РАЗЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОГО И БЫСТРОГО СОЕДИНЕНИЯ ЖЕСТКОЙ ТРУБЫ И ГИБКОГО ШЛАНГА Российский патент 1995 года по МПК F16L33/22 

Изобретение относится к герметичным соединениям трубы и гибкого шланга в автомобилестроении на трубопроводах охлаждения или на трубопроводах подачи жидкого топлива, а также в других областях промышленности.

Во многих областях применения соединение осуществляется между жесткой трубой, обычно металлической или пластмассовой, и шлангом из резины или другого гибкого, упруго деформируемого материала, причем оба элемента имеют заметно круглое поперечное сечение. Для этой цели гибкий шланг насаживается с усилием на конец жесткой трубы, иногда выполненной в виде простого наконечника путем формования при изготовлении картера двигателя или образующей одно целое с устройством, как, например, радиатор охлаждения. После насаживания гибкого шланга на жесткую трубу герметичность соединения и закрепления шланга на трубе одновременно обеспечиваются зажимным хомутом. Следовательно, этот хомут одновременно препятствует, с одной стороны, скольжению или разъединению стыка гибкого шланга на трубе, которое может быть вызвано как давлением подаваемой текучей среды, так и вибрацией, и, с другой стороны, препятствует утечкам, которые могут происходить в зоне соединения.

Известно разъемное устройство для герметичного и быстрого соединения гладкой трубы и гибкого шланга, насаженного на жесткую трубу, диаметр которой превышает внутренний диаметр гибкого шланга, причем устройство имеет с одной стороны жесткое кольцо, выполненное из металла или полужесткой пластмассы, расположенное снаружи гибкого шланга и коаксиально с ним, причем указанное кольцо имеет с одной стороны цилиндрический участок, внутренний диаметр которого равен внешнему диаметру гибкого шланга, и кольцевую канавку, образующую внутренний буртик для формирования осевого упора для внешней поверхности шланга, а с другой стороны дополнительные средства осевой сборки, связанные соответственно с кольцом и трубой.

Недостатки известного устройства заключаются в том, что осевые усилия насадки не могут быть точно определены, а в некоторых случаях усилия слишком значительны, что не может обеспечить хорошую герметичность, отсутствие простоты в изготовлении устройства и его использовании.

Задача изобретения состоит в упрощении изготовления устройства и облегчении сборки и демонтажа.

Согласно изобретению соединительное устройство содержит в основном и в комбинации с одной стороны жесткое кольцо, предпочтительно выполненное из металла или из полужесткой пластмассы, расположенное снаружи гибкого шланга и соосно с ним, внутренний заплечик которого может образовывать осевой упор на наружной поверхности шланга, причем указанный упор обеспечивает благодаря зажиму стенки гибкого шланга опору для двух единых дополнительных поверхностей уплотнения трубы и внутренней поверхности шланга, с другой стороны дополнительные средства осевого зацепления, соответственно связанные с кольцом и с трубой.

Являясь недорогим по причине небольшого количества составляющих компонентов устройство согласно изобретению полностью совместимо с полной автоматизацией установки соединения на место. Кроме того, соединение выполняется без приложения значительных радиальных усилий на гибкий шланг, что исключает возможные опасность ползучести и потери герметичности.

С другой стороны, разделение "функций": с одной стороны, уплотнение соединения посредством единственного контакта двух дополнительных поверхностей трубы и шланга и, с другой стороны, сопротивление разъединению стыка позволяют предусматривать большое разнообразие способов выполнения. Однако шланг обязательно является гибким и упругим, например выполнен из резины, а труба является жестким или полужестким и выполняется из любого соответствующего материала, например из металла или пластмассы.

Установка соединения на место требует только осевого сближения трубы и гибкого шланга, т. е. операции, которая может быть автоматизирована. Когда концевая поверхность трубы находится в контакте с внутренней поверхностью шланга, даже при ограниченном насаживании гибкого шланга на трубу, продолжение осевого перемещения может сразу вызывать взаимодействие дополнительных средств зацепления.

