ТРУБНАЯ МУФТА Российский патент 2009 года по МПК F16L21/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к трубной муфте для соединения трубных элементов.

Уровень техники

Известно использование трубных элементов для одновременной передачи усилий, в особенности крутящих моментов, и для пропуска по ним текучих сред. Такой принцип действия может быть целесообразным, например, в смесительных устройствах, в которых полый вал служит, с одной стороны, для подачи текучих сред в реакционную полость и, с другой стороны, несет на себе элементы для создания потоков в реакционной полости (RU 2085801).

Для соединения ряда таких труб известны винтовые муфты, причем для фиксации этих винтовых муфт при необходимости могут быть предусмотрены радиальные пальцы.

Однако при использовании агрессивных текучих сред и/или при агрессивных условиях реакций надежность таких винтовых муфт может снижаться, в особенности в тех случаях, когда коррозия и/или отложения вызывают геометрическое изменение резьбы. В результате отсоединение трубной муфты представляет большие трудности и замена трубных элементов становится проблематичной.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании разъемной, передающей усилия трубной муфты особенно высокой надежности.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается за счет трубной муфты, обладающей признаками по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные примеры осуществления защищены в зависимых пунктах.

Согласно изобретению трубная муфта для трубных элементов содержит втулку с присоединительной частью для первого трубного элемента, вставляемый во втулку в осевом направлении штекер с присоединительной частью для второго трубного элемента, соединительную область для прочного в отношении вращения соединения, образованную, по меньшей мере, одним осевым шлицом, расположенным на втулке и/или на штекере, и, по меньшей мере, одним соответствующим осевым шлицевым пазом, расположенным соответственно на штекере или на втулке, область осевой фиксации, образованную выполненной на втулке первой кольцевой канавкой и соответствующей второй кольцевой канавкой, выполненной на штекере, причем предусмотрен, по меньшей мере, один запорный элемент, который для установления соединения с кинематическим замыканием между втулкой и штекером может быть введен в обе кольцевые канавки, по меньшей мере, через одно входное окно во втулке, и множество равномерно отстоящих друг от друга радиальных проточек в кольцевой канавке штекера для приема фиксирующего пальца, предназначенного для фиксации положения запорного элемента.

Первая основная идея изобретения заключается в том, чтобы разделить средства для передачи крутящего момента и средства для фиксации положения и передачи осевых тяговых усилий. Для передачи крутящего момента в первой осевой области втулки и штекера, то есть в соединительной области, предусмотрен шлицевой венец, по меньшей мере, с одним шлицевым пазом, проходящим в осевом направлении. Для предотвращения осевого перемещения штекера во втулке и за счет этого разъединения соединительной области в соответствии с изобретением предусмотрена также область фиксации для осевой фиксации положения. В этой области фиксации на втулке и на штекере предусмотрены кольцевые канавки, которые располагаются напротив друг друга при вставленном штекере. Для установления осевой фиксации в обе кольцевые канавки может быть введен запорный элемент с установлением между втулкой и штекером соединения с кинематическим замыканием.

Для ввода запорного элемента в кольцевые канавки согласно следующей основной идее изобретения на втулке предусмотрено, по меньшей мере, одно входное окно. В соответствии с изобретением эти входные окна предусмотрены на наружной стороне втулки, в особенности в области обечайки втулки, что обеспечивает простой ввод и вывод запорных элементов снаружи для соединения и разъединения трубной муфты.

Согласно следующему аспекту изобретения в кольцевой канавке штекера предусмотрены радиальные проточки для приема фиксирующего пальца, предназначенного для фиксации положения запорного элемента. Путем ввода пальца в радиальные проточки может быть ограничено перемещение запорного элемента в окружном направлении кольцевой канавки и при этом в особенности предотвращается риск того, что запорный элемент нежелательным образом выпадет из входного окна и/или зайдет в область кольцевых канавок, где к нему не будет доступа через входное окно. При этом согласно изобретению предусмотрено множество равномерно отстоящих друг от друга радиальных проточек, что создает возможность особенно надежной фиксации запорного элемента. Расположение множества равномерно отстоящих друг от друга радиальных проточек дает особенное преимущество в том случае, когда соединительная область допускает соединение в нескольких различных угловых положениях, равномерно отстоящих друг от друга.

