СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
CONNECTION DEVICE AND ITS MANUFACTURING METHOD

Изобретение относится к соединительному устройству, содержащему два концевых участка труб и один профильный хомут, имеющий ленту с основанием и двумя наклонными боковыми стенками, между которыми расположен кольцевой уплотнительный элемент.
Кроме того, изобретение относится к способу изготовления такого соединительного устройства.
Соединительные устройства такого типа применяют, например, в выпускных системах механических транспортных средств, где, как правило, требуется герметичное соединение между трубами или концевыми участками труб. До сих пор концевые участки труб соединяют друг с другом при помощи относительно дорогостоящих фланцевых и уплотнительных конструкций. При этом сначала фланцы герметично приваривают к концевым участкам труб и затем концевые участки труб соединяют друг с другом при помощи соединительного элемента, который охватывает оба фланца и стягивает концевые участки труб. Соединительный элемент, как правило, содержит уплотнительный элемент, который служит для уплотнения концевых участков труб. Для размещения уплотнительного элемента, как правило, требуется дополнительная уплотнительная камера.
Изготовление герметичного фланцевого соединения, как правило, требует дополнительных точеных деталей и является относительно дорогостоящим. Из-за наличия уплотнительной камеры затраты на изготовление такого соединения дополнительно возрастают.
Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить простое соединительное устройство для герметичного соединения двух концевых участков труб.
Эта задача решается тем, что в соединительном устройстве указанного типа, согласно изобретению, концевые участки труб на своих обращенных друг к другу концах имеют проходящие по окружности, выступающие наружу гофры, при этом концы боковых стенок охватывают гофры на обращенных друг от друга сторонах.
Таким образом, вместо использования дополнительных точеных деталей в виде фланцев, которые закрепляют на концевых участках труб, согласно изобретению, каждый концевой участок трубы снабжен по меньшей мере одним гофром, выступающим наружу. Гофр представляет собой деформированную наружу область концевого участка трубы и, таким образом, образует на нем проходящее по окружности утолщение. Так как гофр является одним целым с концевым участком трубы, опасность утечки текучей среды в этом месте отсутствует. При этом благодаря деформированию концевого участка трубы для образования гофра повышается прочность концевого участка трубы. Благодаря использованию профильного хомута возможно применение удобного конструктивного элемента, который может изготавливаться в массовом производстве. При стягивании профильного хомута на концевые участки труб через уплотнительный элемент передаются по существу радиальные силы, в результате чего уплотнительный элемент герметично прижимается к концевым участкам труб или к их концам, и место соединения между концевыми участками труб обжимается. Одновременно благодаря наклонному выполнению боковых стенок осуществляется передача сил в осевом направлении от боковых стенок на гофры, вследствие чего концевые участки труб сжимаются в осевом направлении. Таким образом, посредством стягивания профильного хомута одновременно происходит запрессовывание уплотнения и сжатие концевых участков труб в осевом направлении. В результате простым путем создается герметичное соединение и одновременно предотвращается возможность разъединения этого соединения.
Особенно предпочтительно, чтобы концевые участки труб имели одинаковый диаметр и прилегали друг к другу торцами. То есть, концевые участки труб расположены встык друг относительно друга и удерживаются вместе в осевом направлении профильным хомутом, который одновременно воздействует радиальной силой на уплотнительный элемент, так что образуется герметичное соединение. Благодаря одинаковому диаметру концевых участков труб упрощается конструктивное выполнение профильного хомута и уплотнительного элемента.
Концы боковых стенок предпочтительно находятся на расстоянии в радиальном направлении от концевых участков труб. Если даже в стянутом состоянии концы боковых стенок находятся на расстоянии в радиальном направлении от концевых участков труб, то гарантируется, что радиальные силы стягивания действуют по существу на уплотнительный элемент и сжимают его, а передачи сил от хомута непосредственно на концевые участки труб не происходит. Напротив, силы передаются только на гофры и уплотнительный элемент.
Уплотнительный элемент предпочтительно прилегает к основанию и боковым стенкам, а в области концов боковых стенок уплотнительный элемент имеет выемку. Эта выемка служит для предварительного позиционирования профильного хомута на гофрах. Впрочем, для передачи сил от хомута на уплотнение имеется в наличии сравнительно большая поверхность.
Особенно предпочтительно, чтобы выемка была меньше, чем гофры. При стягивании профильного хомута гофры вдавливаются в выемку и происходит деформирование уплотнительного элемента. При этом обеспечивается прилегание уплотнительного элемента также и к внутренним сторонам гофров, что повышает надежность уплотнения.
Ширина основания предпочтительно меньше расстояния между гофрами. Благодаря этому на гофры всегда может действовать осевая сила от боковых стенок, так что концевые участки труб стягиваются друг к другу в осевом направлении. Расстояние между концами боковых стенок больше, чем протяженность основания в осевом направлении. Таким образом, боковые стенки расположены друг относительно друга в виде буквы V, но между ними имеется плоское основание.
Предпочтительно, чтобы гофры имели проходящую в радиальном направлении прямолинейную область. Благодаря этому гофры имеют достаточную протяженность в радиальном направлении и при стягивании профильного хомута концы боковых стенок не прилегают к концевым участкам труб в радиальном направлении. Одновременно достигается достаточное сжатие уплотнительного элемента. Протяженность гофр в радиальном направлении может быть примерно равна двойной толщине стенки концевых участков труб.
В одном предпочтительном варианте выполнения уплотнительный элемент имеет на внутренней в радиальном направлении стороне вставную гильзу, которая перекрывает в осевом направлении зазор между концевыми участками труб. Вставная гильза изготовлена из относительно прочного на растяжение материала, например из металла. Вставная гильза предотвращает проникновение уплотнительного элемента в зазор между концевыми участками труб. Благодаря этому упрощается стягивание концевых участков труб. Одновременно предотвращается повреждение уплотнительного элемента кромками на концах концевых участков труб. Осевой размер вставной гильзы должен быть несколько больше зазора между концевыми участками труб при не стянутом профильном хомуте.
В другом предпочтительном варианте выполнения уплотнительный элемент имеет на своей внутренней в радиальном направлении стороне кольцевой элемент, который входит в зазор между концевыми участками труб. Кольцевой элемент может быть выполнен как одно целое с уплотнительным элементом или в виде отдельной детали. Этот кольцевой элемент образует упор, к которому прижимаются в осевом направлении концы концевых участков труб. Благодаря этому достигается, во-первых, центрирование уплотнительного элемента и тем самым профильного хомута относительно концевых участков труб, и во-вторых, дополнительное уплотнение. Также предотвращается непосредственный контакт между концами концевых участков труб и опасность их повреждения. Кольцевой элемент может быть выполнен как одно целое с уплотнительным элементом или в виде отдельной детали, т.е. может быть расположен на внутренней стороне уплотнительного элемента в качестве дополнительного элемента или может являться частью уплотнительного элемента.
Указанная задача решается также тем, что в способе указанного выше типа, согласно изобретению, на каждом концевом участке трубы выполняют выступающий наружу гофр, при этом расстояние между гофрами выбирают таким, что боковые стенки профильного хомута охватывают гофры, а концы боковых стенок находятся на расстоянии в радиальном направлении от концевых участков труб.
Выполнение гофров представляет собой относительно простое формообразование, которое допускает приложение осевых сил, которые удерживают концевые участки труб в осевом направлении или даже прижимают их друг к другу. Осевые силы прикладывают при помощи профильного хомута, или при помощи его наклонных боковых стенок, которые контактируют с гофрами. При стягивании профильного хомута происходит сжатие уплотнительного элемента, что обеспечивает требуемую герметичность соединения. Профильный хомут позиционируют так, что уплотнительный элемент расположен симметрично над местом соединения концевых участков труб. Это может быть достигнуто посредством того, что гофры сформированы на одинаковых расстояниях от концов концевых участков труб. В отличие от приваренных фланцев, гофры представляют собой деформированную часть концевых участков труб, благодаря чему отсутствует опасность негерметичности. Образование проходящих по окружности гофров является менее дорогостоящей операцией, чем изготовление фланцев в виде дополнительных точеных деталей, которые дополнительно нужно герметично закрепить на концевых участках труб. Поэтому предложенным способом можно очень просто и экономично изготовить соединительное устройство для герметичного соединения двух концевых участков труб.
Ниже со ссылками на чертежи описан предпочтительный вариант осуществления изобретения. На чертежах:
фиг.1 схематично изображает соединительное устройство в разрезе,
фиг.2 - предпочтительный вариант выполнения уплотнительного элемента и
фиг.3 - другой вариант выполнения уплотнительного элемента.
На фиг.1 показано соединительное устройство 1, содержащее два концевых участка 2, 3 труб, которые удерживаются вместе профильным хомутом 4. Профильный хомут 4 имеет ленту 5, имеющую основание 6 и две боковые стенки 7, 8. Конструкция профильных хомутов в общем известна.
