УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБЫ И ФИТИНГА, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к технологии соединения гибких, эластичных полимерных труб с фитингами и может быть использована, в частности, в системах наружного и внутреннего обогрева или охлаждения, а так же горячего и холодного питьевого водоснабжения и отопления при соединении полимерных труб между собой посредством пластиковых фитингов, которые могут быть соединены с трубой за счет молекулярной памяти материала усадочной гильзы фитинга.
Из уровня техники известен узел соединения трубы и фитинга, выполненных из полимерного (пластикового) материала, содержащий штуцер фитинга, пластиковую трубу, охватывающую указанный штуцер, и усадочную гильзу, охватывающую конец указанной трубы в месте соединения со штуцером. При этом штуцер снабжен тремя кольцевыми выступами, имеющими в осевом сечении зубообразную форму, первый выступ размещен на конце штуцера, третий выступ контактирует с торцевой поверхностью конца трубы, а второй - расположен между первым и третьим выступом. Для осуществления соединения указанных элементов усадочную гильзу надевают на трубу, расширяют трубу специальным инструментов и размещают в трубе штуцер фитинга с обеспечением его обхвата трубой за счет усадки материала гильзы (см. патент РФ на полезную модель RU 109820, 27.10.2011).
Указанный соединительный узел и способ его получения могут быть реализованы в том случае, когда фитинг изготовлен из более жесткого материала по сравнения с материалом трубы (например: полифенилсульфон «PPSU», стеклонаполненый полиамид «ПА 610»). Однако данная технология не подходит для соединения материалов трубы и фитинга, выполненных из близких или идентичных по основным физико-химическим показателям материалов, поскольку в этом случае невозможно расширение конца трубы для последующей его усадки при использовании не эластичных видов пластика, либо может возникнуть деформация штуцера фитинга или его элементов, что отрицательно скажется на герметичности соединений.
Задачей заявленной полезной модели является создание надежного соединительного узла фитинга и трубы, выполненных из полимерных материалов с близкими или идентичными физико-химическим показателями: жесткостью, пластичностью, эластичностью, коэффициентами линейных удлинений, устойчивостью к механическому внешнему воздействию, устойчивостью к образованию медленных и быстрых трещин, длительной устойчивостью к воздействию используемых в системах температур и давлений теплоносителей, и т.д.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении длительной прочности соединения фитинга и трубы.
Указанный технический результат достигается в конструкции соединительного узла трубы и фитинга за счет того, что узел содержит полимерный штуцер фитинга, полимерную пластиковую трубу, охватывающую указанный штуцер, и полимерную усадочную гильзу, охватывающую конец указанной трубы в месте соединения со штуцером, при этом труба надета на штуцер фитинга путем ее расширения вместе с усадочной гильзой с обеспечением последующей обратной усадки материала гильзы, а штуцер выполнен с тремя основными кольцевыми выступами: первый из которых размещен на конце штуцера, третий выступ контактирует с торцевой поверхностью конца трубы, а второй - расположен между первым и третьим выступом; штуцер фитинга имеет две зоны, ограниченные упомянутыми выступами: в первой зоне между первым и вторым выступами штуцер имеет форму конуса, сужающегося в направлении его конца, а во второй зоне, расположенной между вторым и третьим выступом - форму конуса расширяющегося в этом направлении, а усадочная гильза с одного конца снабжена двумя внутренними выступами, первый выступ по торцевой поверхности контактирует с торцевой поверхностью конца трубы, а второй выступ, имеющий большую высоту по сравнению с первым выступом, по торцевой поверхности контактирует с торцевой поверхностью третьего выступа штуцера.
Кроме того указанный технический результат достигается в частных формах реализации полезной модели за счет того, что:
- штуцер фитинга снабжен двумя дополнительными кольцевыми выступами, прилегающими к основным первому и второму выступам, соответственно, со стороны первой зоны, при этом дополнительные выступы имеют полукруглую лицевую поверхность,
- в первой зоне коническая поверхность штуцера сопряжена с торцевыми поверхностями дополнительных кольцевых выступов,
- во второй зоне коническая поверхность штуцера с одной стороны сопряжена с лицевой поверхностью второго выступа штуцера, а с другой - с торцевой поверхностью третьего выступа штуцера,
- первая и вторая зоны штуцера имеют одинаковую длину,
- штуцер снабжен дополнительными упорами выполненными в виде выступов, контактирующих с внешней торцевой поверхностью гильзы.
Конструкция заявленного соединительного узла схематично показана на фиг. 1
Узел включает полимерный штуцер 1 фитинга, полимерную пластиковую трубу 2, охватывающую указанный штуцер 1, и усадочную гильзу 3, охватывающую конец указанной трубы 2 в месте соединения со штуцером 1.
Штуцер выполнен с тремя основными кольцевыми выступами 4, 5, 6, имеющими цилиндрическую лицевую поверхность, т.е. в осевом сечении граница выступов, контактирующая с трубой 2 является прямолинейной. Первый выступ 4 размещен непосредственно на конце штуцера 1, далее за ним выполнены второй 5 и третий 6 выступы. При этом третий 6 выступ контактирует по торцевой поверхности (по отношению трубе) с торцевой поверхностью конца трубы 2. Третий выступ 6 может быть выполнен с фаской со стороны, не контактирующей с торцом трубы 2. Упомянутые выступы 4, 5, 6 могут иметь почти одинаковую высоту.