На фиг. 1 показано устройство для соединения перед сборкой, осевой разрез; на фиг. 2 изображен вид А на фиг. 1 (труба, предположительно отведена); на фиг. 3 показано устройство после соединения трубы и шланга, осевой разрез; на фиг. 4 то же, вариант выполнения.

Устройство содержит жесткую трубу 1, например из металла или пластмассы и гибкий шланг 2 такой, как дюритовый шланг из резины. Оно содержит с одной стороны кольцо 3, например, из отлитой пластмассы, расположенное снаружи шланга 2, с другой стороны дополнительные средства осевого зацепления, соответственно связанные с кольцом 3 и трубой 1. Перед соединением труба 1 и шланг 2 имеют круглые сечения, предпочтительно с близкими диаметрами, однако наружный диаметр D трубы 1 несколько превышает внутренний диаметр D шланга 2.

Свободный конец трубы 1 имеет скошенную кромку 4, которая продолжена цилиндрической частью 5, наружный диаметр которой практически равен и предпочтительно не больше внутреннего диаметра шланга 2. Эта цилиндрическая часть продолжена на определенную длину. За цилиндрической частью 5 и в удалении от свободного конца наружная поверхность трубы имеет вторую цилиндрическую часть 6, наружный диаметр которой D, несколько превышает внутренний диаметр D' шланга 2 и которая соединена с цилиндрической частью 5 посредством простой скошенной кромки 7, представляющей собой участок в форме усеченного конуса, расположенный вблизи свободного конца трубы 1, если только он не является самим концом трубы в случае, когда цилиндрический участок 5 отсутствует. Самый большой диаметр этого участка в форме усеченного конуса равен наружному диаметру D трубы, в то время как его самый малый диаметр не больше диаметра D' шланга. На определенном расстоянии от своего свободного конца 8 труба 1 имеет радиальный фланец 9, выступающий наружу, при этом его сторона 10, противоположная концу 8, образует буртик.

Кольцо 3 имеет на своей внутренней стороне цилиндрический участок 11, внутренний диаметр которого практически равен наружному диаметру шланга 2, на котором оно должно монтироваться. Предпочтительно на фиг. 3 длина цилиндрической части 5 трубы достаточна для того, чтобы проходить после монтажа напротив, по меньшей мере, части цилиндрического участка 11 кольца. В основном предпочитают оставлять гладкой внутреннюю поверхность 11 кольца 3.

Входной конец (справа на фиг. 1) кольца 3 предпочтительно имеет скошенную кромку, однако его противоположный конец имеет кольцевой заплечик 12, внутренний диаметр которого близок к наружному диаметру Д цилиндрической части 6 трубы 1.

Полученные при формовании кольца 3 лапки 13, радиально сгибающиеся, проходят параллельно оси кольца, которая после насаживания становится общей осью трубы 1 и шланга 2. В данном примере показаны три лапки. Свободный конец каждой из них имеет форму крюка 14, который может защелкиваться на стороне 10 фланца 9 трубы. В свободном состоянии между зоной подсоединения к кольцу 3 и крюком 14 лапки 13 имеют цилиндрическую внутреннюю сторону 15, параллельную оси кольца.

Кольцо 16, соосное с вышеуказанным кольцом, снабженное втулкой 17, может размещаться между лапками 13 перед установкой соединения на место, причем кольцо и его втулка скользят между заплечиком 12 кольца и крюком 14 лапок. Внутренний диаметр втулки 17 практически равен наружному диаметру D цилиндрической части 6 трубы 1, а ее длина близка к длине лапок, уменьшенной на толщину фланца 9.

Между двумя последовательными лапками наружная периферия кольца 16 преимущественно имеет форму кулачка 18 в контакте с внутренней стороной 15 лапок, оканчиваясь лопаткой 19 захвата (фиг. 2).

Между заплечиком 12 и цилиндрическим участком 11 кольца предусматривается кольцевая канавка 20, цилиндрическое дно 21 которой вызывает появление острой кромки 22 в соединении с цилиндрическим участком 11 и боковой поверхности 23 канавки 20.

