ОБЖИМНОЙ ФИТИНГ
CLAMPING FITTING

Область техники
Изобретение относится к обжимному фитингу и способу его сборки.
Предшествующий уровень техники
Обжимные фитинги известны для соединения труб и трубопроводов друг с другом для формирования герметичных соединений в областях применения, где надежное соединение имеет решающее значение, например, в космической, морской, нефтяной и химической отраслях промышленности. Инструмент для осевого обжатия используют для обжатия фитингов с трубой.
Во время операции обжатия фитинг сжимают в осевом направлении посредством обжимного инструмента. Внутренняя муфта фитинга сжимается в радиальном направлении в трубе с постепенным уменьшением диаметра. В результате труба сжимается в форме песочных часов кольцевыми углублениями, образованными в трубе, тем самым закрепляя ее в фитинге посредством уплотнения «металл-металл».
Типичный обжимной фитинг включает в себя муфту для приема трубы и обжимное кольцо, рассчитанное для приема муфты. Обжимное кольцо включает в себя внутреннюю сужающуюся поверхность, которая перед обжимом входит в контакт с сужающейся наружной поверхностью муфты. Некоторые обжимные кольца могут быть сформированы из множества отдельных частей.
Во время обжатия обжимное кольцо перемещается вперед в осевом направлении поверх муфты таким образом, чтобы взаимодействие сужающихся поверхностей на кольце и муфте приводило к деформации муфты, и труба внутри образовывала обжимное соединение между ними. Таким образом, обжимное кольцо и муфта постоянно обжимаются с трубой.
Другие известные концевые фитинги для трубы включают в себя охватываемый узел концевого фитинга, используемый с охватывающим фитингом. Охватывающий концевой фитинг включает в себя муфту, размещенную поверх трубы и гайки. Охватываемый фитинг имеет резьбовую наружную поверхность для ввинчивания в гайку и коническую внутреннюю поверхность для приема трубы и муфты узла охватывающего концевого фитинга. Так как гайка продвигается вперед в осевом направлении, муфта соединяется с фитингом переходника. Недостаток фитинга предшествующего уровня техники состоит в том, что эти обжимные фитинги имеют нежелательную массу по сравнению с такой же длиной трубы.
Раскрытие изобретения
Изобретение обеспечивает обжимной фитинг, который является компактным и имеет вес, который снижен примерно на 20 - 25% по сравнению с обычными узлами. Обжимной фитинг согласно изобретению не имеет традиционного обжимного кольца. Обжимной фитинг согласно изобретению позволяет минимизировать размер, вес и количество деталей по сравнению с традиционными решениями и позволяет устанавливать его с использованием обжимного инструмента. Таким образом, упрощается сборка фитинга с трубой, что приводит к более эффективному и надежному обжиму. Пониженный вес также позволяет использовать обжимной фитинг с трубами в небольших пространствах.
Согласно первому варианту осуществления изобретения обеспечен обжимной фитинг для прикрепления к трубе. Обжимной фитинг включает в себя в основном цилиндрический корпус фитинга, имеющий внутреннее осевое отверстие. Обжимной конец корпуса фитинга включает в себя сужающуюся внутреннюю поверхность, которая сжимает сужающуюся наружную поверхность муфты в трубе при обжатии фитинга с муфтой и трубой.
Согласно первому варианту осуществления изобретения обжимной конец корпуса фитинга может включать в себя кольцевую канавку. Сужающаяся внутренняя поверхность корпуса фитинга может включать в себя буртик. Корпус фитинга позволяет подсоединить трубу к другой трубе или фитингу, когда обжимной конец обжимается с муфтой и трубой, и когда переходный конец подсоединяется к сопряженному узлу фитинга.
