КОМБИНИРОВАННЫЙ ФИТИНГ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ТРУБАМИ И АРМАТУРОЙ

Полезная модель относится к области сантехнических трубопроводных систем, а именно к комбинированным фитингам (металлическая вставка в полипропиленовой оболочке), используемых для соединения полипропиленовых трубопроводов с металлическими трубами и арматурой, имеющих трубную цилиндрическую резьбу, в отопительных и водопроводных системах.
В предшествующем уровне техники заявителем уже были раскрыты фитинги, где для уплотнения соединения металлической вставки использовалось уплотнительное кольцо. Однако при эксплуатации выяснилось, что необходим подбор более оптимальной формы уплотнительного кольца для исключения (или снижения вероятности) протечек при осевых и растягивающих нагрузках, и проворачивании вставки.
При подборе оптимальной формы поперечного сечения уплотнительного кольца были рассмотрены круглая форма и полукруглая.
На фиг. 1 показан вид кольца, уложенного в проточку металлической вставки трубы до заливки полипропиленовой оболочки, а на фиг. 2 – после заливки (отмечено кругом). Недостатком данного варианта является смещение уплотнительного кольца к боковой стенке проточки.  Таким образом, кольцо деформируется и прижимается в угол проточки, но неравномерно по всей окружности проточки. В результате функции кольца как защитного барьера значительно снижаются даже при наличии определенной упругой деформации от давления создаваемого в прессформе, так как не происходит плотного прилегания поверхности кольца к стенкам кольцевой проточки металлической вставки.
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является фитинг, содержащий полипропиленовую оболочку и металлическую вставку с трубной цилиндрической резьбой, при этом на поверхности контакта полипропиленовой оболочки с металлической вставкой в одну из кольцевых проточек вставки добавлено силиконовое кольцо, имеющее в поперечном сечении форму полукруга (патент РФ №108544, опубликованный 20.09.2011). На фиг. 3 показан вид кольца, уложенного в проточку металлической вставки трубы до заливки полипропиленовой оболочки, а на фиг. 4 – после заливки (отмечено кругом). Данный вариант лишен недостатков предыдущего, но прилегание кольца происходит только к одной поверхности. При этом осталась вероятность смещения уплотнения к боковой стенке проточки.
Техническая проблема, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является увеличение площади прилегания уплотнения к проточке и обеспечение равномерности указанного прилегания.
Данная задача решается за счет того, что в проточку поверхности контакта полипропиленовой оболочки с металлической вставкой в одну из кольцевых проточек вставки добавлено кольцо, имеющее в поперечном сечении прямоугольную форму.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является уменьшение вероятности протечки при растягивающей осевой нагрузке и сохранение герметичности даже при «проворачивании» металлической вставки в полипропиленовом корпусе фитинга.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции фитинга, содержащего полипропиленовую оболочку и металлическую вставку с трубной цилиндрической резьбой, при этом на поверхности контакта полипропиленовой оболочки с металлической вставкой в одну из кольцевых проточек вставки добавлено силиконовое кольцо, имеющее в поперечном сечении прямоугольную форму.
После заливки происходит упругая деформация и уплотнение поджимается к проточке и боковым стенкам. Такая форма деформации обусловлена движением фронта потока расплавленного полипропилена при заполнении проточки. Помимо формы на прочность усадки влияет и материал уплотнителя. У силиконовой вставки практически не увеличивается остаточная деформация при высоких температурах. Накопленная остаточная деформация сжатия, 5-15% (при 150°С в течение 24 часов) против 40-60% (при 100°С в течение 24 часов) у обычных резин (низкая остаточная деформация указывает на высокую степень эластического восстановления и по этому показателю производят прогнозирование работоспособности деталей уплотнительного назначения). Кроме того, за счет материала уплотнитель имеет повышенную стойкость к значительным температурным колебаниям (от минус 60°С до плюс 200°С) и устойчивость к старению. Все указанные факторы обеспечивают уменьшение вероятности протечки при растягивающей осевой нагрузке и сохранение герметичности даже при «проворачивании» металлической вставки в полипропиленовом корпусе фитинга с течением времени.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 – вид поперечного сечения проточки металлической вставки с установленным уплотнителем до заливки полипропиленовой оболочки (предшествующий уровень техники).
