ОБЖИМНОЙ ФИТИНГ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к соединениям труб, в частности в трубопроводах систем отопления, горячего и холодного водоснабжения, охлаждения, кондиционирования, и более конкретно к обжимному фитингу для соединения труб.
Уровень техники
В настоящее время известны различные технические решения, направленные на повышение надежности и герметичности соединений труб из различных материалов, а также на предотвращение утечек и разрывов в местах соединения труб. Существуют, в частности, технологии монтажа трубопроводов, основанные на механических методах без применения сварки: фланцевые, замковые, муфтовые, раструбные, с применением специальных уплотняющих манжет, прокладок, герметиков. Значительная часть известных решений основана на использовании для соединения труб так называемых фитингов - соединительных деталей трубопровода, устанавливаемых в местах его поворотов, разветвлений, соединений между собой отрезков труб, переходов с одного диаметра на другой и т.д. Фитинги выполняют из различных материалов и фиксируют к концам соединяемых труб различными способами. Для повышения надежности крепления фитинга к трубе предлагаются различные технические решения, направленные, в частности, на уплотнение и герметизацию соединения фитинга с трубой, предотвращение разъединения трубы и фитинга под действием давлений и температур.
Известны решения, основанные на применении фитингов специальной конструкции с опрессовкой соединения трубы и фитинга для обеспечения надлежащей прочности и герметичности такого соединения. Так, например, из патента РФ №2434176 (МПК F16L 13/14, B21D 39/04, B25B 27/10 (2006.01), опубликован 20.11.2011) известна опрессовка пресс-фитинга с вставленной в пресс-фитинг трубой посредством опрессовочного инструмента, причем пресс-фитинг имеет проходящий в окружном направлении выступ, в который вставлено уплотнительное кольцо круглого сечения, причем труба заканчивается внутри пресс-фитинга, и в области выступа осуществляют первую опрессовку, причем затем со стороны вставленной в пресс-фитинг трубы на расстоянии от выступа осуществляют дополнительную опрессовку, в результате которой достигается препятствующая разъединению однонаправленная конусность пресс-фитинга и трубы. При этом в процессе опрессовки герметичность соединения труб обеспечивается деформацией по меньшей мере одной из соединяемых труб. Недостатком такого решения является сложность монтажа соединения и необходимость специализированного инструмента.
Известны способы соединения труб так называемыми обжимными фитингами, в которых конец присоединяемой трубы надевают на штуцер фитинга и обжимают его с внешней стороны, например, с помощью гайки, обеспечивая герметичное неразъемное соединение конца трубы с фитингом. Например, в патенте РФ №2342591 (КАЙМЕР ГМБХ УНД КО. ХОЛДИНГ КГ, опубликовано 27.12.2008, МПК F16L 37/092) раскрыт вставной соединитель для трубопроводов, один соединительный конец которого выполнен в виде первого опорного тела, снабженного запорным кольцом. Запорное кольцо и первое опорное тело образуют кольцевую камеру для размещения конца трубы. Предусмотрено средство для зажимной фиксации вставленного в кольцевую камеру конца трубы, в частности в виде гайки, которая имеет на одной части своей внутренней поверхности резьбу, а другая ее часть сужается, плотно прилегая к внешней поверхности присоединяемой трубы. При натягивании гайка прижимает к внешней поверхности присоединяемой трубы уплотнительные средства (в частности, уплотнительные кольца специальной формы с продольными разрезами), размещаемые на конце присоединяемой трубы до накручивания гайки, и таким образом прижимает конец присоединяемой трубы к соединительному концу соединителя. К недостаткам такого соединения можно отнести сложность его конструкции и отсутствие элементов, надежно исключающих разрыв соединения трубы с фитингом (по существу этой цели служит лишь запорное кольцо, размещаемое между соединительным концом тела фитинга («первым опорным телом») и внутренней поверхностью присоединяемой трубы.