Согласно второму варианту осуществления изобретения обеспечен обжимной фитинг для прикрепления к трубе. Муфта имеет осевое отверстие и внутреннюю поверхность для приема трубы и сужающуюся наружную поверхность. Во время обжатия сужающаяся внутренняя поверхность корпуса фитинга сжимает сужающуюся наружную поверхность муфты за счет приложения радиального усилия обжатия трубы по направлению внутрь для создания обжимного соединения. Усилие обжатия прикладывается непосредственно к фитингу и трубе с помощью инструмента для осевого обжатия.
Согласно второму варианту осуществления изобретения сужающаяся наружная поверхность муфты может включать в себя буртик, который ограничивает осевое перемещение муфты. Сужающаяся наружная поверхность муфты может включать в себя выступ. Сужающуюся внутреннюю поверхность корпуса фитинга можно непосредственно обжать с сужающейся наружной поверхностью муфты. Корпус фитинга может помещаться в инструмент для осевого обжатия.
Согласно третьему варианту осуществления изобретения обеспечен способ соединения обжимного фитинга и трубы. Муфту, имеющую сужающуюся наружную поверхность, вставляют в осевое отверстие корпуса фитинга, имеющее сужающуюся внутреннюю поверхность. Трубу вставляют в осевое отверстие муфты. Корпус фитинга помещают в инструмент для осевого обжатия и осуществляют осевое обжатие корпуса фитинга с муфтой и муфты с трубой посредством обжатия сужающейся внутренней поверхности корпуса фитинга с сужающейся наружной поверхностью муфты.
Согласно третьему варианту осуществления изобретения обжимной конец корпуса фитинга можно обжать с муфтой, и переходный конец корпуса фитинга можно соединить с отделяемым узлом концевого фитинга. Переходный конец может быть охватываемым или охватывающим без развальцовки, приварным с уплотнением на конце, расширенным на конце, привариваемым или любой другой конфигурации для прикрепления к другому фитингу или трубе. Осевое перемещение муфты и трубы можно ограничить во время осевого обжатия с помощью буртика, сформированного на корпусе фитинга. Осевое перемещение корпуса фитинга относительно муфты можно заблокировать с помощью канавки, сформированной на сужающейся внутренней поверхности корпуса фитинга, обжатого с выступом, сформированным на сужающейся наружной поверхности муфты.
Другие варианты осуществления, особенности и преимущества изобретения будут очевидны из последующего подробного описания и чертежей, которые поясняют на примере различные особенности изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показаны в разобранном состоянии труба, муфта и корпус фитинга согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 2A - 2B - предварительно обжатые муфта и корпус фитинга согласно изобретению, виды в перспективе;
на фиг. 3 - в разобранном состоянии труба, муфта и корпус фитинга согласно изобретению, вид в разрезе;
на фиг. 4А - предварительно обжатые труба, муфта и корпус фитинга согласно изобретению, вид в разрезе;
на фиг. 4B - обжатые труба, муфта и корпус фитинга согласно изобретению, вид в разрезе;
на фиг. 5А - обжимной фитинг, собранный с сопрягаемой частью согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 5B - обжимной фитинг, собранный с сопрягаемой частью согласно изобретению, вид в разрезе.
Варианты осуществления изобретения
На фиг. 1 – 5 показан узел обжимного фитинга согласно изобретению. На фиг.1 показаны в разобранном состоянии труба 10, муфта 20 и корпус 30 фитинга, вид в перспективе. Труба 10, муфта 20 и корпус 30 фитинга имеют, в общем, цилиндрическую форму и осевое отверстие, рассчитанное таким образом, чтобы муфта 20 вмещала трубу 10, а корпус 30 фитинга – муфту 20.
Труба 10 может быть любой стандартной трубой или другой трубой, которая является по существу цилиндрической. Наружная поверхность муфты 20 выполнена с возможностью приема корпуса 30 фитинга. Корпус 30 фитинга представляет собой соединитель для сопряжения с другой частью, трубой или устройством, которые могут иметь различный размер, конструкцию и т.д., тем самым позволяя другой части или устройству соединяться вместе с трубой 10 через корпус 30 фитинга. Например, на фиг. 5A – 5B показан корпус 30 фитинга, сопрягаемый с узлом фитинга без развальцовки, включая другую трубу 11.
