ТРУБНОЕ УСТРОЙСТВО
PIPE DEVICE

Изобретение относится к трубному устройству, содержащему трубу и трубную муфту, на одной торцевой стороне которой выполнен проходящий по окружности паз, имеющий дно, причем труба вставлена в этот паз и сварена в нем с трубной муфтой (RU 93127).
Такое трубное устройство широко используется, в частности, в транспортном машиностроении. Например, труба служит для транспортировки топлива из топливного бака к потребителю топлива, например к топливному насосу высокого давления, питающему двигатель внутреннего сгорания. Для облегчения монтажа и последующего ремонта труба неподвижно соединена с трубной муфтой, как правило, неразъемно, а муфта при помощи соответствующего патрубка может быть соединена с баком или с топливным насосом высокого давления. Для этого патрубок вставляется в трубную муфту и фиксируется в ней.
Чтобы создать соединение между трубой и трубной муфтой, трубу вставляют в паз на торцевой стороне муфты и приваривают там. При этом часто применяют так называемую сварку трением, при которой муфту вращают в пазу относительно трубы. Под действием тепла, выделяющегося в результате трения, материал трубы и/или муфты плавится и между трубой и муфтой образуется сплошное соединение.
Однако оказалось, что в некоторых случаях качество сварного соединения между трубой и муфтой является неудовлетворительным. Зачастую это не может быть обнаружено непосредственно после изготовления трубного устройства и проявляется лишь спустя некоторое время эксплуатации. При неблагоприятных обстоятельствах протекающая через трубное устройство жидкость может выходить между муфтой и трубой, что во многих случаях недопустимо.
В основе изобретения лежит задача обеспечить высокое качество сварного соединения между трубой и трубной муфтой. Для трубной конструкции описанного выше типа эта задача решается тем, что паз через по меньшей мере одно сквозное отверстие соединен с пространством, окружающим трубную муфту.
Таким образом, паз через сквозное отверстие сообщается либо с наружной стороной муфты, т.е. с окружающим воздухом, либо с внутренним пространством муфты, т.е. с пространством, через которое впоследствии будет протекать жидкость, проходящая через трубное устройство.
Правда, отверстие уменьшает область контакта трубы и муфты, т.е. внутреннюю сторону паза. Однако сквозное отверстие обеспечивает возможность выхода воздуха, заключенного между муфтой и вращающейся трубой, при сварке трением. Благодаря этому предотвращается образование пустот в области сварного соединения и оно получается более высокого качества. Устраняется негерметичность и уменьшается риск ослабления сварного соединения.
Отверстие предпочтительно отходит от области сварки между трубой и трубной муфтой. Тем самым можно гарантировать, что воздух, заключенный между трубой и муфтой, не будет отрицательно влиять на область сварки, а может выходить через сквозное отверстие наружу.
Предпочтительно, чтобы отверстие по меньшей мере частично проходило через дно паза. Обычно стремятся к тому, чтобы сварное соединение трением между трубой и трубной муфтой выполнялось на дне паза, т.е. между торцом трубы и дном паза. Именно здесь можно обеспечить прижим торца трубы к дну паза с определенным усилием, так что относительно быстро может быть достигнута высокая температура, необходимая для сварки трением. Если отверстие проходит, по меньшей мере частично, через дно паза, то гарантируется, что весь воздух, который там находится, при вращении трубы относительно муфты перемещается к сквозному отверстию и может выходить из него.
Паз предпочтительно выполнен между внутренней и наружной в радиальном направлении стенками, а отверстие выполнено в одной из стенок. Это облегчает изготовление. Стенки, которые ограничивают паз, как правило, легко доступны. При этом отверстие должно проходить лишь через относительно тонкий слой материала. Если муфта представляет собой литое изделие, то отверстие можно выполнить в процессе литья под давлением.
Отверстие выполнено предпочтительно в наружной в радиальном направлении стенке. Благодаря этому внутренняя часть муфты не изменяется и можно использовать применяемые до сих пор оптимизированные конфигурации внутренней части муфты.
При этом указанное отверстие предпочтительно перекрывает дно паза или заканчивается вместе с ним. Это позволяет простым путем обеспечить соединение зоны сварки с дном паза.
Отверстие предпочтительно имеет такие длину и поперечное сечение, что наименьший размер поперечного сечения по меньшей мере равен длине отверстия. Благодаря этому простым, но эффективным путем предотвращается риск того, что отверстие при сварке перекрывается настолько, что воздух больше не может выходить.
Отверстие предпочтительно имеет прямоугольное поперечное сечение. Таким образом, отверстие имеет определенную протяженность в окружном направлении паза и на дне паза. Благодаря этому уменьшается опасность перекрытия отверстия уже в непосредственной близости от дна паза.
Отверстие предпочтительно ориентировано своей продольной протяженностью параллельно продольной протяженности трубы в пазу. Это облегчает формообразование.
