УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЫ И КОНЦЕВОЙ АРМАТУРЫ

Полезная модель относится к области общего машиностроения, в частности авиастроения, и может быть использована для выполнения неразъемных соединений деталей трубчатой формы, в частности к технологии изготовления соединений пространственной конструкций произвольной формы с использованием эффекта памяти; посредством пластичной и упругой деформации соединяемых деталей и способах создания и обеспечения требуемого уровня деформации.
Известен способ соединения трубчатых элементов с помощью устройства, содержащего муфту из сплава с памятью (патент РФ №2043554 от 1996 г). Он заключается в том, что муфту из сплава, обладающего термомеханической памятью, охлаждают до температуры ниже температуры фазового превращения, разделяют диаметрально, устанавливают на концах трубчатых элементов, в которые вставлена проставка с кольцевыми выступами на наружной поверхности, и нагревают соединение до температуры фазового превращения материала муфты до восстановления ее исходных размеров. Перед установкой муфты на трубчатые элементы на них устанавливают обойму из материала с низким пределом текучести и выступами на внутренней поверхности, расположенными между выступами проставки, выполненной из материала с высоким пределом текучести, после восстановления муфтой ее исходных размеров обойма и соединительные элементы деформируются пластически, а проставка упруго, затем муфту охлаждают и удаляют из зоны стыка.
В патенте РФ 2003 г №2214898 описан способ соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения. Поставленная задача решается предложенным способом соединения деталей, имеющих цилиндрическую поверхность сопряжения, включающим нанесение покрытия из СП на сопрягаемую поверхность детали и соединения деталей с последующей термической обработкой соединения. В предлагаемом способе соединения деталей в отличие от известного в нанесенном слое СП выполняют канавки, а затем осуществляют пластическое деформирование выступов слоя СП до размеров, соответствующих диаметру сопряжения второй детали, за счет заполнения канавок излишками сплава с памятью формы из продеформированных выступов.
В патенте РФ от 1996 г №2065120 описывается устройство для соединения труб, включающее подвижно соединенные между собой полухомуты с приводом сжатия, выполненным из материала, обладающего памятью формы, размещенные в полухомутах пружинную муфту и втулку, образующие цилиндрический канал для размещения соединяемых концов трубопровода и привод сжатия выполненный в виде стержня, взаимодействующего с концами полухомутов. Концы полухомутов, взаимодействующие со стержнем привода, снабжены кронштейнами, установленными на поворотных опорах с пазами для размещения стержня.
Недостатком первых двух указанных способов соединений является использование соединительных элементов из сплавов с памятью в качестве неотъемлемой части конструкции. Следовательно, элементы из сплава с памятью не используются в качестве технологической оснастки, обеспечивающей процесс соединения и возможность многократного применения для создания соединений.
Наиболее близким прототипом предлагаемой полезной модели является устройство, описанное в патенте РФ №2065120, недостатками которого являются технологическая сложность конструкции, состоящей из большого количества деталей, ее большая масса и габариты, невозможность обеспечить равномерный обжим из-за применения полухомутов. Для приведения стержня из сплава с памятью в рабочее состояние (растяжение стержня) требуется дополнительно специальное оборудование- типа разрывная машина, которая должна развивать усилие не менее 50000 Н (например, для стержней малого диаметра в 6 мм). Это не может быть реализовано в полевых условиях, а только в специализированных производственных условиях.
Задачей полезной модели является создание устройства для многократного создания соединений деталей конструкций концевой арматуры произвольной формы, которое позволяет расширить технологические возможности создания неразъемных соединений концевой арматуры, повысить надежность соединений, повысить эффективность работ по созданию соединений в различных производственных и полевых условиях и различных технологических средах.
Это достигается тем, что устройство для соединения трубы и концевой арматуры, содержит элемент из сплава с памятью, охватывающий трубу в зоне размещения концевой арматуры, отличающееся тем, что элемент имеет кольцеобразную форму, на внешней поверхности которого выполнен выступ, а внутренняя поверхность снабжена по крайней мере одним кольцевым буртиком.
Для облегчения съема втулки и обеспечения возможности снятия в горячем состоянии на буртике элемента размещена разрезная пружина, а для повышения прочности соединения на внешней поверхности концевой арматуры выполнена по крайней мере одна кольцевая канавка.
Предложенное устройство, благодаря своей кольцеообразной форме обеспечивает равномерный обжим. Изготовление охватывающего элемента из сплава в памятью позволяет использовать предложенное устройство многократно без применения специального оборудования.
На фиг.1 показано исходное положение формирования соединения. На фиг.2 показано соединение после нагрева элемента из сплава с памятью до аустенитного состояния. На фиг.3 показано снятие элемента из сплава с памятью после остывания. На фиг.4 представлено базовое исполнение охватывающего элемента, на фиг.5 показан укороченный охватывающий элемент и на фиг.6 показано устройство с разрезной пружиной 7,
На фиг.1 показан соединительный узел, состоящий из трубы 1, и концевой арматуры (фитинга) 2, расположенной внутри трубы 1. Охватывающий элемент кольцеобразной формы из сплава с памятью 3 размещен на трубе 1 в зоне концевой арматуры и имеет на внешней поверхности выступ 6, а на внутренней поверхности - кольцевой буртик 5. Для повышения несущей способности соединения на цилиндрической части фитинга может быть прорезана канавка 4 глубиной приблизительно равной толщине стенки трубы 1. Труба 1 выполнена из пластичного материала, например из стали или алюминиевого сплава и предварительно обрезается по требуемому размеру. Охватывающий элемент 3, выполненный из сплава с памятью, в исходном состоянии (мартенсит) деформируется до размера, обеспечивающего его установку на трубу в зоне размещения концевой арматуры. Затем охватывающий элемент нагревается до температуры обратного (аустенитного) превращения, при которой он деформирует соединяемые детали, создавая неразъемное соединение (фиг.2). Далее технологический элемент охлаждается, при этом усилие деформирования существенно уменьшается, и технологический элемент может быть снят (фиг.3). Таким образом, технологический элемент готов к повторному применению.
Охватывающий элемент 3 (фиг.4) имеет внутренний выступ буртик 5 по ширине канавки фитинга. Предложенное исполнение обеспечивает достаточно большое равномерное усилие обжатия. Наружный буртик 6 предназначен для съема охватывающего элемента.
Элемент 3, показанный на фиг.5 имеет ширину равную ширине внутреннего буртика 5, усилие обжатия его меньше чем у элемента на фиг.3, но конструкция такого укороченного элемента технологичнее.
Устройство фиг.6 включает в себя элемент из сплава с памятью 3 и разрезную пружину 7. Конструктивно элемент из сплава с памятью выполнен аналогично элементу из сплава с памятью, показанному на фиг.3, а толщина разрезной пружины выбирается таким образом, чтобы после срабатывания диаметр внутреннего буртика был несколько больше наружного диаметра трубы. Это позволяет обеспечить съем втулки с небольшим усилием, даже в горячем состоянии.
Технологический элемент из сплава с памятью кольцеобразной формы может иметь произвольную конфигурацию, определяющуюся конфигурацией трубы, например, овальную.