Другое подобное решение известно из публикации US 2008/0185843 (опубликовано 07.08.2008, МПК F16 19/10), в которой раскрыт обжимной фитинг, состоящий из тела фитинга со штуцером, на который надевается конец соединяемой трубы, обжимной втулки, охватывающей конец соединяемой трубы с внешней стороны и имеющей на части своей внешней поверхности резьбу, и гайки, имеющей резьбу на части своей внутренней поверхности. Другая часть внутренней поверхности гайки имеет такую форму, что при натягивании гайки путем накручивания ее на резьбу обжимной втулки эта часть внутренней поверхности гайки прижимает обжимную втулку к концу соединяемой трубы, а тот в свою очередь прижимается к штуцеру тела фитинга. К недостаткам данного известного решения можно отнести, в частности, сложность конструкции фитинга, состоящего из трех частей - тела фитинга, отдельной обжимной втулки, для обеспечения соединения которой с телом фитинга требуются специальные средства, и гайки. Кроме того, обжимная втулка согласно известному решению имеет продольные разрезы, предназначенные для облегчения деформации части втулки, прижимаемой гайкой, но не способствующие герметичности и прочности соединения.
Данное известное решение принято заявителем в качестве ближайшего аналога заявляемой полезной модели.
Раскрытие полезной модели
Предлагаемая полезная модель направлена на создание обжимного фитинга для соединения труб, отличающегося простотой монтажа и высокой надежностью и герметичностью. Технический результат состоит в обеспечении простого, прочного и надежного соединения трубы с фитингом, которое удобно монтируется без использования каких-либо специализированных инструментов.
Для достижения указанного технического результата предложен обжимной фитинг для соединения труб, включающий в себя тело фитинга со штуцером и резьбовой соединительной частью, обжимную втулку, вмещающую конец соединяемой трубы, гайку, внутренняя поверхность которой имеет резьбовую соединительную часть, обращенную к телу фитинга, и фиксирующую внутреннюю часть, обращенную в противоположную сторону от тела фитинга, причем фиксирующая часть гайки выполнена таким образом, что по меньшей мере участок ее внутренней поверхности сужается в направлении от тела фитинга. В заявляемом обжимном фитинге обжимная втулка выполнена как одно целое с телом фитинга, при этом обжимная втулка выполнена цельной, не имеющей разрезов или отверстий, при этом внешняя поверхность штуцера выполнена рельефной, с выступами и ребрами для фиксации конца соединяемой трубы на штуцере.
При этом резьбовая соединительная часть расположена на внешней поверхности тела фитинга.
В варианте выполнения штуцер может иметь такую длину, что он выступает за пределы длины обжимной втулки.
Участок внешней поверхности тела фитинга предпочтительно имеет шестигранную область под гаечный ключ. По меньшей мере участок внешней поверхности гайки также предпочтительно имеет шестигранную область под гаечный ключ.
Сужение внутренней поверхности по меньшей мере участка фиксирующей внутренней части гайки предпочтительно выполнено конусовидным, обеспечивающим постепенную равномерную деформацию обжимной втулки при затягивании гайки. В варианте выполнения конусовидное сужение внутренней поверхности фиксирующей внутренней части гайки может иметь вогнутую форму.
После прочтения нижеприведенного подробного описания заявляемой полезной модели, проиллюстрированного на сопровождающих чертежах, специалистам в данной области техники будут очевидны и другие изменения и усовершенствования в отношении заявленной полезной модели в рамках сведений, раскрытых в настоящем описании. Предпочтительные варианты выполнения заявляемой полезной модели охарактеризованы в зависимых пунктах формулы; признаки различных зависимых пунктов формулы также могут быть с достижением преимущества объединены, если явным образом не указано иное.
Краткое описание чертежей
Полезная модель проиллюстрирована набором сопровождающих чертежей, на которых схематично показан заявленный обжимной фитинг на разных этапах его монтажа.
На чертежах показано:
Фиг. 1 - общий вид обжимного фитинга и гайки, на котором пунктиром показаны внутренние поверхности фитинга и гайки;
Фиг. 2 - общий вид обжимного фитинга и гайки;
Фиг. 3-6 - виды соединения обжимного фитинга и конца трубы в процессе монтажа, на которых труба, обжимная втулка и гайка изображены в разрезе.
Осуществление полезной модели
Ниже описан примерный вариант выполнения заявляемой полезной модели. Следует понимать, что нижеследующее описание и сопровождающие чертежи предназначены лишь для иллюстрации заявляемой полезной модели, но не для определения или ограничения ее объема, который определяется приложенной формулой полезной модели.