Указанные выступы разделяют фитинг на две зоны 7 и 8. В первой зоне 7 между первым 4 и вторым 5 выступами штуцер 1 имеет коническую форму (форму усеченного конуса) сужающуюся в направлении его конца (на чертеже влево).
Во второй зоне 8, расположенной между вторым 5 и третьим 6 выступами штуцер 1 имеет форму усеченного конуса, расширяющегося в направлении конца штуцера. При этом коническая поверхность сопряжена с лицевой поверхностью второго выступа 5 (т.е. плавно переходит на данный выступ), и с торцевой поверхностью третьего выступы 6 штуцера (переходит в выступ 6 ступенчато).
Предпочтительно, чтобы зоны 7 и 8 штуцера фитинга имели почти одинаковую длину.
Кроме того, штуцер 1 может быть снабжен дополнительными кольцевыми выступами 12 и 13 с полукруглой формой профиля (в полукруглою лицевой поверхностью в осевом сечении). При этом дополнительный выступ 12 прилегает к первому основному выступу 4 со стороны первой зоны 7, а дополнительный выступ 13 - к второму выступу 5 также со стороны первой 7 зоны. В случае наличия данных выступов коническая поверхность первой зоны 7 сопрягается с торцевыми поверхностями дополнительных выступов 12 и 13 (переходит в выступы ступенчато), т.е выполнена в виде канавки (см. фиг. 1).
На штуцере могут быть также выполнены дополнительные упоры в виде выступов в форме «крылышек», которые при соединении контактируют с торцевой поверхностью гильзы с ее внешней стороны. Данные упоры 11 упрощают позиционирование штуцера 1 в трубе 2.
Усадочная гильза 3 до соединения имеет цилиндрическую форму со сквозным цилиндрическим отверстием, расположенным по оси гильзы, диаметр которого равен наружному диаметру соединяемой трубы. С одной стороны, по торцу, отверстие гильзы 3 заужено в своем сечении двумя внутренними кольцевыми выступами 9 и 10. Первый выступ 9 по своей торцевой поверхности контактирует с торцевой поверхностью трубы 2, являясь упором, ограничивающим ее продвижение внутри гильзы 3 в момент их соединения. Второй выступ 10, расположенный непосредственно на краю гильзы и имеющий большую высоту по отношению к первому выступу 9 гильзы, контактирует по своей торцевой поверхности с торцевой поверхностью третьего выступа 6 штуцера 1 фитинга, и тем самым фиксирует гильзу 3 в неподвижном состоянии на штуцере 1 в момент ее сжатия, зацепляясь за соответствующий выступ 6, что предотвращает сползание в результате воздействия повышенных показателей температуры и давления теплоносителя, а также является визуальным маяком качественного выполненного соединения - если гильза находится на своем месте, то соединение гарантирует соответствие заявленным эксплуатационным параметрам системы.
Заявленный соединительный узел получают следующим образом.
На трубу 2 надевают усадочную гильзу 3 до упора так, чтобы торцевая поверхность конца трубы контактировала с торцом первого выступа 9 гильзы 3. Затем трубу 2 вместе с гильзой 3 расширяют с помощью специального расширителя за счет пластической деформации материалов трубы 2 и гильзы 3. В образовавшееся расширенное отверстие трубы 2 вводят штуцер 1 фитинга, перемещение которого ограничивают упоры 11.
После этого начинается естественная усадка материала гильзы 3 за счет молекулярной памяти материала усадочной гильзы 3 с восстановлением ее прежней формы.
При этом в первой части фитинга 7, имеющей описанную конфигурацию, обеспечивается прогибание стенки трубы 2 под действием сжатия усадочной гильзы 3 и образование надежного упора от сползания в первом кольцевом выступе 4. Во второй части 8 штуцера 1 за счет ее описанной конфигурации обеспечивается фиксация трубы под действием сжатия гильзы 3 с увеличением коэффициента трения скольжения трубы 2 по штуцеру 1. При этом обеспечивается контакт третьего выступа 6 штуцера 1, по торцевым поверхностям с торцом конца трубы 2 и внутренней торцевой поверхностью второго выступа 10 гильзы, а по лицевой поверхности третьего выступа 6 с лицевой поверхностью первого выступа 9 гильзы 3. Третий выступ 6 штуцера обеспечивает дополнительную фиксацию гильзы от сползания.
В результате образуется прочное и надежное неразъемное соединение трубы 2 и штуцера 1.
Указанная конструкция соединительного узла исключает необходимость изготовления фитинга из более жесткого и соответственно более хрупкого полимерного материала, т.е. соединяемая полимерная труба и полимерный фитинг могут быть изготовлены либо из одного и того же материала, либо могут иметь похожую плотность материалов, что в свою очередь позволяет добиться одинакового коэффициента температурного расширения соединяемой трубы и фитинга в процессе эксплуатации. В частности труба и штуцер могут быть изготовлены из полиэтиленов PE-X (PE-Xb Isoplas P501), PE-RT (SP980). Усадочная гильза может быть выполнена из PE-X (PE-Xb Isoplas P602).
При этом заявленный соединительный узел обеспечивает повышение прочности и надежности соединения деталей по сравнению с известными аналогами.