УЗЕЛ ВТУЛКИ ДЛЯ ФИТИНГА ТРУБОПРОВОДА Российский патент 2018 года по МПК F16L19/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее описание относится к фитингам для изготовления механически прикрепленных соединений между трубопроводом и другим компонентом для текучей среды, для содержания текучих сред, представляющих собой жидкость или газ. Более конкретно, описание относится к фитингам для трубопроводов, представляющих собой трубу или трубку, которые используют два или более устройств захватывания трубопровода, например, втулки.

Уровень техники

Фитинги для осуществления механических соединений между трубопроводом и другим компонентом для текучей среды могут включать в себя по меньшей мере четыре детали, а именно, две втулки и два компонента фитинга. В Патенте США № 3,250,550 описано обеспечение соединения с запрессовыванием между втулочным элементом и сдавливающим кольцом, сводимыми вместе до жесткого упора в саморазвальцовывающемся трубном соединении. Также в Патенте США № 5,351,998 описано нанесение адгезива на скользящую коническую поверхность между удерживающим элементом и герметизирующим элементом для соединительного устройства.

Раскрытие изобретения

Согласно варианту осуществления одного из изобретений, представленных в этом описании, два устройства захватывания трубопровода, которые должны быть использованы вместе в узле фитинга трубопровода, соединены или удерживаются вместе как картридж или подузел перед сборкой с компонентами фитинга для образования узла фитинга. В более конкретном варианте осуществления одно или оба устройства захватывания трубопровода содержат удерживающую структуру, посредством которой устройства механически соединены вместе как подузел. Например, в одном варианте осуществления передняя втулка и задняя втулка для фитинга трубы могут быть защелкнуты вместе.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1А и 1В изображен вариант осуществления узла фитинга трубопровода одного или более изобретений, показанный в продольном разрезе и в положении затягивания вручную;

На Фиг.2А и 2В изображена более подробно удерживающая структура передней и задней втулок для фитинга согласно одному или более изобретениям, показанная частично в продольном полуразрезе.

На Фиг.3 изображен вариант осуществления по фиг.1 в затянутом или подтянутом состоянии;

На Фиг.4А и 4В изображен другой вариант осуществления узла фитинга трубопровода, в котором показаны втулки в продольном полуразрезе и в собранном состоянии;

На Фиг.5 изображен вариант осуществления по фиг.4А и 4В в фитинге в затянутом положении;

На Фиг.6А и 6В изображен другой вариант осуществления втулочного картриджа в положении затягивания вручную;

На Фиг.7 изображен вариант осуществления по фиг.6А в затянутом положении;

На Фиг.8А и 8В изображен другой вариант осуществления втулочного картриджа в положении затягивания вручную;

На Фиг.9 изображен вариант осуществления по фиг.8А в затянутом положении; и

На Фиг.10 изображен другой вариант осуществления втулочного картриджа в положении затягивания вручную.

Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения

Несмотря на то, что иллюстративные варианты осуществления в этом документе представлены в контексте фитингов для труб из нержавеющей стали, изобретения в этом документе не ограничены такими применениями и могут быть использованы с множеством различных металлических трубопроводов, таких как труба и трубка, а так же с различными материалами, не являющимися нержавеющей сталью 316, включая различные материалы для трубопровода, устройств захватывания или компонентов фитинга или любых их комбинаций. Изобретения также могут быть использованы для систем с текучей средой, являющейся жидкостью или газом. Несмотря на то, что изобретения в этом документе проиллюстрированы относительно конкретных конструкций устройств захватывания трубопровода и компонентов фитинга, изобретения не ограничены использованием с такими конструкциями и могут применяться во многих различных конструкциях фитинга, известных в настоящее время или разработанных позже, в которых используются по меньшей мере два устройства захватывания трубопровода. Термин «устройство захватывания трубопровода» используется для ссылки на по существу кольцевой элемент, который близко вставлен вокруг наружной поверхности трубопровода и который при составлении фитинга прижимается в радиальном направлении к этой поверхности. Термин «захватывание» не требует обязательно, чтобы устройство захватывания трубопровода было навсегда прикреплено к трубопроводу в результате частичного или полного затягивания узла фитинга, или чтобы устройство захватывания было врезано в поверхность трубопровода. Термин «втулочный комплект» используется для ссылки на комбинацию по меньшей мере двух устройств захватывания трубопровода с другими частями или без них, которые образуют средство, посредством которого достигаются захватывание и герметизация трубопровода. Несмотря на то, что это не является необходимым для всех конструкций фитинга, обычно втулочный комплект содержит две втулки, которые специально подходят друг к другу и к компонентам фитинга, например, в зависимости от материала, изготовителя, взаимосоединенной конструкции и геометрических признаков и так далее. В некоторых фитингах в дополнение к устройствам захватывания трубопровода могут быть одна или более дополнительных деталей, например, уплотнений. Следовательно, термин «втулочный комплект» также может включать в себя в некоторых вариантах осуществления одно или более устройств захватывания трубопровода с одной или более деталями, посредством которых втулочный комплект осуществляет захватывание и герметизацию трубопровода после полного затягивания. Изобретения могут быть использованы с трубой или трубкой, так что термин «трубопровод» включает в себя трубы или трубки или их комбинацию. Термины «узел фитинга» или «фитинг» используются взаимозаменяемо в качестве короткой ссылки на узел обычно первого и второго компонентов фитинга вместе с двумя или более устройствами захватывания трубопровода. Таким образом, понятие «узел фитинга» может включать в себя сборку деталей на трубопроводе в положении затягивания вручную, частичного или полного затягивания; но термин «узел фитинга» также включает в себя сборку деталей вместе без трубопровода, например, для доставки или манипулирования, а также сами по себе составляющие части, даже не собранные вместе. Фитинги обычно включают в себя два компонента фитинга, которые соединены вместе, и одно или более устройств захватывания трубопровода, тем не менее, изобретение в этом документе может быть использовано с фитингами, которые включают в себя дополнительные части и детали. Например, соединительный фитинг может включать в себя корпус, четыре втулки и две гайки. Термин «переделывание фитинга» и производные фразы используется для ссылки на узел фитинга, который была по меньшей мере один раз затянут или полностью затянут, затем ослаблен, и затем снова затянут в другое полностью затянутое положение. Переделывания могут быть выполнены, например, с этими же деталями узла фитинга (например, гайка, корпус, втулки), или могут приводить к замене одной или более деталей узла фитинга. В этом документе ссылка на «наружное» и «внутреннее» приведена исключительно для удобства и просто ссылается на осевое направление к центру фитинга (внутреннее) или от центра (наружное).

Существенным признаком изобретений является обеспечение удерживающей структуры (R), посредством которой два или более устройств захватывания трубопровода (например, втулочный комплект) удерживаются или держатся вместе как отдельный узел, подузел или картридж 25 перед сборкой узла с компонентами фитинга для образования конченного фитинга. Под «картриджем» подразумевается группа деталей, удерживаемых вместе как прерывистый узел, подузел или предварительная сборка. Следовательно, термины «картридж», «узел», «подузел» и «предварительная сборка» используются в качестве синонимов в контексте прерывистой конструкции. Также термин «втулочный картридж» или «картридж устройства захватывания трубопровода» используются взаимозаменяемо для ссылки на узел или подузел, составленный по меньшей мере из двух втулок или устройств захватывания трубопровода, удерживаемых вместе как отдельный или автономный узел. В частности, «втулочный картридж» включает в себя две или более втулок, удерживаемых вместе как отдельный узел или подузел, и может включать в себя дополнительные детали, например, уплотнения. Таким образом, втулочный картридж может обеспечивать полный втулочный комплект для фитинга.

