устройства. Однако конструкция и работа индикаторного кольца в связи с настоящим изобретением не рассматриваются.
В той степени, в какой на фиг.2 показан слегка измененный вариант осуществления изобретения, различие заключается в том, что наконечник 13 с прилегающей трубой 14 выполнен цилиндрическим, причем на внешней поверхности вставленного в приемный конус 11 наконечника 13 закреплено врезное кольцо 23, которое на своей внешней поверхности образует коническую поверхность 24 прилегания к соответствующему ей приемному конусу 11 резьбового тела 10. Размещение подобного врезного кольца, в принципе, известно из DE 40 38 539 C1.
Из обоих примеров осуществления видно, что для осуществления изобретения важным является то, что на вставленном в приемный конус 11 резьбового тела 10 участке наконечника выполнена коническая поверхность для прилегания к приемному конусу 11. В какой конструктивной форме эта коническая поверхность конкретно изготовлена или выполнена, для осуществления соединительного устройства согласно изобретению не имеет значения. Хотя на описанных выше фиг.1 и 2 выполнение использованной в качестве резьбового соединения конической резьбы представлено в виде конической треугольной резьбы, в равной степени пригодна также выполненная как трапецеидальная резьба коническая резьба, которая показана на фиг.3.
Из описанной ранее конструкции соединительного устройства с выполненной в нем конической резьбой следует существенное преимущество изобретения, согласно которому накидная гайка 17 сначала без вращательного движения может быть надвинута на первый виток резьбы выполненной на резьбовом теле 10 внешней резьбы 30, причем конусная геометрия резьбы действует как центровочный элемент. После этого требуется лишь немного, максимально два оборота, прежде чем произойдет затяжка резьбового соединения. Далее, на фиг.3 видно еще одно преимущество изобретения, согласно которому при окончательном монтаже соединительного устройства действующим радиально в внешнем направлении силам (стрелка 40) от вдвигаемого в приемный конус 11 резьбового тела 10 наконечника 13 противостоят исходящие из конической резьбы радиально направленные внутрь силы (стрелка 41) реакции, которые к тому же с увеличением силы соединения наконечника 13 в резьбовом теле 10 также увеличиваются.
На фиг.4 и 5 показано выполнение как конической треугольной резьбы, так и трапецеидальной резьбы с защитой от перегрузки или резервом для дальнейшей затяжки. Для этого соответствующие витки резьбы внутренней резьбы 31 накидной гайки 17 и внешней резьбы 30 резьбового тела 10 конструктивно выполнены так, что в смонтированном состоянии расположенные в направлении навинчивания боковые поверхности 25а внешней резьбы 30 и боковые поверхности 26а внешней резьбы 31 прилегают друг к другу, причем на противолежащих боковых поверхностях 25b и 26b, а также в углублении 27 резьбы остается соответственно зазор 28. Прежде всего, этот зазор 28 образует резерв для дальнейшей затяжки, который необходим, когда в рамках повторного монтажа соединительного устройства накидная гайка 17 должна быть навинчена в некоторой степени дальше на резьбовое тело 10.
Представленные на дополнительных описанных ниже фиг.6-12 примеры осуществления изобретения относятся к организации самоторможения при используемой конической резьбе, осуществление которого будет разъяснено посредством выполненной как трапецеидальная резьба конической резьбы. Соответствующим образом разъясненные конструктивные выполнения трапецеидальной резьбы могут быть, однако, также выполнены у конических треугольных резьб без того, что это будет подробно показано или разъяснено.
В представленных на фиг.6 и 7 примерах выполнения самоторможение показанной выполненной на резьбовом теле 10 и накидной гайке 17 трапецеидальной резьбы осуществлено тем, что геометрия соответствующих боковых поверхностей 25 и 26 взаимодействующих витков резьбы выполнена так, что в положении монтажа боковые поверхности 25 и 26 прилегают друг к другу и в соответствующем углублении 27 резьбы снова остается зазор 28. Из сравнения фиг.6 и 7 получается, что в показанном на фиг.7 смонтированном состоянии прилегающие друг к другу боковые поверхности 25а и 26а, с одной стороны, и 25b и 26b прилегают друг к другу с оставлением зазора 28 в углублении 27 резьбы. В той степени, в которой при монтаже профили резьбы внешней резьбы 30 и внутренней резьбы 31 были задвинуты друг в друга как клинья, по причине связанного с этим набегания друг на друга боковых поверхностей 25 и 26 увеличивается крутящий момент, который приводит к желаемому самоторможению.
В показанном на фиг.8 и 9 примере выполнения самоторможение выполненной соответственно на резьбовом теле 10 и накидной гайке 17 трапецеидальной резьбы реализуется тем, что выполненная на резьбовом теле 10 внешняя резьба 30 и выполненная в накидной гайке 17 внутренняя резьба 31 имеют разный шаг резьбы. Как к тому же следует из фиг.9, при слегка большем выполненном на резьбовом теле шаге резьбы тормозящее резьбу заклинивающее действие происходит только на первом и последнем витках резьбы. Расположенные между ними боковые поверхности внешней резьбы 30 и внутренней резьбы 31 остаются без соприкосновения.
Другое альтернативное выполнение самоторможения показанной в качестве примера трапецеидальной резьбы следует из фиг.10. При этом внешняя резьба 30 и внутренняя резьба 31 имеют разный по величине угол раскрытия боковых поверхностей 25а, 25b или 26а, 26b. Если выбрать для выполненной на накидной гайке 17 внутренней резьбы 31 угол раскрытия, например, в 12°, и для выполненной на резьбовом теле 10 внешней резьбы 30 угол раскрытия в 11°, то это вызовет заклинивание выбегающего витка только на переднем конце входящего внутрь накидной гайки 17 резьбового тела 10, так как здесь выполненные с разным углом раскрытия упираются друг в друга. Остальные витки резьбы на заднем участке резьбы остаются без соприкосновения.
В показанном, наконец, на фиг.11 и 12 примере выполнения самоторможение показанной трапецеидальной резьбы осуществляется тем, что размещенная на резьбовом теле 10 внешняя резьбы 30 имеет большую длину в осевом направлении, чем выполненная в накидной гайке 17 внутренняя резьба 31. Таким образом при достижении конечного положения монтажа происходит частичное вхождение друг в друга витков резьбы, которое приводит деформации и заклиниванию или самоторможению деталей относительно друг друга. Раскрытые в вышеприведенном описании, пунктах формулы изобретения, в резюме и на чертежах признаки предмета этого документа по одному или в любых сочетаниях друг с другом могут быть существенными для осуществления изобретения в его разных формах выполнения.
Реферат
Изобретение относится к соединительным устройствам для трубо- и шлангопроводов с резьбовым телом и выполненным с возможностью закрепления в нем посредством навинчиваемой на резьбовое тело накидной гайки трубчатым наконечником. Приемное гнездо резьбового тела имеет форму расширяющегося конуса и входящая в приемное гнездо периферийная поверхность наконечника имеет коническую форму. Несущая внешнюю резьбу периферийная поверхность резьбового тела в направлении ее переднего конца имеет наклоненный противоположно конусу приемного гнезда ход, а накидная гайка на ее несущей внутреннюю резьбу поверхности имеет ход, комплементарный этому ходу, и внешняя резьба и внутренняя резьба выполнены в виде конической резьбы таким образом, что у смонтированного соединительного устройства действующая от конического наконечника на выполненный в резьбовом теле приемный конус радиальная сила направлена против возникающей от конической резьбы при навинченной накидной гайке радиальной силы. Изобретение упрощает монтаж соединения. 11 з.п. ф-лы, 12 ил.