Труба и шланг соединяются следующим образом.

Прежде всего необходимо установить кольцо 3, в известных случаях снабженное кольцом 16, на шланге 2 так, чтобы последний находился в контакте или вблизи буртика 12 (положение, показанное пунктиром на фиг. 1). Эта операция является легкой по причине гладкой поверхности участка 11 кольца и может выполняться в заводских условиях. Затем комплект, составленный из шланга и кольца, подается на место, в котором должно выполняться соединение. Легкое наклеивание кольца 3 на шланг 2 обычно достаточно для препятствования разъединению стыка при транспортировке на место использования. Конечно, можно автоматизировать насаживание шланга внутри кольца, и для этой цели наличие скошенной кромки на входе кольца облегчает операцию.

Для соединения трубы 1 и шланга 2 последний, снабженный кольцом 3, подается напротив конца 8 без необходимости обеспечения специальной ориентации вокруг своей оси. Относительное осевое перемещение шланга 2 к трубе 1 позволяет концу 8 проникать в шланг. Втулка 17 облегчает направление и центровку конца трубы 1, что важно при желании автоматизировать эту операцию. В начале движения стенка шланга практически не оказывает никакого сопротивления проникновению цилинд- рической части 5, но когда участок в форме усеченного конуса 7 трубы встречает свободный конец шланга 2, этот конец выталкивается в радиальном направлении в гнездо, образованное канавкой 20 (фиг. 3).

Герметичное соединение шланга 2, насаженного на трубу 1, выполняется с момента начала взаимодействия дополнительных средств зацепления, как это видно в положении, показанном сплошными линиями на фиг. 3.

Что касается герметичности, то она обеспечивается посредством опоры участка в форме усеченного конуса 7 трубы на внутренней стороне стенки шланга 2, которая деформируется, на участке 24 для образования дополнительной поверхности участка конуса 7 трубы. В этом случае стенка шланга зажимается и сжимается между участком в форме усеченного конуса 7 и поверхностью 23 канавки 20 или ее кромки 22, причем поверхность 23 или кромка 22 образует, таким образом, осевой упор. Это усилие сжатия зависит от размеров, но может оставаться относительно небольшим. В частности отмечено, что свободный конец шланга просто выталкивается в гнездо, образованное канавкой 20, следует исключать, чтобы этот свободный конец был зажат в канавке 20. Для этой цели диаметр дна 21 канавки преимущественно превышает, по меньшей мере, толщину гибкого шланга, самый большой диаметр D участка в форме усеченного конуса 7 трубы. Кроме того, необходимо, чтобы расстояние b между стороной 10 фланца 9 и началом скошенной кромки конуса 7 было не больше, чем равным и преимущественно заметно меньше расстояния l между опорной стороной крюков 14 и началом кромки 22 цилиндрического участка кольца 3.

Что касается осевого разъединения стыка трубы 1 и кольца, то ему препятствуют средства зацепления. Кроме того, гибкий шланг 2 закрепляется в канавке 20 кольца вследствие сужения, выполненного противоположными зонами кромки 22 и участка b форме усеченного конуса 7. Эффективность сужения повышается вследствие того, что цилиндрическая часть 5 трубы проходит, по меньшей мере, на части цилиндрического участка 11 кольца.

Если хотят демонтировать соединение, то поворачивают кольцо 16 на трубе 1 в направлении стрелки F на фиг. 2 для подвода каждой лопатки 19 к задней лапке 13. В ходе этого движения лапки 13 приподнимаются для достижения положения, показанного пунктиром на фиг. 2 и 3, освобождая, таким образом, крюки 14 фланца 9. В этом случае натяжение шланга в направлении стрелки А позволяет отсоединять его от трубы 1. Таким образом, уменьшено число деталей, необходимых для выполнения устройства, и они не требуют очень точного изготовления. Следовательно, невысока стоимость устройства. Осевое усилие насаживания трубы 1 в шланге 2 до блокировки может быть небольшим, например порядка 200 Н при диаметре шланга, близком к 40 мм, если давление подаваемой текучей среды составляет менее 10 бар.

