УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ Российский патент 1994 года по МПК F16L19/00 

Изобретение относится к соединениям трубопроводов, работающих под давлением, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства для транспортировки веществ, находящихся в газообразном, жидком и сыпучем состояниях.

Известно устройство для герметичного разъемного соединения труб с гладким цилиндрическими концами, которое содержит муфту, охватывающую трубы, гайки, расположенные между трубами и муфтой с торцов последней и поджимающие уплотнительные элементы, причем между торцами труб расположено центрирующее их уплотнение, имеющее в сечении Т-образную форму, а между уплотнением и гайками последовательно в осевом направлении в сторону гаек расположены конусные опорно-распорные кольца, антифрикционные шайбы, при этом конусные опорно-распорные кольца контактируют соответственно с наружной поверхностью Т-образного уплотнения и выступом муфты. Устройство снабжено также футорками и контрмуфтами, соединенными с гайками и футорками, между которыми расположены зажимные кольца, дополнительно опорные кольца и антифрикционные шайбы.

Недостатком такого устройства является большое количество деталей, обеспечивающих его работу.

Известно также устройство для соединения металлических труб, имеющее цилиндрических корпус, на противоположных концах которого с внутренней стороны имеется резьба, заканчивающаяся цилиндрической проточкой, переходящей в конус. В корпус ввернуты нажимные гайки, имеющию наружную резьбу, заканчивающуюся цилиндрической проточкой, аналогичной проточке в корпусе, переходящей в конус, обратный конусу в корпусе. Между коническими поверхностями гаек и корпуса помещены упругие шайбы сложной конфигурации. При ввертывании гаек в корпус до упора упругие шайбы обхватывают соединяемые трубы, деформируются и фиксируют положения труб, упирающихся концами в кольцевой выступ, расположенный внутри корпуса по центру.

Однако это устройство сложно в изготовлении и не обеспечивает герметичности соединения.

Известно также устройство для соединения труб, которое состоит из цилиндрического корпуса, на противоположных концах которого имеется резьба, а с внутренней стороны на некотором расстоянии от концов - кольцевые проточки, в которых размещены уплотняющие прокладки для герметизации соединения и кольцевые пружины (стопорные). С каждого конца на корпус навернуты накидные гайки, имеющие резьбу на внутренней стороне, аналогичную резьбе на корпусе, и конусную проточку в отверстии, обхватывающем соединяемую трубу. Между концами корпуса и накидными гайками находятся зажимающие детали с продольным разрезом, имеющим отверстие, внутренняя поверхность которого обхватывает концы труб, а наружная сопрягается с отверстиями в гайках. Это устройство принимается за прототип.

Применение перечисленных и известных устройств требуют перед соединением труб специальной подготовки из концов, например, изготовления высечек, накатки, строгой перпендикулярности торцов и т.д. Герметичность соединения в таких устройствах достигается за счет сложной многоэлементной конструкции. Отрицательно влияют на эксплуатационные качества приведенных соединений вибрации и переменные тепловые воздействия.

Цель изобретения - расширение сферы применения устройства при ремонтных работах, устранение операций по специальной подготовке концов, соединяемых труб, повышение надежности соединения, снижение усилий, необходимых при сборке соединения.

Указанная цель достигается тем, что корпус устройства имеет на противоположных концах с внешней стороны резьбу, а с внутренней стороны конусные проточки и выступ внутри корпуса. Выступ образован пружинным кольцом, которое фиксируется в кольцевой канавке. С каждого конца на корпус навернуты накидные гайки, имеющие резьбу, на внутренней стороне аналогичную резьбе на корпусе, и конусную проточку от края отверстия, охватывающего соединяемую трубу. Внутренняя часть гайки между проточкой и резьбой образована вращением геометрической кривой "клотоидной" либо "трактриссой" относительно осевой линии. Между корпусом устройства и накидными гайками размещены уплотняющие прокладки из упругого материала, имеющие конусную часть со стороны конусных проточек на концах корпуса. Между прокладками и накидными гайками помещены зажимающие детали, выполненные в виде широких тонкостенных втулок с разрывом. Со стороны захода трубы в устройство втулки имеют вырезы, образующие лепестки. На внутренней поверхности концов лепестков имеются насечки. Внешняя часть концов лепестков имеет конусность, соответствующую конусности проточки в накидной гайке от края отверстия.

На фиг.1 показан вариант общего вида соединения с устройством в сборе; на фиг. 2 - 6 - элементы устройства; на фиг.7 и 8 - принцип работы устройства.

Устройство содержит корпус 1, накидные гайки 2, уплотняющие прокладки 3, зажимающие детали 4, выступ 7, образованный пружинным кольцом 24.

Корпус 1 имеет резьбу 5, конусную проточку с обеих сторон 6, кольцевую проточку в средней части 20.

Накидная гайка 2 имеет резьбу 8, конусную проточку 9 отверстия, внутреннюю часть 10 между резьбой и конусной проточкой 9, образованную вращением плавной кривой, например "клотоидной" или "трактриссой", относительно продольной оси устройства.