Фиг. 2 -  вид поперечного сечения проточки металлической вставки с установленным уплотнителем после заливки полипропиленовой оболочки (предшествующий уровень техники).
Фиг. 3 - вид поперечного сечения проточки металлической вставки с установленным уплотнителем до заливки полипропиленовой оболочки (предшествующий уровень техники).
Фиг. 4 – вид поперечного сечения проточки металлической вставки с установленным уплотнителем после заливки полипропиленовой оболочки (предшествующий уровень техники).
Фиг. 5 - вид поперечного сечения проточки металлической вставки с установленным уплотнителем до заливки полипропиленовой оболочки (предлагаемый вариант).
Фиг. 6 – вид поперечного сечения проточки металлической вставки с установленным уплотнителем после заливки полипропиленовой оболочки (предлагаемый вариант).
Фиг. 7 – диаграмма деформаций материалов в проточке при заполнении проточки расплавленным полипропиленом во время литья под давлением.
Фитинг содержит металлическую вставку 1 с трубной цилиндрической резьбой  и полипропиленовую оболочку 2.
Вставка 1 представляет собой втулку, имеющую по меньшей мере одну проточку 3, в которую вставлено силиконовое кольцо 4.
Вставка 1 изготовлена из латуни марки CW614N по стандарту EN 12165 (соответствует марке ЛС58-3 по ГОСТ 15527) методом горячего объёмного штампования, позволяющим получить оптимальные по геометрическим размерам, форме и свойствам детали. Закладные детали имеют гальваническое защитное покрытие из никеля, предохраняющее полипропилен от химической деструкции (растрескивания) при контакте с медью, содержащейся в латуни. Защитное покрытие также предохраняет латунь от коррозии. Продольные и поперечные рёбра и проточки увеличивают площадь сцепления с корпусом и воспринимают крутящий момент. Резьбовая часть изготовлена с трубной цилиндрической резьбой по ГОСТ 6357 (ISO 228, EN 10226).
Полипропиленовые фитинги изготавливают методом литья под давлением (3,0-10,0 МПа). Процесс происходит при высокой температуре 200-220°С. Кроме того полипропилен как кристаллический термопласт дает при затвердевании большую усадку до 3%.
Применение силиконовой резины VMQ в качестве уплотнительного кольца в комбинированных фитингах дает значительные преимущества перед  традиционными уплотнительными  материалами  в сантехнике – резинами  EPDM и NBR.
Таблица1. Свойства основных каучуковых вулканизаторов.
Этилен-пропиленовыйкаучук
Бутадиен-нитрильныйкаучук
Силиконовыйкаучук
Фторсиликоновыйкаучук
Интернациональные обозначения
EPDM
NBR
VMQ
FVMQ
Относительная остаточная деформация при сжатии
При испытании с воздействием высокой температуры
15-25%
20-40%
0-1%
0-1%
При комнатной температуре
0-10%
0-25%
0-1%
0-1%
При испытании с воздействием высокой температуры
Морозостойкость до  °С
-50
-50
-60
-60
Максимальная рабочая температура до °С
130
110
210
200
Из таблицы 1 видно, что силиконовые каучуки более термостойки и после воздействия  высокой температуры у них отсутствует  остаточная  деформация, т.е. после воздействия высокой температуры при изготовлении полностью сохраняют способность принять первоначальные размеры.
При сжатии при высоких температурах у обычной резины EPDM резко возрастает остаточная деформация, в то время как у силиконовой резины она практически не увеличивается.
Кроме того, обычные резины значительно менее устойчивы к старению чем силиконовые резины. А при длительной высокой температуре (например, работа в системе отопления) этот процесс значительно ускоряется.
Пример осуществления приведен ниже.
Металлическую вставку закладывают в прессформу, после чего указанную форму заливают разогретым полипропиленом (температура составляет 200-220°С) под давлением 3,0-10,0 МПа, который заполняет проточку 3 металлической вставки 1, формируя тем самым замки, препятствующие отслоению оболочки 2 от металлической вставки 1. После заливки происходит упругая деформация и силиконовое кольцо 4 поджимается к проточке по дну и боковым стенкам. Такая форма деформации обусловлена движением фронта потока 5 расплавленного полипропилена при заполнении проточки, как показано на фиг. 7.
Повышение надежности этой конструкции проверено испытаниями. Фитинг с использованием в сборке уплотнительного силиконового кольца запущен в серийное производство.