ПОВОРОТНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к конструкциям штуцерных неподвижных разъемных соединений для трубопроводов пневматических систем.
Известен поворотный соединительный узел, состоящий из корпуса, имеющего наружный резьбовой участок, на котором навинчена шестигранная гайка со сферической проточкой, в которой установлено уплотняющее кольцо круглого сечения (см. Каталог «Sirit - air brake fittngs» edition 01/07, стр.А23, 710).
Недостатком известной конструкции являются низкая надежность и недолговечность из-за ускоренного износа уплотняющего кольца в результате многократного выкручивания и закручивания соединительного узла.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является соединительный узел неподвижных разъемных поворотных соединений для трубопроводов пневматических систем, содержащий корпус с подводящим резьбовым отверстием, поворотный резьбовой фитинг с резьбой на наружной поверхности, соответствующей резьбе корпуса, навинченную на резьбу гайку, шайбу, выполненную с кольцевой проточкой, внутренняя поверхность которой скошена с образованием ступени. В кольцевой проточке установлено повторяющее ее контур уплотняющее кольцо из эластомера с упором в ступень проточки (см. патент GB №1545857, MПK9 F16J 15/06, F16L 41/10).
Недостатком известного технического решения является сложность конструкции и низкая технологичность при сборке из-за наличия дополнительного элемента шайбы, которая, как и уплотняющее кольцо, имеет сложную конструктивную форму, а также его повышенная материалоемкость и недостаточная надежность.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание простой конструкции соединительного узла, имеющего пониженную материалоемкость и обеспечивающего достаточную герметичность и надежность соединения.
Для решения поставленной задачи в поворотном соединительном узле, содержащем корпус, имеющий на концах резьбовые участки, накидную гайку и уплотняющий элемент в виде кольца из эластомера, установленный с внутренней стороны накидной гайки, обращенной к уплотняющему элементу, под углом равным 45-75° выполнена коническая проточка, наружный диаметр которой равен (0,8-1,0) S, где S - размер под ключ, а внутренний диаметр равен внутреннему диаметру резьбы гайки, при этом уплотняющий элемент имеет круглое поперечное сечение диаметром (1,25-2,25) Р, где Р - шаг резьбы, а его внутренний диаметр равен (0,85-1.0)D, где D - наружный диаметр резьбы, при этом размер под ключ накидной гайки равен (1,15-1, 25) D, где D - наружный диаметр резьбы.
Отличительный признак, заключающийся в том, что с внутренней стороны накидной гайки, обращенной к уплотняющему элементу, под углом равным 45-75° выполнена коническая проточка, наружный диаметр которой равен (0,8-1,0) S, где S - размер под ключ, а внутренний диаметр равен внутреннему диаметру резьбы гайки, позволяет упростить технологию изготовления, а указанный диапазон размеров позволяет обеспечить формирование необходимого объема полости для уплотняющего элемента
Выполнение уплотняющего элемента с круглым поперечным сечением диаметром (1,25-2,25)Р, где Р - шаг резьбы, позволяет обеспечить необходимый объем материала уплотняющего кольца для заполнения впадин резьбы и полости между гайкой и приемным узлом, например, пневмоаппаратом.
Выполнение внутреннего диаметра уплотняющего кольца равным (0,85-1.0)D, где D - наружный диаметр резьбы позволяет обеспечить фиксацию кольца на резьбовом участке корпуса при его подсборке, а также предотвратить его смещение при хранении и транспортировке.
Сочетание указанных диапазонов размеров позволило обеспечить наилучшие результаты по габаритным размерам и материалоемкости соединительного узла.
Взаимодействие конической проточки накидной гайки с поверхностью уплотняющего кольца при завинчивании соединительного узла приводит к уменьшению сил скручивания кольца и возникновению сил, препятствующих выдавливанию уплотняющего кольца из указанной проточки и создающих повышенные удельные давления в зоне выхода резьбового участка соединительного узла из приемного узла, вследствие чего улучшаются уплотняющие свойства соединения, обеспечивающие его герметичность и, как следствие, его надежность.
