Муфта соединительная электросварная

Предлагаемая полезная модель относится к соединениям или фитингам для труб, касается муфты соединительной электросварной, которая может быть использована для соединения и ремонта пластмассовых трубопроводов высокого давления.
Известен аналог - муфта соединительная электросварная - RU 200106, 29.06.2020, включающая корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки, и электроспираль, выполненную из металлической проволоки и установленную внутри корпуса, отличающаяся тем, что корпус выполнен с технологическими отверстиями, электроспираль установлена с отступами от краев корпуса, содержит две намотки, каждая из которых состоит из близко расположенных витков проволоки, последовательно соединенные между собой и выполненные друг от друга на расстоянии, при этом отступы от краев корпуса и расстояние между намотками электроспирали образуют холодные зоны, дополнительно устройство содержит металлические контакты для подключения сварочного аппарата, установленные в технологических отверстиях и соединенные с концами электроспирали, армирующий слой, выполненный из композиционного материала и расположенный между контактами для подключения сварочного аппарата.
Первым недостатком аналога является недостаточная защита от протечек через свариваемый участок. В случае, если сопряжение трубы с муфтой перед сваркой неплотное, может возникнуть дефект сварки - в этом месте участки не расплавятся. После сварки в этом месте возможны протечки наружу транспортируемой по трубопроводу среды. Вторым недостатком аналога является недостаточная защита от вытекания наружу расплавляемого материала трубы и муфты при проведении сварки.
Известен аналог - муфта соединительная электросварная -JP 2019215082, 08.00.2013, принятая в качестве прототипа, включающая корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки, и электроспираль, выполненную из металлической проволоки и установленную внутри корпуса с возможностью связи со сварочным аппаратом, электроспираль установлена с отступами от краев корпуса, дополнительно корпус содержит канавки на внутренней поверхности, расположенные ближе к краям корпуса по отношению к спирали, корпус имеет технологические отверстия с возможностью подачи среды под давлением снаружи внутрь корпуса, расположенные между канавкой и спиралью, в канавки установлены резиновые уплотнительные кольца круглого сечения.
Канавки с уплотнительными кольцами и технологические отверстия в прототипе предназначены для проведения испытаний на герметичность получаемых сварных соединений. Наличие канавок с уплотнительными кольцами также обеспечивает дополнительную защиту от протечек перекачиваемой среды через свариваемый участок.
Недостатком прототипа является невозможность осуществления надежной герметизации соединения трубы и муфты в месте установки уплотнительного кольца при значительных отклонениях диаметра и формы трубы от номинала. А также прототип не обеспечивает надежной герметизации от вытекания наружу расплава материала трубы и муфты, получаемого при сварке. Это приводит к ухудшению внешнего вида изделия после сварки. Упомянутые выше отклонения размеров могут быть обусловлены наличием местных вмятин или овальности в результате хранения труб, а также погрешностью изготовления труб и муфты. Поэтому, с одной стороны, изделия требуют высокой точности изготовления муфты и трубы, что увеличивает трудоемкость и стоимость их изготовления, с другой стороны, высокие требования к точности повышают вероятность брака.
Вторым недостатком прототипа является отсутствие фиксации труб в процессе проведения операции сварки, что приводит к повышенной трудоемкости проведения монтажных работ.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении плотной посадки трубы и муфты даже при наличии значительных отклонений диаметра и формы трубы от номинала, такой посадки, которая обеспечит надежную герметизацию соединения трубы и муфты и удерживание трубы перед сваркой и при сварке от нежелательного выхода из муфты.
Технический результат достигается в муфте соединительной электросварной, содержащей корпус, выполненный в виде цилиндрической втулки, электроспираль, выполненную из металлической проволоки и установленную внутри корпуса с возможностью связи со сварочным аппаратом, электроспираль установлена с отступами от краев корпуса, корпус содержит канавки на внутренней поверхности, расположенные ближе к краям корпуса по отношению к спирали, в канавки установлены уплотнительные кольца из эластичного материала. Уплотнительное кольцо имеет поперечное сечение вытянутой формы, которое образовано наружной поверхностью кольца, боковой упорной поверхностью для упора в канавку с предотвращением смещения, и внутренней поверхностью, причем наружная поверхность имеет сужающийся участок, который расположен ближе к краю корпуса, а боковая упорная поверхность расположена с противоположной стороны сужающегося участка, внутренняя поверхность содержит расположенные друг за другом канавки треугольного профиля, одна из сторон которого, расположенная ближе к краю корпуса, перпендикулярна оси кольца, внутренний диаметр уплотнительного кольца со стороны уплотняемой среды на пять процентов меньше внутреннего диаметра кольца, расположенного ближе к краю корпуса, форма канавки в области сужающегося участка наружной поверхности повторяет форму поверхности кольца.