Муфта 20 и корпус 30 фитинга могут быть выполнены из любого подходящего материала. Например, муфта 20 и корпус 30 фитинга могут быть выполнены из однородного материала, такого как медь, латунь, нержавеющая сталь, сплав инколой (Incoloy), алюминий, титан и т.п. В качестве альтернативы, муфта 20 и корпус 30 фитинга могут быть выполнены из композиционного материала. При необходимости муфту 20 и корпус 30 фитинга можно приводить к размерам для труб 10 различных размеров и областей применения. Внутренние и внешние элементы муфты 20 и корпуса 30 фитинга показаны на фиг. 2 – 5 и описаны подробно далее.
На фиг. 2A – 2B показаны муфта 20 и корпус 30 фитинга, причем муфта 20 предварительно обжата в корпусе 30 фитинга, виды в перспективе. Вместе, муфта 20 и корпус 30 фитинга представляют собой узел обжимного фитинга для прикрепления к трубе. Муфта 20 имеет осевое отверстие 25 (фиг. 2А), а корпус 30 фитинга – осевое отверстие 34 (фиг. 2B). Перед операцией обжатия муфту 20 можно установить с возможностью извлечения в внутри корпуса 30 фитинга.
Муфта 20 включает в себя внутреннюю поверхность для приема трубы и сужающуюся наружную поверхность 24 (фиг. 3). Корпус 30 фитинга включает в себя сужающуюся внутреннюю поверхность, выполненную с возможностью осевого обжатия корпуса 30 фитинга с муфтой 20 и трубой.
При прикреплении обжимного фитинга к трубе, муфту 20 предварительно устанавливают в осевое отверстие 34 корпуса 30 фитинга, а трубу вставляют в осевое отверстие 25 муфты 20. Корпус 30 фитинга обжимается в осевом направлении с муфтой
20, а муфта 20 обжимается с трубой 10 путем обжатия внутренней поверхности корпуса 30 фитинга с сужающейся наружной поверхностью муфты 20.
Предварительно обжатые муфту 20 и корпус 30 фитинга можно вставить в инструмент для осевого обжатия и в трубу, вставленную в осевое отверстие 25 муфты 20. При обжатии обжимной инструмент вынуждает муфту 20 входить в корпус 30 фитинга, фиксируя их на своем месте с помощью посадки с натягом. Пример подходящего обжимного инструмента описан в патентном документе US 8458876, который включен сюда посредством ссылки. После обжатия труба 10, муфта 20 и корпус 30 фитинга соединены на постоянной основе и позволяют текучей среде и/или газу протекать из трубы 10 через осевые отверстия муфты 20 и корпуса 30 фитинга.
На фиг. 3 показаны в разобранном состоянии труба 10, муфта 20 и корпус 30 фитинга, в разрезе. Муфта 20, которая также упоминается как концевая часть фитинга, включает в себя выступ 21 на своей внешней поверхности для физического ограничения усилия осевого обжатия, прикладываемого корпусом 30 фитинга. Выступ 21 представляет собой опору в том случае, когда выполняется осевой обжим. Выступ 21 может также выполнять функцию поверхности зацепления для хомута обжимного инструмента.
Одна сторона выступа 21 включает в себя наружное скругление 22, которое обжимается вплотную к внутреннему скруглению 35 корпуса 30 фитинга. Скругление 22 ограничивает осевое перемещение корпуса 30 фитинга. Сужающаяся наружная поверхность 24 муфты 20 проходит в осевом направлении от выступа 21. Выступ или выступ 23 фиксации образован на сужающейся наружной поверхности 24 для обеспечения физического зацепления между муфтой 20 и соответствующей канавкой 36 фиксации корпуса 30 фитинга после обжатия. С другой стороны выступа 21 (на стороне, противоположной сужающейся наружной поверхности 24) в осевом направлении от выступа 21 проходит осевая выступающая часть 27.
