Трубное соединение с корпусом арматуры - RU2445541C2
Код документа: RU2445541C2
Чертежи
Описание
Изобретение относится к трубному соединению, описанному в ограничительной части п.1 формулы изобретения.
Из документа DE 10306316 А1 известно муфтовое трубное соединение, у которого в окружной установочной канавке паза муфты установлено уплотнительное кольцо, герметично охватывающее введенный в муфту вставляемый конец трубы, которое как одно целое содержит удерживающий участок, соответствующий геометрии установочной канавки, и уплотнительный участок, причем уплотнительный участок имеет меньшую твердость, чем удерживающий участок. Муфта имеет в концевой области торца еще один паз, в котором в качестве предохранителя от вытягивания трубы установлен удерживающий фиксатор.
Кроме того, из документа US 6142484 A известно опорное и уплотнительное кольцо, состоящее по меньшей мере из двух уплотнительных колец, соединенных друг с другом и состоящих из разных материалов. Примерно конусообразно отформованное опорное кольцо выполнено по существу из неупругого материала, а на базисной поверхности, направленной примерно перпендикулярно центральной оси, из упругодеформируемого материала отформовано уплотнительное кольцо. Кроме того, опорное кольцо снабжено клинообразно выступающими ребрами жесткости, распределенными по периметру (окружности). Кроме того, уплотнительный элемент имеет в сквозном отверстии кольцевой уплотняющий скос, выступающий за пределы внутренней поверхности в направлении центральной оси.
Кроме того, известны электрические сварочные муфты, состоящие из полой пластмассовой трубы, для термического соединения вставляемых концов пластмассовых труб. Втулочная труба содержит заделанный в стенку электрический нагревательный элемент сопротивления с контактами для подачи электроэнергии. Во втулочную трубу вставляются соединяемые концы труб и в процессе плавления с одной стороны термически соединяются противолежащими торцевыми поверхностями и с другой стороны с втулочной трубой.
Задача изобретения состоит в создании прочного на вытягивание муфтового трубного соединения, с помощью которого обеспечивался бы простой монтаж с использованием элементов, отличных друг от друга, обеспечивающих прочность при вытягивании. Муфтовое трубное соединение должно производиться также в условиях нехватки места.
Эта задача изобретения решается с помощью признаков, приведенных в отличительной части п.1 формулы изобретения. При этом неожиданным преимуществом является то, что тем самым создано трубное соединение, обеспечивающее выборочное применение удерживающих колец, выполненных по-разному и подогнанных под соответствующий случай применения как неразъемного, так и разъемного трубного соединения.
При этом возможны также варианты выполнения, причем удерживающее кольцо образовано пластмассовым кольцом, термически соединяемым путем плавления с вставляемым концом, а в пластмассовом кольце, образующем удерживающее кольцо, установлен электрический нагревательный элемент. Благодаря этому достигается прочность при вытягивании для восприятия больших тянущих усилий в случае неразъемного трубного соединения.
Согласно другим предпочтительным вариантам выполнения вставляемый конец может выступать за удерживающее кольцо в направлении вставления конца трубы на выступающую часть. Рядом с внутренним пазом на расстоянии от него в направлении вставления вставляемого конца в кольцевом пазу установлено уплотнительное кольцо, предпочтительно, манжетное уплотнительное кольцо, охватывающее вставляемый конец по периметру. Уплотнительное кольцо соединено с удерживающим кольцом и, в частности, выполнено на нем. Кроме того, уплотнительное кольцо выполнено из материала, обладающего большей упругостью по сравнению с материалом удерживающего кольца. Для простого монтажа достигается как прочное при вытягивании, так и герметичное соединение труб.
Однако возможны также варианты выполнения, при которых предусмотрены по меньшей мере одна закрывающая пазообразную выемку в стенке в осевом направлении и закрепленная по обе стороны выемки в стенке участка муфты перемычка, которая разъемно зафиксирована на участке муфты, в частности привинчена к нему, поскольку благодаря этому достигаются компактные габариты арматуры при достижении высокой прочности корпуса.
