СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СООБЩЕНИЯ ТЕКУЧИХ СРЕД, СНАБЖЕННОЕ КОЛЬЦОМ, УМЕНЬШАЮЩИМ УСИЛИЕ ПРИ СБОРКЕ
CONNECTOR FOR CONNECTION OF FLUID MEDIA WITH RING DECREASING FORCE DURING ASSEMBLY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области трубной арматуры, в частности к соединительному устройству для сообщения текучих сред, содержащему проточный трубчатый корпус с патрубком, проходящим в заданном осевом направлении и вводимым в осевом направлении в соединительную трубку с наружной кольцевой стопорной канавкой, и монтажную головку, в которой установлен патрубок, которая имеет приемную камеру, выполненную соосно с патрубком с возможностью вхождения в нее соединительной трубки для соединения последней с патрубком, и которая снабжена скобообразным фиксатором с двумя плечами, вводимыми в приемную камеру в направлении введения, перпендикулярном указанному осевому направлению, причем плечи выполнены таким образом, чтобы при осевом перемещении соединительной трубки в приемной камере к своему положению стопорения, в котором соединительная трубка полностью соединена с патрубком, упруго отжиматься друг от друга в приемной камере в направлении, проходящем поперек указанного осевого направления, а при достижении соединительной трубкой положения стопорения относительно патрубка - заскакивать в кольцевую канавку соединительной трубки за счет приближения друг к другу с обеспечением фиксации положения соединительной трубки в монтажной головке.
Уровень техники
Такого рода соединительные устройства широко используются для быстрого соединения с фланцем трубопроводов для текучих сред всех типов и в частности в автомобилестроении, где они служат для соединения топливных форсунок, фильтров и радиаторов. В некоторых случаях из-за сложности фланцев их изготовление путем механической обработки может потребовать нескольких операций повторной обработки. Вместе с тем с целью уменьшения себестоимости производства этих фланцев их производители в настоящее время отказались от выполнения отделочных операций на радиусах и имеющих фаски и скосы краях подлежащих соединению труб, а следовательно, они могут повредить уплотнения, имеющиеся в соединительных устройствах, подобных описанному выше. Также возможны повреждения фиксатора соединительного устройства в случае слишком высоких усилий введения, требующихся для введения соединительной трубки в соединительное устройство, что может случиться вследствие зажимания, прихватывания или зацепления элементов, вставляемых друг в друга.
В патенте US 7445249 описана соединительная трубка с кольцевым ребром, служащим для предварительного раскрытия скобообразного фиксатора в соединительном устройстве для сообщения текучих сред. Однако, как отмечено выше, производители фланцев с соединительными трубками стремятся упростить конструкцию таких соединительных трубок.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в создании соединительного устройства для сообщения текучих сред, снабженного механизмом предварительного разжатия скобообразного фиксатора.
Указанная задача решается предлагаемым в изобретении соединительным устройством для сообщения текучих сред, содержащим проточный, т.е. пропускающий через себя текучую среду, трубчатый корпус с патрубком, проходящим в заданном осевом направлении и вводимым в осевом направлении в соединительную трубку с наружной кольцевой стопорной канавкой, и монтажную головку, в которой установлен патрубок, которая имеет приемную камеру, выполненную соосно с патрубком с возможностью вхождения в нее соединительной трубки для соединения последней с патрубком, и которая снабжена скобообразным фиксатором с двумя плечами, вводимыми в приемную камеру в направлении введения, перпендикулярном указанному осевому направлению, причем плечи выполнены таким образом, чтобы при осевом перемещении соединительной трубки в приемной камере к своему положению стопорения, в котором она полностью соединена с патрубком, упруго отжиматься друг от друга в приемной камере в направлении, проходящем поперек указанного осевого направления, а при достижении соединительной трубкой положения стопорения относительно патрубка - заскакивать в кольцевую канавку соединительной трубки за счет приближения друг к другу с обеспечением фиксации положения соединительной трубки в монтажной головке. Отличием предлагаемого в изобретении соединительного устройства является наличие промежуточного кольца, установленного в приемной камере с возможностью скольжения в осевом направлении для предварительного разжатия фиксатора и проталкиваемого в осевом направлении соединительной трубкой при перемещении последней в приемной камере к патрубку, причем промежуточное кольцо имеет скосы, обеспечивающие отжатие двух плеч фиксатора друг от друга непосредственно перед достижением соединительной трубкой своего положения стопорения.
