ШТЕКЕРНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ТРУБ И СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
PLUG JOINT FOR PIPES AND CONNECTOR

Изобретение относится к штекерному соединению для труб, содержащему основу с патрубком, предназначенным для ввода в концевой отрезок трубы, и с кольцевым плечом, предусмотренным на конце, обводящем свободный конец патрубка; внешнюю гильзу, расположенную, по крайней мере, частично вокруг основы и образующую с ним единое приемное пространство, в которое может вводиться труба; и зажимное устройство с, по меньшей мере, одним зажимным элементом, предназначенным для соединения снаружи с введенной в приемное пространство трубой таким образом, чтобы препятствовать движению трубы из приемного пространства наружу, а также относится к соединительному устройству.
Подобные штекерные соединения применяются, например, в бытовой отопительной и сантехнике для соединения труб холодного и горячего водоснабжения или же для соединения трубопроводов сжатого воздуха или других подобных трубопроводов. Однако они предназначены только для непосредственного подключения к распределителю, например, к отоплению пола. При этом стоит задача просто и быстро выполнить соединение. Штекерные соединения могут выполняться в виде штекерных разъемов. Однако также возможно закреплять трубы после вложения дополнительным запрессовыванием.
Подобные штекерные соединения общеизвестны. Можно сослаться только, например, на патентные заявки DE 102007010164 В3 и DE 10221971 A1. Данный уровень техники имеет следующие недостатки: по меньшей мере, один зажимной элемент должен радиально отступать от трубы при ее вводе в приемное пространство. Иначе зажимной элемент прорезал бы в трубе осевую канавку, которая нарушала бы надежность удержания трубы от нежелательного выхода из штекерного соединения. Для такого отступающего движения нужно предусмотреть соответствующий радиальный промежуток между зажимным соединением и внешней гильзой. Это приведет к тому, что конец трубы, когда полностью задвинут в штекерное соединение, будет иметь радиальный люфт относительно внешней гильзы. При вышеназванном уровне техники этот люфт устраняется только тогда, т.е. зажимное устройство только тогда центрируется относительно внешней гильзы, когда зажимное устройство натыкается на внутреннюю наклонную плоскость внешней гильзы. Для этого требуется определенное вытягивающее движение трубы из штекерного соединения. Это является недостатком.
Кроме того, следуют учесть, что в вышеописанных случаях применения контактирующие трубы выполнены жестко, и не могут растягиваться, как, например, садовые рукава для поливки, когда их перемещают над патрубком основы. Поэтому между трубой и патрубком необходимо предусмотреть учитывающий соответствующие производственные допуски люфт. Если к этому принудительному люфту добавляется вышеописанный люфт, это приводит к неустойчивому расположению трубы внутри штекерного соединения, которое нарушает герметичность и снижает эксплуатационную надежность.
В противоположность этому задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить штекерное соединение вышеописанного типа, при котором зажимное соединение в полностью введенном в приемное пространство состоянии трубы центрировано по отношению к внешней гильзе, несмотря на то что, по меньшей мере, один удерживающий элемент распложен по отношению к внешней гильзе с люфтом.
Данная задача в соответствии с изобретением решается с помощью штекерного соединения вышеназванного типа, которое, кроме того, включает передвижное устройство, которое может перемещаться введенной в приемное пространство трубой в такое контактное положение, в котором оно прилегает к кольцевому плечу основы, причем передвижное устройство в данном контактном положении центрирует зажимное устройство на внешней гильзе. Так как передвижное устройство перемещается в контактное положение только в ходе ввода трубы в приемное пространство, когда труба входит в контакт с зажимным устройством, зажимное устройство еще не обязательно должно быть центрировано по отношению к внешней гильзе, что облегчает зацепку трубы и зажимного устройства. Особенно предпочтительно при этом, когда внешняя гильза, зажимное устройство и передвижное устройство таким образом согласованы друг с другом, что передвижное устройство оказывает на зажимное устройство зажимающее усилие, удерживающее зажимное устройство на внешней гильзе.