За счет осевого разделения соединительной области и области фиксации снижается подверженность геометрическим изменениям, например, вследствие коррозии или отложений. Кроме того, пространственное разнесение этих областей позволяет осуществить особенно надежное уплотнение внутренней полости трубы от окружающей среды.

В аспекте надежности и затрат на изготовление особенно выгодно, что соединительная область для соединения для совместного вращения расположена на втулке между областью осевой фиксации и присоединительной частью для трубного элемента. Соответственно, соединительная область на штекере расположена ближе к его наконечнику, чем область осевой фиксации. Такое решение при низких затратах обеспечивает особенно надежное уплотнение, в особенности между внутренней полостью муфты и областью осевой фиксации, которая через входное отверстие сообщается с окружающей средой.

Надежность трубной муфты по изобретению может быть дополнительно повышена благодаря тому, что, по меньшей мере, одно кольцевое уплотнение расположено между областью фиксации и соединительной областью. Альтернативно или дополнительно может быть предусмотрено, что, по меньшей мере, одно дополнительное кольцевое уплотнение расположено на стороне соединительной области, дальней от области фиксации. Предпочтительно кольцевое уплотнение, расположенное между областью фиксации и соединительной областью, имеет больший диаметр по сравнению с кольцевым уплотнением, расположенным на стороне соединительной области, дальней от области фиксации.

Особенно простая в конструктивном отношении и одновременно надежная осевая фиксация положения может достигаться за счет того, что запорный элемент выполнен в виде изогнутой, по существу прямоугольной, шпонки. Такая шпонка может быть особенно легко введена в кольцевые канавки через входное окно и вновь выведена из него. Предпочтительно для осевой фиксации используется, по меньшей мере, одна пара запорных элементов, причем два запорных элемента пары вводят в кольцевые канавки на противоположных сторонах входного окна. Предпочтительно фиксирующий палец расположен посредине между двумя запорными элементами, так что он может фиксировать одновременно оба запорных элемента одной пары.

Далее, согласно изобретению в предпочтительном примере выполнения запорный элемент снабжен радиальным выступающим наружу упором. В частности, упор может быть выполнен таким образом, что при введенном запорном элементе он упирается в боковую стенку входного окна. При этом предотвращается возможность того, что запорный элемент при его вводе зайдет слишком далеко в кольцевые канавки и не будет доступен через входное окно.

Далее, в особенно предпочтительном примере выполнения запорный элемент выполнен со скосом, обращенным к штекеру, то есть радиально внутрь. Такой скос позволяет вводить запорный элемент во входное окно в косом или наклонном положении, а это позволяет использовать запорные элементы более значительных размеров по сравнению с входным окном.

Затраты на изготовление трубной муфты могут быть дополнительно снижены за счет того, что втулка содержит первый втулочный элемент, на котором образована соединительная область, и расположенный со стороны его торца второй втулочный элемент, в котором предусмотрена, в частности, присоединительная часть для первого трубного элемента. Два втулочных элемента могут быть соединены с силовым, геометрическим или технологическим замыканием. В таком примере выполнения шлицевой венец в соединительной области может быть выполнен особенно простым образом посредством долбления без помех со стороны второго втулочного элемента, который соединяют с первым по окончании его обработки. В частности, второй втулочный элемент может иметь меньший внутренний диаметр по сравнению с первым.

Трубная муфта по изобретению может использоваться в различных областях техники, где через трубу одновременно должны передаваться усилия и проходить текучие среды. Так, например, трубные элементы могут служить для одновременной подачи материала в область обработки и перемешивания материала в этой области обработки. Трубные элементы могут в особенности использоваться в качестве буровых труб для бурения грунта и горных пород или в качестве труб для подачи в грунт строительных материалов, в особенности суспензий. Трубные элементы могут быть собраны в единую буровую колонну.