Анализ известных технических решений по научно-технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами:
фиг.1 - поворотный соединительный узел в разрезе;
фиг.2 - уплотнительная зона соединительного узла в разрезе до сборки;
фиг.3 - уплотнительная зона соединительного узла в разрезе после сборки.
Поворотный соединительный узел содержит корпус 1, на концах которого выполнены резьбовые участки 2, шестигранную накидную гайку 3 и уплотняющий элемент 4.
С внутренней стороны накидной гайки 3, обращенной к уплотняющему элементу 4, под углом равным 45-75° выполнена коническая проточка 5. Наружный диаметр проточки 5 равен (0,8-1,0) S, где S - размер под ключ накидной гайки 3, а внутренний диаметр равен внутреннему диаметру резьбы гайки 3. Размер под ключ накидной гайки 3 равен (1,15-1,25) D, где D - наружный диаметр резьбы.
Уплотняющий элемент 4 выполнен в виде кольца из эластомера имеющего круглое поперечное сечение диаметром (1,25-2,25) Р, где Р - шаг резьбы, а его внутренний диаметр равен (0,85-1.0)D, где D - наружный диаметр резьбы.
Указанные диапазоны размеров были определены опытным путем и являются предпочтительными, так как позволяют обеспечить наилучшие результаты по герметичности, надежности и материалоемкости соединения.
Поворотный соединительный узел работает следующим образом.
Сначала производят предварительную подсборку поворотного соединительного узла для чего на резьбовой участок корпуса 1 на глубину примерно равную глубине заворачивания соединительного узла наворачивают накидную гайку 3 таким образом, что ее коническая проточка должна быть обращена к резьбовому отверстию приемного узла 6 (например, пневмоаппарата) и устанавливают уплотняющее кольцо 4.
Подсобранный соединительный узел вворачивается в приемный узел 6 до касания с ним уплотняющего кольца 4, затем соединительному узлу придают требуемое угловое положение относительно приемного узла, при этом гайка 3 находится в свободном положении и не препятствует провороту соединительного узла (см. фиг.2). Затем гайку 3 заворачивают, придерживая соединительный узел в требуемом угловом положении.
При заворачивании гайки 3 в месте контакта внутренней конической поверхности гайки 3 и уплотняющего кольца 4 возникает нормальная сила N под углом 90° к конической поверхности, сдвигающая кольцо 4 в зону фаски, выполненной в резьбовом отверстии приемного узла 6 и в зону соединения витков резьбы соединительного узла и приемного узла 6, а также препятствующая выдавливанию кольца 4 наружу. Так как площадь контакта конической поверхности гайки 3 с поверхностью уплотняющего кольца 4 минимальна момент сопротивления вращения гайки 3 минимальный и деформация кольца 4 также минимальна. Повышение момента заворачивания гайки 3 до 2-20 нм приводит к увеличению нормальной силы N, а невозможность выдавливания кольца 4 наружу приводит к тому, что эластомерный материал кольца 4 заполняет зону витков резьбы, зону фаски приемного узла 6 и коническую зону гайки 3. При необходимости заворачивание гайки 3 возможно до контакта ее с приемным узлом 6 (см. фиг.3). Возникающие при этом силы трения обеспечивают надежную фиксацию соединительного узла в требуемом положении и предотвращают самоотворачивание гайки 3 при вибрационных нагрузках. Получающееся при затяжке гайки 3 распределение удельных давлений на кольцо 4 приводит к тому, что в зоне соединения резьбы соединительного узла и приемного узла 6 возникают максимальные удельные давления, сконцентрированные непосредственно в зоне соединения профилей резьбы, что обеспечивает герметичность соединения при повышенных давлениях.
Заявляемое техническое решение имеет простую с пониженной материалоемкостью конструкцию, обеспечивающую достаточную герметичность и надежность соединения.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании.