РАЗЪЕМНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к разъемным соединениям гидравлических и пневматических трубопроводов.
Известны разъемные соединения трубопроводов, в которых уплотняющие поверхности прижимаются стяжной гайкой, навинчиваемой на одну из соединяемых частей или ввинчиваемой в нее. Деталь или конструктивный элемент детали с резьбой под гайку и центрирующим отверстием под конец трубы далее именуются общим термином - штуцер.
Разъемное соединение известной трубной муфты (ROHRKUPPLUNG. DE 1525806. МПК F16L 19/08. Приоритет: 28.08.1965 г.) содержит штуцер и гайку, образующие соосное с трубой резьбовое соединение и внутреннюю кольцевую полость, в которой размещено врезающееся кольцо. Штуцер и гайка выполнены с внутренними конусами, большие основания конусов обращены к врезающемуся кольцу. Угол конуса в штуцере меньше угла самоторможения, а угол конуса в гайке больше угла самоторможения. Врезающееся кольцо ступенчатое, с внешним конусом под контакт с конусом в гайке и узким плоским торцом со стороны штуцера. На узком торце врезающегося кольца сформирована внутренняя кольцевая ступень с острой режущей кромкой.
Известен параметрический ряд аналогичных соединений трубопровода, см. ГОСТ 24072-80 «Соединения трубопроводов с врезающимся кольцом проходные. Конструкция». Штуцеры параметрического ряды выполнены с углом конуса 24°, а гайки с углом конуса 90°. Несамотормозящий конус штуцера предназначен для деформирования кольца и его врезания в трубу усилием затяжки соединения. Самотормозящий конус гайки предназначен для уплотнения и фиксации врезающегося кольца.
В описанных устройствах при затяжке резьбового соединения врезающееся кольцо сжимается между конусами гайки и штуцера. В конусе штуцера врезающееся кольцо деформируется и врезается в поверхность трубы режущей кромкой с формированием набегающего выступа из материала трубы. Режущая кромка и набегающий выступ образуют герметичный контакт. Стянутые конусы гайки и врезающегося кольца образуют второй герметичный контакт.
Известные разъемные соединения трубопроводов имеют низкую эксплуатационную надежность. Динамические нагрузки трубопровода вызывают осевую подвижность трубы и врезающегося кольца в несамотормозящем конусе штуцера, что приводит к размыканию и износу герметичных контактов по режущей кромке и стянутым конусам гайки и кольца.
Кроме того, ступенчатое врезающееся кольцо с узким торцом, внутренней кольцевой ступенью и острой режущей кромкой нетехнологично в условиях крупно-серийного производства.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является разъемное соединение устройства для соединения трубопроводов (УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ С ВРЕЗАЮЩИМСЯ КОЛЬЦОМ. RU 2015442 МПК F16L 19/08. Приоритет: 26.03.1991 г.), содержащее штуцер и гайку, образующие соосное с трубой резьбовое соединение и внутреннюю кольцевую полость, в которой размещено врезающееся кольцо. Штуцер и гайка выполнены с внутренними конусами, большие основания конусов обращены к врезающемуся кольцу. Угол конуса в штуцере меньше угла самоторможения и равен 24°, а угол конуса в гайке больше угла самоторможения и равен 90°. Врезающееся кольцо ступенчатое с внешним конусом 86° под контакт с конусом в гайке и плоским узким торцом со стороны штуцера. Плоский торец и наружная цилиндрическая поверхность кольца сопряжены галтелью. Во внутреннем отверстии врезающегося кольца со стороны штуцера выполнена кольцевая канавка с режущей кромкой на тонкой стенке.
При затяжке резьбового соединения врезающееся кольцо сжимается между конусами гайки и штуцера. В несамотормозящем конусе штуцера врезающееся кольцо деформируется по сечению кольцевой канавки и врезается в поверхность трубы режущей кромкой с формированием набегающего выступа из материала трубы. Режущая кромка и набегающий выступ образуют герметичный контакт. Стянутые самотормозящие конуса гайки и врезающегося кольца образуют второй герметичный контакт.
В этой конструкции глубина врезания режущей кромки получаются больше, чем у аналогов. Герметичный контакт между стянутыми конусами гайки и врезающегося кольца также плотнее за счет разности конусных углов. Разъемное соединение трубопровода отличается от аналогов большей надежностью. Однако и в этой конструкции динамические нагрузки трубопровода вызывают осевую подвижность трубы и врезающегося кольца в несамотормозящем конусе штуцера, что приводит к размыканию и износу контактов по режущей кромке и стянутым конусам гайки и кольца.
Врезающееся кольцо отличается от аналогов лучшей технологичностью, но содержит тонкую стенку с режущей кромкой, исполнение которой в крупно-серийном производстве вызывает технологические затруднения.
Задача, решаемая полезной моделью - исключение осевой подвижности трубы и врезающегося кольца под действием динамических нагрузок, а также улучшение технологичности врезающегося кольца.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении эксплуатационной надежности разъемного соединения трубопровода и снижении затрат на крупно-серийное производство соединения.