Несмотря на то, что различные аспекты, концепции и признаки изобретений могут быть описаны в этом документе как осуществленные в комбинации в иллюстративных вариантах осуществления, эти различные аспекты, концепции и признаки могут быть использованы во множестве альтернативных вариантов осуществления либо отдельно, либо в различных их комбинациях и подкомбинациях. Если не исключено ясно в этом документе, все такие комбинации и подкомбинации должны быть в объеме настоящих изобретений. Более того, несмотря на то, что в этом документе могут быть описаны различные альтернативные варианты осуществления по отношению к различным аспектам, концепциям и признакам изобретений, такие как альтернативные материалы, конструкции, конфигурации, способы, цепи, устройства и компоненты, программное обеспечение, аппаратное обеспечение, управляющая логика, альтернативы по отношению к форме, установке и функционированию, и так далее, такие описания не являются полным или исчерпывающим списком доступных альтернативных вариантов осуществления, известны ли они в настоящее время или будут разработаны позже. Специалисты в данной области техники могут легко заимствовать один или более аспектов, концепций или признаков изобретения в дополнительные варианты осуществления и использования в объеме настоящего изобретения, даже если такие варианты осуществления не описаны ясно в этом документе. Кроме того, даже несмотря на то, что некоторые признаки, концепции или особенности изобретений могут быть описаны в этом документе как являющиеся предпочтительным расположением или способом, такое описание не должно предполагать, что такой признак требуется или является необходимым, если не определено ясно иначе. Более того, иллюстративные или характерные величины и диапазоны могут быть включены для способствования пониманию настоящего описания, тем не менее, такие величины и диапазоны не должны быть истолкованы в ограничивающем смысле и должны быть критическими величинами и диапазонами только, если это ясно определено. Более того, несмотря на то, что различные аспекты, признаки и концепции могут быть ясно определены в этом документе как имеющие признаки изобретения или образующие часть изобретения, такое определение не должно быть исключающим, и наоборот могут быть обладающие признаками изобретения аспекты, концепции и признаки, которые полностью описаны в этом документе, не будучи ясно определенными как таковые или как часть конкретного изобретения, вместо этого изобретения изложены в прилагаемой формуле изобретения. Описания иллюстративных способов или процессов не ограничены включением в себя всех этапов, как требуется во всех случаях, и порядок, в котором представлены этапы, не должен быть истолкован как требуемый или необходимый, если не изложено ясно иначе.

Как видно из фиг.1А и 1В, представлен первый вариант осуществления одного или более изобретений. Следует отметить, что на фиг.1А и 1В фитинг изображен в продольном поперечном сечении относительно продольной средней линии Х. Все ссылки в этом документе на «радиальное» и «осевое» относятся к оси Х за исключением указанного иначе. Также все ссылки в этом документе на углы относятся к оси Х, если не указано иное. Кроме того, различные зазоры и интервалы между деталями на чертежах могут быть увеличены для ясности или из-за масштаба.

В этом примере фитинг 10 трубы или трубки включает в себя первый компонент 12 фитинга и второй компонент 14 фитинга. Эти детали обычно известны в данной области техники как корпус и гайка соответственно, причем в корпус 12 вставляется конец трубопровода 18, а гайка 14 может быть присоединена к корпусу 12 во время составления или сборки фитинга 10. Несмотря на то, что в этом документе для удобства используются обычные термины «корпус» и «гайка», специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретения не ограничены применениями, в которых для описания деталей может быть использована такая терминология. Корпус 12 может быть автономным компонентом, как проиллюстрировано, или может быть выполнен за одно целое, или объединен или собран с другим компонентом или узлом, такими как, например, клапан, бак или другое устройство для потока или устройство удержания текучей среды. Корпус 12 может иметь множество различных конфигураций, например, соединение, тройник, колено и так далее, хотя, несмотря на то, что перечислены хорошо известные примеры, могут быть и другие. Несмотря на то, что корпус 12 и гайка 14 изображены как находящиеся в резьбовом соединении друг с другом посредством резьбового соединения 16, резьбовые соединения не требуются во всех применениях. Например, некоторые фитинги имеют детали, которые зажаты друг с другом. Фитинги также обычно в данной области техники называются фитингами с наружной резьбой и фитингами с внутренней резьбой и отличаются тем, что для фитингов с наружной резьбой корпус 12 с наружной резьбой включает в себя часть 16а с наружной резьбой, а гайка 14 с внутренней резьбой включает в себя часть 16b с внутренней резьбой. Для фитингов с внутренней резьбой гайка 12 с наружной резьбой включает в себя часть 16а с наружной резьбой, а корпус 14 с внутренней резьбой включает в себя часть 16b с внутренней резьбой. В вариантах осуществления в этом документе, например, проиллюстрированы варианты осуществления фитингов с наружной резьбой, но изобретения могут быть легко приспособлены для использования с узлом фитингов с внутренней резьбой и во многих случаях могут не требовать какого либо приспосабливания.

Фитинг 10 может быть использован для образования непроницаемого для текучей среды соединения между трубопроводом 18 и корпусом 12 с использованием двух или более устройств захватывания трубопровода, которые в иллюстративных вариантах осуществления в этом документе могут быть осуществлены в форме двух или более втулок. Тем не менее, устройства захватывания трубопровода, отличающиеся от тех, которые могут быть поняты в данной области техники как «втулки», также могут быть использованы с изобретениями в этом документе. Следовательно, термины «устройство захватывания трубопровода» и «втулка» используются взаимозаменяемо с пониманием того, что изобретения могут быть использованы с устройствами захватывания трубопровода, которые не обязательно могут быть названы «втулками» в данной области техники. Конец 18 трубопровода обычно упирается в радиальный заплечик 19 (см. фиг. 6А и 6В), который является частью корпуса 12, как хорошо известно. Корпус 12 обычно включает в себя коническую кулачковую поверхность 20, которая контактирует с передней частью 22 первого или переднего устройства захватывания трубопровода или втулки 24. Передняя втулка 24 включает в себя кулачковую поверхность 26 у своего заднего конца, которая контактирует с передней частью 28 второго или заднего устройства захватывания трубопровода или втулки 30. Кулачковая поверхность 26 может иметь форму усеченного конуса, как показано в этом документе, тем не менее, при необходимости могут быть использованы другие контуры и профили. Задняя втулка 30 включает в себя ведомую поверхность 32, которая контактирует с ведущей поверхностью 34 гайки 14. Передняя часть задней втулки также может включать в себя вершину 36, продолжающуюся в радиальном направлении, но также в этом документе описаны варианты осуществления, которые не требуют использования вершины. Передняя и задняя втулки включают в себя по существу цилиндрические внутренние стенки 37, 39, которые близко вставлены на наружной поверхности трубопровода 18. Задняя втулка может включать в себя одно или более радиальных углублений 39а. Несмотря на то, что в иллюстративных вариантах осуществления в этом документе проиллюстрированы узлы фитинга, которые используют два устройства захватывания трубопровода, изобретения легко найдут применение в фитингах, которые могут использовать более двух устройств захватывания трубопровода, или дополнительные детали, отличающиеся от втулок или устройств захватывания трубопровода, например, дополнительные уплотнения.

Следует отметить, что иллюстративные геометрические формы, конфигурации и конструкции соединительных компонентов 12, 14 фитинга и устройств 24, 30 захватывания трубопровода являются предметом выбора конструкции и будут зависеть в значительной степени от используемых материалов, а так же от критериев конструкции и эффективности, ожидаемых от фитингов. Множество различных конструкций соединительных компонентов и устройств захватывания трубопровода известно в данной области техники и может быть сконструировано в будущем. Настоящее описание и изобретения, описанные в нем и проиллюстрированные в контексте иллюстративных вариантов осуществления, направлены на структуру и способ удерживания вместе по меньшей мере двух устройств захватывания трубопровода в качестве прерывистого подузла или картриджа, который после этого может быть соединен с одним или более соединительными компонентами для образования узла фитинга.

