ФИТИНГ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ С ОДНОЙ ТРУБОЙ
FITTING FOR CONNECTION TO AT LEAST ONE PIPE

Изобретение относится к фитингу для создания металлического соединения с металлической трубой, с изготовленным из металла основным корпусом, по меньше мере с одним, выполненным за одно целое с основным корпусом и состоящим из металла опорным корпусом для введения в конец трубы и по меньшей мере с одной, соединенной с основным корпусом и состоящей из металла обжимной втулкой для вмещения конца трубы.
Область техники, к которой относится данное изобретение, является имеющая место при строительстве установка систем трубопроводов, при которой в целом устанавливают систему трубопроводов, состоящую из участков труб и фитингов для проведения и направления текучей среды. Под фитингом, по существу, понимают соединительную деталь трубопровода, используемую чаще всего для соединения двух или нескольких участков трубы. В соответствии с этим фитинг имеет два или большее количество прижимных участков. К наиболее часто используемым фитингам относятся прямые соединения, с изменением направления - в форме изгибов трубы, понижающих переходников, разветвлений, таких, как тройники или крестовины. Однако под фитингом следует понимать также трубное соединение фитинга или другого компонента. Например, термометр или манометр в виде фитинга имеют только одно соединение для участка трубы. Таким образом, этот фитинг имеет в этом случае только один прижимной участок для подключения участка трубы к фитингу.
Для соединения участков трубы с фитингами и прочими компонентами используются пресс-соединения, в которых прижимаемый участок фитинга при вставленном участке трубы пластически деформируют посредством пресса для обжима радиально вовнутрь так, что создается постоянное и плотное, а в случае необходимости, даже неразъемное соединение. При этом фитинги могут быть выполнены посредством непосредственного контакта материалов участка трубы и фитинга, например, с уплотнением «металл по металлу».
Прежде названные фитинги находят применение, в частности, в системе снабжения медицинскими газами, но и, в целом, также и в системах охлаждения и кондиционирования, в промышленности и при работе с повышенным давлением газов, а также, по существу, в системах снабжении газом. При этом для фитингов допускались до настоящего времени только требующие относительно большого времени способы соединения, такие, как твердая пайка или сварка, частично разрешенные до настоящего времени для использования в медицинских целях. Эти соединения имеют большой потенциал неисправностей при изготовлении и установке, к тому же соединительные элементы трубы, содержащие базирующиеся на полимерных материалах уплотнительные элементы, запрещены.
Из предшествующего уровня техники известны соединения между фитингом и трубой с уплотнением «металл по металлу», где аксиально действующие прижимные инструменты, как известно, создают необходимые высокие усилия прижатия. Эти инструменты состоят из скользящей муфты с коническим или иным сужающимся внутренним контуром, которая надавливается на прижимные элементы внутри фитинга для их пластической деформации радиально вовнутрь. Однако прессующие инструменты аксиального действия обычно сложны и занимают много места.
Следующий недостаток таких соединений заключается в том, что они имеют недостаточную герметичность при механической нагрузке, в частности, при нагрузке скручиванием, поскольку уплотняющие элементы фитинга должны также воспринимать механическую нагрузку.
Поэтому в основе данного изобретения лежит техническая задача повышения надежности и механической несущей способности изготавливаемого металлического соединения между металлической трубой и фитингом.
Приведенная выше техническая задача решается согласно изобретению посредством того, что опорный корпус имеет первый, расположенный на дальнем конце участок уплотнения, по меньшей мере с одним окружающим в радиальном направлении и радиально выступающим наружу уплотнительным зубцом, примыкающий к первому участку уплотнения в осевом направлении удерживающий участок с распределенными по окружности и простирающимися по оси удерживающими зубцами и примыкающий к удерживающему участку в осевом направлении второй участок уплотнения, по меньшей мере с одним окружающим в радиальном направлении и радиально выступающим наружу уплотнительным зубцом, при этом опорный корпус и обжимная втулка образуют посредством уплотнительных зубцов металлическое уплотнение с металлической трубой без какого-либо дополнительного мягкого уплотнения.
Таким образом, согласно изобретению, металлического уплотнения достигают посредством врезания окружающих уплотнительных зубцов в примыкающую трубу. Кроме того, разделяются функции уплотнения и механического восприятия нагрузки для предотвращения неплотности соединения между фитингом и трубой при нагрузке. Технология опрессовки уплотнения «металл по металлу» позволяет использовать фитинг в медицинских газораспределительных системах, а также в других случаях применения без использования пластичных уплотнений, таких, как полимерные уплотняющие материалы.
По меньшей мере, два окружающих и выступающих наружу уплотнительных зубца обоих участков уплотнения врезаются при опрессовке в трубу и производят уплотнение, в частности, изнутри, между опорным корпусом и задвинутой трубой. В различном положении от участков уплотнения выполнен простирающийся в осевом направлении контур в виде удерживающих зубцов, предотвращающий, или по меньшей мере уменьшающий относительное движение между трубой и опорным корпусом, в частности, в случае движения скручивания при геометрическом или фрикционном замыкании.
Предпочтительно, если металл опорного корпуса имеет большую твердость, чем металл обжимной втулки. В частности, фитинг состоит из по меньшей мере одной предварительно собранной внешней обжимной втулки и соответствующего внутреннего опорного корпуса, состоящих соответственно из материалов с различными свойствами. Сочетание материалов делают возможной комбинацию сильной пластичной деформации внешней обжимной втулки с деформацией внутреннего опорного корпуса, имеющего после сдавливания намеченный резерв упругости. Резерв упругости после деформации заставляет внутренний опорный корпус пружинить, вследствие чего достигают постоянного давления на поверхность в направлении к трубе.
внутр.
наружн.
Материал внутреннего опорного корпуса прочнее и тверже, чем материал обжимной втулки, то есть Re / Re > 1, где Re обозначает предел текучести металла. Предоставленное соотношение характеризует прочности от внешней к внутренней втулке в отношении свойств пластического деформирования. Соотношение должно быть при всех комбинациях металла больше 1.
Свойства материала можно регулировать, в частности, при целенаправленной термической обработке. Например, возможны следующие сочетания материалов, причем в каждом случае сначала назван металл обжимной втулки, а затем - металл опорного корпуса или основного корпуса: медь - латунь, латунь - латунь, медь - медь, медь - сталь, алюминий - сталь, алюминий - латунь, пара из сплавов Cu - Sn, кремниевая бронза - латунь.
В частности, первый участок уплотнения и второй участок уплотнения имеют каждый два разнесенных по краям уплотнительных зубца, так что свойства фитинга становятся еще лучше. Благодаря этому, герметичность пресс-соединения сохраняется также даже при сильных воздействующих усилиях.
Кроме того, предпочтительно, если удерживающий участок имеет по меньшей мере десять, в частности, шестнадцать простирающихся по оси удерживающих зубцов. Благодаря этому, достигают достаточно плотной равномерно распределенной компоновки удерживающих зубцов, вследствие чего воздействующие усилия, в частности, усилия скручивания, поглощаются в значительной степени, если не поглощаются совсем.
Кроме того, предпочтительно, что обжимная втулка имеет, по существу, цилиндрический внутренний профиль и частично цилиндрический внешний профиль, при этом обжимная втулка имеет первый участок, образованный по центру в осевом направлении, второй участок, примыкающий к первому участку и простирающийся в направлении дальнего конца обжимной втулки, и третий участок, примыкающий к первому участку и простирающийся в противоположном от второго участка направлении, причем толщина материала расположенного в центре участка выполнена большей, чем толщина материала соседних второго и третьего участка.
Следующее относится к соединяемой трубе. Для предотвращения сужения поперечного сечения, и связанных с ним потерь давления через опорный корпус в месте соединения, возможно целенаправленное расширение поперечного сечения трубы. Благодаря этому, можно адаптировать внутренний диаметр опорного корпуса ко внутреннему диаметру не расширенной трубы.
Далее приводится разъяснение изобретения при помощи примеров исполнения со ссылкой на чертежи. На них показаны:
фиг. 1 - первый пример исполнения фитинга со вставленной трубой в продольном разрезе;
фиг. 2 - основной корпус с опорным корпусом первого примера исполнения в продольном разрезе;
фиг. 3 - основной корпус с опорным корпусом первого примера исполнения в перспективном виде;
фиг. 4 - основной корпус с опорным корпусом первого примера исполнения в поперечном сечении;
фиг. 5 - обжимная втулка первого примера исполнения в продольном разрезе;
фиг. 6 - обжимная втулка первого примера исполнения в перспективном виде;
фиг. 7 - основной корпус с опорным корпусом второго примера исполнения фитинга в продольном разрезе; и
фиг. 8 - основной корпус второго примера исполнения в перспективном виде.
В дальнейшем описании в предложенных согласно изобретению различных примерах исполнения детали и элементы с одинаковой функцией и одинаковым принципом действия снабжены теми же самыми ссылочными позициями, даже если детали и элементы в различных примерах исполнения могут отличаться по своим размерам или форме.