Краткий перечень чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будут подробно описаны примеры осуществления изобретения. На чертежах:

фиг.1 изображает в перспективе трубную муфту по изобретению в разобранном состоянии,

фиг.2 изображает на виде сбоку трубную муфту на фиг.1 в разобранном состоянии,

фиг.3 изображает в продольном разрезе трубную муфту на фиг.1 в разобранном состоянии,

фиг.4 изображает в перспективе запорный элемент для использования в трубной муфте по изобретению.

Осуществление изобретения

Трубная муфта по изобретению в одном из примеров выполнения показана на фиг.1-3. Трубная муфта содержит цилиндрическую втулку 2, на торцевой стороне которой предусмотрена присоединительная часть 20 для первого, не показанного трубного элемента. Трубная муфта содержит также втулочный или гильзообразный штекер 3, на котором на противоположной торцевой стороне предусмотрена присоединительная часть 30 для второго, не показанного трубного элемента. Трубные элементы могут быть, например, приварены к присоединительным частям 20, 30. Для установления соединения штекер 3 может быть вдвинут во втулку 2.

В осевом направлении, начиная с наконечника штекера 3, он содержит первый цилиндрический участок 34, в котором предусмотрена кольцевая уплотнительная канавка 35 для приема первого кольцевого уплотнения 71. В осевом направлении к первому цилиндрическому участку 34 примыкает шлицевой венец 32, который состоит из множества осевых шлицов и шлицевых пазов, образующих соединительную область для прочного в отношении вращения соединения. В области шлицов наружный диаметр штекера 3 больше наружного диаметра первого цилиндрического участка 34.

Далее в осевом направлении к шлицевому венцу 32 примыкает второй цилиндрический участок 36, в котором предусмотрена вторая кольцевая уплотнительная канавка 37 для приема второго кольцевого уплотнения 72. Во второй цилиндрической области 36 штекер 3 имеет наружный диаметр, примерно соответствующий наружному диаметру области шлицевого венца 32. Соответственно, диаметр второго кольцевого уплотнения 72 больше диаметра первого кольцевого уплотнения 71.

В осевом направлении ко второму цилиндрическому участку 36 примыкает кольцевая канавка 38, служащая для осевой фиксации трубной муфты. К этой кольцевой канавке 38 примыкает третий цилиндрический участок 39, в котором предусмотрен кольцевой упор 40. В третьем цилиндрическом участке 39 предусмотрена присоединительная часть 30 второго трубного элемента.

Втулка 2 на своей внутренней стенке выполнена соответствующей или ответной наружной стенке штекера 3. Начиная с входного отверстия 21 для штекера, на внутренней стенке втулки 2 вначале предусмотрена дополнительная кольцевая канавка 28, которая располагается напротив кольцевой канавки 38 штекера 3 при его полном вводе во втулку 2 до упора 40. По окружности кольцевой канавки 28 в цилиндрической боковой стенке втулки равномерно расположены несколько по существу прямоугольных сквозных входных окон 8, 8', допускающих доступ в кольцевую канавку 28 снаружи. Через эти окна в кольцевую канавку 28 и соответствующую ей кольцевую канавку 38 могут входить снаружи запорные элементы 60, посредством которых обеспечивается фиксация штекера 3 во втулке 2 в осевом направлении.

Начиная от входного отверстия 21, за кольцевой канавкой 28 в осевом направлении следует внутренний шлицевой венец 22, соответствующий шлицевому венцу 32 штекера 3.

Для особенно простого технологического изготовления шлицевого венца 22 втулка образована из двух частей с первым втулочным элементом 41, в котором предусмотрен шлицевой венец 22, и вторым втулочным элементом 42. Второй втулочный элемент 42 меньшего внутреннего диаметра примыкает с торцевой стороны к шлицевому венцу 22 и соединен с первым втулочным элементом 41, например, неразъемным образом.

Согласно показанному примеру выполнения для особенно надежной осевой фиксации предусмотрены пары из двух отдельных запорных элементов 60, 60', которые при повороте в двух противоположных направлениях вводятся в обе стороны через входные окна 8, 8' в кольцевые канавки 28, 38. Для фиксации отдельных запорных элементов 60, 60' в кольцевых канавках 28, 38 предусмотрены фиксирующие пальцы 61, которые могут быть вставлены в кольцевую канавку 38 штекера 3 через радиальные проточки 9. Эти радиальные проточки 9 расположены равномерно по окружности кольцевой канавки 38. На фиксирующих пальцах 61 имеются пластмассовые удерживающие втулки 62 (фиг.3), с помощью которых запорные элементы 60 фиксируются путем геометрического или силового замыкания. Однако в принципе вместо использования фиксирующих пальцев 61 и радиальных проточек 9 могут использоваться другие средства фиксации.