Также выгодно, чтобы отверстие было по меньшей мере частично заполнено расплавленным материалом. Если, например, с торцевой стороны на трубе расплавлено слишком много материала, то через отверстие происходит определенный отток расплава. Внутреннее поперечное сечение ни в трубе, ни в трубной муфте не сужается. Кроме того, если отверстие заполнено расплавом, то образуется механическое крепление.
В частности, можно отметить, что отверстие является хорошим индикатором сварки. Плохо выполненную сварку можно визуально обнаружить на детали непосредственно, без проведения разрушающих испытаний. Также можно обнаружить трубные устройства с недопустимо короткой сваркой. Возможен автоматизированный контроль последующих операций, например измерение глубины отверстия.
Ниже со ссылками на чертеж, изображающий трубное устройство частично в разрезе, описан предпочтительный вариант осуществления изобретения.
Трубное устройство 1 содержит трубу 2 и трубную муфту 3. Труба 2 показана штриховыми линиями, чтобы было видно, что она проходит в муфту 3, которая с этой целью показана частично в разрезе.
Трубная муфта 3 имеет на одном конце крепежный элемент 4 известной геометрии, при помощи которого она может быть закреплена на соединительном элементе (не показан), например, путем защелкивания.
На другом конце муфта 3 имеет на торцевой стороне 5 проходящий по окружности паз 6, выполненный между наружной в радиальном направлении стенкой 7 и внутренней в радиальном направлении стенкой 8. Внутренняя в радиальном направлении стенка 8 переходит в патрубок 9, на который может быть насажена труба 2. Под трубой здесь следует понимать не только жесткие трубы, но и гибкие трубы или шланги, которые могут быть надеты на патрубок 9. Для облегчения надевания труб патрубок 9 имеет суженный конец 10. Кроме того, предусмотрено утолщение 11 для лучшей фиксации трубы 2 на патрубке 9.
Паз 6 имеет дно 12, к которому прилегает торец 13 трубы 2, когда она вставлена в паз 6. Если вставленную трубу 2 вращать относительно муфты 3 или вращать муфту 3 относительно трубы 2 и прижимать торец 13 трубы с определенным усилием к дну 12 паза, то между торцом 13 трубы и дном 12 паза в результате трения повышается температура. Температура возрастает настолько, что труба 2 и муфта 3 свариваются друг с другом в области дна 12 паза.
В наружной в радиальном направлении стенке 7 предусмотрено несколько распределенных по окружности сквозных отверстий 14, 14', через которые паз 6 соединен с пространством, окружающим муфту 3. Согласно чертежу, отверстия 14, 14' выполнены в наружной стенке 7, но они могут быть выполнены во внутренней стенке 8, хотя выполнение в наружной стенке 7 является предпочтительным. Возможно также выполнение отверстий 14, 14' в обеих стенках 7, 8.
На чертеже хорошо видно, что по меньшей мере отверстие 14', находящееся на чертеже слева, перекрывает область сварки между трубой 2 и трубной муфтой 3, а именно соединение между дном 12 паза и торцом 13 трубы 2. Если отверстие 14, 14' имеет другую форму, то оно тоже может быть расположено так, что отходит от области сварки между трубой 2 и муфтой 3, т.е. по меньшей мере частично проходит через дно 12 паза.
Отверстие 14, 14' перекрывает дно 12 паза или заканчивается с ним. Благодаря этому при вращении трубы 2 относительно муфты 3 воздух, который может находиться между ними, всегда перемещается к отверстию 14, 14' и может выходить из него.
Отверстие 14, 14' имеет прямоугольное поперечное сечение. Длинная сторона расположена приблизительно параллельно продольной протяженности трубы 2 в пазу 6, а короткая сторона расположена перпендикулярно к продольной протяженности трубы 2. При сравнении двух отверстий 14, 14' на чертеже видно, что наименьший размер поперечного сечения отверстия 14, т.е. узкая сторона отверстия 14, больше толщины наружной в радиальном направлении стенки 7. Эта толщина определяет длину отверстия 14'.
Благодаря этому уменьшается риск того, что при сварке трением будет расплавлено слишком много материала и этот расплавленный материал помешает сварке трением. Расплавленный материал 15 может частично заполнять отверстие 14. Это даже дает некоторое преимущество, так как при этом образуется механическое крепление между трубой 2 и муфтой 3.
Представленный вариант осуществления изобретения имеет ряд преимуществ.
Благодаря удалению воздуха предотвращается образование пустот. Обеспечивается возможность целенаправленного оттока расплавленного материала, который не требуется для сварного соединения. Возможно механическое закрепление, если отверстие 14 намеренно заполнено расплавленным материалом 15.
Кроме того, отверстие 14 образует хороший индикатор сварки. Плохо выполненную сварку можно обнаружить на детали визуально, без необходимости проведения разрушающих испытаний. Это относится также к устройствам с недопустимо коротким сварным соединением.
Отверстия можно также использовать для автоматизированного контроля последующих процессов, например, путем измерения глубины.