Устройство для соединения двух трубчатых изделий
DEVICE FOR CONNECTING TWO TUBULAR PRODUCTS

Изобретение относится к устройству для соединения двух трубчатых изделий, как заявлено в ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
Данные устройства могут обеспечивать соединение друг с другом трубчатых изделий, которые имеют преимущественно недеформируемую форму и изготовлены из твердого материала. С указанной целью, как известно, используют корпус с расположенной на нем соединительной деталью, которая может быть вставлена в одно из трубчатых изделий. Другое трубчатое изделие может быть выполнено в виде соединительной детали или вместе с указанной деталью. Затем такую соединительную деталь вводят в установочный конец данного устройства и фиксируют в нем.
В известных устройствах фиксацию необходимо выполнять вручную и визуально контролировать совершаемое действие. Однако данная операция может являться сложной или трудновыполнимой в тех местах, к которым тяжело получить доступ в непростых технических системах. Кроме того, при использовании трех или более компонентов известные устройства имеют сложную конструкцию и, следовательно, их изготовление является дорогостоящим.
В международной публикации WO 2005/047753 А1 описано соединительное устройство, предназначенное для соединения двух жестких трубчатых изделий, при этом устройство имеет гнездовую часть, штыревую часть и элемент в виде втулки, который может быть расположен между указанными частями. Для защелкивания компонентов между собой имеются упругие язычки.
Целью изобретения является создание устройства для соединения двух трубчатых изделий, которое может обеспечивать надежную фиксацию, выполняемую без чрезмерных усилий, и изготовление которого является как можно более экономичным.
Основные признаки изобретения изложены в отличительной части пункта 1 формулы изобретения. Варианты выполнения составляют предмет пунктов 2-13 формулы изобретения.
Предложено устройство для соединения двух трубчатых изделий, имеющее корпус для соединительной детали и крепежный элемент, при этом указанный корпус имеет втулочную часть с приемным отверстием, а крепежный элемент имеет форму, комплементарную по отношению к приемному отверстию, и расположен в указанном отверстии с возможностью поворота, причем крепежный элемент имеет установочное отверстие для приема соединительной детали, а также фиксирующие язычки, которые отстоят друг от друга в окружном направлении и каждый из которых имеет обращенную радиально внутрь фиксирующую часть, предназначенную для зацепления с фасонными элементами вставляемой соединительной детали, и расположен с возможностью перемещения из первого радиального положения во второе радиальное положение, расположенное радиально снаружи. Согласно изобретению предусмотрено, что для каждого фиксирующего язычка указанный корпус имеет наклонную поверхность, которая скошена внутрь в радиальном направлении и на которую опирается соответствующая опорная поверхность фиксирующего язычка, причем наклонная поверхность и опорная поверхность имеют такую форму, что при повороте крепежного элемента в первом направлении вокруг центральной оси указанного корпуса фиксирующие язычки проталкиваются во второе радиальное положение, а в ненагруженном состоянии крепежный элемент поворачивается назад во втором направлении, противоположном первому направлению, за счет того, что фиксирующие язычки под действием силы упругости возвращаются обратно в первое положение.
В результате, конфигурация устройства обеспечивает соединение друг с другом двух трубчатых изделий, одно из которых может быть присоединено к указанному корпусу, а другое имеет соединительный элемент, например, соединительную деталь, предназначенную для введения в установочное отверстие крепежного элемента. Однако возможны и другие устройства, которые могут быть сформированы на указанном корпусе. Такая конфигурация не влияет на работу предложенного устройства и в дальнейшем не должна рассматриваться как ограничение.
Крепежный элемент предназначен для фиксации соединительного элемента во вставленном состоянии, чтобы соединительный элемент не смог самопроизвольно выпасть из крепежного элемента под действием вибрации, сил инерции или протекающей в том месте текучей среды или тому подобного. С указанной целью соединительный элемент может иметь одну или несколько кольцевых канавок, которые расположены на наружной боковой поверхности и в которые могут заходить фиксирующие части фиксирующих язычков в радиальном направлении. Затем соединительный элемент фиксируется в осевом направлении.
Крепежный элемент и втулочная часть выполнены комплементарными относительно друг друга, так что крепежный элемент предпочтительно защелкивается или другим способом закрепляется в приемном отверстии. С указанной целью в корпусе могут быть выполнены радиальные выемки, в которые могут заходить части фиксирующих язычков или соединенных с ними элементов. Данное устройство описано ниже более подробно.