Кроме того, удерживающее кольцо в радиальном направлении выполнено с возможностью упругой деформации. Это предпочтительное выполнение обеспечивает автоматическую коаксиальную центровку удерживающего кольца в кольцевом пазу присоединительной трубной муфты и тем самым упрощение процесса монтажа.
Внутренняя окружная поверхность удерживающего кольца снабжена зубчатыми удерживающими средствами, образованными выполненными в удерживающем кольце, в частности, высокопрочными, элементами с зубьями на внутренней окружной поверхности. Эти удерживающие средства выполнены из материала, обладающего большей прочностью по сравнению с материалом удерживающего кольца, в частности из металла. Кроме того, удерживающее кольцо прижато или выполнено с возможностью прижатия в радиальном направлении посредством клинового зажимного кольца к наружной поверхности трубы. Клиновое зажимное кольцо посредством фланца и проходящих через него стяжных винтов закреплено в расположенных в присоединительной муфте торцевых резьбовых отверстиях с возможностью регулирования. Благодаря предпочтительным усовершенствованиям, описанным в этих пунктах формулы изобретения, создается разъемное трубное соединение труб, воспринимающее большие тянущие усилия.
Удерживающее кольцо образовано сегментами дуги окружности кольца, поскольку таким образом достигается подгонка единообразно отформованных сегментов дуги окружности под диаметры труб, варьируемые в заданном диапазоне.
Ширина выемки в стенке примерно соответствует ширине внутреннего паза. Пазовая ширина выемки в стенке меньше наружного диаметра удерживающего кольца. В этих предпочтительных вариантах выполнения достигается фиксация вставляемого конца присоединительной муфты почти без люфта.
Кроме того, участок муфты может быть выполнен трубчатым и наряду с круговой иметь также овальную или многоугольную форму сечения. Это - предпочтительные варианты выполнения корпуса в области внутреннего паза для прочного при вытягивании соединения с концом трубы.
Однако предпочтительными являются также варианты выполнения изобретения, в которых удерживающее кольцо выполнено С-образным и имеющим на части своей ширины канавки (надрезы), проходящие радиально с распределением по периметру. Этим достигается радиальная упругость удерживающего кольца для упрощения монтажа даже в случае высокопрочного для него материала.
Возможен также вариант выполнения изобретения, при котором в области выемки в стенке установлена по меньшей мере одна проходящая в осевом направлении, соединяющая утолщенную кромку с участком муфты стяжка, например винт, который способствует устойчивости участка муфты и обеспечению высокой сопротивляемости действию тянущих усилий.
Удерживающее кольцо с выполненным на нем уплотнительным кольцом образовано двухкомпонентным литым элементом, и согласно описанному предпочтительному варианту выполнения получается удерживающее кольцо в комбинации с уплотнительным кольцом, технологично, в частности экономично, изготовленное для серийного производства.
Присоединительная муфта является частью присоединительной трубы и частью корпуса, например корпуса клапана, задвижки и т.п.
Наконец, корпус или присоединительная труба изготовлена из пластмассы и состоит из металла, в частности из литого материала. Эти пункты формулы изобретения описывают предпочтительные усовершенствованные варианты, благодаря чему область применения соединения труб распространяется на различные случаи применения.
Все вышеупомянутые признаки могут быть предусмотрены в качестве альтернативных и в любых комбинациях.
Для лучшего понимания изобретения оно более подробно поясняется на основе примеров выполнения, изображенных на фигурах.
Фиг.1 изображает вид спереди трубного соединения согласно изобретению на присоединительной муфте корпуса задвижки в разрезе;
фиг.2 - вид сверху участка трубного соединения согласно изобретению;
фиг.3 - вид спереди другого варианта выполнения трубного соединения согласно изобретению в разрезе;
фиг.4 и 5 - сечения, как на фиг.1 и 3, причем присоединительная муфта установлена на одной из присоединительных труб;
фиг.6 - сечение особого варианта выполнения уплотнительного кольца;
фиг.7 и 8 - два сечения другого варианта выполнения удерживающего кольца.