Термин «полное затягивание», используемый в этом документе, относится к соединению компонентов фитинга вместе так, чтобы вызвать деформацию одного или более устройств захватывания трубопровода, обычно, но необязательно пластическую деформацию, для создания герметизации, непроницаемой для текучей среды, и захвата узла 10 фитинга на трубопроводе 18. После полного затягивания оба устройства захватывания трубопровода могут постоянно захватывать трубопровод, или только одно может постоянно захватывать трубопровод, или ни одно не может постоянно захватывать трубопровод. Частичное затягивание, используемое в этом документе, относится к затягиванию меньшему, чем полное, затягиванию, но с достаточным затягиванием вместе компонентов фитинга с наружной и внутренней резьбой, чтобы вызвать деформацию устройств захватывания трубопровода, чтобы быть сжатыми в радиальном направлении на трубопроводе и захватывать его, но необязательно создающих соединение, непроницаемое для текучей среды, или требуемый захват трубопровода, которые достигаются после полного затягивания. Термин «частичное затягивание», таким образом, может быть также понят, как включающий в себя то, что часто называется в данной области техники предварительным обжатием, причем обжимающий инструмент используется для достаточной деформации втулок на трубопроводе, чтобы втулки и гайка удерживались на трубопроводе перед их стыковкой со вторым компонентом фитинга для образования узла фитинга. Положение затягивания вручную (FTP)) относится к компонентам фитинга и устройствам захватывания трубопровода, находящихся в осевом контакте с трубопроводом, но свободно собранных на нем, причем компоненты фитинга и устройства захватывания трубопровода соответственно расположены в контакте друг с другом, но без значительного затягивания вместе компонентов фитинга с наружной и внутренней резьбой, обычно типизированных тем, что устройство или устройства захватывания трубопровода не претерпевают пластическую деформацию или сжатие в радиальном направлении. Во многих конструкциях фитинга, особенно в фитингах, которые затягиваются посредством поворотов, осевое контактирование деталей фитинга в положении затягивания вручную может быть необходимым для обеспечения аккуратной начальной точки для операции затягивания.

Термин «прерывистый» используется для описания общей особенности картриджа или предварительная сборка 25 в том смысле, что два или более устройств захватывания трубопровода изготовлены как отдельные и обособленные компоненты и остаются отдельными и обособленными компонентами, несмотря на то, что согласно изобретениям в этом документе эти детали удерживаются вместе как отдельный картридж, подузел или предварительная сборка, и кроме того после сборки или даже полного затягивания детали остаются отдельными и при необходимости могут быть разобраны на их составляющие отдельные детали. Таким образом, термины «прерывистый» или «соединенный» используются в этом документе для отличия от конструкций фитингов, в которых два или более устройств захватывания трубопровода прикреплены или выполнены за одно целое друг с другом и могут в некоторых конструкциях отламываться или отсоединяться друг от друга во время полного или частичного затягивания. Тогда в конструкции прерывистого типа, использующейся в этом описании, два или более устройств захватывания трубопровода отсоединяются, отцепляются или иначе становятся отделимыми друг от друга вовремя либо частичного, либо полного затягивания, не требуя отламывания, срезания или другого отделения материала. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления картриджа или подузла в этом документе, в качестве части удерживающей структуры может быть использован адгезив. Несмотря на то, что исходный узел является картриджем, устройства захватывания трубопровода отдельно работают согласно конструкции, и удерживающая структура не препятствует работе и эффективности устройств захватывания трубопровода во время затягивания. Термины «прерывистый» или «соединенный» дополнительно направлены на включение в себя в общих чертах идеи того, что два или более устройств захватывания трубопровода могут свободно или альтернативно плотно удерживаться вместе как отдельный подузел. Термин «соединять» и его вариации, используемые в этом документе относительно прерывистого картриджа 25, означают, что устройства захватывания трубопровода изначально образованы или изготовлены как отдельные, обособленные и отличные детали, а затем прерывисто удерживаются вместе как картридж или подузел, чтобы обладать возможностью быть легко соединенными с компонентами фитинга (например, с гайкой и корпусом) для образования узла 10 фитинга, и, кроме того, то, что устройства захватывания трубопровода иначе будут сохранять свои ожидаемые форму, посадку и функцию без препятствования со стороны удерживающей структуры R.

На фиг. 1А изображен фитинг 10 в положении затягивания вручную, что означает, что различные детали 12, 14, 24 и 30 были собраны в осевом контакте друг с другом на трубопроводе 18, но при этом свободно собраны или слегка затянуты или немного поджаты посредством соединения гайки 14 и корпуса 12 вместе.

Для осуществления полного захватывания и герметизации трубопровода гайка и корпус затягиваются вместе, что обычно известно в данной области техники как затяжка или затягивание фитинга, и производные фразы, так, чтобы задняя втулка 30 и передняя втулка 24 подавались в осевом направлении на их соответствующие кулачковые поверхности 26 и 30. Это вызывает сжатие, направленное радиально внутрь, втулок с наружной поверхностью трубопровода 18 для осуществления захватывания и герметизации трубопровода. Наружная коническая поверхность 24а передней втулки 24 контактирует с кулачковой поверхностью 20 корпуса, а контактная поверхность 30а задней втулки контактирует с кулачковой поверхностью 26 передней втулки 24. Несмотря на то, что в положении затягивания вручную контактная поверхность 30а может образовывать контакт по линии с кулачковой поверхностью 26, специалистам в данной области техники будет легко понятно, что во время затягивания большая площадь поверхности передней части задней втулки может и обычно будет также контактировать с кулачковой поверхностью 26; следовательно, контактная поверхность 30а включает в себя любую часть передней части задней втулки, которая может контактировать с кулачковой поверхностью 26 во время сборки и затягивания. Контактная поверхность 30а может иметь форму усеченного конуса, конуса или при необходимости иметь другие профили и контуры. В иллюстративных узлах фитинга в этом документе захват трубопровода в основном достигается задней втулкой, а передняя втулка в основном обеспечивает непроницаемую для текучей среды герметизацию. Тем не менее, в некоторых конструкциях передняя втулка также может захватывать трубопровод, а задняя втулка также может обеспечивать непроницаемую для текучей среды герметизацию. Таким образом, термин «устройство захватывания трубопровода» может включать в себя две отличные функции, а именно, захват и герметизацию трубопровода, независимо от того, выполняет ли конкретное устройство захватывания трубопровода одну или обе из этих функций. Настоящее изобретение может быть альтернативно использовано с фитингами, которые используют более двух устройств захватывания и герметизации трубопровода.

Иллюстративные конструкции фитингов в этом документе, несмотря на то, что они не ограничивают объем настоящего изобретения, хорошо известны и доступны для приобретения от «Swagelok Company», Solon, Ohio, кроме следующего. В этих вариантах осуществления втулка включает в себя признак втулочного картриджа или удерживающую структуру R, которая позволяет втулкам быть удерживаемыми вместе как отдельный узел.

Детали 12, 14, 24 и 30, проиллюстрированные в этом документе, не с удерживающей структурой R втулочного картриджа, также дополнительно описаны в нескольких выданных и находящихся на рассмотрении заявках на патент, включая патенты США № 5,882,050 и 6,629.708, содержание которых полностью включено в этот документ путем ссылки. Фитинги в этом документе могут работать, как описано в этих патентах, но модифицированы, как описано в этом документе, для образования прерывистого картриджа, подузла или предварительной сборки для удерживания устройств захватывания трубопровода вместе подобно картриджу. Предпочтительно, чтобы удерживающие структуры для концепции втулочного картриджа не изменяли форму, посадку и функцию исходных дизайна и работы фитинга.

В качестве общего представления обладающих признаками изобретения концепций, описанных в этом документе, существует несколько характеристик для удерживающей структуры прерывистого втулочного картриджа, которые предпочтительно, но не обязательно, являются необходимыми во всех случаях. Эти характеристики в некоторых применениях могут влечь за собой компромиссы, относительно которых они могут иметь большее значение в общей эффективности и использовании фитингов, как будет понятно из приведенного ниже описания. Этот список не направлен на то, чтобы быть исчерпывающим списком всех характеристик, и одна или более из них, описанных в этом документе, могут быть незаметными или ненужными для конкретных применений.