Осевое отверстие 25 муфты 20 рассчитано для приема трубы 10. Внутри осевого отверстия 25, кольцевые или уплотнительные канавки 26 могут быть обеспечены на внутренней поверхности муфты 20 для врезания в трубу 10 при осевом обжиме, тем самым обеспечивая зацепление между трубой 10 и муфтой 20.
Можно обеспечить любое количество канавок 26. В одном варианте осуществления обеспечено 2 - 4 канавки 26. Канавки 26 врезаются в трубу 10 для улучшения уплотнения и повышения усилия, которое требуется для удаления трубы из обжатого фитинга. На внутренней поверхности муфты 20 может быть выполнен буртик, который в полной мере обеспечивает отсутствие проскальзывания через муфту 20.
Корпус 30 фитинга имеет, в общем, цилиндрический корпус, проходящий между переходным концом 31 и обжимным концом 33. Обжимной конец осевого отверстия 34 ограничивает сужающуюся внутреннюю поверхность 35, которая сжимает в радиальном направлении сужающуюся наружную поверхность 24 муфты 20 в трубе 10, когда корпус 30 фитинга обжимают с муфтой 20 трубы 10. Переходный конец осевого отверстия 34 ограничивает коническую внутреннюю поверхность 38 для сопряжения с деталью.
Например, переходный конец 31 может представлять собой охватываемую концевую часть без развальцовки для сопряжения с узлом охватывающего концевого фитинга детали. Обжимной конец 33 может включать в себя выступ или шестиугольную головку и внутреннюю кольцевую канавку 36. В осевом отверстии 34 может быть сформирован буртик 37. Корпус 30 фитинга соединяет трубу 10 с другой трубой в том случае, когда обжимной конец 33 обжимают с муфтой 20 и трубой 10, и переходный конец 31 сопрягают с переходным узлом концевого фитинга детали (фиг. 5).
На внешней поверхности корпуса 30 фитинга может быть обеспечена резьба для соединения с соответствующим переходником или сопрягаемой деталью. Сопрягаемая деталь может включать в себя охватывающую резьбовую крепежную часть и/или охватываемый концевой фитинг. Корпус 30 фитинга может быть присоединен с возможностью съема и отсоединен к/от соответствующей резьбовой крепежной части детали. Это позволяет присоединить обжимной фитинг на постоянной основе к трубе 10, в то время как сопрягаемую деталь соединяют с обжимаемым фитингом с возможностью отделения. Корпус 30 фитинга не обязательно должен включать в себя внешнюю резьбу до тех пор, пока корпус 30 фитинга не будет выполнен в виде соединителя для соединения другой детали или устройства к трубе 10. Корпус 30 фитинга можно дополнительно обжать с помощью другого узла фитинга для того, чтобы, например, подсоединить трубу 10 к другой трубе через корпус 30 фитинга.
Выступ или шестиугольная головка, выполненная на наружной поверхности корпуса 30 фитинга на обжимном конце 33, позволяет затягивать корпус 30 фитинга с помощью инструмента, такого как гаечный ключ и т.п. Углубление 32 сформировано между переходным концом 31 и обжимным концом 33 и обеспечивает поверхность для обжимного инструмента с целью прикрепления корпуса 30 фитинга во время обжатия.
Осевое отверстие 34 корпуса 30 фитинга рассчитано для приема муфты 20. Внутренняя поверхность корпуса 30 фитинга включает в себя сужающуюся часть 35 для обжатия непосредственно с наружной поверхностью муфты 20, включая закругленный буртик 22. Одна или более кольцевых канавок 36, выполненных вдоль сужающейся внутренней поверхности корпуса 30 фитинга, фиксируются в соответствующих выступах 23, обеспеченных на внешней поверхности муфты 20.