Вначале следует зафиксировать, что в различных описываемых вариантах выполнения одинаковые элементы снабжаются одинаковыми позициями, или обозначениями конструктивных элементов, причем раскрытая в описании сущность изобретения, разумеется, может распространяться на одинаковые элементы с одинаковыми позициями, т.е. с одинаковыми обозначениями конструктивных элементов. Указания положений, выбранных в описании, как, например, вверху, внизу, сбоку и т.д., также относятся к непосредственно описываемой, а также к изображенной фигуре, а при изменении положения, разумеется, переносятся на новое положение.
На фиг.1 и 2 показано трубное соединение 1 для прочного при вытягивании присоединения вставляемого конца 2, в частности, пластмассовой трубы 3, к корпусу 5 задвижки с присоединительной муфтой 4.
В показанном примере выполнения изображено трубное соединение 1 для соединения вставляемого конца трубы 2 с присоединительной муфтой 4 корпуса 5 запорной задвижки 6, в котором вставляемый конец 2 прочно на вытягивание и, соответственно, герметично установлен в отверстии 7 муфты.
Корпус 5 с присоединительной муфтой 4 образован цельным конструктивным элементом, например, из неметалла или металла, в частности, в виде литого изделия, или отлитой детали.
В случае конца 2 трубы речь идет о так называемом гладком коническом конце с наружным диаметром 8, несколько меньшим диаметра 9 отверстия 7 муфты корпуса 5 на участке присоединительной муфты 4, так что вставляемый конец может быть задвинут.
В концевой области 10 со стороны торца присоединительная муфта 4 выполнена в виде цилиндрического, или овального, или многоугольного участка 11 муфты с внутренним пазом 12 примерно прямоугольного поперечного сечения.
В области внутреннего паза 12 участок 11 муфты на части периметра имеет пазообразную выемку 13 в стенке. Внутренний паз 12 с одной стороны ограничен в направлении корпуса 5 выпуклостью 14 муфты 11, а в осевом направлении вогнутостью 15, в то время как ширина 16 выреза 13 в стенке, измеренная в осевом направлении, в изображенном примере выполнения примерно равна ширине 17 внутреннего паза 12.
Внутренний паз 12 рассчитан на установку охватывающего вставляемый конец 2 по окружности удерживающего кольца 18 примерно прямоугольного поперечного сечения шириной 19, меньшей ширины 16 выемки 13 в стенке, и толщиной 20 кольца в соответствии с глубиной 21 внутреннего паза 12, т.е. удерживающее кольцо 18 по своим размерами в отношении своей ширины 17 и своей толщины 20 рассчитано примерно на поперечное сечение внутреннего паза 12.
Удерживающее кольцо 18 типа так называемого наплавляемого пластмассового кольца, заделанного в поперечное сечение, содержит электрический нагревательный элемент 22 сопротивления с выведенными наружу электрическими контактами 23.
Прочное при вытягивании трубное соединение 1 осуществляется путем наружной укладки удерживающего кольца 13 во внутренний паз 12 с использованием выемки 13 в стенке и последующего ввода вставляемого конца трубы 2 в отверстие 4 муфты корпуса 5, причем вставляемый конец 2 выступает за пределы удерживающего кольца 18 в направлении служащего, предпочтительно, в качестве ограничителя выступающей части 25 вставляемого конца 2 выступа 24 в отверстии корпуса 5.
В результате ввода вставляемого конца 2 в отверстие 7 соединительной муфты 4 удерживающее кольцо 18, расположенное во внутреннем пазу 12, оказывается на вставляемом конце 2, причем посадка почти без люфта и плотное прилегание к поверхности 26 достигается за счет того, что внутренний диаметр 27 удерживающего кольца 18, предпочтительно, несколько меньше внешнего диаметра 8 вставляемого конца 2.
После того как вставляемый конец 2 обращенной к корпусу 5 торцевой поверхности 28 трубы, как обычно, достигнет выступающей частью 25 выступа 24 отверстия, путем местного расплавления поверхности 26 и обращенной к ней кольцевой поверхности 29 удерживающего кольца 18 при подаче электроэнергии от генератора 30 энергии по проводу 31 на нагревательный элемент 22 сопротивления удерживающего кольца 18 осуществляется термический процесс соединения удерживающего кольца 18 с вставляемым концом 2 и тем самым создается неразъемное соединение 1 труб, воспринимающее большие тянущие усилия, действующие в направлении стрелки 32.
Как, кроме того, еще можно увидеть на фиг.1, участок 11 муфты содержит в направлении корпуса на расстоянии от внутреннего паза 12 еще один внутренний паз 33, в котором установлено уплотнительное кольцо 34, охватывающее по периметру вставляемый конец 2, а именно манжетное уплотнительное кольцо 35, благодаря чему трубное соединение 1 образует как прочное при вытягивании, так и герметичное соединение вставляемого конца 2 с корпусом 5 арматуры 6.
Как, кроме того, можно увидеть на фиг.2, выемка 13 в стенке проходит на части периметра участка 11 муфты, причем эта часть несколько меньше половины периметра участка 11 муфты. В результате пазовая ширина 36 выемки 13 в стенке, измеренная в радиальном направлении, несколько меньше наружного диаметра 37 удерживающего кольца 18. Однако в сочетании с обусловленной материалом незначительной деформируемостью удерживающего кольца 18 введение удерживающего кольца 18 во внутренний паз 12 через выемку 13 в стенке гарантировано, а это после упругой деформации обеспечивает точную коаксиальную посадку удерживающего кольца 18 относительно отверстия 7 муфты и, кроме того, простой монтаж.
На фиг.3 показан еще один вариант выполнения трубного соединения 1 вставляемого конца 2, изображенного прерывистыми линиями, с задвижкой 6. Участок 11 муфты, как описано на предшествующих фигурах, имеет пазообразную выемку 13 в стенке, а геометрическая форма выполнения участка 11 муфты с выемкой 13 в стенке соответствует варианту выполнения, описанному ранее на фиг.1 и 2. Равным образом на фиг.3 можно увидеть также уже описанное ранее уплотнительное кольцо 34, предусмотренное в кольцевом пазу 33 для герметичного подсоединения трубы, например манжетное уплотнительное кольцо 35.
Прочное на вытягивание соединение с удерживающими средствами 38, предусмотренными на внутренней окружной поверхности 38 и обращенными к поверхности 26 вставляемого конца 2, достигается с помощью удерживающего кольца 18.
Во внутреннем пазу 12 участка 11 муфты предусмотрено клиновое зажимное кольцо 41 с конической внутренней поверхностью 42, охватывающее удерживающее кольцо 18 на конусообразном выступе 40.
Клиновое зажимное кольцо 41 согласно показанному примеру выполнения регулируется относительно конусообразного выступа 40 опорного кольца 18 с помощью стяжных винтов 43, устанавливаемых в резьбовых отверстиях торцевого утолщения 44 участка 11 муфты и проходящих через него. При этом этот выступ 40 с удерживающими средствами 39 под действием упругой деформации в радиальном направлении прижимается к поверхности 26 вставляемого конца 2, причем удерживающие средства 39, обладающие большей прочностью по сравнению с исходным материалом, проникают в поверхность 36 и таким образом достигается надежное удержание в противовес тянущему усилию, действующему в направлении стрелки 32.
На фиг.2 можно еще также увидеть, что для минимизации конструктивных размеров корпуса 5, или присоединительной муфты 4, при обеспечении восприятия большого тянущего усилия, предпочтительно, предусмотреть по меньшей мере одну перемычку 45, закрывающую выемку 13 в стенке в осевом направлении и закрепляемую с возможностью съема, например привинчиваемую, на участке 11 муфты по обе стороны выемки 13 в стенке.
Само собой разумеется, вместо перемычки 45 с прохождением через утолщенную кромку с торцевой стороны может быть также предусмотрена по меньшей мере одна стяжка в качестве стяжного винта, заходящего в резьбовое отверстие 11 муфты с пересечением выемки 13 в стенке.