Одной характеристикой является достаточно прочное соединение (RRC). Под RRC понимается то, что удерживающая структура выполнена так, что соединенные устройства захватывания трубопровода не развалятся легко при нормальном манипулировании, либо отдельно, либо в куче, во время предварительной сборки, складирования и последующей сборки с компонентами фитинга для образования узла фитинга. Термины «нормально» и «легко», используемые в этом документе, намеренно обозначают, что степень, в которой втулочный картридж не разваливается во время использования, является предметом выбора конструкции. Но для лучшего понимания этих терминов, «нормальное» манипулирование подразумевает любое манипулирование втулочным картриджем, которое может быть ожидаемым или вероятным на протяжении изготовления, сборки и использования втулочного картриджа. Это может включать в себя манипулирование производственным персоналом, складским персоналом, персоналом доставки и конечными пользователями. Может быть ожидаемым, что во время такого нормального манипулирования втулочный картридж может быть подвержен воздействию сил, которые имеют тенденцию к ослаблению или даже разъединению устройств захватывания трубопровода. Например, втулочный картридж может быть случайно уронен с высоты в несколько или много футов на твердый пол или на твердый объект или поверхность при различных установках или этапах изготовления/сборки. Конструктор может определить уровень силы, который может при необходимости выдерживать втулочный картридж без повреждения или отделения или ослабления деталей. Следовательно, нормальное манипулирование не будет включать в себя использование избыточной или повреждающей силы для попытки намеренно разделить устройства захватывания трубопровода. Тем не менее, конструктор может выбрать облегчение усмотрения возможности отделения деталей с использованием соответствующих инструментов и процедур, если это требуется. Другими словами, конструктор может необязательно определить, насколько легко втулочный картридж может быть разобран на его составляющие детали. В некоторых применениях втулочный картридж может быть сконструирован так, что он не может быть разъединен без повреждения одной или более составляющих деталей, а в других конструкциях втулочный картридж может быть разобран просто вручную с широким диапазоном доступной «легкости».

Особенность легкости отделения компонентов прерывистого картриджа также поднимает условия отцепления, отпускания или отделения и их производные формы при использовании в контексте описания втулочного картриджа. Эти термины используются взаимозаменяемо в двух контекстах. Первая концепция представляет собой отделение или разборку втулочного картриджа на его составляющие детали, осуществляемую перед установкой соединенных втулок или устройств захватывания трубопровода в фитинг. В другом контексте упоминается отцепление, отделение или отпускание втулок от удерживающей структуры, которое будет случаться во время затягивания узла фитинга. Теперь, в этом последнем контексте, фитинг затягивается так, что втулки не разделяются буквально друг от друга, а, фактически, сводятся вместе в осевом направлении так, чтобы деформироваться и захватывать трубопровод. Но в этом документе упоминается втулка или втулки, как отпускающиеся или отцепляющиеся от удерживающей структуры во время затягивания, для описания того, что удерживающая структура больше не удерживает втулки вместе. Например, в FTP втулки могут быть не отпущены от удерживающей структуры, и установщик может легко снять гайку с корпуса и удалить втулочный картридж или подузел. Тем не менее, в выбираемом осевом положении втулок друг относительно друга во время операции затягивания удерживающая структура больше не будет выполнять функцию удерживания втулок вместе. Отцепление или отпускание втулок от удерживающей структуры может быть использовано, например, для исключения вращения трубопровода во время затягивания, которое может случиться из-за передачи вращающего момента от гайки через удерживаемые втулки к трубопроводу. Ссылка на втулку или втулки, отпускающиеся или отцепляющиеся от удерживающей структуры, направлена на передачу идеи того, что втулки как подузел больше не удерживаются вместе удерживающей структурой. В проиллюстрированных вариантах осуществления в этом документе только одна из втулок непосредственно отцепляется от удерживающей структуры, например, задняя втулка, отпускается от выступа 40. Но в том смысле, что две втулки больше не удерживаются вместе удерживающей структурой, можно подразумевать, что «втулки» были отцеплены, так как удерживающая структура больше не выполняет функцию удерживания втулок вместе. Следовательно, упоминается ли на одна втулка или две втулки, отцепленные или больше не удерживаемые удерживающей структурой, концепция заключается в том, что удерживающая структура больше не удерживает две втулки вместе.

Другая характеристика концепции прерывистого втулочного картриджа относится к сохранению достаточного диаметра отверстия (SBD). Под SBD понимается то, что удерживающая структура не вызывает сжатия или сжатия диаметра внутреннего отверстия любого из устройств захватывания трубопровода, которое бы неблагоприятно влияло на допуск отверстия для обеспечения вставления трубопровода через отверстие. Под характеристикой, которая упоминается как осевое выравнивание отверстия (ABA), понимается то, что удерживающая структура не вызывает несоосность устройств захватывания трубопровода, которая бы неблагоприятно влияла на эффективный допуск сквозного отверстия для вставления трубопровода через оба устройства. ABA может относится к осевому выравниванию отверстий устройств захватывания трубопровода друг относительно друга или сохранение осевого сквозного отверстия для каждого устройства захватывания трубопровода (другими словами, отсутствие неблагоприятного изгибания или отклонения устройства захватывания трубопровода, чтобы деформировать его неосевую часть отверстия).

Другая характеристика концепции прерывистого втулочного картриджа заключается в предпочтительном сохранении правильного соприкосновения с затягиванием вручную (FTC), когда картридж собирается в фитинг в положение затягивания вручную. Фитинги обычно собираются сначала в положение затягивания вручную (FTP), в котором различные детали собираются на трубопроводе довольно свободно, а затем поджимаются вручную без достаточной силы для деформирования устройств захватывания трубопровода, но с достаточной силой для обеспечения FTC. Например, в иллюстративном случае на фиг.1А и 1В, FTC означает, что существует осевой контакт между передней частью 22 передней втулки или устройства 24 захватывания трубопровода с конической кулачковой поверхностью 20 корпуса 12; осевой контакт между передней частью 28 задней втулки или устройства 30 захватывания трубопровода и кулачковой поверхности 26 передней втулки 24; и осевой контакт между ведущей поверхностью 34 компонента 14 фитинга, являющегося гайкой, и ведомой поверхностью 32 задней втулки или устройства 30 захватывания трубопровода. Обычно является необходимым, хотя не требуется обязательно во всех случаях, чтобы эти осевые контакты присутствовали в FTP. Сборщик обычно может ощущать или чувствовать этот полный осевой контакт посредством замечания отличимого сопротивления дальнейшему затягиванию вручную компонентов 12, 14 фитинга вместе.

Другая характеристика удерживающей структуры для прерывистого втулочного картриджа заключается в том, чтобы удерживающая структура предпочтительно не препятствовала функциональному отделению устройств захватывания трубопровода или форме, посадке и функционированию устройств захватывания трубопровода во время затягивания, таким образом, позволяя каждому устройству захватывания трубопровода взаимодействовать с корпусом и гайкой и друг с другом для осуществления захватывания и герметизации трубопровода. Эта характеристика упоминается как сохранение функции двух втулок (TFF), что понимается, как то, что ни одна из характеристик не ограничена термином «втулка» и не ограничена только использованием двух устройств захватывания трубопровода.

Далее будет описано три типа варианта осуществления соединения прерывистого втулочного картриджа, которые направлены на приведенные выше характеристики. Будет легко понятно, что некоторые из этих вариантов осуществления достигают одну или более характеристик, возможно, в различных степенях, таким образом, предоставляя конструктору несколько выборов. Но будут доступны альтернативные варианты осуществления, которые не обязательно достигают какую либо из приведенных выше характеристик или в меньшей степени, все еще находясь в рамках объема заявленных изобретений. Эти типы не обязательно представлены в каком либо предпочтительном порядке. Далее будет описаны иллюстративные варианты осуществления каждого типа. Несмотря на то, что описания относятся к втулкам, изобретения могут быть использованы с другими устройствами захватывания трубопровода, отличающимися от тех, которые известны как втулки или которые упоминаются как втулки.

Первый тип (Тип 1) относится к соединению с радиальным сжатием. В одном варианте осуществления предусмотрена удерживающая структура, которая может быть осуществлена в одном примере в форме гибкой части передней втулки, которая выступает в осевом направлении от заднего конца передней втулки. Эта гибкая часть может быть образована за одно целое с передней втулкой или прикреплена к ней. Передняя часть задней втулки может быть запрессована в гибкую часть передней втулки для удерживания двух втулок вместе в качестве втулочного картриджа или подузла. Выступ предпочтительно является достаточно гибким для того, чтобы позволить задней втулке быть вставленной на достаточное расстояние, чтобы обеспечить достаточно прочное соединение, но без радиального сжатия задней втулки за допустимый SBD. В запрессованных конфигурациях в предшествующем уровне техники операция запрессовывания могла сжать в радиальном направлении заднее устройство, что неблагоприятно влияло на сквозное отверстие, или по меньшей мере отсутствовало управление над количеством радиального сжатия, кроме использования специальных креплений и управления во время сборки. Использование гибкой части позволяет конструктору подводить баланс между имением адекватно прочного соединения без неблагоприятного влияния на SBD, обеспечивая упрощенную сборку деталей. Это является следствием того, что гибкая часть может быть использована так, чтобы деформация втулки во время операции запрессовывания осуществляется гибким элементом, а не корпусом передней или задней втулки. Таким образом, гибкая часть не препятствует основной геометрии или работе каждой втулки.