Концы 9, 10 боковых стенок 7, 8 охватывают гофры 11, 12, которые расположены на концевых участках 2, 3 труб в области концов 13, 14. Боковые стенки 7, 8 профильного хомута 4 прилегают к наружным сторонам гофров 11, 12 таким образом, что при стягивании хомута 4 через боковые стенки 7, 8 на гофры 11, 12 действует осевая сила, поджимающая концевые участки 2, 3 труб друг к другу. Желательно, но не обязательно, чтобы концевые участки труб примыкали друг к другу своими торцами. Посредством сжатия уплотнительного элемента 15, который расположен в профильном хомуте 4 между основанием 6 и боковыми стенками 7, 8, в любом случае снаружи образуется герметичное уплотнение между концевыми участками 2, 3 труб. Уплотнительный элемент 15 при стягивании профильного хомута 4 сжимается в радиальном направлении между основанием 6 и концевыми участками 2, 3 труб.
Уплотнительный элемент 15 в области концов 9. 10 боковых стенок 7, 8 имеет выемки 16, 17, в которые при стягивании профильного хомута 4 входят гофры 11, 12. Выемки 16, 17 меньше гофр 11, 12, так что при стягивании хомута уплотнительный элемент 15 сжимается.
Гофры 11, 12 расположены на расстоянии "а" друг от друга, которое больше, чем протяженность основания 6 в осевом направлении. Благодаря этому через боковые стенки 7, 8 на гофры 11, 12 всегда может действовать осевая сила. В радиальном направлении гофры 11, 12 расположены таким образом, что они имеют проходящие в радиальном направлении прямолинейные области 18, 19. Так как гофры образованы путем деформирования материала, наружный в радиальном направлении край гофров всегда скруглен, что благоприятно в отношении прилегания боковых стенок 7, 8 к гофрам 11, 12. Благодаря протяженности гофров 11, 12 в радиальном направлении концы 9, 10 боковых стенок 7, 8 при стягивании профильного хомута 4 не примыкают в радиальном направлении к концевым участкам 2, 3 труб и не препятствуют дальнейшему сжатию уплотнительного элемента 15.
Гофры 11, 12 выполнены на концевых участках 2, 3 труб симметрично, т.е. на расстоянии от концов 13, 14 концевых участков 2, 3 труб, равном половине расстояния "а". Уплотнительный элемент 15 всегда закрывает место соединения концевых участков 2, 3 труб.
Профильный хомут 4 может иметь различные стяжные средства, например стяжной винт (не показан).
На фиг.2 уплотнительный элемент 15 на внутренней в радиальном направлении стороне 20 снабжен вставной гильзой 21, которая прилегает в радиальном направлении снаружи к концевым участкам 2, 3 труб и перекрывает в осевом направлении зазор 22, образованный между ними или между их концами 13, 14. Вставная гильза 21 выполнена из относительно неэластичного материала, например из металла, и при стягивании профильного хомута 4 предотвращает проникновение уплотнительного элемента 15 в зазор 22, что препятствовало бы подтягиванию концевых участков 2, 3 труб друг к другу. Одновременно уплотнительный элемент 15 в области концов 13, 14 концевых участков 2, 3 труб защищен от повреждений.
На фиг.3 показан вариант выполнения уплотнительного элемента 15, в котором он выполнен как одно целое с кольцевым элементом 23, проходящим в зазор 22 между концевыми участками 2, 3 труб. Концы 13, 14 концевых участков 2, 3 труб прилегают в осевом направлении к кольцевому элементу 23. Поэтому кольцевой элемент 23 предотвращает непосредственный контакт концов 13, 14 и дополнительно улучшает герметизирующее действие уплотнительного элемента 15.
Вместо выполнения кольцевого элемента 23 за одно целое с уплотнительным элементом 15, как показано на фиг.3, кольцевой элемент 23 может представлять собой отдельную деталь и располагаться на внутренней стороне 20 уплотнительного элемента 15.
При помощи соединительного устройства согласно изобретению можно герметично соединить друг с другом два концевых участка труб, при этом, в отличие от известного устройства, не требуются дополнительные точеные детали, например фланцы, которые сначала нужно присоединить к концевым участкам труб. Согласно изобретению, на концевых участках труб выполнены простые, проходящие по окружности гофры, которые служит для фиксации положения этих участков в осевом направлении при помощи профильного хомута. Профильный хомут служит также для прижимания уплотнительного элемента в радиальном направлении к концевым участкам труб, благодаря чему уплотняется место их соединения. Преимущество гофров состоит в том, что они выполнены как одно целое с концевыми участками труб, благодаря чему отсутствуют проблемы герметичности. При этом дополнительная уплотнительная камера не нужна, так как требуемое пространство обеспечено профильным хомутом. Таким образом, простыми средствами достигается как фиксация положения в осевом и радиальном направлениях, так и герметичное соединение.