На фиг. 1-6 показан первый пример исполнения фитинга 2 для изготовления металлического соединения с металлической трубой 4. Фитинг 2 имеет изготовленный из металла основной корпус 6 и по меньшей мере один выполненный за одно целое с основным корпусом 6 и состоящий из металла опорный корпус 8 для введения в конец 10 металлической трубы 4. Кроме того, по меньшей мере одна соединенная с основным корпусом 6 и состоящая из металла обжимная втулка 12 для вмещения конца 10 трубы соединена с основным корпусом 6 посредством механического соединения 14, состоящего из выполненного на основном корпусе 6 пояска 16 и выполненного на обжимной втулке 12 направленного вовнутрь краевого выступа 18, охватывающего поясок 16.
Опорный корпус 8 и обжимная втулка 12 устроены для радиальной опрессовки, в частности, их можно опрессовывать, по существу, радиально направленным вовнутрь усилием прижима. Для этого на фиг. 1, в правой стороне, изображен приставленный снизу к обжимной втулке 12 пресс 20 для обжима, противоположный элемент которого на верхней стороне обжимной втулки для лучшей наглядности опущен.
Согласно изобретению, опорный корпус 8 имеет следующие элементы. Первый участок 22 уплотнения расположен на дальнем конце опорного корпуса 8, который имеет в данном примере исполнения два окружающих в радиальном направлении уплотнительных зубца 24. Кроме того, расположен примыкающий в осевом направлении к первому участку 22 уплотнения удерживающий участок 26, имеющий распределенные по окружности и простирающиеся по оси удерживающие зубцы 28. Количество удерживающих зубцов 28 в изображенном примере исполнения составляет шестнадцать. Кроме того, опорный корпус 8 имеет примыкающий к удерживающему участку 26 в осевом направлении второй участок 30 уплотнения, также имеющий в данном примере исполнения два окружающих в радиальном направлении уплотнительных зубца 32.
Кроме того, как это можно увидеть на фиг. 1, а также на фиг. 5 и фиг. 6, обжимная втулка 12 имеет, по существу, цилиндрический внутренний профиль 34 и частично цилиндрический внешний профиль 36. Выполнен первый участок 38, расположенный в осевом направлении в центре, второй участок 40, расположенный по соседству в направлении дальнего конца, и третий участок 42, расположенный по соседству в противоположном направлении, причем толщина расположенного в центре участка 38 выполнена большей, чем толщина соседних участков 40 и 42.
На фиг. 1 показан фитинг 2 с двумя опорными корпусами 8 и двумя обжимными втулками 12, причем фитинг 2 на левой стороне не сдавлен, а на правой стороне - сдавлен.
В несдавленном состоянии конец 10 трубы может быть задвинут и расположен между внешним профилем опорного корпуса 8 и внутренней стороной обжимной втулки 12, в примере исполнения конец 10 трубы расширен по сравнению с остальной металлической трубой 4, так что внутренний диаметр металлической трубы 4 и внутренний диаметр опорного корпуса 8, а вследствие этого и основного корпуса 6, по существу, имеют одинаковый размер, поэтому фитинг 2 не вызывает даже в сдавленном состоянии уменьшения проходного сечения.
На правой стороне фиг. 1 показан фитинг 2 в сдавленном состоянии, для наглядности на нижней стороне обжимной втулки 12 изображена часть пресса для обжима в виде прижимной губки 20. Внутренний профиль прижимной губки 20 соответственно имеет на дальних в осевом направлении концах выступ, прижимающий конец 10 трубы вместе с обжимной втулкой 12 к обоим окружающим уплотнительным зубцам 24 или 32 так, что возникает плотное металлические соединение между внешней стороной опорного корпуса 8 и внутренней стороной конца 10 трубы на обоих участках 22, 23 уплотнения. На фиг. 1 показан увеличенный фрагмент с металлическим соединением на уплотнительных зубцах 24.
Расположенный в центре удерживающий участок 38 обжимной втулки 12 прижат прижимной губкой 20 вовнутрь, так что конец 10 трубы надавливает на этом участке на удерживающие зубцы 28 удерживающего участка 26. Благодаря этому, возникает фиксация обжимной втулки 12 и конца 10 трубы в отношении крутящих моментов и сил тяжести и предотвращается или в значительной степени предотвращается непроизвольное проворачивание запрессованного соединения.
На фиг. 7 и фиг. 8 показан фитинг 2 второго примера исполнения, в котором опорный корпус 8 имеет на обоих участках 22 и 30 уплотнения соответственно только один уплотнительный зубец 24 или 32. При этом обжимная втулка 12 не имеет изменений по сравнению с первым примером исполнения. Также и этот фитинг обеспечивает плотное и прочное металлическое соединению между концом 10 трубы и опорным корпусом 8.
Для достижения надежного изготовления металлического плотного соединения предусмотрено, что металл опорного корпуса 8 имеет большую твердость, чем металл обжимной втулки 12. Благодаря этому, обжимная втулка 12 при сжатии пластически деформируется, в то время как опорный корпус 8 в значительной степени, или полностью сохраняет свою форму.