Передвижное устройство включает с точки зрения целесообразности перемещающийся по окружности корпус, который служит для центрирования зажимного устройства по отношению к внешней гильзе в контактном положении передвижного устройства, а также, по меньшей мере, один выходящий из корпуса выступ, служащий для соединения с трубой. Перемещающийся по окружности корпус может быть образован, например, кольцом, с точки зрения целесообразности замкнутым кольцом.
При этом корпус передвижного устройства может располагаться радиально между зажимным устройством и внешней гильзой, причем, по меньшей мере, один из выходящих из корпуса выступов может проходить через сопряженную пройму зажимного устройства. Таким образом, как зажимное устройство, так и внешняя гильза может иметь простую, а именно с точки зрения целесообразности, по существу, цилиндрическую форму, причем одновременно доступно достаточное конструктивное пространство для вышеописанного отклоняющегося движения, по меньшей мере, одного зажимного элемента.
Чтобы обеспечить надежное соединение с вводимой в приемное пространство трубой, на свободном конце, по меньшей мере, одного выступа может быть расположен дополнительный перемещающийся по окружности корпус. При этом дополнительный перемещающийся по окружности корпус может быть образован кольцом, предпочтительно замкнутым кольцом.
Если, по меньшей мере, один выступ проходит через сопряженную пройму зажимного устройства, оба перемещающихся по окружности корпуса принимают между собой зажимное устройство. Кроме того, дополнительный перемещающийся по окружности корпус может соединять между собой множество выступов, предпочтительно все выступы.
Когда пройма открыта с обращенного к кольцевому плечу конца зажимного соединения, то в заранее смонтированном, но еще не соединенном с трубой состоянии штекерного соединения можно предотвратить нежелательное отъединение передвижного устройства от зажимного устройства, что нарушает его эксплуатационную надежность.
Как правило, также возможно, что пройма открыта с обращенного в противоположную сторону от кольцевого плеча конца зажимного устройства. В этом случае пройма может одновременно служить для разделения двух соседних зажимных элементов.
Вышеупомянутая эксплуатационная надежность независимо от исполнения зажимного устройства и передвижного устройства может быть достигнута также за счет того, что передвижное устройство может фиксироваться на зажимном устройстве в исходном положении, из которого оно может перемещаться трубой наружу при ее вводе в приемное пространство. Независимо от того, заперто ли передвижное устройство в исходном положении или нет, предпочтительно, когда оно центрирует зажимное устройство также в исходном положении по отношению к внешней гильзе, так как таким образом перекашивание зажимного устройства при вводе трубы, если не устраняется полностью, по меньшей мере, затрудняется.
В улучшенном варианте исполнения изобретения предлагается, что передвижное устройство фиксируется в контактном положении на основе и/или внешней гильзе. Таким образом исходящее от передвижного устройства центрирующее воздействие может также обеспечиваться при эксплуатации штекерного соединения после ввода трубы. Для этого в основе может быть предусмотрена, например, стопорная выемка, с помощью которой фиксируется передвижное устройство, предпочтительно, по меньшей мере, один из выступов передвижного устройства или, по меньшей мере, один отрезок дополнительного перемещающегося по окружности корпуса. Дополнительно или альтернативно также возможно расширенное исполнение передвижного устройства, предпочтительно корпуса передвижного устройства в осевом направлении по отношению к кольцевому плечу, причем это расширение сочетается с соответствующим расширением внешней гильзы.
Если наружная втулка имеет, по меньшей мере, одно отверстие, которое при смонтированной на основе внешней гильзе расположено рядом с кольцевым плечом, и данное отверстие рассчитано так, что в тех случаях, когда передвижное устройство находится в своем контактном положении оно, по меньшей мере, перекрывает отверстие так, что передвижное устройство может выполнять дополнительную функцию, а именно функцию индикатора того, что труба была введена надлежащим образом и достаточно глубоко в приемное пространство. При этом подобные индикаторные отверстия известны из уровня техники. Как правило, они позволяют непосредственно видеть трубу. Это может иметь недостатки, так как не гарантирует, что любая представленная на рынке труба будет контрастировать с внешней гильзой, чтобы обеспечить надежную индикацию. В соответствии с изобретением необходимый контраст просто может быть достигнут независимо от применяемой трубы за счет выбора цветов передвижного устройства и внешней гильзы.
Дополнительное предохранение от нежелательного выхода трубы из штекерного соединения может быть обеспечено за счет того, что внешняя гильза имеет между своим свободным концом и соединенным с основой концом суживающийся к свободному концу отрезок. Если на трубу оказывается настолько большое вытягивающее усилие, что она перемещается с захватом зажимного устройства в направлении свободного конца внешней гильзы, по меньшей мере, один зажимной элемент зацепляется с суживающимся отрезком и вследствие этого оказывает еще большее зажимающее усилие на трубу.
Чтобы оптимизировать ход трубы в приемном пространстве, внешняя гильза может иметь рядом с ее свободным концом, по существу, цилиндрический отрезок.
Чтобы облегчить ввод трубы в приемное пространство, внешняя гильза может иметь рядом с ее свободным концом расширяющийся к ее свободному концу отрезок.
Кроме того, для облегчения монтажа внешней гильзы на основе она может иметь на обращенном в противоположную сторону от ее свободного конца другом ее конце, по меньшей мере, один соединительный элемент, предназначенный для соединения с основой.
Необходимо добавить следующее: зажимное устройство преимущественно выполняется из металла, например высококачественной стали. Оно может быть изготовлено как единая зажимная гильза, например, с помощью глубокой вытяжки. Но также возможно изготовление с помощью штамповки и вальцовки, например, полоски листового металла, причем в этом случае оно имеет осевую шлицевую форму. Наконец, также возможно, что зажимное устройство состоит из множества зажимных сегментов, также изготовленных с помощью штамповки и вальцовки. Передвижное устройство может быть выполнено как из металла, например алюминия или алюминиевого сплава, так и из синтетического материала, например акрилонитрила-бутадиенстирола (ABS) или полиэтилена (РР). Оно может быть изготовлено из выполненной как единое целое, закрытой или шлицевой кольцевой детали или собрано из кольцевых сегментов. Основа может изготавливаться из металла, например латуни, или синтетического материала, например из полифениленсульфона (PPSU). Наконец, внешняя гильза может изготавливаться из металла, например высококачественной стали, или синтетического материала, например из полифениленсульфона (PPSU).
Здесь нужно упомянуть о том, что штекерное соединение в соответствии с изобретением может применяться в различных комбинациях. Например, его можно использовать для того, чтобы подключить трубу к вышестоящему модулю. Также возможно соединить две трубы между собой, причем соединение может выполняться прямолинейно или под определенным углом, например 90°. Также возможно соединение из более чем двух труб, например, с помощью Т-образных или звездообразных соединительных звеньев. Кроме того, при соединении двух или более труб не все выполненные на соединительном звене соединения должны быть штекерными соединениями в соответствии с изобретением.
Кроме того, изобретение относится к соединительному устройству для связи, по меньшей мере, двух труб с использованием соответствующего множества штекерных соединений, в которых основные корпуса штекерных соединений выполнены как единое целое.
Далее изобретение подробно раскрывается с помощью чертежей на примерах вариантов исполнения. На чертежах изображены:
на фиг.1 - изображение в перспективе разобранного соединительного устройства для прямолинейного соединения двух труб с применением двух штекерных соединений в соответствии с изобретением согласно первому варианту исполнения;
на фиг.1a - изображение в перспективе передвижного кольца, которое может использоваться как альтернатива изображенного на фиг.1 передвижного кольца в штекерном соединении в соответствии с изобретением;
на фиг.2 - сечение штекерного соединения в соответствии с фиг.1 и на фиг.3 и 4 -аналогичные фиг.1 и 2 виды второго варианта исполнения.