На фиг.4 показан пример выполнения запорного элемента 60. Запорные элементы 60 выполнены по форме в виде кольцевых сегментов и снабжены у одной торцевой стороны упором 64, выступающим радиально наружу. Этот упор 64 взаимодействует с боковой стенкой, окружающей входные окна 8, 8' и предотвращает слишком глубокий заход запорного элемента 60 в обе кольцевые канавки 28, 38. На противоположной торцевой стороне запорные элементы 60 выполнены со скосом 66, обращенным внутрь, то есть к штекеру 3. Этот скос позволяет позиционировать запорный элемент 60 при его вводе в кольцевую канавку 38 штекера 3 и облегчает 25 ввод запорного элемента.

Изобретение относится к трубной муфте для трубных элементов, состоящей из втулки и штекера, вставляемого во втулку в осевом направлении. Трубная муфта содержит соединительную область для установления соединения для совместного вращения между втулкой и штекером и область осевой фиксации штекера во втулке. Осевая фиксация образована двумя соответствующими кольцевыми канавками, в которые через входное окно может быть введен, по меньшей мере, один запорный элемент для установления соединения с кинематическим замыканием. Для фиксации запорного элемента по внутренней кольцевой канавке предусмотрено множество радиальных проточек, в которые могут быть введены фиксирующие пальцы. Изобретение повышает надежность соединения. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Трубная муфта для трубных элементов, содержащая втулку (2) с присоединительной частью (20) для первого трубного элемента, вставляемый во втулку (2) в осевом направлении штекер (3) с присоединительной частью (30) для второго трубного элемента, соединительную область для прочного в отношении вращения соединения, образованную, по меньшей мере, одним осевым шлицом, расположенным на втулке (2) и/или на штекере (3), и, по меньшей мере, одним соответствующим осевым шлицевым пазом, расположенным соответственно на штекере (3) или на втулке (2), область осевой фиксации, образованную выполненной на втулке первой кольцевой канавкой (28) и соответствующей второй кольцевой канавкой (28), выполненной на штекере (3), причем предусмотрен, по меньшей мере, один запорный элемент (60), который для установления соединения с кинематическим замыканием между втулкой (2) и штекером (3) может быть введен в обе кольцевые канавки (28, 38), по меньшей мере, через одно входное окно (8) во втулке (2), и множество равномерно отстоящих друг от друга радиальных проточек (9) в кольцевой канавке (38) штекера (3) для приема фиксирующего пальца (61), предназначенного для фиксации положения запорного элемента (60).2. Трубная муфта по п.1, отличающаяся тем, что соединительная область для прочного в отношении вращения соединения расположена на втулке (2) между областью осевой фиксации и присоединительной частью (20) для трубного элемента.3. Трубная муфта по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно кольцевое уплотнение (72) расположено между областью фиксации и соединительной областью и/или, по меньшей мере, одно дополнительное кольцевое уплотнение (71) расположено на стороне соединительной области, дальней от области фиксации.4. Трубная муфта по п.1, отличающаяся тем, что запорный элемент выполнен в виде изогнутой, по существу, прямоугольной шпонки.5. Трубная муфта по п.4, отличающаяся тем, что запорный элемент снабжен радиальным, выступающим наружу упором (64).6. Трубная муфта по любому из пп.1, 4, 5, отличающаяся тем, что запорный элемент (60) выполнен с обращенным к штекеру скосом (66).7. Трубная муфта по любому из пп.1, 2, 4, 5, отличающаяся тем, что втулка (2) содержит первый втулочный элемент (41), на котором образована соединительная область, и расположенный со стороны его торца второй втулочный элемент (42), в котором предусмотрена присоединительная часть (20) для первого трубного элемента.