Как показано на Фиг. 1 и 2, предлагаемый обжимной фитинг для соединения труб включает в себя: тело (1) фитинга со штуцером (6) и резьбовой соединительной частью (4); обжимную втулку (5), вмещающую конец соединяемой трубы; и гайку (2), внутренняя поверхность которой имеет резьбовую соединительную часть (7), обращенную к телу (1) фитинга, и фиксирующую внутреннюю часть (8), обращенную в противоположную сторону от тела (1) фитинга, причем фиксирующая часть (8) гайки (2) выполнена таким образом, что ее внутренняя поверхность сужается в направлении от тела (1) фитинга. При этом обжимная втулка (5) выполнена как одно целое с телом (1) фитинга, причем обжимная втулка (5) выполнена цельной, не имеющей разрезов или отверстий. На рельефной внешней поверхности штуцера (6) выполнены выступы и ребра для фиксации конца соединяемой трубы на штуцере (6). Толщина обжимной втулки (5) плавно уменьшается в направлении, противоположном от тела (1) фитинга, на протяжении по меньшей мере части длины обжимной втулки (5), в то время как внутренний диаметр обжимной втулки (5) остается неизменным. При этом обжимная втулка (5) по существу окружает участок внешней поверхности штуцера (6) таким образом, что между внутренней поверхностью обжимной втулки (5) и внешней поверхностью штуцера (6) образовано кольцеобразное пространство, в которое входит конец соединяемой трубы.
Обжимная втулка (5) выполнена цельной, без каких-либо разрезов, прорезей, отверстий и т.п., что обеспечивает равномерное обжатие соединяемой трубы при монтаже фитинга и способствует прочности и герметичности соединения. Длина штуцера (6) фитинга в предпочтительном варианте выполнения такова, что штуцер (6) выступает за пределы длины обжимной втулки (5). Кроме того, как показано на Фиг. 1-6, по окружности внешней поверхности штуцера (6) выполнены различные выступы и ребра, образующие рельеф на внешней поверхности штуцера (6), взаимодействующий с внутренней поверхностью надеваемого на штуцер (6) конца соединяемой трубы, благодаря чему конец трубы более плотно одевается на штуцер (6). При этом выступы и ребра на внешней поверхности штуцера (6) могут иметь различную форму и могут быть размещены на различном расстоянии друг от друга. Например, в варианте выполнения на внешней поверхности штуцера (6) может быть выполнено два больших выступа, образованных коническим расширением и последующим коническим сужением внешней поверхности штуцера (6), причем один из выступов расположен ближе к телу (1) фитинга, а другой выступ - ближе к противоположному концу штуцера (6). При этом упомянутые выступы, выполненные в виде местных утолщений штуцера (6), расположены таким образом, что при затягивании гайки (2) и обжатии втулки (5) фиксирующей внутренней частью (8) гайки сжимаемая часть втулки (5) прижимает трубу к штуцеру (6) в промежутке между двумя упомянутыми выступами-утолщениями. Соответственно, для дополнительного повышения герметичности соединения обжимаемого конца трубы со штуцером (6) в промежутке между двумя упомянутыми выступами могут быть предусмотрено по меньшей мере одно ребро.
На участке внешней поверхности тела (1) фитинга также выполнена область (3) шестигранной формы под гаечный ключ. Другие части тела (1) фитинга могут иметь различные формы, в частности форму прямого соединителя, уголка, крестовины, тройника и т.п. На чертежах показан вариант, в котором с другой стороны тела (1) фитинга выполнена внешняя резьба, например, для соединения с трубой большего диаметра.