После обжатия канавка 36 и выступ 23 по существу препятствуют осевому перемещению корпуса 30 фитинга относительно муфты 20 и способствуют тому, чтобы корпус 30 фитинга и муфта 20 не отделялись. Буртик 37, обеспеченный на сужающейся внутренней поверхности корпуса 30 фитинга, ограничивает осевое перемещение трубы 10 и муфты 20 внутри корпуса 30 фитинга для правильного позиционирования трубы 10, муфты 20 и корпуса 30 фитинга перед и после обжатия.
Внутреннюю поверхность корпуса 30 фитинга или наружную поверхность муфты 20 можно покрыть смазкой, такой как тефлон и т.п., для ограничения контакта «металл-металл» между корпусом 30 фитинга и муфтой 20. Для улучшения уплотнения в канавках можно также использовать силикон.
Корпус 30 фитинга представляет собой соединитель для сопряжения с другой деталью и/или другим устройством и также осуществляет обжатие непосредственно с муфтой 20 и муфтой 20 с трубой 10. Сужающаяся внутренняя поверхность корпуса 30 фитинга непосредственно обжимается с сужающейся наружной поверхностью муфты 20. Таким образом, узел фитинга выполнен без отдельного деформирующего кольца, как это обычно требуется. Это позволяет уменьшить размер и вес узла фитинга и упрощает операцию обжатия. Меньший размер и вес фитинга позволяет также выполнить операции обжатия в ранее недоступных зонах. Во время обжатия корпус фитинга, муфта и труба деформируются вместе с образованием надежного и прочного соединения.
На фиг. 4А показаны предварительно обжатые корпус 30 фитинга, муфта 20 и труба 10 согласно изобретению, вид в разрезе. Перед обжимом диаметр муфты 20 является таким, чтобы труба 10 могла скользить по меньшей мере частично через муфту 20, не прикладывая радиального усилия. Сужающаяся часть внутренней поверхности корпуса 30 фитинга и сужающаяся часть наружной поверхности муфты 20 являются такими, чтобы муфта 20 могла быть позиционирована частично посредством корпуса 30 фитинга. Корпус 30 фитинга может быть установлен в обжимающий инструмент для осевого обжатия Корпус 30 фитинга и муфту 20 могут быть установлены в обжимном инструменте перед вставкой трубы 10, но при этом отсутствует требование, по которому это необходимо выполнять. Как показано на фиг. 4А, без достаточного усилия увеличивающийся угол конусности муфты 20 относительно внутреннего угла конусности корпуса 30 фитинга предотвращает скольжение муфты 20 в осевом отверстии 34.
Обжимной инструмент позволяет осуществить обжатие гидравлическим способом корпуса 30 фитинга и муфты 20 вместе и деформировать муфту 20 и трубу 10 с образованием постоянного соединения. На фиг. 4B показаны обжатые корпус 30 фитинга, муфта 20 и труба 10 согласно изобретению, вид в разрезе. В результате обжатия муфта 20 и труба 10 обжаты вместе с образованием постоянной физической связи. В частности, усилие осевого обжатия уменьшает внутренний диаметр трубы 10 и муфты 20.
Во время обжатия выступы и канавки деформируются радиально внутрь. Эта деформация образует фиксатор, который предотвращает относительное осевое перемещение в обратном направлении между корпусом 30 фитинга и муфтой 20. Обжатые канавки 41 врезаются в трубу 10 и обеспечивают физическое зацепление между муфтой 20 и трубой 10, предотвращая осевое перемещение после обжатия. Кольцевые канавки 26, сформированные на внутренней поверхности муфты 20, которая обжимается с трубой 10, предотвращают осевое перемещение муфты 20 по отношению к трубе 10.