Таким образом, основополагающей идеей изобретения является обеспечение скользящего промежуточного кольца, сопровождающего движение соединительной трубки при ее введении в соединительное устройство на протяжении всего пути до ее положения стопорения, в котором она стопорится на патрубке, в результате чего уменьшаются напряжения в процессе установки соединительной трубки на патрубке.
К признакам предлагаемого в изобретении соединительного устройства для сообщения текучих сред, обеспечивающим его преимущества в частных случаях выполнения, относятся следующие:
- наличие упругого смещающего элемента, установленного в приемной камере таким образом, чтобы противодействовать осевому перемещению промежуточного кольца для возврата последнего в исходное положение при отсутствии толкающего воздействия на него со стороны соединительной трубки;
- выполнение промежуточного кольца с контрольным язычком, видимым снаружи монтажной головки при нахождении соединительной трубки в закрепленном на патрубке состоянии.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества настоящего изобретения выявляются в приведенном ниже подробном описании на примере варианта его выполнения, не ограничивающего его объем и поясняемого прилагаемыми чертежами, на которых показано:
на фиг. 1 - покомпонентное изображение в аксонометрии предлагаемого в изобретении соединительного устройства для сообщения текучих сред;
на фиг. 2 и 3, 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9 - продольные разрезы показанного на фиг. 1 соединительного устройства для сообщения текучих сред в двух параллельных его оси плоскостях, демонстрирующие последовательность различных этапов процесса его сборки;
на фиг. 10 и 11 - поперечные разрезы показанного на фиг. 1 соединительного устройства для сообщения текучих сред, где секущая плоскость проходит через фиксатор, в частности обозначена на фиг. 9 плоскостью А-А, иллюстрирующие соответственно отпирающее и запирающее положения фиксатора.
Осуществление изобретения
Как показано на чертежах, в частности на фиг. 1, предлагаемое в изобретении соединительное устройство 1 для сообщения текучих сред содержит трубчатый корпус 2, уплотнения 3, промежуточное кольцо 4, упругий смещающий элемент 5, фиксирующие средства (фиксатор) 6 и полую головку, выполненную подобно втулке 7. Соединительное устройство 1 предназначено для приема соединительной трубки 8 (видимой на фиг. 4-11).
Корпус 2 имеет патрубок 20, проходящий в осевом направлении А, и заершенные патрубки 21 (в рассматриваемом случае их два), с которыми патрубок 20 образует фитинг-тройник. Через патрубок 20 и заершенные патрубки 21 вдоль их соответствующих осей проходят каналы 22, сообщающиеся друг с другом и также образующие Т-образное соединение. Разумеется, корпус 2 может иметь любую другую подходящую форму. Таким образом, обеспечена возможность движения текучей среды по каналам, т.е. из канала 22 патрубка 20 к каналам 22 одного или обоих заершенных патрубков 21 и в обратном направлении. Патрубок 20 выполнен в целом цилиндрическим и имеет наружную окружную канавку 23, находящуюся со стороны его свободного конца и предназначенную для размещения в ней кольцевой прокладки 3, образующей средство уплотнения после надевания соединительной трубки 8 на патрубок 20. Патрубок 20 также имеет распределенные по его периферии продольные ребра 24, в рассматриваемом примере в количестве четырех, функция которых разъясняется далее по тексту. Эти продольные ребра 24 проходят только на протяжении части патрубка 20, противоположной его свободному концу. Концы продольных ребер 24 сопрягаются с цилиндрическим участком патрубка 20 посредством наклонных поверхностей 25 (видимых на фиг. 1), функциональное назначение которых разъясняется ниже.