На фиг. 1 изображен общий вид муфты соединительной электросварной.
На фиг. 2 изображен выносной вид места установки кольца муфты соединительной электросварной.
Муфта соединительная электросварная включает корпус 1, выполненный в виде цилиндрической втулки, как показано на фиг.1, электроспираль 2, выполненную из металлической проволоки и установленную внутри корпуса 1 с возможностью связи со сварочным аппаратом (на фиг. не показан), электроспираль 2 установлена с отступами от краев 3 корпуса 1, корпус 1 содержит канавки 4 на внутренней поверхности 5, расположенные ближе к краям 3 корпуса 1 по отношению к спирали 2, в канавки 4 установлены уплотнительные кольца 6 из эластичного материала.
Уплотнительное кольцо 6 имеет поперечное сечение вытянутой формы, как показано на фиг. 2, которое образовано наружной поверхностью 7 кольца 6, боковой упорной поверхностью 8 для упора в канавку с предотвращением смещения, и внутренней поверхностью 9, причем наружная поверхность 7 имеет сужающийся участок 10, который расположен ближе к краю 3 корпуса 1, с противоположной стороны сужающегося участка 10 расположена боковая упорная поверхность 8, внутренняя поверхность 9 содержит расположенные друг за другом канавки 11 треугольного профиля, одна из сторон 12 которого, расположенная ближе к краю 3 корпуса 1, перпендикулярна оси 13 кольца 6, внутренний диаметр d уплотнительного кольца 6 со стороны уплотняемой среды на пять процентов меньше внутреннего диаметра D кольца 6, расположенного ближе к краю 3 корпуса 1, форма канавки 4 в области сужающегося участка 10 наружной поверхности повторяет форму поверхности кольца 6.
Рассмотрим пример конкретной реализации муфты соединительной электросварной. Корпус 1 изготовлен из полиэтилена методом литья под давлением. Корпус может быть изготовлен из полиамида, полипропилена или других материалов с аналогичными свойствами: температурой плавления, электроизоляционными свойствами и физико-механическими свойствами. Электроспираль 2 выполнена из медной проволоки. Имеются контакты, которые не показаны на фигурах, предназначенные для подключения сварочного аппарата к электроспирали 2 и подачи на нее напряжения. Уплотнительное кольцо 6 изготовлено из силикона с твердостью 70 по Шору А. Кольцо может быть изготовлено из резины или других эластичных материалов с аналогичными свойствами: эластичностью, прочностью, стойкостью к высоким температурам.
Боковая упорная поверхность 8 предпочтительно перпендикулярна оси 13 муфты. Благодаря этому она упирается в соответствующую поверхность канавки 4 корпуса 1 при попытке смещать кольцо вглубь муфты при установке трубы. Но она может иметь небольшие отклонения от перпендикулярности с сохранением возможности упирания от смещения. Расположенные друг за другом канавки 11 треугольного профиля на внутренней поверхности 9 кольца 6 обеспечивают возможность установки трубы несмотря на плотное соединение за счет снижения трения в направлении установки трубы и увеличивают трение в обратном направлении, исключая самопроизвольный нежелательный выход трубы из муфты перед сваркой и при сварке. Такое свойство канавок 11 обеспечивается их геометрией - одна из сторон 12 профиля канавки, расположенная ближе к краю 3 корпуса 1, перпендикулярна оси 13 кольца 6, поэтому вторая сторона 14 профиля расположена под острым углом к оси 13. Описанная геометрия канавок 11 образует направленные внутрь корпуса 1 зазубрины 15, повышающие трение при движении трубы наружу из муфты.