Дополнительные средства зацепления, связанные с кольцом и с трубой, могут представлять собой средства различных типов. Так, например, на фиг. 4 показан вариант выполнения. В этом варианте лапки 25 связаны с трубой 26 и их предпочтительно формуют вместе с трубой. Они имеют крюки 27, которые защелкиваются сзади кольца 28 в конце операции соединения, причем край 29 кольца играет роль, аналогичную роли стороны 10 фланца 9. Кольцо 30 разблокировки и его втулка 31 показаны схематически, их тип описан применительно к предыдущему варианту выполнения. То же самое относится к канавке 32 и к буртику 33, на трубе 26 им соответствует участок в форме усеченного конуса 34, наружный диаметр которого толкает стенку шланга 35 в канавку 33, прижимая его к кромке 36.

Преимущество изобретения кроме указанных: размеры различных элементов, а также допуски на монтаж и сборку должны определяться в каждом отдельном случае для обеспечения сжатия и деформации, достаточных для свободного конца шланга, с целью получения на нем поверхности, способный придать соединению герметичность.

Использование: в автомобилестроении. Сущность изобретения: внутренний диаметр цилиндрического участка жесткого кольца выполнен равным наружному диаметру гибкого шланга. На внутренней поверхности жесткого кольца выполнена кольцевая канавка, одна стенка которой образована внутренним буртиком. Диаметр дна канавки выполнен больше наружного диаметра шланга, свободный конец которого расположен напротив кольцевой канавки. На свободном конце клеем закреплено жесткое кольцо. Свободный конец жесткой трубы соединен с внешней поверхностью через ступень для образования опоры из двух дополнительных поверхностей уплотнения жесткой трубы и внутренней поверхности гибкого шланга. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. РАЗЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЧНОГО И БЫСТРОГО СОЕДИНЕНИЯ ЖЕСТКОЙ ТРУБЫ И ГИБКОГО ШЛАНГА, насаженного на жесткую трубу, цилиндрический участок которой имеет диаметр, превышающий внутренний диаметр шланга, содержащее жесткое кольцо, выполненное из металла или полужесткой пластмассы, расположенное снаружи гибкого шланга и коаксиально с ним, причем жесткое кольцо выполнено с цилиндрическим участком на внутренней поверхности, ограниченным внутренним буртиком для формирования осевого упора для внешней поверхности гибкого шланга, дополнительные средства осевой сборки, связанные соответственно с жестким кольцом и трубой, отличающееся тем, что внутренний диаметр цилиндрического участка жесткого кольца выполнен равным наружному диаметру гибкого шланга, на внутренней поверхности жесткого кольца выполнена кольцевая канавка, одна из стенок которой образована упомянутым внутренним буртиком, а диаметр дна канавки выполнен больше наружного диаметра гибкого шланга, свободный конец которого расположен напротив кольцевой канавки и на нем, предпочтительно клеем закреплено жесткое кольцо, при этом свободный конец жесткой трубы соединен с внешней поверхностью через ступень для образования опоры из двух дополнительных поверхностей уплотнения жесткой трубы и внутренней поверхности гибкого шланга. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружный диаметр цилиндрического участка жесткой трубы выполнен равным внутреннему диаметру гибкого шланга, а ступень, соединяющая внешнюю поверхность жесткой трубы с ее цилиндрическим участком, выполнена в виде усеченного конуса. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что средство осевой сборки выполнено по меньшей мере в виде лапки, соединенной с жестким кольцом параллельно оси и имеющей средства сцепления и/или защелкивания на свободном конце. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что жесткая труба снабжена радиальным фланцем, образующим средство сцепления с гибким кольцом. 5. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что средство осевой сборки выполнено по меньшей мере в виде лапки жесткой трубы, параллельной ее оси и имеющей средство сцепления и/или защелкивания на свободном конце.