Имея гибкую часть, продолжающуюся в осевом направлении назад от основного корпуса передней втулки, при затягивании удерживающая структура не будет препятствовать или неблагоприятно воздействовать на работе каждой втулки в отношении друг друга, трубопровода или компонентов фитинга. Более того, в отличие от предшествующего уровня техники, удерживающая структура в конструкции Типа 1, используемая для запрессовывания, не должна участвовать в форме, посадке или функции передней втулки, так как эта втулка относится к фитингу в целом. Другими словами, передняя втулка может работать одинаково, независимо от того, присутствует ли выступ или нет. В конструкциях предшествующего уровня техники переднее устройство и, в частности, удерживающая структура, остаются в контакте с задним устройством и не отделены от работы устройств во время затягивания.

Таким образом, в конструкции Типа 1 (и во всех вариантах осуществления в этом документе) первое и второе устройства захватывания трубопровода или втулки отцепляются от удерживающей структуры в выбираемом положении во время затягивания. Для того, чтобы удерживающая структура не препятствовала или не влияла неблагоприятно на форму, посадку и функцию втулок, предпочтительно, хотя и не обязательно, чтобы удерживающая структура позволяла втулками отцепляться или отпускаться от удерживающей структуры после всего лишь небольшой осевой подачи задней втулки относительно передней втулки, например, после перемещения на, примерно, от 0,03 сантиметра (0,01 дюйма) до, примерно, 0,04 сантиметра (0,015 дюйма) задней втулки относительно передней втулки. Эти величины являются только иллюстративными, следует понимать, что предпочтением является то, что удерживающая структура больше не удерживает втулки вместе после некоторого заданного смещения втулок друг относительно друга. Тем не менее, осевое положение задней втулки относительно передней втулки, в котором втулки становятся отцепленными, может быть выбрано конструктором при необходимости для конкретного применения.

Второй тип (Тип 2) относится к соединению с управляемым осевым положением. В одном варианте осуществления удерживающая структура предусматривает крюкообразный элемент на передней втулке, который перемещается над частью задней втулки во время сборки втулочного картриджа. Это перемещение позиционирует крюкообразный элемент таким образом, чтобы значительно уменьшить радиальную нагрузку на заднюю втулку, а также прижимать в осевом направлении контактную поверхность задней втулки к кулачковой поверхности передней втулки. Посредством обеспечения этого осевого контакта обеспечено прочное соединение, оказывающее малое или никакое воздействие на SBD, и в то же время обеспечивающее FTC между втулками даже до установки втулочного картриджа в фитинг. Это также исключает осевую мертвую зону в площади контакта втулки, причем эта мертвая зона иначе бы поглощала некоторый ход затягивания (например, когда затягивание выполняется, основываясь на количестве оборотов). Это обеспечивает то, что между втулками отсутствует мертвая зона, что может быть желательным в некоторых конструкциях фитингов. В подходе Типа 2 вместо использования крюкообразного элемента втулки могут быть альтернативно соединены адгезивом, как частью удерживающей структуры, таким образом, чтобы обеспечить отсутствие мертвой зоны между втулками и дополнительно обеспечить контакт металла с металлом там, где контактная поверхность задней втулки контактирует с кулачковой поверхностью передней втулки, как для FTP, так и для всего затягивания. Альтернативное использование адгезива также отпускает втулки во время затягивания и посредством расположения вне площади контакта между втулками не оказывает неблагоприятного воздействия на работу втулок во время затягивания. Как и в Типе 1, концепция Типа 2 позволяет втулкам отдельно работать согласно конструкции для достижения характеристики TFF, если это требуется.

Третий тип (Тип 3) относится к соединению со свободной втулкой. В одном варианте осуществления удерживающая структура удерживает втулки вместе, но без какой либо значительной радиальной или осевой нагрузки между втулками. Эта более свободная сборка обеспечивает некоторую степень свободы перемещения втулок друг относительно друга. Например, втулки могут слегка поворачиваться друг относительно друга и удерживающей структуры, а так же вращаться друг относительно друга. Втулки также могут вращаться друг относительно друга вокруг оси Х, таким образом, исключая любую тенденцию соединения, вызывающую скручивание или вращающий момент трубопровода во время затягивания перед отпусканием втулок от удерживающей структуры. Подход Типа 3 может быть использован для наилучшего достижения всех пяти из выше характеристик (RRC, SBD, ABA, FTC и TFF), хотя и без управляемого осевого положения из-за специально более свободного соединения. Как и в Типе 1 и Типе 2, концепция Типа 3 позволяет втулкам отдельно работать согласно конструкции для достижения характеристики TFF, если это требуется.

Со ссылкой снова на фиг.1А и 1В, на которых показан вариант осуществления конструкции Типа 2. В целом, удерживающая структура R предусмотрена для взаимозамыкания или соединения устройств 24, 30 захватывания трубопровода вместе в качестве единого узла, картриджа или подузла 25 перед установкой устройств захватывания трубопровода на трубопровод 18. Удерживающая структура R обычно будет включать в себя первую часть, которая соединена с одним из элементов захватывания трубопровода, и вторую часть, которая соединена с другим элементом захватывания трубопровода. В различных вариантах осуществления удерживающая структура может содержать взаимодействующие структурные элементы, добавленные к обоим устройствам захватывания трубопровода (или в качестве альтернативы использующие дополнительную деталь) по сравнению с тем, что может быть конструкцией устройств захватывания трубопровода в конструкции, не являющейся картриджем. В таких случаях упоминается удерживающая структура, имеющая две части. Но в других вариантах осуществления удерживающая структура может быть структурным элементом, соединенным с одним из устройств захватывания трубопровода, которое использует структурный элемент другого устройства захватывания трубопровода, даже если это другое устройство не было модифицировано для обеспечения конструкции картриджа. Следовательно, используемая в этом документе концепция удерживающей структуры R не требует обязательно того, чтобы удерживающая структура была определена как две отличные части. В качестве примера, на фиг.1А и 1В удерживающая структура R обеспечена выступом 40. Эта удерживающая структура взаимодействует с задней втулкой, но задняя втулка не была модифицирована так, чтобы работать с удерживающей структурой, конструкция задней втулки является конструкцией, доступной на рынке.

В альтернативных вариантах осуществления удерживающая структура может быть отдельной частью или элементом, который соединяет устройства захватывания трубопровода вместе, но в иллюстративных вариантах осуществления в этом документе проиллюстрированы удерживающие структуры, которые являются частью одного или, в качестве альтернативы, обоих устройств захватывания трубопровода и выполнены за одно целое с ними. Примером отдельной части или элемента для удерживающей структуры является проволока защелки, расположенная в кармане (42 на фиг.2А) передней втулки, через которую вершина 36 задней втулки может быть защелкнута на месте. Как упомянуто выше, термин «соединяющий» и его вариации, используемые в этом документе относительно подузла 25, означает, что устройства захватывания трубопровода сначала образованы или изготовлены как отдельные и отличные детали, а затем соединены вместе с взаимозамыканием или надежно, так, чтобы обладать возможностью быть легко установленными в качестве единого узла в фитинг. Это отличается от некоторых конструкций предшествующего уровня техники, в которых два устройства захватывания трубопровода образованы вместе за одно целое, например, посредством механической обработки двух устройств из единого куска материала или прикрепления устройства захватывания трубопровода к другому, например, посредством сварки.

