БЫСТРОРАЗЪЕМНОЕ ТРУБНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Полезная модель относится к устройствам для соединения труб и более точно касается быстроразъемного трубного соединения.
Известны быстроразъемные трубные соединения различного типа, представляющие собой соединение жесткой трубы с наконечником, обеспечивающее соосное герметичное соединение двух труб, транспортирующих такую жидкость, как топливо. Такие соединения представлены, например, в приведенных ниже источниках патентной информации:
- патент Великобритании №2339455, МПК7 F16L 37/38, опубликован 26.01.2000 г.;
- патент ГДР №288443, МПК5 F16L 37/16, опубликован 27.10.1983 г.;
- патент Японии №3079813, МПК7 F16L 37/084, опубликован 04.04.1991 г.;
- патент Китая №1064534, МПК7 F16L 33/22, опубликован 16.09.1992 г.;
- патент США №5249830, МПК7 F16L 37/08, опубликован 05.10.1993 г.;
- патент Польши №294381, МПК7 F16L 37/12, опубликован 02.11.1992 г.;
- патент Франции №2707727, МПК7 F16L 37/088, опубликован 20.01.1995 г.;
- патент Словении №651198Т, МПК7 F16L 37/084, опубликован 29.02.2000 г.;
- патент Франции №2770889, МПК7 F16L 37/088, опубликован 14.05.1999 г.;
- патент WO 0001975, МПК7 F16L 37/084, опубликован 13.01.2000 г.;
- патент США №6481758, МПК7 F16L 33/00, опубликован 19.11.2002 г.;
- патент Германии №6010825, МПК7 F16L 37/084, опубликован 22.12.2005 г.;
- патент США №2007059972, МПК8 F16L 37/084, опубликован 15.03.2007 г.;
- патент ЕР 0079274, МПК7 F16L 37/22, опубликован 18.05.1983 г.;
- патент США №5028080, МПК5 F16L 37/10, опубликован 02.07.1991 г.;
- патент Великобритании №2051283, МПК3 F16L 37/08, опубликован 14.01.1981 г.;
- патент США №4915421, МПК4 F16L 37/12, опубликован 10.04.1990 г.;
- патент Франции №2845148, МПК7 F16L 13/02, опубликован 02.04.2004 г.
Известно быстроразъемное трубное соединение, в котором труба способна быть введенной в наконечник и имеет кольцевое утолщение, отделенное от ее конца, в то время как наконечник имеет внутренний паз, предназначенный удерживать, по меньшей мере, одно кольцевое уплотнение и предусмотренный в зоне, которая, когда наконечник насажан на трубу, находится напротив зоны трубы, расположенной между ее концом и утолщением, причем наконечник содержит запирающий орган, включающий средства запирания, упруго изгибаемые в радиальном направлении между положением свободного состояния и положениями размыкания и замыкания (FR, заявка  №9305558, кл. F16L 37/00, 1993).
Средства запирания в положении запирания принимают промежуточное положение между положением в свободном состоянии и положением размыкания, в котором они опираются на утолщение трубы со стороны, противоположной ее концу.
Известное соединение удовлетворительно в техническом плане. Однако извлечение трубы из наконечника после запирания требует применения специального инструмента, который необходимо вставить между трубой и упругими средствами запирания. Эта операция достаточно тонкая, требует навыка и может быть успешно осуществлена только при условии, что пространство вокруг трубы и соединения является достаточным, чтобы дать возможность использовать инструмент.
В патенте России №2100684, МПК6 F16L 37/00, опубликованном 27.12.1997 г., описано усовершенствование рассмотренного выше быстроразъемного трубного соединения таким образом, чтобы операция извлечения трубы из наконечника не требовала применения дополнительных инструментов.
