Шланговый хомут

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к ленточным хомутам с зубчатым узлом (механизмом) натяжения и крепления, и может применяться для многократного использования при присоединении резиновых и пластиковых эластичных труб, шлангов к штуцерам, патрубкам в пневматических и гидравлических системах в машиностроении, в станкостроении, в различном оборудовании, а также в сантехнике и бытовой технике.
Известным аналогом является шланговый хомут, содержащий ленту, имеющую на одном конце С-образную скобу, включающую верхнюю губку и нижнюю губки, соединенные перемычкой, а на другом конце ленты имеется основной язычок, выполненный с возможностью установки между губками, и дополнительный язычок, соединенный с основным язычком перемычкой и обеспечивающий равномерное распределение усилия, передаваемого на шланг при затяжке хомута (патент на изобретение Германии №DE3139058, МПК F16L 33/02, опубл. 21.04.1983 г.). На внутренних поверхностях губок выполнены соответственно верхний и нижний ряды зубьев, а на верхней и нижней поверхностях основного язычка выполнены также ряды зубьев. Все указанные зубья имеют направляющую поверхность и опорную поверхность и выполнены пилообразными с наклоном в сторону крепления губок и основного язычка к ленте хомута с возможностью установки и сопряжения зубьев основного язычка между зубьями губок в виде зубчатых пар. Губки и основной язычок на ленте образуют замок для фиксации концов хомута в рабочем положении.
К недостаткам данного технического решения можно отнести то, что: воздействие на шланг скручивающих нагрузок приводит к проскальзыванию хомута относительно шланга как в продольном направлении, так и поворот хомута вокруг оси шланга вследствие недостаточного между ними контакта и сил трения;
в процессе эксплуатации хомута имеется возможность его открытия (демонтаж хомута) при случайном механическом воздействии на хомут (например, при переноске, воздействия вибрации, растягивающих усилий вдоль оси шлангов или скручивания шланга), т.к. зубцы фиксации в замке хомута могут перемещаться относительно друг друга в направлении перпендикулярном основному направлению фиксации хомута.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является шланговый хомут, содержащий ленту, имеющую на одном конце С-образную скобу, включающую верхнюю губку и нижнюю губки, соединенные перемычкой, а на другом конце ленты имеется основной язычок, выполненный с возможностью установки между губками, и дополнительный язычок, соединенный с основным язычком перемычкой и обеспечивающий равномерное распределение усилия, передаваемого на шланг при затяжке хомута (патент на полезную модель Китая №CN201666424, МПК F16L 33/035, опубл. 08.12.2010 г.). На внутренних поверхностях губок выполнены соответственно верхний и нижний ряды зубьев, а на верхней и нижней поверхностях основного язычка выполнены также ряды зубьев. Все указанные зубья имеют направляющую поверхность и опорную поверхность и выполнены пилообразными с наклоном в сторону крепления губок и основного язычка к ленте хомута с возможностью установки и сопряжения зубьев основного язычка между зубьями губок в виде зубчатых пар. На внутренней поверхности ленты хомута выполнены треугольные в поперечном сечении выступы в количестве не менее двух для предотвращения скольжения ленты хомута относительно скрепляемых шлангов. Губки и основной язычок на ленте образуют замок для фиксации концов хомута в рабочем положении.
К недостаткам данного технического решения можно отнести то, что:
вследствие локального расположения и треугольной формы выступов с острыми краями происходит деформация обжимаемого шланга и, как следствие, неравномерное распределение усилия обжатия; при небольших толщинах стенок обжимаемых шлангов это приводит к их разрушению и потере герметичности;
если материал шланга имеет поверхностную твердость выше, чем материал хомута (жесткий пластик), то выступы препятствуют плотному прижатию ленты хомута к шлангу и, как следствие, площадь контакта поверхностей значительно уменьшается, что приводит к проскальзыванию хомута относительно шланга как в продольном направлении, так и поворот хомута вокруг оси шланга;
в процессе эксплуатации хомута имеется возможность его открытия (демонтаж хомута) при случайном механическом воздействии на хомут (например, при переноске, воздействия вибрации, растягивающих усилий вдоль оси шлангов или скручивания шлангов), т.к. зубцы фиксации в замке хомута могут перемещаться относительно друг друга в направлении перпендикулярном основному направлению фиксации хомута.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности соединения замковой части хомута и предотвращение проскальзывания хомута вдоль шланга и поворота вокруг оси шланга, а также разъединения хомута при случайном воздействии в процессе эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что шланговый хомут, содержащий ленту, имеющую на одном конце С-образную скобу, включающую верхнюю губку и нижнюю губку, соединенные первой перемычкой, а на другом конце ленты имеется основной язычок, выполненный с возможностью установки его между губками, и дополнительный язычок, соединенный с основным язычком второй перемычкой и обеспечивающий равномерное распределение усилия, передаваемого на шланг при затяжке хомута. На внутренних поверхностях губок выполнены верхний и нижний ряды зубьев, а на верхней и нижней поверхностях основного язычка также выполнены ряды зубьев. Все зубья имеют направляющую поверхность и опорную поверхность и выполнены пилообразными с наклоном в сторону крепления губок и основного язычка к ленте хомута с возможностью установки и сопряжения зубьев основного язычка между зубьями губок в виде зубчатых пар. Внутренние поверхности ленты хомута и дополнительного язычка, примыкающие к обжимаемому шлангу, а также опорные поверхности зубьев губок и основного язычка выполнены шероховатыми и имеют зернистость со средней величиной от 0,8 мкм до 1,6 мкм.