Как показано на фиг.4 и 5, трубное соединение согласно изобретению, предпочтительно, может служить для соединения труб, не являющихся непосредственной частью корпусов арматуры. Фиг.4 и 5 в самом широком смысле соответствуют фиг.1 и 3, причем одинаковые позиции обозначают одинаковые элементы. Вместо корпуса 5 задвижки 6 на присоединительной трубе 46 установлена присоединительная муфта 4. В остальном описание фиг.1-3 относится к фиг.4 и 5.
Чертеж сечения на фиг.6 в самом широком смысле соответствует чертежу на фиг.5, причем показано, как уплотнительное кольцо 34 с помощью соединительной ленты 58 может быть соединено с удерживающим кольцом 18 и/или с расположенным впереди нее распорным элементом 47. Распорный элемент 47 служит для предотвращения смещения удерживающего кольца 18 в направлении левого края внутреннего паза, если клиновое зажимное кольцо стягивается влево. Если распорный элемент 47 состоит из металла, уплотнительное кольцо 34 со своей соединительной лентой 58 из резины внутри может вулканизироваться на распорном элементе 47. Однако соединительная лента 58 может также соединяться с удерживающим кольцом 18.
На фиг.7 и 8 изображен другой предпочтительный вариант выполнения для получения прочного на вытягивание трубного соединения, причем и здесь удерживающее кольцо установлено во внутреннем пазу 12 присоединительной муфты, а удерживающее кольцо, а также уплотнительное кольцо вводятся через пазообразную выемку в стенке.
На фиг.7 изображено осевое сечение трубного соединения по линии VII-VII фиг.8.
Трубное соединение образуется с помощью удерживающего кольца, причем предусмотрено зажимное кольцо 48, уложенное во внутренний паз 12 и надетое на вставляемый конец 2 трубы 3. На фиг.8 изображен предпочтительный вариант выполнения внутреннего паза 12, открытого сверху за счет предусмотренной выемки 13 в стенке, через который, прежде чем будет введен вставляемый конец трубы 3, могут быть вставлены элементы трубного соединения, а здесь именно зажимное кольцо 48.
Следует подчеркнуть, что выемка 13 в стенке охватывает сектор поперечного сечения, внутренний угол которого составляет менее 180°. Таким образом, внутренний паз 12 проходит в замкнутой области с углом дуги окружности более 180°. Для облегчения вталкивания соединительных элементов в трубное соединение предусмотрено тангенциальное уплощение 59 дна внутреннего паза 12. Однако может быть предусмотрено некоторое сужение выемки 13 в стенке, поскольку вталкиваемые элементы трубного соединения, как в данном случае зажимное кольцо 48, выполнены радиальными и потому с вариабельным диаметром.
Зажимное кольцо 48 имеет на своей поверхности, обращенной к окружной поверхности трубы, полого восходящую боковую поверхность 51 клина и круто спадающую боковую стопорную поверхность 52. В этот кольцевой паз 50 уложено клиновое кольцо 53. Клиновое кольцо 53 имеет радиальную прорезь, как показано на фиг.8, и поэтому может изменять радиус. Зажимное приспособление 49, предусмотренное для зажимного кольца 48, содержит уложенный вокруг зажимного кольца зажимной хомут 55 с соединением 56 со стяжным болтом. При стягивании соединения 56 со стяжным болтом радиус зажимного хомута 55 уменьшается, вследствие чего зажимное кольцо 48 прижимается к клиновому кольцу 53, состоящему из твердого материала, в частности из металла или других материалов, как, например, пластмасса, и содержащему на своей внутренней окружной поверхности 57 удерживающие средства 39, как, например, в частности, зубья. Зубья клинового кольца 53 вгрызаются в материал вставляемого конца трубы 3 и образуют тем самым трубное соединение, прочное на вытягивание. Если дело доходит до больших тянущих усилий трубы 3, что может случиться при больших давлениях со стороны жидкой среды, то это может вызвать набегание клинового кольца 53 на боковую поверхность 51 клина, вследствие чего клиновое кольцо 53 еще крепче прижмется к трубе 3, а трубное соединение тем самым усилится.