Крепежный элемент может содержать основание, имеющее указанное установочное отверстие и выполненное примерно в форме кольца или втулки. Фиксирующие язычки могут проходить в осевом направлении на стороне крепежного элемента, удаленной от установочного отверстия. Основание крепежного элемента может быть соединено с указанным корпусом с возможностью поворота, так что при повороте крепежного элемента фиксирующие язычки могут перемещаться в окружном направлении указанного корпуса. По окружности преимущественно может быть расположены два, три, четыре или более фиксирующих язычков.
На одном из участков, перекрывающих фиксирующие язычки, указанный корпус в каждом случае имеет наклонную поверхность, на которую опирается соответствующая опорная поверхность указанных язычков. В данном случае наклонная поверхность соответствующим образом скошена внутрь в радиальном направлении, так что при повороте крепежного элемента опорная поверхность скользит по наклонной поверхности. Благодаря направленному радиально внутрь скосу наклонной поверхности имеет место направленное радиально наружу перемещение фиксирующих язычков, возникающее в результате поворота в первом направлении и последующего скольжения. При освобождении крепежного элемента опорные поверхности упираются в соответствующую наклонную поверхность и, таким образом, поворачивают крепежный элемент назад в противоположном, втором направлении. В это же время фиксирующие язычки снова достигают первого положения. Опорная поверхность и поверхность скольжения выполнены таким образом, что беспрепятственно обеспечивают обратное поворотное движение.
Следовательно, особое преимущество предложенного устройства заключается в том, что может быть обеспечена упрощенная сборка соединительной детали в установочном отверстии и ее выемка из указанного отверстия. Пользователь просто должен повернуть крепежный элемент в первом направлении, так чтобы фиксирующие язычки выдвинулись наружу в радиальном направлении, и, таким образом, можно высвободить или вставить соединительную деталь или другой соединительный элемент. Поскольку крепежный элемент впоследствии поворачивается обратно, а фиксирующие язычки возвращаются в первое радиальное положение, пользователю не нужно выполнять никаких других манипуляций после введения соединительной детали. В результате, предложенное устройство может быть расположено на соединительном элементе части узла таким образом, что впоследствии оно может быть присоединено к другому трубчатому изделию в конечном узле. Благодаря конструкции устройства можно гарантировать, что оно не отсоединится от соединительной детали. Таким образом, соответствующая часть узла может быть собрана упрощенным способом. Автоматическая фиксация приводит к тому, что устройство всегда находится в закрытом состоянии, то есть, при наличии или отсутствии соединения. Следовательно, устройство не может находиться в открытом состоянии.
В предпочтительном варианте выполнения фиксирующие язычки обладают упругостью в радиальном направлении. Радиальная упругость может быть обеспечена, например, путем выбора соответствующей пластмассы. Фиксирующие язычки имеют базовую форму, которую крепежный элемент принимает в ненагруженном состоянии. Если фиксирующие язычки подвергаются воздействию радиальной силы, направленной наружу, то при скольжении по наклонной поверхности указанные язычки могут следовать согласно указанной силе, выполняя отклоняющее радиальное движение. В данном случае целесообразно наличие участка, специально предназначенного для указанного воздействия. Как описано далее более подробно, данный участок в каждом случае может быть расположен на свободном конце фиксирующих язычков.
Также предпочтительно, если наклонная поверхность имеет первую, радиально внешнюю часть и вторую, радиально внутреннюю часть, при этом первая часть проходит линейным образом, а вторая часть в большей степени скошена внутрь в радиальном направлении, чем первая часть. Таким образом, первая часть имеет плоскую поверхность, которая на всем протяжении является линейной. В результате, первая часть образует линейный участок в плоскости, которая проходит перпендикулярно центральной оси указанного корпуса. С указанной целью вторая часть проходит под углом и в большей степени скошена внутрь. Это означает, что вторая часть в большей степени, чем первая часть, перемещается радиально внутрь в направлении протяженности наклонной поверхности. При повороте крепежного элемента опорная поверхность сначала входит в контакт со второй частью, а затем скользит по первой части. Вторая часть обеспечивает больший первоначальный изгиб фиксирующих язычков, причем впоследствии, то есть, при достижении первой части, увеличение изгиба немного ослабевает.
Первая часть может задавать ось, определяющую направление, которая проходит за центральную ось в плоскости, расположенной перпендикулярно центральной оси. В результате, первая часть может образовывать на указанном корпусе круговой сегмент с центральным углом, значение которого существенно ниже 180°. Например, угол первой части относительно касательной, которая образована на радиально внешнем конце наклонной поверхности и расположена на окружной поверхности указанного корпуса, может быть значительно меньше 45°.