На фиг.1 и 2 изображено штекерное соединение 10, которое служит для прямолинейного соединения двух труб 12, из которых на фиг.2 изображена только одна. Соединительное устройство включает к тому же два штекерных соединения 20 в соответствии с изобретением, из которых на фиг.1 изображено только одно. Оба штекерных соединения 20 выполнены идентично и расположены зеркально относительно друг друга.
Штекерное соединение 20 включает основу 22 с патрубком 24, который в соединенном с трубой 12 положении, изображенном на фиг.2 справа, входит в зацепление в просвете 12а трубы 12. Патрубок 24 выполнен как единое целое с базовой деталью 26 основы 22, причем на месте сопряжения патрубка 24 с базовой деталью 26 предусмотрено кольцевое ребро 28.
Кроме того, штекерное соединение 20 включает внешнюю гильзу 30, которая вместе с патрубком 24 отграничивает приемное пространство 32 для трубы 12, т.е. внешняя гильза 30 охватывает трубу 12 снаружи. Для фиксации внешней гильзы 30 на основе 22 зацепные элементы 34 внешней гильзы 30 схватывают сзади кольцевое ребро 28. Для создания таких зацепных элементов 34 во внешней гильзе 30, начиная с ее внутреннего продольного конца 30а (см. фиг.1), делаются выемки 36, которые образуют между собой зацепные элементы 34 как перемычки. Концы 34а этих перемычек загнуты внутрь так, чтобы можно было захватить кольцевое ребро 28. Благодаря выемкам 36 зацепные элементы 34 обладают достаточной упругостью, чтобы в радиальном относительно продольной оси А направлении быть способными удлиняться настолько, чтобы их можно было отодвигать на базовую часть 26 или ее кольцевое ребро 28 основы 22, где они захватывают кольцевые ребра 28.
Кроме того, в приемном пространстве 32 расположено зажимное устройство 40, которое в представленном примере исполнения выполнено как в целом, по существу, цилиндрическая зажимная гильза. Зажимная гильза 40 имеет базовый цилиндр 42 и множество выходящих из базового цилиндра 42 стоек 44. На свободном конце каждой стойки 44 выполнен выступающий от него радиально внутрь крючкообразный зажимной элемент 44а. Диаметр зажимной гильзы 40 и протяженность зажимных элементов 44а рассчитаны таким образом, что зажимные элементы 44а при вдвиге трубы 12 в приемное пространство 32 отклоняются трубой 12 радиально назад. При этом стойки 44 получают предварительное натяжение, которое пытается вдавить зажимные элементы 44а во внешнюю поверхность периметра трубы 12. Эффект зацепления еще более усиливается, если попытаться вынуть трубу 12 из приемного пространства 32.
Наконец, соединительное устройство 20 включает также передвижное устройство 46, которое в представленном примере исполнения выполнено как передвижное кольцо. Передвижное кольцо 46 включает, по существу, цилиндрическое базовое кольцо 48, от которого радиально внутрь отстоит множество выступов 50. Как хорошо видно на фиг.2 слева, передвижное кольцо 46 в положении готовности для ввода трубы 12 штекерного соединения 20 отодвинуто на зажимную гильзу 40. Таким образом оно расположено радиально между зажимной гильзой 40 и внешней гильзой 30. Выступы 50 входят в зацепление с пазами 42а, которые отходят от обращенного в противоположную сторону от открытого конца 32а приемного пространства 32 конца зажимной гильзы 40 или ее базового цилиндра 42. На конце этих пазов 42а выполнены стопорные расширения 42а1, с помощью которых стопорные головки 50а выемок 50 передвижного кольца 46 могут фиксироваться. С помощью такого стопора обеспечивается нахождение передвижного кольца 46 в требуемом исходном положении, когда труба 12 вводится в приемное пространство 32.
Когда труба 12 вводится в приемное пространство 32, она соприкасается с выемками 50 или их стопорными головками 50а, отпускает передвижное устройство 46 из его стопорного исходного положения и захватывает его при дальнейшем вводе до соприкосновения его базового кольца 48 с кольцевым ребром 28 (см. фиг.2 справа внизу). В таком контактном положении, в котором также и зажимная гильза соприкасается с кольцевым ребром 28, передвижное устройство 46 выполняет несколько функций.
С одной стороны, передвижное устройство 46, зажимная гильза 40 и внешняя гильза 30 таким образом согласованы друг с другом, что передвижное устройство 46 в контактном положении сжато между зажимной гильзой 40 и внешней гильзой 30 и таким образом фиксирует положение зажимной гильзы 40. Благодаря этому зажимная гильза 40 может уже в таком контактном положении препятствовать нежелательному выходу трубы 12 из приемного пространства 32. В приведенном примере исполнения базовое кольцо 48 расширяется от свободного конца 32а приемного пространства 32 к кольцевому ребру 28. Таким образом, в контактном положении оно может захватить своим расширенным концом расширение зацепного элемента 34 внешней гильзы 30 и зафиксироваться на нем так, что оно удерживается внешней гильзой 30 в контактном положении не только с силовым замыканием, но и с геометрическим замыканием.
С другой стороны, из фиг.2 видно, что передвижное кольцо 46 в его исходном положении (см. фиг.2 слева) не перекрывает выемки 36 между зацепными элементами 34, в то время как в контактном положении (см. фиг.2 справа) он их перекрывает и благодаря этому виден наблюдателю, например монтажнику. Таким образом можно обеспечить оптическую индикацию того, что труба 12 полностью и надлежащим образом введена в приемное пространство 32. Определенность индикации можно повысить за счет значительного контраста между цветом передвижного кольца 46 и цветом внешней гильзы 30.
На фиг.1а изображен альтернативный вариант исполнения передвижного кольца 46', которое может применяться вместо передвижного кольца 46 на фиг.1 с сохранением всех иных конструктивных признаков варианта исполнения на фиг.1. Как и передвижное кольцо 46 на фиг.1 передвижное кольцо 46' на фиг.1а включает базовое кольцо 48', от которого радиально внутрь отстоит множество выступов 50'. На свободном конце выступов 50' в отличие от варианта исполнения на фиг.1 предусмотрено дополнительное кольцо 66', которое служит для зацепления со свободным концом введенной в приемное пространство 32 трубы 12. На радиальной внутренней поверхности периметра дополнительного кольца 66' расположено множество выступающих радиально внутрь выступов 66'а, которые расположены поочередно на переднем или заднем осевом конце дополнительного кольца 66'. В представленном варианте исполнения имеется шесть таких выступов 66'а, причем три выполнены на осевом переднем конце и три - на осевом заднем конце дополнительного кольца 66'. Данные выступы вместе с кольцевым ребром 24а (см. фиг.2), которое ограничивает стопорную выемку 24b, служат для фиксации передвижного кольца 46' в его контактном положении на основе 22. При этом такую фиксацию можно предусмотреть дополнительно или альтернативно к вышеописанной на примере передвижного кольца 46 на фиг.1 фиксации в контактном положении. Тот факт, что подобные выступы 66'а предусмотрены как на осевом переднем конце дополнительного кольца 66', так и на его осевом заднем конце, облегчает монтаж передвижного кольца 46', так как вышеописанная фиксация передвижного кольца 46' в его контактном положении на основе 22 может быть выполнена независимо от его ориентации.
Внешняя гильза 30 - от ее внутреннего продольного конца 30а до ее соответствующего открытому концу 32а приемного пространства 32 внешнего продольного конца 32b - в соединении с зацепными элементами 34, по существу, цилиндрический отрезок 52 большего диаметра; предпочтительно конически суживающийся отрезок 54; по существу, цилиндрический отрезок 56 меньшего диаметра; и, наконец, предпочтительно конический расширяющийся отрезок 58. Внутри, по существу, цилиндрического отрезка 52 большего диаметра размещены вышеописанные функциональные элементы, в частности зажимная гильза 40 и передвижное кольцо 46 с радиальным люфтом, в то время как, по существу, цилиндрический отрезок 56 меньшего диаметра служит для направления трубы 12.