Аналогичным образом, обжатый выступ 42 врезается в корпус 30 фитинга и обеспечивает физическое зацепление между корпусом 30 фитинга и муфтой 20, предотвращая при этом осевое перемещение после обжатия. Канавки 36, сформированные на сужающейся внутренней поверхности корпуса 30 фитинга, которая обжимается в осевом направлении с сужающейся наружной поверхностью муфты 20, предотвращают осевое перемещение корпуса 30 фитинга по отношению к муфте 20. Обжатый буртик 43 муфты 20 дополнительно ограничивает осевое перемещение корпуса 30 фитинга по муфте 20. Местоположения выступов и канавок муфты 20 и корпуса 30 фитинга выбирают таким образом, чтобы обеспечить равномерную осевую нагрузку во время обжатия и для увеличения прочности обжимного соединения.
Буртик 37, сформированный на корпусе 30 фитинга, также ограничивает осевое перемещение муфты 20 и трубы 10 во время и после осевого обжатия. Фрикционное зацепление между муфтой 20 и трубой 10 в этих зонах предотвращает обратное перемещение корпуса 30 фитинга, муфты 20 и трубы 10.
На фиг. 5А показан фитинг, собранный с сопрягаемой деталью, согласно изобретению, вид в перспективе. Обжимной фитинг включает в себя муфту 20 и корпус 30 фитинга, которые обжимают с трубой 10. На фиг. 5А показан корпус 30 фитинга, сопряженный с соответствующей гайкой 50 для подсоединения трубы 10 к трубе 11. Гайка 50 может быть отделена от корпуса 30 фитинга таким образом, чтобы обеспечить сборку и разборку труб 10, 11. Корпус 30 фитинга включает в себя обжимной конец, обжимаемый с муфтой 20 и трубой 10, и переходный конец сопрягаемый с узлом концевого фитинга и трубой 11. Таким образом, корпус 30 фитинга подсоединяет трубу 10 к трубе 11.
На фиг. 5B показан фитинг, собранный с сопрягаемой деталью, согласно изобретению, вид в разрезе. Обжимной конец корпуса 30 фитинга включает в себя сужающуюся внутреннюю поверхность, сжимающую сужающуюся наружную поверхность муфты 20 в трубе 10, когда корпус 30 фитинга обжимается с муфтой 20 и трубой 10.
Трубу 11 прикрепляют к сопрягаемой детали, включающей в себя гайку 50 и муфту 51. На переходном конце корпуса 30 фитинга наружная поверхность корпуса 30 фитинга имеет наружную резьбу для сопряжения с внутренней резьбой гайки 50 для обеспечения соединения между трубой 10 и трубой 11. Внутренняя поверхность переходного конца может представлять собой коническую внутреннюю поверхность для сопряжения с деталью, такой как муфта 51 и труба 11.
Например, переходный конец корпуса 30 фитинга может быть соединен между трубой 11, муфтой 51 и гайкой 50 для обеспечения соединения между трубой 10 и трубой 11. Переходный конец может образовывать охватываемый фитинг без развальцовки для сопряжения с соответствующим охватывающим узлом концевого фитинга. Таким образом, обжимной конец корпуса 30 фитинга обжимают с муфтой 20, а переходный конец корпуса 30 фитинга прикрепляют к охватывающему узлу концевого фитинга 50, 51 и трубе 11. Сопрягаемые детали 50, 51, показанные на фиг. 5А и 5B, являются только примерными, а не ограничивающими.
Изобретение обеспечивает обжимной фитинг, который способен выдерживать высокие давления, является легким и компактным и легко приспосабливается к обычным обжимным инструментам. Кроме того, уменьшается также продолжительность времени, необходимая для установки и проверки фитинга. Описанный узел обжимного фитинга можно обжимать с трубой любого желаемого размера.
Раскрытые варианты осуществления изобретения являются поясняющими, а не ограничительными. Модификация может быть выполнена без отклонения от сущности изобретения, как определено в формуле изобретения.