Предпочтительно, чтобы крепежный элемент имел радиальную выемку для каждого фиксирующего язычка, при этом наклонная поверхность расположена в выемке и оканчивается на конце выемки на периферической стороне. Данная выемка обеспечивает прием фиксирующего язычка. Затем фиксирующий язычок по меньшей мере частично может быть выдвинут наружу в радиальном направлении, при этом благодаря выемке язычок получает достаточную свободу движения. Выемка может быть дополнительно сконфигурирована таким образом, что сборка устройства может быть обеспечена в результате проталкивания друг в друга крепежного элемента и указанного корпуса, а фиксирующий язычок удерживается на корпусе посредством подходящих для указанной цели фасонных элементов.
Особенно предпочтительно, если на конце, расположенном на периферической стороне, наклонная поверхность образует первый угол с первым радиусом, который расположен в плоскости, перпендикулярной центральной оси, и проходит по центру через выемку, при этом первый угол составляет от 72° до 74°. Первый радиус может образовывать линию симметрии или центральную линию и проходит по центру через выемку в плоскости, расположенной перпендикулярно центральной оси. Наклонная поверхность расположена на конце выемки, находящемся на периферической стороне, и фиксирующий язычок своей опорной поверхностью должен перемещаться по направлению к данному концу, так что опорная поверхность выталкивается наклонной поверхностью в радиально-наружном направлении. Кроме того, значение первого угла выбрано с учетом выдвижения опорной поверхности наружу в радиальном направлении. Чтобы предотвратить отклонение или заклинивание, угол выбирают согласно вышеуказанному диапазону.
Предпочтительно, между первой частью и второй частью может быть расположен закругленный переходный участок, который примыкает к первой части и второй части неизменно тангенциальным образом. Закругленный переходный участок может обеспечивать переход опорной поверхности от второй части к первой части. Благодаря закругленной конструкции улучшено скольжение опорной поверхности по наклонной поверхности.
Как указано выше, фиксирующие язычки могут иметь свободный конец, который расположен на удалении от установочного отверстия и на котором расположена соответствующая опорная поверхность. Таким образом, обеспечена упругая деформация крепежного элемента и созданы благоприятные условия для перемещения опорной поверхности в радиальном направлении или это перемещение обеспечено.
Опорная поверхность также может иметь вводной участок и переходный участок, при этом вводной участок скошен внутрь в радиальном направлении, а переходный участок скошен наружу в радиальном направлении. Переходный участок может обеспечивать плавный переход к вводному участку. Вводной участок входит в плоский контакт с наклонной поверхностью и обеспечивает радиальное отклонение.
Между вводным и переходным участками предпочтительно расположен изогнутый участок, который примыкает к вводному участку и возвратной части неизменно тангенциальным образом. Расположение изогнутого участка неизменно тангенциальным образом предотвращает заклинивание фиксирующего язычка и не оказывает противодействия упрощенному скользящему движению.
В предпочтительном варианте выполнения вводной участок расположен на задающей кромке соответствующего фиксирующего язычка на периферической стороне и образует второй угол со вторым радиусом, который расположен в плоскости, перпендикулярной центральной оси, и проходит по центру через фиксирующий язычок, при этом второй угол составляет от 55° до 65°. Второй угол обеспечивает поворотное движение назад в первое положение.
Переходный участок может дополнительно образовывать третий угол со вторым радиусом, составляющий от 73° до 80°.
Кроме того, во втором положении фиксирующие язычки могут выступать за пределы выемки наружу в радиальном направлении и служить в качестве элемента индикации для отображения открытого состояния устройства. В данном случае пользователь может сразу определить, что устройство закрыто не полностью, если часть фиксирующего язычка выступает из выемки. Например, это может означать, что соединительная деталь вставлена не полностью и крепежные элементы находятся в ней не в полном зацеплении в радиальном направлении.
Наконец, в предпочтительном варианте выполнения крепежный элемент может иметь по меньшей мере один захватный элемент для инициирования поворотного движения. Таким образом, значительно упрощается начало выполнения поворотного движения пользователем, за счет захвата указанного корпуса одной рукой, а захватного элемента - другой рукой и, таким образом, обеспечена возможность поворотного движения.
Дополнительные признаки, подробности и преимущества изобретения станут понятными из содержания формулы изобретения и приведенного ниже описания примерных вариантов выполнения со ссылкой на чертежи. На чертежах:
Фиг. 1 изображает вид устройства в аксонометрии в частичном разрезе;
Фиг. 2 изображает продольный разрез устройства;
Фиг. 3 изображает фрагмент устройства;
Фиг. 4 изображает фрагмент продольного разреза устройства;
Фиг. 5 изображает вид в разрезе по плоскости, перпендикулярной центральной оси;
Фиг. 6 изображает вид сверху крепежного элемента; и
Фиг. 7 изображает фрагмент устройства.