По меньшей мере участок внешней поверхности гайки (2) или вся внешняя поверхность гайки (2) также имеет шестигранную форму под обычный гаечный ключ. При этом на участке своей внутренней поверхности, обращенном к телу (1) фитинга, гайка (2) имеет резьбовую соединительную часть (7). Резьба соединительной части (7) выполнена с возможностью взаимодействия с резьбой соединительной части (4) фитинга, за счет чего гайка накручивается на тело (1) фитинга и обжимную втулку (5) как описано выше и показано, в частности, на Фиг. 5-6. На другом участке внутренней поверхности гайки (2), обращенном в противоположную сторону от тела (1) фитинга, выполнена фиксирующая внутренняя часть (8), представляющая собой постепенное сужение по меньшей мере участка внутренней поверхности гайки, то есть внутренний диаметр на этом участке внутренней поверхности гайки (2), расположенном на противоположной стороне гайки (2) от тела (1) фитинга, меньше внутреннего диаметра гайки (2) со стороны, обращенной к телу (1) фитинга. Упомянутое сужение образовано постепенным уменьшением внутреннего диаметра гайки (2) в направлении от тела (1) фитинга; при этом минимальный внутренний диаметр гайки (2) примерно равен (с учетом стандартных допусков) внешнему диаметру соединяемой трубы. Упомянутое сужение имеет форму, обеспечивающую постепенную равномерную деформацию обжимной втулки (5) при затягивании гайки (2). Предпочтительно упомянутое сужение имеет такую форму на виде в разрезе (см., например, Фиг. 2), что внутренняя поверхность гайки (2) на участке сужения фиксирующей внутренней части (8) выполнена конусовидной. При этом соответствующая внешняя поверхность по меньшей мере крайнего участка на конце обжимной втулки (5) также может быть выполнена конусообразно сужающейся для обеспечения равномерности усилия при затягивании гайки (2). В варианте выполнения полезной модели конусообразное сужение фиксирующей внутренней части (8) может иметь округло вогнутую поверхность, что в сочетании с упомянутым уменьшением толщины по меньшей мере на концевом участке обжимной втулки (5) в особенности облегчает затягивание гайки (2), повышая таким образом удобство монтажа соединения трубы с фитингом и упрощая монтаж.
Сборка соединения трубы с заявляемым обжимным фитингом выполняется следующим способом. Гайку (2) надевают на конец соединяемой трубы таким образом, чтобы резьбовая соединительная часть (7) гайки (2) была обращена в сторону конца трубы и, соответственно, тела (1) присоединяемого фитинга (см. Фиг. 3). Конец трубы надевают на штуцер (6) таким образом, что конец трубы оказывается внутри обжимной втулки (5), а именно внутри упомянутого кольцеобразного пространства между внешней поверхностью штуцера (6) и внутренней поверхностью втулки (5) (см. Фиг. 4). Предпочтительно вставить штуцер (6) как можно глубже в конец соединяемой трубы, то есть чтобы конец трубы до упора вошел в кольцеобразное пространство между внешней поверхностью штуцера (6) и внутренней поверхностью обжимной втулки (5), выполненной как одно целое с телом (1) фитинга, однако в целом достаточно вставить конец трубы в упомянутое кольцеобразное пространство таким образом, чтобы конец трубы оказался несколько глубже обжимной втулки (5). При этом ребра, выполненные на внешней поверхности штуцера (6), будут удерживать конец соединяемой трубы таким образом, что далее не требуется удерживать конец трубы соединенным с фитингом.
Затем гайку (2) передвигают в направлении тела (1) фитинга до тех пор, пока резьбовая соединительная часть (7) гайки (2) не соприкоснется с резьбовой соединительной частью (4) фитинга (см. Фиг. 5). Далее гайку (2) накручивают на резьбовую часть (4) фитинга. При накручивании гайки (2) приходят в соприкосновение обжимная втулка (5) фитинга и фиксирующая внутренняя часть (8) гайки (2). По мере затягивания гайки (2) под действием прижимной силы со стороны фиксирующей внутренней части (8) обжимная втулка (5) деформируется (сжимается) (см. Фиг. 6), равномерно обжимая при этом внешнюю поверхность трубы и прижимая трубу к внешней поверхности штуцера (6). При этом под действием упомянутой прижимной силы деформируется также и труба, которая таким образом плотно прижимается к штуцеру (6) фитинга. В результате образуется плотное соединение, обладающее повышенной прочностью.
При этом, как указано выше, предпочтительно, чтобы длина штуцера (6) была больше длины обжимной втулки (5) фитинга. При этом длина обжимной втулки (5) и резьбовых соединительных частей (4) и (7), а также расстояние между ребрами штуцера (6) могут быть рассчитаны таким образом, что в результате затягивания гайки (2) и обжатия фиксирующей внутренней частью (8) гайки (2) обжимной втулки (5) место деформации и наибольшего прижатия трубы к штуцеру (6) придется на участок поверхности между ребрами штуцера (6) (см. Фиг. 6).
Ввиду отсутствия на обжимной втулке (5) каких-либо разрезов, прорезей или отверстий в отличие от известных аналогов (см., например, публикацию US 2008/0185843) обеспечивается равномерное и плотное обжатие деформированной обжимной втулкой (5) внешней поверхности соединяемой трубы и таким образом дополнительно повышается герметичность и прочность соединения.