В отличие от обычных или известных конструкций передней втулки, передняя втулка 24 в этом варианте осуществления может включать в себя кольцевой направленный назад гибкий выступ 40, который выполняет функцию удерживающей структуры R. Этот выступ 40 может принимать любую форму или конфигурацию, которая совместима с передней частью 28 задней втулки 30, так что выступ 40 выполняет функцию удерживания втулок вместе. Как видно из фиг.1А, 1В и 2А, выступ 40 является по существу кольцевым и продолжается в осевом направлении от задней стенки 41 передней втулки 24. Например, выступ 40 может действовать как защелка или зубец, который защелкивается поверх вершины 36 задней втулки 30, когда втулки сжимаются вместе в осевом направлении. Для этого выступ 40 может быть предусмотрен с некоторой степенью гибкости или радиальной податливости, так чтобы он мог расширяться в радиальном направлении достаточно, чтобы позволить передней части задней втулки защелкнуться в заднем конце передней втулки, но также мог ослабляться обратно в состояние с меньшей энергией в положении для удерживания втулок вместе с прочным соединением, со степенью прочности, необходимой для конкретного применения. Предпочтительно, хотя это не требуется, выступ 40 вмещает в себя заднюю втулку 30 и удерживает ее так, чтобы втулки не могли быть легко разобраны после того, как они были соединены вместе как единый узел. Тем не менее, степень или количество силы, требуемой для отделения подузла, могут быть выбраны, основываясь на конкретном применении. В некоторых случаях может быть необходимым сделать сложным отделение втулок после того, как они были соединены вместе. Например, может быть необходимым в некоторых случаях инструмент для отделения подузла. Но в других ситуациях может быть необходимым обеспечить более легкое отделение. Следовательно, используемый в этом документе подузел 25 включает в себя соединенные вместе втулки в пределах того, что втулки удерживаются вместе так, чтобы втулки не развалились просто или легко при нормальной нагрузке или манипулировании.

Гибкость выступа 40 может быть управляемой, например, посредством управления геометрией выступа, в частности, радиальной толщиной корпуса 40а выступа и области 40b его шарнирного соединения. Обычно корпус 40a выступа будет существенно тоньше, чем зацепляющаяся часть (такая как вершина 36) задней втулки 30, так что напряжение запрессовывания поглощается, в основном, посредством изгибания выступа 40 наружу, чтобы позволить вершине 36 быть вставленной в карман 42 (фиг. 2А). Выступ 40 в некоторых случаях может иметь вид тонкой металлической ленты по сравнению с габаритным металлическим корпусом задней втулки 30. Наличие области 40b шарнирного соединения короткой осевой длины может быть также использовано для управления гибкостью выступа 40. Это будет опять же отличаться от обычного запрессовывания корпуса, вдавленного в отверстие по существу твердого непрерывного корпуса.

Выступ 40 по окружности не обязательно должен быть единой деталью. Например, выступ 40 может содержать несколько пальцев, продолжающихся в осевом направлении, таких как три или более, например, равномерно расположенных вокруг оси X, которые защелкиваются на вершине. Несмотря на то что защелкивание может быть полезным во множестве применений благодаря осязательной и слышимой обратной связи, оно не всегда может быть необходимо и рассматривается как необязательный признак этого варианта осуществления.

Так как вариант осуществления на фиг. 1А и 1В может быть версией Типа 2, предпочтительно, чтобы выступ 40 удерживал втулки 24, 30 вместе с осевым сжатием, чтобы сохранять контакт между контактной поверхностью 30а задней втулки и кулачковой поверхностью 26 передней втулки. Для конкретной показанной геометрии этот контакт будет по существу в форме контакта по линии между двумя поверхностями, но контакт по линии не требуется обязательно. Наличие осевого контакта между двумя втулками, соединенными как картридж 25, подузел способствует поддержанию выравнивания внутренних стенок 37, 39 в положении затягивания вручную и также способствует обеспечению осевого контакта или характеристика FTC во время сборки с гайкой 14 и корпусом 12.

На фиг.2А и 2В более подробно изображены передняя втулка и задняя втулка. В этом примере в выступе 40 предусмотрена канавка или карман 42, в который вставлена передняя часть 28, и в частности вершина 36, задней втулки. Выступ 40 предпочтительно включает в себя кромку 44, которая заталкивается за вершину 36 и действует для предотвращения выпадения задней втулки 30 из кармана 42. Это достигается благодаря тому, что внутренний диаметр кромки 44 может быть предпочтительно слегка меньше, чем максимальный наружный радиальный размер удерживаемой части задней втулки, в этом примере вершины 36. Профиль кармана 42 может иметь любую форму для расположения в себе передней части задней втулки, то есть, для защелкивания в кармане (для задних втулок имея другие формы и геометрии). У кромки 44 предусмотрена направленная радиально внутрь поверхность 45 с обратным контуром, которая зацепляется с направленной радиально внутрь поверхностью 47 с обратным контуром вершины 36, так что кромка 44 может быть использована для приложения осевого смещения или нагрузки L (обозначенной стрелкой на фиг.2В) к направленной радиально внутрь поверхности 47 с обратным контуром, причем эта нагрузка будет удерживать или вдавливать контактную поверхность 30а в кулачковую поверхность 26 передней втулки. Термин «обратный контур» используется для удобства, чтобы пояснить, что осевая составляющая направления контура поверхности по существу противоположна направлению осевого перемещения втулки во время затягивания. Обычно контур может быть обеспечен как поверхность в форме усеченного конуса, тем не менее, при необходимости могут быть использованы другие профили или контуры. Таким образом, направленная радиально внутрь поверхность 47 с обратным контуром задней втулки взаимодействует с удерживающей структурой R. Гибкость выступа 40 может быть выбрана так, чтобы прикладывать требуемую силу между контактной поверхностью 30а и кулачковой поверхностью 26, а так же требуемую степень прочности к соединенным втулкам. Несмотря на то, что посадка типа защелкивания может быть необходимой во многих случаях, она не является обязательной. В некоторых случаях может быть достаточно иметь посадку с поджатым или плотным натягом между задней частью передней втулки и передней частью задней втулки. Так как во время затягивания передняя часть задней втулки радиально сжата внутрь к трубопроводу, выступ 40 не будет препятствовать нормальной работе и эффективности фитинги 10.

Гибкий выступ 40 способствует соединению, которое альтернативно может быть описано как положение посадки с натягом с высокой энергией или запрессовывания, которое переходит в посадку с удерживанием с низкой энергией, аналогичному в некоторых отношениях фиксирующему устройству. Когда отдельные втулки сначала сталкиваются в осевом направлении вместе (как обозначено стрелкой М), вершина 36 большего радиуса будет стремиться расширить выступ 40 радиально наружу, чтобы кромка 44 могла скользить над вершиной. Результатом натяга в диаметрах между вершиной 36 и кромкой 44 является использование определимой величины силы или более высокой энергии для толкания вершины 36 за кромку 44 и в карман 42. Когда вершина 36 покидает кромку 44, кромка 44, и, в частности, выступ 40 может затем вернуться в ее положение с меньшей энергией, в котором она не выталкивается в радиальном направлении. Поскольку кромка 44 теперь находится за и в контакте с внутренней поверхностью 47 вершины, кромка 44 будет удерживать втулки вместе в осевом сжатии друг с другом. Размер и радиальное измерение кармана 42 могут быть выбраны для приложения требуемой кольцевой нагрузки на вершину 36 в положении с низкой энергией, если это необходимо. Но предполагается, что в состоянии с низкой энергией не будет достаточной радиальной нагрузки к передней части задней втулки, чтобы сохранять SBD. Это является отдельным отличием от обычного устройства с запрессовыванием, в котором задняя втулка иначе была бы радиально сжата и возможно неблагоприятно влияла на SBD. Гибкий выступ 40 обеспечивает короткую радиальную нагрузку на заднюю втулку во время сборки картриджа, по мере того как задняя втулка защелкивается в передней втулке. Следует дополнительно отметить, что благодаря тому, что выступ 40 может быть использован для достижения управляемого осевого положения втулок друг относительно друга, выступ способствует осевому контакту между двумя втулками. В обычном узле с запрессовыванием будет требоваться крепление, если должен быть обеспечен правильный осевой контакт по мере того, как задняя втулка проталкивается через радиальный натяг с запрессовкой, что, в частности, осложнено при управлении SBD.