Трубное соединение согласно фиг.7 и 8 так же, как при исполнении согласно фиг.1 и 2, не нуждается ни в каких зажимных усилиях для корпуса или трубной муфты. Зажим трубного соединения функционирует независимо от корпуса или трубной муфты.
Примеры выполнения обнаруживают возможные варианты выполнения трубного соединения, причем в этом месте следует заметить, что изобретение не ограничено особо представленными вариантами выполнения, а более того, возможны различные комбинации отдельных вариантов выполнения между собой, и эта возможность варьирования на основе технического решения для технической деятельности с помощью предметного изобретения заключается в умении специалиста в этой области техники. Таким образом, в объем охраны входят все мыслимые варианты выполнения, возможные в результате комбинаций отдельных деталей представленных и описанных вариантов выполнения.
Для порядка в заключение следует указать на то, что для лучшего понимания устройства трубного соединения оно или его составные части частично изображены без соблюдения масштаба и/или в увеличенном, и/или в уменьшенном виде.
Задача, положенная в основу самостоятельных изобретательских решений, может быть взята из описания.
Прежде всего, отдельные показанные на фигурах исполнения могут составлять предмет самостоятельных изобретательских решений. Соответствующие изобретательские задачи и решения можно заимствовать из подробных описаний этих фигур.
Перечень позиций
1 - трубное соединение
2 - вставляемый конец трубы
3 - труба
4 - присоединительная муфта
5 - корпус
6 - задвижка
7 - отверстие муфты
8 - наружный диаметр
9 - внутренний диаметр
10 - концевая область
11 - участок муфты
12 - внутренний паз
13 - выемка в стенке
14 - выпуклость
15 - вогнутость
16 - ширина
17 - ширина
18 - удерживающее кольцо
19 - ширина
20 - толщина кольца
21 - глубина паза
22 - нагревательный элемент сопротивления
23 - электрический контакт
24 - выступ в отверстии
25 - выступающая часть
26 - поверхность
27 - внутренний диаметр
28 - торцевая поверхность трубы
29 - кольцевая поверхность
30 - генератор энергии
31 - провод
32 - стрелка
33 - кольцевой паз
34 - уплотнительное кольцо
35 - уплотнительное кольцо манжетное
36 - пазовая ширина
37 - наружный диаметр
38 - внутренняя поверхность
39 - удерживающие средства
40 - выступ
41 - клиновое зажимное кольцо
42 - внутренняя поверхность
43 - стяжной винт
44 - утолщенная кромка
45 - перемычка
46 - присоединительная труба
47 - распорный элемент
48 - зажимное кольцо
49 - зажимное приспособление
50 - кольцевой паз
51 - боковая поверхность клина
52 - боковая поверхность останова
53 - клиновое кольцо
54 - радиальная прорезь
55 - зажимной хомут
56 - болтовое соединение со стяжным болтом
57 - внутренняя окружная поверхность
58 - соединительная лента
59 - тангенциальное уплощение
Реферат
Изобретение относится к соединениям труб. Представлено трубное соединение для прочного на вытягивание присоединения вставляемого конца трубы к присоединительной муфте с удерживающим кольцом, охватывающим вставляемый конец по периметру и установленным во внутреннем пазу присоединительной муфты. Вставляемый конец трубы выступает за удерживающее кольцо в направлении вставления конца трубы на выступающую часть, при этом рядом с внутренним пазом на расстоянии от него в направлении вставления конца трубы в кольцевом пазу установлено уплотнительное кольцо, предпочтительно, манжетное уплотнительное кольцо, охватывающее вставляемый конец по периметру. Соединительная муфта на части периметра участка муфты с внутренним пазом имеет пазообразную выемку в стенке, допускающую радиальное вставление удерживающего кольца. Выемка в стенке занимает сектор поперечного сечения, внутренний угол которого составляет менее 180°. 33 з.п. ф-лы, 8 ил.