Рассмотрим пример работы муфты соединительной электросварной. В корпус 1 с двух сторон устанавливают трубы, которые необходимо соединить. Например, номинальный проектный диаметр трубы равен 30 мм. Даже если диаметр трубы выполнен по нижнему пределу допуска по 16 квалитету, а именно равен 28,7 мм, то предлагаемая полезная модель обеспечивает плотное соединение трубы и муфты. Внутренний диаметр D кольца 6 на входе в муфту равен 30 мм. Он обеспечивает свободную установку трубы благодаря гарантированному зазору. Внутренний диаметр d уплотнительного кольца 6 со стороны уплотняемой среды на пять процентов меньше, то есть равен 30×0,95=28,5 мм. Он меньше указанного диаметра трубы по нижнему пределу допуска по 16 квалитету, равного 28,7 мм, на 0,2 мм. Благодаря этому обеспечивается плотное облегание трубы кольцом 6. Аналогичный результат получаем на трубах диаметром 100 мм, 200 мм, 300 мм и промежуточных значениях, а также на трубах большего и меньшего диаметров. Шестнадцатый квалитет является приведен в качестве примера, так как имеет относительно большой допуск применительно к данной сфере производства. При большей точности изготовления технический результат тоже обеспечивается. При отклонении формы трубы в указанных пределах плотное облегание трубы также обеспечивается. Соединение с использованием колец круглого сечения, которое применено в прототипе, требует точности выполнения диаметра труб по 7 квалитету и выше, а при меньшей точности соединение не обеспечивает герметичности. Тем самым в прототипе повышается вероятность брака.
Указанная форма внутренней поверхности 9 кольца 6 в виде расположенных друг за другом канавок 11 треугольного профиля позволяет установить трубу несмотря на то, что внутренний диаметр d обеспечивает плотное соединение. Направленный треугольный профиль снижает трение при движении трубы в направлении в сторону муфты, но повышает трение при ее движении в обратном направлении.
При установке трубы кольцо 6 деформируется, обеспечивая плотную посадку. После установки трубы в муфту осуществляют смещение трубы в обратном направлении - из муфты. Усилие от такого движения передается на кольцо 6 ввиду повышенного трения между трубой и кольцом 6, обеспечиваемого формой профиля канавок 11, и оно сжимается в области сужающегося участка 10, так как форма канавки 4 в области сужающегося участка 10 наружной поверхности повторяет форму поверхности кольца 6 - то есть она тоже сужается. Такое сжатие кольца 6 происходит с уменьшением диаметра D, что создает уплотнение посадки с трубой по всей внутренней поверхности 9 кольца 6.
После установки труб описанная форма внутренней поверхности 9 препятствует выходу трубы из муфты при сварке - обеспечивается фиксация трубы. Фиксацией трубы в муфте от выхода из зацепления повышается удобство работы персонала, осуществляющего сварку.
После установки труб в муфту сварочный аппарат подключают к контактам и подают напряжение на электроспираль 2. В результате этого корпус 1 и трубы нагреваются, часть их материала расплавляется, таким образом осуществляется сварка. Плотное соединение труб и муфты благодаря указанным размерам кольца 6 обеспечивает исключение вытекания расплава материала трубы и муфты наружу. Даже если между трубой и муфтой остались зазоры вследствие слабого контакта трубы и муфты из-за отклонений размеров, то наличие кольца указанной формы обеспечивает герметичность соединения в процессе эксплуатации. Если в процессе эксплуатации через зазоры муфты и трубы на кольцо 6 воздействует давление среды, то такое воздействие сильнее прижимает кольцо 6 к сужающемуся зазору между муфтой и трубой в области сужающегося участка 10, увеличивая плотность посадки.
Дополнительным преимуществом применения уплотнительного кольца 6 является защита свариваемой поверхности трубы от загрязнений. Это способствует лучшей свариваемости трубы и муфты, так как загрязнение препятствует полному сплавлению материалов муфты и трубы. При установке трубы уплотнительное кольцо предотвращает попадание загрязнения, выступая элементом, который механически удаляет загрязнение при движении трубы в направлении муфты.
Полезная модель снижает процент брака при осуществлении технологии сварки за счет обеспечения надежной герметизации соединения трубы и муфты от утечки транспортируемой по трубопроводу среды даже при наличии значительных отклонений диаметра и формы трубы от номинала. Полезная модель повышает эргономику процесса сварки - удобство осуществления сварки, путем исключения необходимости удерживания трубы перед сваркой и в процессе сварки в муфте. Полезная модель позволяет снизить затраты за счет исключения необходимости применения дополнительных устройств для удержания трубы в муфте до сварки и во время сварки.