На чертежах в сечении промежуточное кольцо 4 закрашено черным цветом. Оно содержит направляющее кольцо 40 (видимое на фиг. 1), внутренний диаметр которого немного больше наружных размеров продольных ребер 24 патрубка 20, на которых оно установлено, с тем, чтобы обеспечить ему возможность скольжения. На внешней стороне направляющего кольца 40 имеется цилиндрический участок 41, за которым следует скос (фаска) 42, расширяющийся по мере увеличения расстояния от цилиндрического участка 41. Скос 42 расположен таким образом, чтобы при надетом на патрубок 20 промежуточном кольце 4 он выступал наружу из свободного конца патрубка 20. Скос 42 выполнен по меньшей мере частично кольцевым. В рассматриваемом примере скос 42 имеет два отдельных концентрических участка. Промежуточное кольцо 4 дополнительно содержит два отдельных, диаметрально противоположных язычка 43, выполненных за одно целое с направляющим кольцом 40. Эти язычки 43 расположены между участками скоса 42 и вписаны в цилиндр, диаметр которого превышает диаметр скоса 42. Язычки 43 также являются упруго деформируемыми. На свободном конце каждого язычка 43 имеется по одному радиальному выступу 44, функция которого разъясняется далее по тексту. После надевания промежуточного кольца 4 на патрубок 20 язычками 43 создается кольцевое посадочное гнездо 45 между промежуточным кольцом 4 и патрубком 20. Промежуточное кольцо 4 может скользить по патрубку 20 в направлении А между передним положением, в котором оно располагается вблизи свободного конца патрубка 20, и задним положением, в котором оно находится вдали от свободного конца патрубка 20 и близко к заершенным патрубкам 21.
В рассматриваемом примере упругий смещающий элемент 5 представляет собой пружину сжатия с витками, у которых внутренний диаметр слегка превышает наружные размеры продольных ребер 24, а внешний диаметр немного меньше диаметра кольцевого посадочного гнезда 45 промежуточного кольца 4. Таким образом, обеспечена возможность надевания упругого смещающего элемента 5 на патрубок 20 и его частичной посадки в кольцевое посадочное гнездо 45 промежуточного кольца 4. Один конец упругого смещающего элемента 5 опирается на край направляющего кольца 40 промежуточного кольца 4, а другой - на радиальный буртик 26 корпуса 2. Упругий смещающий элемент 5 стремится отжимать промежуточное кольцо 4 к исходному положению покоя, соответствующему переднему положению.
Средство стопорения включает в себя упруго деформируемый скобообразный (U-образный) фиксатор 6, образованный, например, пружинной проволокой. На чертежах фиксатор 6 в сечении показан в черном цвете. Таким образом, два плеча или две ветви 60, образующие параллельные продольные стороны фиксатора 6, можно с усилием развести друг от друга в направлении, проходящем поперек направления А, в отпирающее положение, а после их отпускания они под действием силы упругости сходятся, возвращаясь в запирающее положение.