На Фиг. 1 представлен вид в аксонометрии устройства 2 для соединения двух трубчатых изделий, в частичном разрезе. Устройство 2 имеет корпус 4 для соединительной детали и крепежный элемент 12, который вставлен в указанный корпус. Корпус 4 имеет втулочную часть 6 с приемным отверстием 8, в которое вставлен крепежный элемент 12. Для соединения с первым трубчатым элементом корпус 4 выполнен с участком 10, например, имеющим желобчатый профиль, который может быть соединен с первым трубчатым элементом путем заклинивания.
Крепежный элемент 12 с возможностью поворота расположен в приемном отверстии 8 и имеет установочное отверстие 14, предназначенное для приема соединительной детали, как изображено, например, на Фиг. 4. Кроме того, крепежный элемент 12 имеет фиксирующие язычки 16, которые отстоят друг от друга в окружном направлении и каждый из которых имеет фиксирующую часть 18, обращенную внутрь в радиальном направлении. Данные фиксирующие части служат для зацепляющего взаимодействия с комплементарной фасонной канавкой соединительной детали, расположенной в установочном отверстии 14. Кроме того, фиксирующие язычки 16 являются упруго деформируемыми и могут быть перемещены из первого радиального положения (изображенное на чертеже) во второе радиальное положение, внешнее в радиальном направлении. Соединительная деталь, которую вставляют в установочное отверстие 14, может соответствующим образом прицепляться к фиксирующим частям 18. Кроме того, фиксирующие язычки 16 в каждом случае имеют зафиксированный конец 30 и свободный конец 28. Фиксирующие язычки являются в целом упругими, так что свободный конец 28 может перемещаться в радиальном направлении.
Для каждого фиксирующего язычка 16 корпус 4 имеет наклонную поверхность 20, скошенную внутрь в радиальном направлении. Соответствующий фиксирующий язычок 16 расположен таким образом, что его радиально внутренняя опорная поверхность 22 лежит на соответствующей наклонной поверхности 20. В данном случае наклонная поверхность 20 и опорная поверхность 22 имеют такую форму, что при повороте крепежного элемента 12 в первом направлении вокруг центральной оси 24 корпуса 4 фиксирующие язычки 16 вынуждены перемещаться во второе радиальное положение. В представленном примерном варианте выполнения первое направление в данном случае соответствует повороту в направлении по часовой стрелке. Крепежный элемент 12, находящийся в ненагруженном состоянии, то есть, когда фиксирующий язычок 16 освобожден и под действием силы упругости возвращается обратно в первое положение, тогда же поворачивается обратно во втором направлении, противоположном первому направлению. Таким образом, второе направление соответствует повороту против часовой стрелки. В результате поворота крепежного элемента 12 в одном направлении устройство 2 может обеспечивать высвобождение соединительной детали, которая расположена в установочном отверстии 14, и без дополнительных действий автоматически снова возвращаться в запертое состояние, при этом фиксирующие язычки 16 опять повернуты внутрь в радиальном направлении. Таким образом, устройство 2 является самозапирающимся.
Устройство 2 также имеет уплотнительный элемент в виде уплотнительного кольца 26, которое расположено в корпусе 4 и выполнено с возможностью вхождения в контакт заподлицо с передней поверхностью соединительной детали, введенной в установочное отверстие 14. В результате проточное сообщение между соединительной деталью и участком 10 для соединительной детали уплотнено.
На Фиг. 2 изображен другой вид устройства 2. В данном случае крепежный элемент 12 еще не полностью введен в приемное отверстие 8. На чертеже видны выступы 48 фиксирующих язычков 16, каждый из которых имеет поверхность 50 ввода, скошенную внутрь в радиальном направлении и комплементарную по форме с направляющей поверхностью 52 приемного отверстия 8, скошенной наружу в радиальном направлении. При вставлении крепежного элемента 12 фиксирующие язычки 16 вдавливаются внутрь в радиальном направлении, так что, когда крепежный элемент 12 полностью вставлен, выступ 48 входит в выемку 36 корпуса 4 на периферической стороне. Таким образом, крепежный элемент 12 находится в собранном состоянии и может обеспечивать описанную выше функцию. Крепежный элемент 12 может иметь своего рода стопорное кольцо 54, расположенное радиально внутри от выступов 48, причем указанное стопорное кольцо ограничивает перемещение данных выступов внутрь в радиальном направлении.