Внутренние шероховатые поверхности ленты хомута, дополнительного язычка и зубьев губок и основного язычка выполнены одновременно с литьем всего изделия в пресс-форме.
Шероховатые поверхности ленты хомута, дополнительного язычка и зубьев губок и основного язычка выполнены после литья всего изделия в пресс-форме механической обработкой.
Шероховатые поверхности ленты, дополнительного язычка и зубьев губок и основного язычка могут быть выполнены в виде самоклеящейся силиконовой пленки для шлифовальных кругов, имеющей зернистость со средней величиной от 0,8 мкм до 1,6 мкм.
Хомут преимущественно изготавливается из полимерного материала целиком в виде одной детали.
На фиг. 1-7 приведены чертежи, касающиеся заявляемого шлангового хомута. На фиг. 1 представлена схема шлангового хомута в открытом положении. На фиг. 2,а приведен вид А верхнего ряда зубьев основного язычка, а на фиг. 2,б приведен вид Б зубья верхней губки с обозначением их геометрических параметров. На фиг. 3 изображен хомут в закрытом положении при минимальном обжатии и максимальном диаметре D1 обжимаемого шланга. На фиг. 4 изображен хомут в закрытом положении при максимальном обжатии и минимальном диаметре D2 обжимаемого шланга. На фиг. 5 представлен вид замковой части хомута в изометрии. На фиг. 6 представлен вид замковой части хомута в случае открытия хомута при случайном механическом воздействии на верхнюю губку силы F. На фиг. 7 изображен обжатый на шланге хомут, на язычок замковой части которого воздействует сила F.
Шланговый хомут (фиг. 1) содержит ленту (1), имеющую на одном конце С-образную скобу (2), включающую верхнюю губку (3) и нижнюю губку (4), соединенные первой перемычкой (5), а на другом конце ленты (1) имеется основной язычок (6), выполненный с возможностью установки между губками (3) и (4). Хомут снабжен дополнительным язычком (7), соединенным с основным язычком (6) второй перемычкой (8) и обеспечивает равномерное распределение усилия, передаваемого на шланг при затяжке хомута. На внутренних поверхностях губок (3) и (4) выполнены соответственно верхний и нижний ряды зубьев (9), а на верхней и нижней поверхностях основного язычка (6) выполнены соответственно ряды зубьев (10). Зубья (9) и (10) имеют направляющую поверхность (11) и опорную поверхность (12) и выполнены пилообразными с наклоном в сторону крепления губок (3, 4) и основного язычка (6) к ленте (1) с возможностью установки и сопряжения зубьев (10) основного язычка (6) между зубьями (9) губок (3) и (4) в виде зубчатых пар. Зубья (10) расположены вдоль образующей окружности (d1) на основном язычке (6), а зубья (9) расположены вдоль направляющей (d2) на губках (3) и (4). Линии b1, b2, cl и с2 располагаются касательно к образующим d1 и d2 (фиг. 2, а и б). Линии al и а2 перпендикулярны к линиям b1 и b2 соответственно. Опорная поверхность (12) располагается под углом 10±2° к линиям a1 и а2, а направляющие поверхности (11) располагаются под углом 35±3°.