При этом, в отличие от известных аналогов, обжимная втулка (5) выполнена как одно целое с телом (1) фитинга, то есть по существу является его частью, что уменьшает общее количество элементов фитинга и исключает необходимость дополнительных средств крепления втулки к телу фитинга по сравнению с прототипом заявляемой полезной модели (см. публикацию US 2008/0185843), а также повышает герметичность соединения. Кроме того, в отличие от известных аналогов штуцер (6) не имеет уплотнительных колец из полимеров, резины и т.п. (см., например, патент РФ №2342591), за счет чего обеспечивается плотность и долговечность соединения. Кроме того, по сравнению с аналогом по патенту РФ №2342591 обеспечивается более плотная «посадка» конца трубы на штуцер (6) за счет наличия ребер на штуцере (6), и в особенности за счет деформации трубы вследствие обжатия фиксирующей внутренней частью (8).
Конструкция заявляемого обжимного фитинга обеспечивает преимущества по сравнению с известными решениями, в которых используются уплотнительные кольца на штуцере и разрезные обжимные кольца и втулки. Основное преимущество состоит в том, что конструкция заявляемого обжимного фитинга обеспечивает по существу двойную герметичность - с одной стороны, обеспечению герметичности способствует прижатие трубы к штуцеру (6) обжимной втулкой (5), деформируемой при затягивании гайки (2), и, с другой стороны, герметичность обеспечивается плотным прижатием обжимной втулки (5) к трубе фиксирующей внутренней частью (8) гайки (2). Таким образом, осуществляется плотное прижатие конца трубы, соединяемой с фитингом, с двух сторон - к штуцеру (6) фитинга с внутренней стороны и обжатие обжимной втулкой (5) с внешней стороны. В известных решениях, в которых применяется разрезное обжимное кольцо, это обжимное кольцо само по себе не может обеспечить герметичность соединения, так что в случае потери герметичности между штуцером и трубой герметичность соединения в фитингах с разрезным обжимным кольцом по существу более не обеспечивается.
Кроме того, обжимное кольцо с разрезом в известных фитингах имеет упругость, обусловленную свойствами материала, из которого изготовлен фитинг (например, латуни), за счет чего при обжатии гайкой, приводящем к уменьшению диаметра обжимного кольца, такое обжимное кольцо стремится принять свою исходную форму подобно пружине, что с течением времени приводит к постепенному ослабеванию прижимной силы и в итоге - к потере герметичности соединения.
Помимо этого, описанная выше форма штуцера (6) заявляемого фитинга и обжатие конца присоединяемой трубы обжимной втулкой (5) исключают необходимость использования уплотнительных элементов (колец, прокладок) на штуцере по сравнению с известными аналогами (см., например, патент РФ №2342591), в которых на штуцере устанавливаются, в частности, прокладки из резины или этилен-пропиленового каучука (ЕРБМ), которые с течением времени утрачивают свои изолирующие свойства, что также приводит к потере герметичности соединения. Отсутствие таких уплотнительных элементов на штуцере (б) заявляемого фитинга исключает потерю герметичности с течением времени, обеспечивая надежное и долговечное герметичное соединение.
Надежность и герметичность соединения трубы с фитингом предлагаемого соединительного комплекта проиллюстрирована нижеприведенным примером.
Проведено испытание системы, включающей в себя участок трубы длиной около 1 м и два готовых обжимных фитинга. С обеих сторон трубу соединили с фитингами. Один из фитингов соединили, с противоположной от конца трубы стороны, с ручным воздухоотводчиком. Другой фитинг соединили с гидравлическим прессом. Полученный образец заполнили водой при помощи гидравлического пресса. При помощи ручного воздухоотводчика выпустили из трубы с фитингами весь воздух. При помощи гидравлического пресса в образец подали давление 50 бар и оставили на 3 суток.
По итогам испытания протечек в испытуемом образце не обнаружено, падения давления воды не наблюдалось. Фитинги показали свою надежность и высокую герметичность соединения.
Предлагаемый обжимной фитинг может быть использован в трубопроводных системах различного назначения, в частности в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения, охлаждения, кондиционирования, выполненных из различных материалов. В общем случае он применим в пластиковых трубопроводных системах, в том числе для труб из металлопластика, сшитого полиэтилена. Сам обжимной фитинг может быть выполнен из латуни. Также обжимной фитинг согласно полезной модели может быть выполнен из полимерных материалов.