Суживающийся отрезок 54 главным образом представляет собой переход между двумя цилиндрическими отрезками 52 и 56. Наряду с этим он также выполняет аварийную функцию. Если против ожидания на трубу оказывается настолько сильное вытягивающее усилие, что зажимной силы передвижного кольца 46 оказывается недостаточно, чтобы удержать зажимную гильзу 40 в контактном положении, то зажимные элементы 44 вступают в контакт с косыми внутренними поверхностями отрезка 54 и еще сильнее прижимаются к трубе 12 их клиновидным воздействием так, что они оказывают на нее еще более сильное удерживающее усилие, препятствующее выдвижению.
Наконец, расширяющийся отрезок 58 служит в качестве направляющего скоса для облегчения ввода трубы 12 в приемное пространство 32.
Необходимо добавить, что в кольцевой канавке 60 основы 22 размещен уплотнительный элемент 62, выполненный в представленном примере как кольцо круглого сечения. Такой уплотнительный элемент 62 вместе с патрубком 24 и трубой 12 обеспечивает необходимое уплотнение штекерного соединения 20. Как правило, могут предусматриваться два или более уплотнительных элемента.
Кроме того, необходимо добавить, что при использовании второго штекерного соединения 20 для соединения двух труб 12 одним соединительным устройством 10 основные корпуса 22 обоих штекерных соединений 20 предпочтительно выполняются как единое целое.
На фиг.3 и 4 изображено другое соединительное устройство, выполненное с штекерными соединениями согласно второму варианту исполнения изобретения, по существу, соответствующими первому варианту исполнения. Поэтому аналогичные элементы на фиг.3 и 4 имеют те же обозначения, что и на фиг.1 и 2, только увеличенные на 100.
Кроме того, вариант исполнения согласно фиг.3 и 4 далее раскрывается только в тех пунктах, в которых он отличается от варианта исполнения согласно фиг.1 и 2, на которые в ином случае дается явная ссылка.
Штекерное соединение 120 соединительного устройства 110, изображенного на фиг.3 и 4, отличается от штекерного соединения 20 согласно фиг.1 и 2 исключительно в отношении конструкции зажимной гильзы 140 и передвижного кольца 146, в то время как основа 122 вместе с уплотнительным устройством 162 и внешней гильзой 130 выполнены идентично.
Основное различие между этими двумя вариантами исполнения состоит в том, что передвижное кольцо 146 отодвинуто от открытого конца 132а приемного пространства 132 на зажимную гильзу 140. При этом выступы 150 входят в зацепление с пазами 144b, которые отделяют друг от друга зажимные элементы 144. Это имеет то преимущество, что передвижное кольцо 146 может фиксировать зажимную гильзу 140 в контактном положении не только с силовым замыканием, но и с геометрическим замыканием. Если базовое кольцо 148, которое в этом варианте исполнения также выполнено неразрывно по окружности, аналогично базовому кольцу 48 выполнено для расширения на кольцевое ребро 128, то необходимо преодолеть не только зажимающее усилие между внешней гильзой 130, передвижным кольцом 146 и зажимной гильзой 140, чтобы получить возможность вытолкнуть трубу 12 из приемного пространства 132, но и разъединить фиксацию между передвижным кольцом 146 и зацепными элементами 134. Это обеспечивает защиту от нежелательного извлечения трубы 112 из приемного пространства 132.
Чтобы также при таком варианте исполнения гарантировать, что передвижное кольцо 146 находится в требуемом исходном положении, когда труба 112 вводится в приемное пространство 132, соответствующие выступам 150 пазы 144b могут быть выполнены с расширением, которое согласовано с выступами 150, как показано с помощью пунктирной линии на фиг.2 для одного паза 144b1. Кроме того, на свободном конце пазов 144b может быть предусмотрен ограничитель 144b2. Также передвижное кольцо 146 может фиксироваться на основе 122, как обозначено на фиг.2 с помощью цифры 164.
Относительно других подробностей конструкции передвижного кольца 146 и зажимной гильзы 140 дается ссылка на описание варианта исполнения согласно фиг.1 и 2.