Губки (3), (4) и основной язычок (6) на ленте (1) образуют замок (13) для фиксации концов хомута в рабочем положении (фиг. 3 и 4) на шланге (14). Внутренняя поверхность (15) ленты (1) и внутренняя поверхность (16) дополнительного язычка (7), примыкающие к обжимаемому шлангу, а также опорные поверхности (12) зубьев (9) и (10) соответственно губок и основного язычка (6) выполнены шероховатыми и имеют зернистость со средней величиной от 0,8 мкм до 1,6 мкм (обозначение по ГОСТ 2789-73: от  до ).
В одном варианте изготовления хомута шероховатые поверхности ленты (1), дополнительного язычка (7) и зубьев (9) и (10) соответственно губок и основного язычка (6) выполнены одновременно с литьем всего изделия целиком в пресс-форме.
В другом варианте изготовления хомута шероховатые поверхности ленты (1), дополнительного язычка (7) и зубьев (9) и (10) соответственно губок и основного язычка (6) выполнены после литья всего изделия целиком в пресс-форме механической обработкой.
В третьем варианте изготовления хомута шероховатые поверхности ленты (1), дополнительного язычка (7) и зубьев (9) и (10) соответственно губок и основного язычка (6) выполнены в виде самоклеящейся силиконовой пленки для шлифовальных кругов, имеющей зернистость со средней величиной от 0,8 мкм до 1,6 мкм.
Хомут может быть выполнен из полимерного материала, металла или композиционных материалов целиком в виде одной детали.
Шланговый хомут функционирует следующим образом. Петлю из ленты (1) хомута устанавливают на трубе (шланге 14) в месте присоединения, после чего данную петлю из ленты (1) затягивают и основной язычок (6) вставляют в паз между губками (3) и (4), образуя замок (13). Зубья (10) основного язычка (6) устанавливают между зубьями (9) губок (3) и (4), образуя верхние и нижние зубчатые пары, надежно удерживающие замок (14) в закрытом состоянии. Дополнительный язычок (7) и лента (1) обеспечивают равномерное распределение усилия, передаваемого на шланг (14) при затяжке хомута. На фиг. 3 изображен хомут в закрытом положении при минимальном обжатии и максимальном диаметре D1 обжимаемого шланга, а на фиг. 4 изображен хомут в закрытом положении при максимальном обжатии и минимальном диаметре D2 обжимаемого шланга.
Чтобы открыть замок (14) хомута после закрытия, губку (3) перемещают боком относительно язычка (6) в противоположном направлении (перпендикулярно плоскости симметрии хомута) до тех пор, пока они не окажутся свободными друг от друга (фиг. 6).
Для подтверждения технического результата в части влияния шероховатости опорных поверхностей зубьев была проведена серия натурных испытаний. При обжатом на шланге хомуте на основной язычок (6) прикладывалась плавно возрастающая нагрузка до тех пор, пока язычок (6) не начинал перемещаться относительно губок (3) и (4), что приводило к выходу губок (3) и (4) и основного язычка (6) из зацепления.
Испытуемые образцы имели разную шероховатость опорной поверхности (12), в остальном образцы идентичны. Эксперименты показали (фиг. 6 и 7) следующую зависимость усилия, требуемого для разъединения замка (13) хомута от шероховатости опорной поверхности (12):
при Ra 0,1…0,12 максимальное усилие F 10…12,5 Н*
при Ra 1,0…1,4 максимальное усилие F 36…39 Н*
Из экспериментальных данных видно, что значение повышение шероховатости на опорных поверхностях зубьев увеличивает усилие на сдвиг основного язычка (6) относительно губок (3) и (4) в среднем в 3,2 раза, что значительно повышает надежность соединения элементов замка (13). * Испытания проводились при обжатии хомута на шланг диаметром 13 мм с одинаковым усилием обжатия.
Таким образом, достижение технического результата обеспечивается за счет выполнения поверхностей ленты и дополнительного язычка, контактирующих с поверхностью обжимаемого шланга с заданной шероховатостью, вследствие чего обеспечивается повышение коэффициента трения и равномерное распределение нагрузки между указанными контактирующими поверхностями, что препятствует проворачиванию хомута относительно оси шланга и перемещению хомута вдоль шланга, при сохранении равномерного распределения усилия обжатия шланга по всей поверхности контакта. Предотвращение случайного открытия хомута обеспечивается выполнением опорных поверхностей зубьев с заданной шероховатостью, что создает необходимую силу трения, препятствующую перемещению губок относительно язычка, и предотвращает непреднамеренное разъединение хомута.