На Фиг. 3 изображен детальный вид выступа 48 фиксирующего язычка 16, при этом опорная поверхность 22 язычка опирается на наклонную поверхность 20 корпуса 4. На чертеже видно, что опорная поверхность 22 и наклонная поверхность 20 соответствуют друг другу по форме. При повороте крепежного элемента 12 по часовой стрелке фиксирующий язычок 16 перемещается наружу в радиальном направлении.
На Фиг. 4 крепежный элемент 12 изображен в состоянии введения в корпус 4. Вставляемая соединительная деталь 56, которая имеет кольцевую канавку 58 в качестве фасонного элемента, расположена в установочном отверстии 14. Данная кольцевая канавка 58 сконфигурирована таким образом, чтобы фиксирующие части 18 язычков 16 входили в зацепление в указанной канавкой. На данном чертеже фиксирующий язычок 16 изображен в первом положении, а именно, радиально внутреннем положении. При повороте крепежного элемента 12 выступ 48 перемещается наружу в радиальном направлении, так что фиксирующая часть 18 выходит из канавки 58. Данное разблокированное состояние сохраняется только до тех пор, пока пользователь поворачивает крепежный элемент 12 в первом направлении или удерживает указанный элемент в повернутом положении. Как только крепежный элемент 12 освобождается, фиксирующие язычки 16 под действием силы упругости возвращаются обратно в состояние, изображенное на Фиг. 4.
На Фиг. 3 изображен корпус 4 в разрезе по плоскости, перпендикулярной центральной оси 24, при этом плоскость разреза проходит рядом с наклонной поверхностью 20. На чертеже показан первый угол α, образованный между наклонной поверхностью 20 и первым радиусом r1, который расположен в плоскости, перпендикулярной центральной оси 24, и при этом проходит по центру через выемку 36. Первый угол α предпочтительно составляет от 72° до 74°. Первый радиус r1 представляет собой линию симметрии или центральную линию. Опорная поверхность 22 выполнена аналогично поверхности, изображенной на Фиг. 3.
В данном случае наклонная поверхность 20 расположена на конце 38 выемки 36 на периферической стороне, и когда опорная поверхность 22 упирается в наклонную поверхность 20, данная опорная поверхность должна перемещаться в направлении указанного конца 38. Затем скользящие друг по другу поверхности 20 и 22 выталкивают выступ 48 наружу в радиальном направлении. Фиксирующая часть 18 следует согласно указанному движению и выходит из канавки 58 вставляемой соединительной детали 56.
На Фиг. 6 изображен вид сверху передней поверхности крепежного элемента 12, обращенной к корпусу 4. На чертеже показан фиксирующий язычок 16 или расположенные на нем выступы 48. В представленном примерном варианте выполнения два фиксирующих язычка 16 расположены со смещением в 180° по периферической поверхности. Два противолежащих захватных элемента 46 отстоят от них в каждом случае на 90° в окружном направлении, благодаря чему пользователь может поворачивать крепежный элемент 12.
И в заключение, на Фиг. 7 изображен увеличенный вид выступа 48 и опорной поверхности 22. При этом образован вводной участок 40, за которым следует изогнутый участок 44 и переходный участок 42. Хотя второй угол β выбирают таким образом, чтобы он был подобен первому углу α, переходный участок 42 может быть выбран относительно произвольным образом. В таком случае данному переходному участку соответствует третий угол γ, который образует со вторым радиусом r2 угол, составляющий от 73° до 80°.
Изобретение не ограничено вышеописанными вариантами выполнения, а может быть модифицировано разнообразными способами.
Все признаки и преимущества, включая конструктивные детали, пространственные расположения и этапы способа, представленные в формуле изобретения, описании и чертежах, могут составлять сущность изобретения как сами по себе, так и в самых разных комбинациях.
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
2 Устройство
4 Корпус для соединительной детали
6 Втулочная часть
8 Приемное отверстие
10 Участок для соединительной детали
12 Крепежный элемент
14 Установочное отверстие
16 Фиксирующий язычок
18 Фиксирующая часть
20 Наклонная поверхность
21 Первая часть
22 Опорная поверхность
24 Центральная ось
26 Уплотнительное кольцо
28 Свободный конец
30 Зафиксированный конец
32 Основание
34 Переходный участок
35 Вторая часть
36 Выемка
38 Конец, расположенный на периферической стороне
40 Вводной участок
42 Переходный участок
44 Изогнутый участок
46 Захватный элемент
48 Выступ
50 Поверхность ввода
52 Направляющая поверхность
54 Стопорное кольцо
56 Соединительная деталь
58 Канавка
α Первый угол
β Второй угол
γ Третий угол
r1 Первый радиус
r2 Второй радиус
r2' Линия, параллельная второму радиусу.