Фитинг 10, изображенный на фиг. 1А и 1В, проиллюстрирован в затянутом положении на фиг. 3. Следует отметить, что направленное радиально внутрь сжатие (обозначенное стрелкой N) вершины 36 происходит в результате скользящего контакта между контактной поверхностью 30а задней втулки и кулачковой поверхностью 26 передней втулки. Это перемещение производит уменьшение наружного диаметра вершины 36, так что вершина 36 больше не сцепится с выступом 40. Это обеспечивает то, что выступ 40 ни коим образом не влияет на затягивание и работу втулок по мере того, как гайка и корпус затягиваются вместе. Втулки перемещаются, захватывают и герметизируют таким же образом, например, как описано в вышеуказанных патентах. Следует также отметить, что во время затягивания задняя втулка 30 стремится радиально расширить задний конец передней втулки, как обозначено стрелкой Р. Это перемещение также может быть использовано для обеспечения того, что во время затягивания втулки отцепляются от удерживающей структуры или выступа 40. Во время затягивания втулки 24, 30 приводятся в осевом направлении вместе для образования требуемого захватывания трубопровода и герметизации узла 10 фитинга на трубопроводе 18. Осевое положение, в котором вершина 36 больше не сцепляется с выступом 40, будет зависеть от различных геометрических соображений, таких как диаметр кромки 44 и диаметр вершины 36, а также различных углов контакта, которые будут определять, насколько быстро передняя часть задней втулки приводится в радиальном направлении внутрь относительно осевого смещения. Конструктор может выбрать разработку удерживающей структуры R так, чтобы смещение возникало в требуемом осевом положении во время затягивания. Например, конструктор может предпочесть, чтобы втулки отцеплялись или отпускались от удерживающей структуры даже после частичного затягивания или почти сразу после того, как втулки сначала начинают перемещаться в осевом направлении друг к другу. В любом случае, предпочтительная технология заключается в том, что удерживающая структура R не препятствует нормальной операции затягивания каждой втулки или компонентов фитинга, являющихся гайкой и корпусом.

Несмотря на то, что удерживающая структура R в этом примере осуществляет удобное использование вершины 36 для удерживания втулок вместе, могут быть альтернативно использованы другие геометрии втулки, и, в частности, задние втулки, которые включают в себя некоторую другую структуру или выступ, который может быть использован для захватывания или удерживания задней втулки с передней втулкой с использованием соответствующей удерживающей структуры. Даже несмотря на то, что вершина является кольцевым элементом задней втулки, в таких альтернативных вариантах осуществления структура или выступ не должны быть полностью кольцевыми.

Несмотря на то, что в вариантах осуществления на фиг.1А и 1В проиллюстрирован выступ 40, который может быть выполнен за одно целое, чтобы обеспечить переход от высокой энергии к низкой энергии и необязательно соединение с защелкиванием, альтернативно выступ 40 может быть образован сначала с диаметром, достаточным для того, чтобы легко вставить вершину задней втулки в карман 42, а затем выступ 40 может быть подвергнут дальнейшему этапу обработки, такому как, например, закатывание, проковка или обжатие, для радиального сжатия выступа 40 в положение, в котором он удерживает заднюю втулку 30.

На фиг.4А и 4В проиллюстрирован другой вариант осуществления, на которых изображен увеличенный вид соединения между передней втулкой 60 и задней втулкой 62 в собранном состоянии для образования единого узла, картриджа или подузла 25’ перед сборкой с трубопроводом и гайкой с корпусом. В этом варианте осуществления задняя втулка 62 имеет существенно большую часть 64 заднего фланца по сравнению с задней втулкой варианта осуществления на фиг.1А, так что вершина 66 находится гораздо ближе в осевом направлении к части 64 заднего фланца. Следовательно, нет такой же передней части 68 для вставления в карман, образованный радиальным выступом переднего фланца, как в варианте осуществления на фиг.1А. Тогда, в этом случае, задний конец 70 передней втулки 60 имеет карман или углубление 72, образованное в нем, например, посредством цилиндрической зенковки, в осевом направлении между кулачковой поверхностью 72 и задней стенкой 76 передней втулки. Карман 72 образован частично посредством направленной радиально внутрь кромки 78, которая защелкивается или иным образом скользит за вершину 66, когда втулки сжимаются вместе. Внутренний диаметр кромки 78 меньше, чем самый наружный диаметр выступа 66, так что после сборки вместе втулки остаются вместе, так как кромка 78 предотвращает легкое выпадение задней втулки, и в частности вершины 66, из кармана 72. В этом варианте осуществления кромка 78 не обязательно имеет большую радиальную «податливость» или расширение, так что для подталкивания втулок вместе передняя часть задней втулки будет моментально радиально сжата или изогнута внутрь для обеспечения расположения вершины 66 в кармане 72. Это действие моментального сжатия задней втулки не оказывает неблагоприятного воздействия на SBD, так как узел быстро переходит в состояние с низкой энергией с небольшой или никакой требуемой радиальной нагрузкой на заднюю втулку. Как и в варианте осуществления на фиг. 1А, кромка 78 и карман 72 могут иметь такие размеры и форму, чтобы обеспечить треск или щелчок, когда детали правильно собраны вместе как единый узел или подузел. Также кромка 78 не будет препятствовать нормальной работе и эффективности фитинга во время и после затягивания.

Картридж 25 в этом примере может быть соединением Типа 2, в котором кромка 78 удерживает в осевом направлении контактную поверхность 80 задней втулки с кулачковой поверхностью 74 передней втулки для управляемого осевого положения. Альтернативно размеры кармана 72 могут быть несколько увеличены, чтобы вершина 66 и передняя часть 68 задней втулки 62 более свободно удерживались в кармане 72. Это была бы версия соединения Типа 3. Используя соединение как Типа 2, так и Типа 3, конструктор может задать соответствующие размеры для удерживающей структуры для обеспечения требуемой прочности соединения.

В качестве еще одного дополнительного варианта осуществления вместо кромки 78 может быть использован адгезив для прикрепления передней части 68 задней втулки к передней втулке. Общее место нанесения адгезива показано на фиг. 4В. В таком альтернативном варианте осуществления предпочтительно наносить адгезив в области, которая обеспечит непосредственный контакт металла с металлом между контактной поверхностью 80 задней втулки и кулачковой поверхностью 74 передней втулки. Следовательно, этот непосредственный контакт будет исключать мертвую зону, которая иначе бы была представлена адгезивом, будет ли адгезив присутствовать на кулачковой поверхности или будет течь на кулачковую поверхность. Примером расположения адгезива будет расположение у верхней части вершины 66 для заполнения пространства между верхней частью вершины и поверхностью кармана передней втулки. В таком случае адгезив вместе с поверхностями втулки, которые объединены вместе, составляет удерживающую структуру R. При затягивании адгезив будет срезаться, и втулки будут отцеплены и будут работать как две отдельные втулки. В еще одном альтернативном варианте осуществления геометрия передней части задней втулки может позволять адгезиву удерживать втулки вместе с непосредственным контактом металла с металлом без необходимости обеспечения углубленного кармана 72 в передней втулке.

На фиг. 5 проиллюстрирован фитинг, который включает в себя втулочный картридж 25 в затянутом положении. Как и в варианте осуществления на фиг. 1А и 1В, при затягивании передняя часть 68 задней втулки сжимается радиально внутрь для высвобождения вершины 66 от любого взаимодействия или сцепления с кромкой 78 и карманом 72. Передняя втулка 60 может также вращаться радиально наружу или дополнительно отделить вершину 68 от удерживающей структуры R.

Как видно из фиг. 6А и 6В, показан другой вариант соединения втулочного картриджа. Как упомянуто выше, задняя втулка 30, 62 в вышеуказанных вариантах осуществления включала в себя вершину 36, 66, но многие конструкции задней втулки не используют такую вершину или другой выступ радиально наружу. Во многих случаях задняя втулка включает в себя цилиндрическую или коническую наружную стенку. В таких случаях выступ может быть использован для удерживания втулок вместе.