На своем переднем торце втулка 7 имеет внутренний проем 70, форма и размеры которого являются по существу взаимно дополняющими с формой и размерами промежуточного кольца 4. Таким образом, втулка 7 содержит продольные прорези 71, предназначенные для обеспечения возможности прохождения язычков 43 промежуточного кольца 4. Эти продольные прорези 71 служат для того, чтобы гарантировать нахождение промежуточного кольца 4 в требуемом угловом положении относительно втулки 7 при проведении сборки. Расстояние между этими продольными прорезями 71 меньше расстояния, разделяющего радиальные выступы 44. Поэтому для прохождения в продольные прорези 71 язычкам 43 необходимо отогнуться друг к другу. Кроме того, с продольными прорезями 71 совмещены два радиальных окна 72, которые проходят через средний участок втулки 7 и через которые язычки 43 видны при нахождении промежуточного кольца 4 в его заднем положении. Когда втулка 7 надета на патрубок 20, между втулкой и патрубком образована кольцевая камера 73, в которой с возможностью скольжения установлено промежуточное кольцо 4. Эта кольцевая камера 73 выполнена соосно с патрубком 20 с возможностью вхождения в нее конца соединительной трубки 8, надеваемой на свободный конец патрубка 20 путем осевого введения патрубка в трубку, сопровождающегося проталкиванием промежуточного кольца 4 в осевом направлении. Внутренний проем 70 втулки 7 дополнительно имеет внутренние радиальные выемки 74, ограничивающие радиальные окна 72 спереди и служащие местом упора для радиальных выступов 44 язычков 43 промежуточного кольца 4. Муфта 7 также содержит два радиальных отверстия 75, расположенных диаметрально противоположно друг другу и открывающихся во внутренний проем 70. В окружном направлении радиальные отверстия 75 расположены между продольными прорезями 71 под некоторым углом. Эти радиальные отверстия 75 предназначены для размещения в них ветвей 60 фиксатора 6 и по краям окаймлены радиальными ребрами 76 (видимыми на фиг. 1), направляющими ветви 60 фиксатора 6 между его запирающим и отпирающим положениями. На своем конце, удаленном от продольных прорезей 71, втулка 7 содержит два отдельных друг от друга, криволинейных продольных крыла 77 (видимых на фиг. 1), продолжающих внутренний проем 70. Эти продольные крылья 77 ориентированы вдоль одной линии с продольными прорезями 71 и предназначены для обхватывания с двух сторон места пересечения между заершенными патрубками 21 корпуса 2 с целью придания втулке 7 требуемой угловой ориентации относительно корпуса 2 во время сборки.
В качестве средства соединения используется соединительная трубка 8 с проходящим через нее главным отверстием 80. Наружный диаметр соединительной трубки 8 по существу равен максимальному диаметру промежуточного кольца 4 в том месте, где скос 42 достигает своего наибольшего значения. Используемая соединительная трубка 8 также снабжена кольцевой канавкой 81, в данном случае круглой, предназначенной для размещения в ней ветвей 60 фиксатора 6. Форма конца соединительной трубки несущественна.
Как показано на фиг. 2 и 3, перед использованием соединительного устройства 1 для сообщения текучих сред проводят его сборку, в ходе которой на корпус 2 устанавливают кольцевую прокладку 3, упругий смещающий элемент 5, промежуточное кольцо 4, втулку 7 и фиксатор 6. Во время сборки упругий смещающий элемент 5 направляется на патрубке 20 продольными ребрами 24 и наклонными поверхностями 25, что облегчает его введение. Для введения промежуточного кольца 4 во втулку 7 язычки 43 упруго деформируются по направлению друг к другу для обеспечения возможности прохождения радиальных выступов 44 в продольные прорези 71. Когда радиальные выступы 44 оказываются напротив радиальных окон 72, язычки 43 отпружинивают обратно. Тогда промежуточное кольцо 4 стопорится во втулке 7 за счет зацепления его радиальных выступов 44 и внутренних радиальных выемок 74 втулки 7. В этом предварительно собранном состоянии соединительного устройства 1 для сообщения текучих сред ветви 60 фиксатора 6 находятся в запирающем положении, выступая в кольцевую камеру 73 и опираясь на направляющее кольцо 40 промежуточного кольца 4. Промежуточное кольцо 4 удерживается упругим смещающим элементом 5 в своем переднем положении. Угловое положение промежуточного кольца 4 относительно втулки 7 обеспечивается язычками 43 и радиальными окнами 72. Кроме того, за обеспечение углового положения втулки 7 относительно корпуса 2 отвечают продольные крылья 77 и заершенные патрубки 21.