Уплотняющая прокладка 3 имеет конусную часть 11 и изготавливается из упругого материала, стойкого к среде, перемещаемой по соединяемым трубам.

Зажимающая деталь 4 содержит вырезы 12, лепестки 13, на которых имеются насечки 14 с внутренней стороны кольца. Внешняя часть концов лепестков имеет конусность 15, соответствующую конусности 9 накидной гайки 2, и разрыв 19.

Устройство работает следующим образом.

Гладкие концы труб 16 вводят с торцов устройства в накидные гайки 2 до упора 24 в корпусе 1. При затяжке гайки 2 лепестки 13 втулки деформируются, поджимая прокладку 3, которая конусным концом герметизирует зазор между корпусом 1 устройства и поверхностью трубы. Наружная поверхность втулки предохраняет уплотняющую прокладку от воздействия резьбы 8 и уменьшает усилия сборки.

Скользя по образующей гайки 2, лепестки изгибаются, наружная конусная часть лепестков входит при этом в конусную проточку 9 гайки 2, образуя клин. При этом сила Р, действующая вдоль трубы 16, от завинчивания гайки 2 по резьбе корпуса 1 преобразуется в силу Р₁, действующую перпендикулярно стенкам соединяемой трубы 16, на лепестки 13 и насечки 14 на их концах врезаются в тело трубы, обеспечивая надежную фиксацию от прокручивания и продольных перемещений относительно устройства. Разрыв 19 втулки служит для сборки устройства и обеспечивает равномерное обжатие прокладки 3.

Геометрия внутренней части 10 гайки 2 обеспечивает изгибание лепестков кольца и поступательное движение гайки 2 с возможными наименьшими усилиями при сборке соединения.

Пружинное кольцо, образующее упор для соединяемых труб в месте разрыва, имеет закраины, позволяющие извлекать его из корпуса 1 при использовании устройства для ремонта трубопровода.

Прокладка 3 под действием силы Р сжимается и острием конусной части герметизирует кольцевой зазор 17, образованный наружной поверхностью трубы 16 и внутренней поверхностью корпуса 1, одновременно с этим обеспечивается дополнительная фиксация концов труб ее кольцевой плоскостью 18 за счет сил упругости.

Такое решение позволяет отказаться от выполнения на концах соединяемых труб насечек, накатки, не требует строгой перпендикулярности их концов, что значительно упрощает применение устройства и не требует квалификационной рабочей силы. Подбор материалов для прокладки 3 и зажимающей детали 4 позволяют гарантированно обеспечивать герметичность и надежность соединений под заданные параметры транспортируемой среды.

Предлагаемое устройство может с большой эффективностью использоваться в санитарно-технических системах как в промышленности, так и в индивидуальном строительстве, при соединении стальных труб, труб из цветных металлов и биметаллических. Фитинги, выполненные на базе устройства, могут стать альтернативой резьбовым, используемым во всех отраслях народного хозяйства, включая сельское хозяйство.

Сущность изобретения: зажимающие детали выполнены в виде тонкостенной втулки с вырезами, образующими лепестки со стороны входа трубы, помещенной между наружной поверхностью уплотняющей прокладки и внутренней поверхностью накидной гайки. Поверхность лепестков зажимающей детали имеет от края конусность, соответствующую конусности от края внутри накидной гайки, а внутренняя поверхность лепестков - насечки со стороны выхода трубы. Прокладка выполнена из упругого материала, в виде втулки с односторонней конусной частью со стороны корпуса, помещенной между внутренней поверхностью детали и наружной поверхностью конца соединяемой трубы. Внутри корпуса выполнен съемный упорный выступ, помещенный в кольцевую проточку корпуса. Внутри без резьбовой части накидной гайки выполнена проточка, образующая в разрезе плавную линию, переходящую в конусную проточку от края гайки. 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ, включающее цилиндрический корпус, уплотняющие прокладки, накидные гайки и зажимающие детали, отличающееся тем, что зажимающие детали выполнены в виде тонкостенной втулки с вырезами, образующими лепестки со стороны захода трубы, помещенной между наружной поверхностью уплотняющей прокладки и внутренней поверхностью накидной гайки. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя поверхность лепестков зажимающей детали имеет от края конусность, соответствующую конусности от края внутри накидной гайки, а внутренняя поверхность лепестков - насечки со стороны захода трубы. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая уплотняющая прокладка выполнена из упругого материала в виде втулки с односторонней конусной частью со стороны корпуса, помещенной между внутренней поверхностью зажимающей детали и наружной поверхностью конца соединяемой трубы. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри корпуса выполнен съемный упорный выступ, помещенный в кольцевую проточку корпуса. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри безрезьбовой части накидной гайки выполнена проточка, образующая в разрезе плавную кривую, переходящую в конусную проточку от края накидной гайки.