В варианте осуществления на фиг.6А и 6В изображен прерывистый втулочный картридж 100, использованный с узлом 102 фитинга, имеющего компоненты фитинга, представляющие собой гайку 14 и корпус 12. Может быть предусмотрена удерживающая структура R для соединения передней втулки 104 с задней втулкой 106. Фитинг 102 может работать так же, как в фитинги 10 описанные выше в этом документе. В этом случае, тем не менее, задняя втулка 106 не имеет вершины, а, наоборот, может быть обеспечена цилиндрическая или коническая наружная стенка 108 как часть передней части 110 задней втулки. В таком случае удерживающая структура R может быть выполнена в форме направленного в осевом направлении гибкого выступа 112 от задней стенки 114 передней втулки. Выступ 112 может быть гибким в том же смысле, что и описано выше в этом документе, и также может включать в себя зацепляющуюся поверхность 116 (фиг.7), которая может контактировать с трением с поверхностью наружной стенки 108 задней втулки для удерживания втулок вместе. Зацепляющаяся поверхность 116 может быть цилиндрической или иметь другой профиль для способствования захватыванию с наружной стенкой задней втулки 106. В некоторых случаях зацепляющаяся поверхность 116 может быть обработана, например, посредством придания шероховатости, для увеличения контакта с трением. Как в варианте осуществления на фиг.1А и 1В, при затягивании как на фиг.7, удерживающая структура R отпускает втулки, например, из-за направленного радиально внутрь сжатия передней части 110 задней втулки и/или направленного радиально наружу перемещения задней части передней втулки. Это учитывает характеристику TFF, в честности, в том, что втулки могут работать как система двух втулок в комбинации с гайкой и корпусом. Несмотря на то, что вариант осуществления на фиг.6В не обеспечивает контролируемое осевое положение, кроме как при исходной сборке картриджа 100, использование гибкого выступа 112 обеспечивает полное введение задней втулки в переднюю втулку так, чтобы контактная поверхность 118 задней втулки контактировала с кулачковой поверхностью 120 передней втулки. Этот вариант осуществления является соединением Типа 1 с радиальным сдавливанием и, следовательно, может быть использован для достижения RRC и SBD, а так же ABA и FTC при исходной сборке картриджа 100.

Вариант осуществления Типа 2 на фиг.8А, 8В и 9 подобен варианту осуществления на фиг.6А, 6В и 7, и подробное повторение не является необходимым, причем одинаковые детали и элементы обозначены одинаковыми позициями. Два варианта осуществления конструктивно отличаются тем, что втулочный картридж 120 может включать в себя заднюю втулку 122, в которой образована окружная выемка или углубление 124 в задней части 126 задней втулки. Это углубление 124 может быть образовано в наружной стенке 122а задней втулки, причем эта наружная стенка может быть цилиндрической, конической или иметь другой профиль при необходимости. Это углубление 124 вмещает в себя направленный радиально внутрь выступ 128 гибкого выступа 112 передней втулки 130. Направленный радиально внутрь выступ 128 может иметь поверхность 132 обратного контура, которая зацепляется с поверхностью или углом 134 углубления 124 так, чтобы прикладывать осевое смещение к задней втулке, которое прикладывает осевую нагрузку для контактной поверхности 136 задней втулки к кулачковой поверхности 138 передней втулки. Следовательно, этот вариант осуществления может быть использован для обеспечения типа соединения с управляемым осевым положением при необходимости. Альтернативно углубление 124 и направленный радиально внутрь выступ 128 могут иметь такие размеры, чтобы позволить втулкам 130, 122 быть свободно удерживаемыми вместе для обеспечения соединения Типа 3. Следует отметить, что при необходимости может быть предусмотрена рельефная выемка или углубление 140 для вмещения радиального размера и формы задней втулки, когда втулки соединены вместе как прерывистый картридж 120. На фиг.9 изображен вариант осуществления, изображенный на фиг.8, в затянутом положении, и как и в других вариантах осуществления, описанных выше в этом документе, удерживающая структура R отпускается от втулок во время затягивания и не препятствует втулкам и компонентам фитинга во время затягивания.

На фиг.10 показан другой вариант осуществления соединения Типа 3, который является модификацией варианта осуществления на фиг.1А и 1В, описанного выше в этом документе. Одинаковые детали и элементы обозначены одинаковыми позициями. В этом варианте осуществления карман 42 может быть увеличен так, чтобы более свободно удерживать вершину 36, что обеспечит более свободное, но все еще достаточно прочное соединение между двумя втулками. Гибкий выступ 40 также может в большей степени выступать радиально внутрь от задней стенки 41 передней втулки по сравнению с версией на фиг. 1В для увеличения прочности, если это необходимо. Гибкий выступ 40 может также включать в себя радиальный выступ 44 для обеспечения более прочного и гарантированного удерживания втулок вместе, учитывая более свободную посадку.

Аспекты, обладающие признаками изобретения, были описаны со ссылкой на иллюстративные варианты осуществления. Специалистам в данной области техники будут очевидны модификации и изменения при прочтении и понимании этого описания. Оно направлено на включение всех таких модификаций и изменений, так как они подпадают в рамки объема приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.

Изобретение относится к фитингам для изготовления механически прикрепленных соединений. Два устройства захватывания трубопровода, которые должны быть использованы вместе в узле фитинга трубопровода, соединены или удерживаются вместе как картридж или подузел перед сборкой с компонентами фитинга для образования узла фитинга. В более конкретном варианте осуществления одно или оба устройства захватывания трубопровода содержат удерживающую структуру, посредством которой устройства механически соединены вместе как подузел. Передняя втулка и задняя втулка для фитинга трубы могут быть защелкнуты вместе. Изобретение повышает надежность соединения. 11 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Подузел для фитинга трубопровода, содержащий:

первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода, причем первое устройство захватывания трубопровода содержит кулачковую поверхность у его задней части, а второе устройство захватывания трубопровода содержит контактную поверхность в форме усеченного конуса у его передней части, которая контактирует с кулачковой поверхностью, так что когда первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода перемещаются в осевом направлении вместе во время затягивания, первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода обеспечивают захватывание трубопровода и герметичное уплотнение трубопровода, причем передняя часть второго устройства захватывания трубопровода содержит вершину, имеющую наружный диаметр и образованную частично контактной поверхностью в форме усеченного конуса, удерживающую структуру, содержащую кромку, которая является частью первого устройства захватывания трубопровода и удерживает вершину второго устройства захватывания трубопровода в кармане, при этом внутренний диаметр кромки меньше, чем наружный диаметр вершины, так что удерживающая структура удерживает первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода вместе как отдельный подузел.

2. Подузел по п. 1, в котором удерживающая структура содержит удерживающий элемент, который удерживает первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода вместе как прерывистый картридж.

3. Подузел по п. 1, в котором удерживающая структура содержит гибкий удерживающий элемент, который защелкивается поверх передней части второго устройства захватывания трубопровода, когда первое и второе устройства захватывания сжимаются вместе в осевом направлении.

4. Подузел по п. 3, в котором удерживающий элемент сначала зацепляется с передней частью второго устройства захватывания трубопровода в положении сжатия с первой энергией и удерживает переднюю часть в положении со второй энергией, причем вторая энергия ниже, чем первая энергия.

5. Подузел по п. 1 в комбинации с первым компонентом фитинга и вторым компонентом фитинга, который может быть присоединен к первому компоненту фитинга, причем подузел расположен между первым компонентом фитинга и вторым компонентом фитинга, при этом первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода будут отцепляться во время затягивания, так что удерживающая структура больше не удерживает первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода вместе.

6. Подузел по п. 5 в комбинации с первым компонентом фитинга и вторым компонентом фитинга, в котором второе устройство захватывания трубопровода отцепляется от первого устройства захватывания трубопровода во время затягивания в результате радиального сжатия и пластической деформации второго устройства захватывания трубопровода.

7. Подузел по п. 1, в котором кромка защелкивается поверх

вершины, когда первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода сжимаются вместе в осевом направлении в удерживаемое положение.

8. Подузел по п. 1, в котором первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода полностью выполнены из металлического материала.

9. Подузел по п. 1, в котором первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода могут вращаться друг относительно друга, когда они свободно удерживаются вместе посредством удерживающей структуры.

10. Подузел по п. 1, в котором при перемещении первого устройства захватывания трубопровода и второго устройства захватывания трубопровода в осевом направлении вместе во время затягивания второе устройство захватывания трубопровода будет пластически деформироваться и постоянно захватывать трубопровод.

11. Подузел по п. 1, в котором первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода отцепляются друг от друга во время затягивания.

12. Подузел по п. 11, в котором первое устройство захватывания трубопровода и второе устройство захватывания трубопровода отцепляются посредством пластической деформации одного или обоих из первого устройства захватывания трубопровода и второго устройства захватывания трубопровода.