Как показано на фиг. 4 и 5, перед надеванием соединительной трубки 8 ее сначала устанавливают по оси патрубка 20, а затем ведут в осевом направлении по патрубку 20 и вводят во внутренний проем 70 втулки 7. В процессе этого свободный конец соединительной трубки 8 соприкасается со стороной промежуточного кольца 4. Герметичность между соединительной трубкой 8 и патрубком 20 обеспечивается кольцевой прокладкой 3. На фиг. 6 и 7 показано продолжение процесса введения свободного конца соединительной трубки 8 в осевом направлении, приводящего к перемещению промежуточного кольца 4 в кольцевой камере 73, постепенному сжатию упругого смещающего элемента 5 и скольжению ветвей 60 фиксатора 6 по направляющему кольцу 40. В соответствующий изображению на данных чертежах момент времени фиксатор 6 все еще находится в запирающем положении. Введение свободного конца соединительной трубки 8 продолжается. Ветви 60 фиксатора 6, войдя в контакт со скосом 42, упруго отжимаются друг от друга поперек направления А до тех пор, пока скос 42 не пройдет мимо. Как показано на фиг. 10, в этот момент времени ветви 60 фиксатора 6 находятся в отпирающем положении, в котором их разделяет расстояние, позволяющее свободному концу соединительной трубки 8 проходить без заедания. На этом этапе сжатие упругого смещающего элемента 5 увеличивается. Процесс введения свободного конца соединительной трубки 8 протекает далее. Как показано на фиг. 8, 9 и 11, когда ветви 60 фиксатора 6 оказываются напротив кольцевой канавки 81 соединительной трубки 8, они отпружинивают обратно и, заскакивая в кольцевую канавку 81, переходят в свое запирающее положение, в котором они препятствуют извлечению соединительной трубки 8 из втулки 7 и патрубка 20. Теперь соединительная трубка застопорена в соединении с патрубком. Герметичность между соединительной трубкой 8 и патрубком 20 по-прежнему обеспечивает кольцевая прокладка 3. В этом запирающем положении язычки 43 промежуточного кольца 4 видны через радиальные окна 72 втулки 7. Визуальный контроль положения язычков 43 в радиальных окнах 72 дает возможность удостовериться в правильности присоединения соединительной трубки 8 и ее эффективном стопорении. Соединительная трубка 8 надежно присоединена к соединительному устройству 1 для сообщения текучих сред.
При необходимости соединительную трубку 8 можно легко отсоединить от соединительного устройства 1 для сообщения текучих сред путем нажатия на язычки 43, смещающего их навстречу друг другу, для выведения радиальных выступов 44 из внутренних радиальных выемок 74. Тогда упругий смещающий элемент 5 можно освободить, потянув с силой за соединительную трубку 8, в результате чего ветви 60 фиксатора 6 выйдут из круглой прорези в кольцевой канавке 81 соединительной трубки 8. Упругий смещающий элемент 5 противодействует осевому перемещению промежуточного кольца к патрубку и стремится удерживать промежуточное кольцо 4 в его исходном переднем положении при отсутствии толкающего воздействия на него со стороны соединительной трубки. Таким образом, после извлечения соединительной трубки 8 ее снова можно присоединить к соединительному устройству 1 для сообщения текучих сред, как это описано выше.
Выше наглядно показано, что предлагаемое в изобретении соединительное устройство 1 для сообщения текучих сред позволяет ограничить усилие, прикладываемое в процессе присоединения соединительной трубки 8. Это достигается за счет того, что промежуточное кольцо 4, в частности его скос или фаска 42, облегчает продавливание соединительной трубки 8 через фиксатор 6, и при этом придание концу соединительной трубки 8 какой-либо конкретной формы не требуется. Очевидно, что возможности осуществления настоящего изобретения не ограничены рассмотренным вариантом выполнения, в который могут быть внесены изменения, не выходящие за пределы объема изобретения.