Предлагаемое разъемное соединение трубопровода, содержащее штуцер и гайку, образующие соосное с трубой резьбовое соединение и внутреннюю кольцевую полость, в которой размещено врезающееся кольцо. Штуцер и гайка выполнены с внутренними конусами, большие основания конусов обращены к врезающемуся кольцу. Врезающееся кольцо выполнено с плоскими торцами и внешними конусами под контакт с конусами штуцера и гайки. В отверстии врезающегося кольца со стороны штуцера выполнена кольцевая канавка.
Для достижения указанного технического результата предусмотрено следующее.
Углы всех, указанных выше, конусов соединения больше угла самоторможения. В отверстии врезающегося кольца со стороны гайки выполнена вторая кольцевая канавка. Канавки расположены в отверстии с возможностью встречного врезания внешних кромок отверстия в поверхность трубы усилием затяжки соединения. Глубина канавок равна по меньшей мере четверти толщины врезающегося кольца, ширина канавок равна по меньшей мере четверти диаметра трубы, а толщина стенок между канавками и торцами равна по меньшей мере половине ширины канавки.
При затяжке резьбового соединения врезающееся кольцо сжимается самотормозящими конусами гайки и штуцера и деформируется «на конус» по ослабленным сечениям двух кольцевых канавок. В результате деформации две наружные кромки отверстия врезаются в поверхность трубы с противоположных сторон с формированием пары прямоугольных встречных врезов.
Наружные кромки отверстия и прямоугольные встречные врезы на поверхности трубы образуют первую пару самотормозящих герметичных контактов, а сжатые конуса штуцера, гайки и врезающегося кольца образуют вторую пару самотормозящих герметичных контактов.
Таким образом, число герметичных контактов предлагаемого разъемного соединения вдвое больше, чем у аналогов.
Встречные прямоугольные самотормозящие врезы кольца исключают осевую подвижность трубы под действием динамических нагрузок в трубопроводе. Само кольцо надежно фиксируется самотормозящими конусами штуцера и гайки. Размыкание и износ контактов по врезам кольца, конусам штуцера и гайки не происходит.
Эксплуатационное надежность разъемного соединения трубопровода по меньшей мере вдвое превышает надежность аналогов.
Врезающееся кольцо не имеет специальных режущих кромок. Их функции обеспечены наружными кромками отверстия, что улучшает технологичность детали и снижает затраты на производство.
Предпочтительный вариант разъемного соединения трубопровода показан в рабочем состоянии на фиг. 1, на фиг. 2 - врезающееся кольцо перед сборкой, на фиг. 3 - врезающееся кольцо в деформированном состоянии после сборки.
Разъемное соединение трубопровода содержит штуцер 1 и гайку 2, образующие соосные с трубой 3 резьбовое соединение 4 и внутреннюю кольцевую полость 5, в которой размещено врезающееся кольцо 6. Штуцер и гайка выполнены с внутренними конусами, основания конусов обращены к врезающемуся кольцу. Врезающееся кольцо 6 выполнено с плоскими торцами 7 и внешними конусами 8 под контакт с конусами штуцера и гайки. Углы всех, указанных выше, конусов соединения больше угла самоторможения. В отверстии врезающегося кольца со стороны штуцера выполнена кольцевая канавка 9, а со стороны гайки выполнена вторая кольцевая канавка 10. Канавки расположены в отверстии с возможностью встречного врезания внешних кромок 11 отверстия в поверхность трубы усилием затяжки соединения. Глубина канавок 9, 10 равна четверти толщины врезающегося кольца, ширина канавок равна четверти диаметра трубы, а толщина стенок между канавками и торцами равна половине ширины канавки.
Разъемное соединение трубопровода работает следующим образом.
При затяжке резьбового соединения врезающееся кольцо сжимается самотормозящими конусами гайки и штуцера и деформируется «на конус» по ослабленным сечениям двух кольцевых канавок. В результате деформации две наружные кромки отверстия врезаются в поверхность трубы с противоположных сторон с формированием пары прямоугольных встречных врезов.
Наружные кромки отверстия и прямоугольные встречные врезы на поверхности трубы образуют пару самотормозящих герметичных контактов, а сжатые конуса штуцера, гайки и врезающегося кольца образуют вторую пару встречных самотормозящих герметичных контактов.
Встречные самотормозящие прямоугольные врезы кольца исключают осевую подвижность трубы под действием динамических нагрузок в трубопроводе. Само врезающееся кольцо надежно фиксируется самотормозящими конусами штуцера и гайки. Размыкание и износ контактов по врезам кольца, конусам штуцера и гайки не происходит.
Эксплуатационное надежность разъемного соединения трубопровода вдвое превышает надежность аналогов. Врезающееся кольцо не вызывает затруднений в крупно-серийном производстве.
Предлагаемая полезная модель позволяет по меньшей мере вдвое повысить эксплуатационный ресурс разъемного соединения трубопровода и снизить затраты на крупно-серийное производство изделия.
Производство разъемного соединения трубопровода реализовано в условиях металлообрабатывающего завода. Эксплуатационная надежность и промышленная применимость предлагаемого изобретения подтверждена стендовыми испытаниями и эксплуатацией установочной серии.