Технический результат в данном случае достигнут за счет того, что в быстроразъемном трубном соединении, в котором труба способна быть введенной в наконечник и имеет кольцевое утолщение, отделенное от ее конца, в то время как наконечник имеет внутренний паз, предназначенный удерживать, по меньшей мере, одно кольцевое уплотнение и предусмотренный в зоне, которая,
когда наконечник насажен на трубу, находится напротив зоны трубы, расположенной между ее концом и утолщением, причем наконечник содержит запирающий орган, включающий средства запирания, упруго изгибаемые в радиальном направлении между положением свободного состояния и положениями размыкания и замыкания, согласно изобретению, внешняя поверхность наконечника имеет первую цилиндрическую часть, у конца которой со стороны входа наконечника имеется средство осевого упора, и вторую цилиндрическую часть, расположенную между средством осевого упора и входом наконечника, запирающий орган, включающий кольцо, выполненное с возможностью опирания на средство осевого упора, и средство запирания в виде, по меньшей мере, одной запирающей лапки, простирающейся от кольца ко входу наконечника и включающей в себя первую часть, соединенную с кольцом и имеющую длину, по меньшей мере, равную длине второй цилиндрической части наконечника, и вторую часть, сопряженную с первой частью лапки и выполненную в виде пересекающихся под углом участков, из которых участок со стороны входа наконечника имеет переднюю плоскость, наклоненную вовнутрь и между участками образована поперечная щель, осевой размер которой, по меньшей мере, равен осевому размеру утолщения, и расстояние которой от оси наконечника в свободном состоянии лапки запирания меньше радиуса утолщения, при этом предусмотрены, выполненные с возможностью контакта с наконечником, средства перевода лапки запирания в ее положение размыкания, в котором расстояние от щели до оси наконечника, по меньшей мере, равно радиусу утолщения трубы.
Известно быстроразъемное устройство для разъемного соединения трубопроводов, патент России №2076260, МПК6 F16L 37/10, опубликован 27.03.1997 г., содержащее корпус с гнездом для входа конца трубки, имеющей кольцевой бурт на некотором расстоянии от края трубки, установленного в корпусе уплотнительного кольца для радиального уплотнения трубки с корпусом, вращающуюся муфту с механизмом фиксации в осевом направлении вставленной трубки и механизмом зацепления, отличающееся тем, что механизм зацепления состоит по меньшей мере из двух кулачков, установленных с возможностью радиального перемещения относительно оси соединения, при этом каждый из кулачков выполнен по меньшей мере с одним направляющим буртом, входящим в выполненный в корпусе паз, на поверхности кулачка, охватывающей бурт вставляемой трубки, выполнен фигурный вырез, повторяющий профиль
упомянутого бурта, а на противоположной стороне кулачка выполнена или прорезана канавка для установки пружинного кольца, удерживающего кулачки, обращенные фигурными вырезами навстречу друг другу, причем с противоположной стороны от направляющего бурта кулачка выполнена фаска, сопряженная с фигурным вырезом, при этом механизм фиксации состоит из муфты, расположенной свободно с возможностью вращения на корпусе и выполненной в виде цилиндра с торцевым буртиком для осевой фиксации с одного торца и стенкой с окном для прохода трубки и стопорными выступами, обращенными в сторону кулачков с другого торца, причем на наружной цилиндрической поверхности корпуса выполнено гнездо, а на внутренней поверхности цилиндра муфты, по меньшей мере одна бобышка, входящая в это гнездо.
Из патента России №2283452, МПК F16L 37/00, опубликован 10.09.2006, известно устройство быстроразъемного соединения трубопроводов, состоящее из двух соединяемых посредством шарикового замка полумуфт, герметично присоединенных к трубопроводам, каждая из которых содержит седло запорного клапана и расположенный в осевом направлении запорный клапан с уплотнительным элементом, причем головки клапанов в соединенном состоянии полумуфт упираются одна в другую, обеспечивая отпирание клапанов, отличающееся тем, что в него дополнительно введено два дополнительных клапана, каждый из которых имеет диаметр, меньший диаметра запорного, и снабжен неуплотненным толкателем, причем дополнительные клапаны расположены соосно внутри запорных клапанов, а каждый толкатель одним концом упирается в головку или шарик дополнительного клапана, а другим концом выступает из головки запорного клапана на величину, превышающую половину размера максимального перемещения дополнительного клапана.
В качестве прототипа выбрано быстроразъемное устройство для соединения трубопроводов, описанное в патенте России №2084747, МПК6 F16L 37/00, опубликован 20.07.1997 г., содержащее раструб с гнездом для входа конца трубопровода, имеющего на некотором расстоянии от края трубопровода кольцевой бурт, установленный в раструбе кольцевой уплотнитель для радиального уплотнения трубопровода с раструбом, опорное кольцо, удерживающее введенный в раструб конец трубопровода и зажим в раструбе, отличающееся тем, что зажим располагается в противолежащих относительно друг друга пазах раструба, выполненных перпендикулярно оси раструба и
имеющих в этом направлении сечение в виде двух сегментов, обращенных радиусами к оси раструба, при этом зажим, имеющий U-образную форму, повторяет конфигурацию пазов в перпендикулярном направлении к оси раструба, а в параллельном направлении с осью раструба, дальние от торца раструба кромки пазов выполнены наклонно к оси раструба.
Рассмотренное быстроразъемное устройство для соединения трубопроводов состоит из минимально необходимого количества деталей, которые могут быть изготовлены на универсальном оборудовании, с приемлемыми допусками, с применением несложной оснастки для массового производства соединения, конструкция которого позволяет до минимума снизить трудоемкость изготовления и сборки соединения, обеспечивает быстрое и надежное соединение трубопроводов без каких-либо инструментов. Однако, как показала практика эксплуатации устройства, описанного в прототипе, герметичное взаимодействие его конструктивных элементов, под воздействием вибрационных нагрузок, генерируемых в основном силовым агрегатом автомобиля, нарушается, что приводит к снижению долговечности и надежности устройства.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является существенного повышения вибростойкости конструкции быстроразъемного устройства для разъемного соединения, в частности, топливных трубопроводов, повышение его долговечности и надежности.
Технический результат достигается за счет того, что в известном быстроразъемном трубном соединении, содержащем корпус снабженный монтажным наконечником и внутренним осевым ступенчатым гнездом для входа конца трубопровода, имеющего на некотором расстоянии от края трубопровода кольцевой бурт и размещения уплотнительных и опорных элементов, а также механизм запирания, последний выполнен в виде цангового фиксатора и блокиратора, цанговый фиксатор установлен в выходной ступени гнезда корпуса, имеет трубчатую форму и снабжен упорной стенкой и несколькими фигурными, консольно отходящими от упорной стенки в осевом направлении цанговыми лепестками, имеющими с внешней стороны перпендикулярно расположенные относительно оси корпуса пластинчатые выступы, входящие в ответно выполненные вырезы в корпусе для удержания в корпусе цангового фиксатора в осевом направлении, при этом торцы лепестков имеют скос, а форма их внутренней поверхности соответствует форме поверхности бурта трубопровода, и профиля части его наружной стенки, блокиратор цангового фиксатора выполнен
в виде цилиндрической втулки, охватывающей наружную стенку корпуса с возможностью перемещения в осевом направлении, при этом блокиратор снабжен по меньшей мере одним перпендикулярно расположенным к оси корпуса упругим лепестковым элементом, имеющем возможность деформироваться с возможностью сохранения памяти формы под воздействием приложенного к нему усилия в направлении к оси корпуса, во втулке блокиратора выполнены сквозные вырезы под ответные пластинчатые выступы на лепестках цангового фиксатора, при этом в зафиксированном положении блокиратор контактирует посредством сквозных вырезов, расположенных перпендикулярно оси втулки с зацепами, которые размещены на консольно смонтированных на корпусе продольных направляющих и выполненных за одно целое с корпусом на его наружной стенке.
Гнездо в корпусе выполнено трехступенчатым, при этом в средней ступени размещены уплотнительные и опорные элементы, включающие, по крайней мере, одно уплотнительное и, по крайней мере, одно стопорное кольцо.
Такие конструктивные изменения, в сравнении с прототипом полезной модели, достигнуты методом интуитивно-логического анализа проблемы, обозначенной представленным выше анализом уровня техники, аналитической работы по формированию наилучшего конструктивного решения эмпирическим путем и последующих экспериментов с полученными таким образом опытными образцами заявляемого устройства. Конструкция механизма запирания в заявляемой полезной модели ограничивает угловое перемещение трубки за счет плотного фиксирования буртика трубки цанговым фиксатором, установленном в корпусе соединения, который в свою очередь стопорится блокиратором, что дает возможность использовать данное соединение в вибронагруженных узлах, кинематически связанных с силовым агрегатом, без дополнительных конструктивных решений, предназначенных для снижения вибронагрузок на соединение в динамике, при сохранении высокой надежности при длительной эксплуатации.
Сравнение научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках МКИ показывает, что совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности
«промышленная применимость». При этом полезная модель может быть осуществлена в условиях промышленного производства с использованием несложного технологического оборудования и современных материалов.
Другие особенности и преимущества заявляемой полезной модели станут понятны из чертежей и следующего детального описания, где:
На фиг.1 изображены в разобранном виде элементы быстроразъемного трубного соединения;
На фиг.2 изображено быстроразъемное трубное соединение в рабочем (зафиксированном) состоянии;
На фиг.3 изображено быстроразъемное трубное соединение в рассфиксированном состоянии;
На фиг.4 показан порядок приведения соединения в рабочее состояние.
Быстроразъемное трубное соединение, содержит корпус 1 снабженный монтажным наконечником 2 и внутренним осевым ступенчатым гнездом 3 для входа конца трубопровода 4, имеющего на некотором расстоянии от края трубопровода кольцевой бурт 5 и размещения уплотнительных 6 и опорных 7 элементов, а также механизм запирания соединителя. Механизм запирания выполнен в виде цангового фиксатора 8 и блокиратора 9.
Цанговый фиксатор 8 установлен в выходной ступени гнезда 3 корпуса 1, имеет трубчатую форму и снабжен упорной стенкой 10 и несколькими фигурными, консольно отходящими от упорной стенки в осевом направлении цанговыми лепестками 11, имеющими с внешней стороны перпендикулярно расположенные относительно оси корпуса пластинчатые выступы 12, входящие в ответно выполненные вырезы 13 в корпусе 1 для удержания в корпусе цангового фиксатора 8 в осевом направлении. Торцы лепестков имеют скос 14, а форма их внутренней поверхности соответствует форме поверхности кольцевого бурта 5 трубопровода, и профиля части его наружной стенки. Блокиратор 9 цангового фиксатора 8 выполнен в виде цилиндрической втулки 15, охватывающей наружную стенку корпуса 1 с возможностью перемещения в осевом направлении. Блокиратор 9 снабжен, по меньшей мере, одним перпендикулярно расположенным к оси корпуса упругим лепестковым элементом 16, имеющем возможность деформироваться с возможностью сохранения памяти формы под воздействием приложенного к нему усилия в направлении к оси корпуса. Во втулке 15 блокиратора 9 выполнены сквозные вырезы 25 под ответные пластинчатые выступы 12 на лепестках 11 цангового фиксатора 8. В
зафиксированном положении блокиратор контактирует посредством сквозных вырезов 17, расположенных перпендикулярно оси втулки с зацепами 18, которые размещены на консольно смонтированных на корпусе 1 продольных направляющих 19 и выполненных за одно целое с корпусом 1 на его наружной стенке.
Гнездо 3 в корпусе 1 выполнено трехступенчатым, при этом в средней ступени 22 размещены уплотнительные 6 и опорные 7 элементы, включающие, по крайней мере, одно уплотнительное 23 и, по крайней мере, одно стопорное 24 кольцо.
Порядок фиксации и рассфиксации трубопровода 4 наглядно иллюстрируется на фиг.2, 3 и 4.
В рабочем, зафиксированном состоянии, см. фиг.2, цанговый фиксатор 8 заблокирован. При этом создается жесткая связь (касание) между трубопроводом 4, цанговым фиксатором 8, корпусом 1 и блокиратором 9 цангового фиксатора 8. Это приводит к отсутствию свободного хода между трубопроводом 4 и корпусом 1, и обеспечению их соосного соединения. Т.е. при таком кинематическом расположении элементов соединения даже незначительное размещение осей трубопровода 4 и корпуса 1 становится невозможным. Именно по этой причине и отпадает необходимость применения специальных демпфирующих устройств при монтаже трубопроводов.
Для разъединения соединения достаточно приложить усилие -Р-(незначительное по величине) на торец лепесткового элемента 16 в направлении, показанном стрелкой. При этом зацеп 18 рассфиксируется, а блокиратор 9 перемещается до упора, в направлении показанном стрелкой -А-. Соединение в этом положении показано на фиг.3. В этом положении можно монтировать или демонтировать трубопровод 4.
1
Для монтажа трубопровода 4, см. фиг.4, необходимо приложить осевое усилие P в направлении, показанном стрелкой, при этом лепестки 11 цангового фиксатора вступают в зацепление с кольцевым буртом 5 трубопровода 4, см. дополнительно фиг.3. При дальнейшем осевом перемещении блокиратора 9 цанговый фиксатор 8 блокируется, как это показано на фиг.2.
На самом деле, кажущееся в сравнении с прототипом удорожание конструкции полностью компенсируется отсутствием необходимости применения в топливной системе специальных демпфирующих элементов, например, таких, как специальные демпфирующие держатели из дорогого упругого материала,
которые подробно описаны, например, в заявке DE 10 2004 044 512 А1, МПК8 B60R 13/08, опубликованной 30.03.2006 г.
В конечном итоге, применение заявляемой полезной модели позволяет повысить потребительские свойства транспортного средства, в частности легкового автомобиля и повысить его конкурентоспособность, как на внутреннем, так и на внешнем рынке, за счет существенного повышения вибростойкости конструкции быстроразъемного трубного соединения, в частности, топливных трубопроводов.
Конкретные иллюстрации эффективности использования и варианты реализации заявленного технического решения, описанные выше, являются по своему характеру лишь частными примерами и не ограничивают притязания заявляемой полезной модели, объем которой определяется формулой полезной модели. Для технических специалистов работающих в данной области техники станут очевидными другие возможные конкретные варианты осуществления заявляемого устройства, которые будут находиться в рамках объема притязаний настоящей полезной модели.