Патент на изобретение №2272210

(54) УСТРОЙСТВО ТРУБНОГО СОЕДИНЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройству трубного соединения, предназначенному для присоединения трубчатого элемента к приемному узлу. Устройство включает соединительный стакан, имеющий выточку, зажимную гайку, имеющую первую резьбу. Соединительный стакан имеет соответствующую резьбу и врезное кольцо, установленное для сжатия между клиновым участком стенки выточки и трубовидным элементом при затяжке зажимной гайки. Трубное соединение включает вспомогательную гайку, имеющую резьбу, направление навивки которой соответствует направлению первой резьбы, но которая является меньшей. Зажимная гайка включает вторую резьбу, соответствующую резьбе вспомогательной гайки. Изобретение обеспечивает затяжку трубного соединения до образования герметичного и прочного соединения за счет использования небольшого момента, который позволяет применять ручные инструменты небольшого размера, применимые в условиях ограниченного пространства. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 4 ил.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к трубному соединению, предназначенному для присоединения трубчатого элемента к приемному узлу, которое включает соединительный стакан, имеющий углубление, предназначенное для вставки трубчатого элемента, зажимную гайку, имеющую первую резьбу, соединительный стакан, имеющий первую резьбу и вторую резьбу, вспомогательную гайку, имеющую резьбу, направление навивки и шаг которой соответствуют второй резьбе зажимной гайки и направление навивки которой соответствует направлению навивки первой резьбы зажимной гайки, и соответствующую первой резьбе зажимной гайки, и врезное кольцо между вспомогательной гайкой и соединительным стаканом, врезное кольцо расположено таким образом, чтобы оно могло зажиматься между клиновидным участком стенки расточки и трубчатым элементом при затяжке зажимной гайки. Такое устройство трубного соединения известно из патентной публикации DE 2054762 (кл. F 16 L 19/08, опубликовано 10.05.1972). Плотность соединения основана на уплотнении, достигаемом за счет применения металлического “врезного кольца”. В этом контексте термин приемный узел обозначает любую точку присоединения, использованную в различных применениях трубного соединения. Например, приемный узел может быть стенкой емкости или приемника, насосом, резьбой трубчатого элемента и т.д.

В соответствии со стандартом DIN №2353 известно соединение, плотность которого основана не на использовании уплотнения, изготовленного из резинового материала, а на использовании уплотнения, обеспечиваемого металлическим врезным кольцом. Когда зажимная гайка наворачивается на соединительный стакан, врезное кольцо вдавливается в клиновидное пространство по направлению к первому трубчатому элементу, врезаясь в его внешнюю поверхность и уплотняясь вокруг него, и в то же время врезное кольцо уплотняется по отношению к внутренним поверхностям зажимной гайки и соединительного стакана. Чем сильнее затянута гайка, тем глубже врезное кольцо врезается в трубу, и соединение становится более плотным. Стандарт DIN определяет соединения для труб диаметром от 4 до 42 мм. Шаг резьбы на первом конце соединительного стакана, то есть первой резьбы, составляет 1-2 мм в зависимости от размера трубы, так, что чем шире труба, тем больше ее шаг.

Для обеспечения такого уплотнения зажимная гайка должна быть затянута с достаточной силой. Зажимная гайка большого соединения большего размера должна быть затянута большим моментом затяжки, чем зажимная гайка соединения малого размера.

Проблемой известного соединения может быть то, что момент, необходимый для затяжки зажимной гайки, является большим, особенно, когда это касается труб большого диаметра. Эта проблема становится еще очевидней, если соединение расположено в ограниченном пространстве, где нет достаточно места для применения инструментов большого размера. Наоборот, необходимо применять небольшой инструмент, к которому должна быть приложена большая сила в условиях ограниченного пространства, для достижения достаточного момента затяжки и плотного соединения. При использовании меньшего шага резьбы комбинации зажимная гайка/соединительный стакан необходимый момент затяжки был бы ниже, но, во-первых, соединения этого вида не доступны, потому что соединительные стаканы стандартизованы, имея относительно большой шаг резьбы, и, во-вторых, меньший шаг технически более трудно изготовить, чем больший шаг. Кроме того, очень значительным фактором является то, что применение мелкой и длинной резьбы замедляет монтаж.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении устройства соединения, которое может быть без труда герметично и сильно затянуто даже с помощью ручных инструментов небольшого размера в условиях ограниченного пространства и тем не менее позволяет использовать стандартизированный соединительный стакан.

Эта задача достигается за счет устройства трубного соединения согласно данному изобретению, отличительной особенностью которого является то, что шаг резьбы вспомогательной гайки меньше, чем шаг первой резьбы зажимной гайки, при этом зажимная гайка выполнена так, чтобы не иметь контакта с врезным кольцом при его затяжке. Согласно второму аспекту настоящего изобретения это достигается созданием устройства трубного соединения, отличительной особенностью которого является то, что шаг резьбы вспомогательной гайки находится в диапазоне 20-80% от шага первой резьбы зажимной гайки. Врезное кольцо установлено таким образом, чтобы оно сжималось между вспомогательной гайкой и соединительным стаканом при затяжке зажимной гайки. Это обеспечивает необходимое воздействие силы на врезное кольцо.

Можно сказать, что вспомогательная гайка согласно данному изобретению изменяет передаточное отношение резьбы зажимной гайки: когда зажимная гайка заворачивается на n оборотов, врезное кольцо не сжимается/смещается на расстояние S1=n×р, где р – шаг резьбы соединительного стакана, а врезное кольцо сжимается/смещается на расстояние S2=n x p-n x p2, где р2 – шаг резьбы вспомогательной гайки, при условии, что вспомогательная гайка удерживается на месте для предотвращения ее поворачивания во время вращения зажимной гайки. Если шаг р2 резьбы вспомогательной гайки близок к шагу р резьбы соединительного стакана, достигается легкое для изготовления соединение (так как шаг резьбы относительно большой), в котором врезное кольцо сжимается/смещается только на короткое расстояние, даже если зажимная гайка затягивается на несколько оборотов п. Большая сила передается на врезное кольцо за счет малой силы, приложенной к зажимной гайке.

Когда первая резьба зажимной гайки является внутренней резьбой, первая резьба соединительного стакана является наружной резьбой, и соединительный стакан может быть стандартным стаканом согласно DIN. Кроме того, если вторая резьба (I) зажимной гайки расположена на внутренней периферии зажимной гайки, резьбы зажимной гайки хорошо защищены от воздействия внешних ударов по смонтированному соединению, если таковые возникают. Диаметр (I) резьбы вспомогательной гайки преимущественно является меньшим, чем диаметр первой резьбы (f) зажимной гайки, вследствие чего имеется пространство для входа вспомогательной гайки глубоко внутрь зажимной гайки, в пространство внутри ее первой резьбы, и соответственно соединение становится компактным, плотным для своего размера, и допуск для подгонки соединения становится большим.

Шаг резьбы вспомогательной гайки составляет предпочтительно 20 – 80%, а во многих случаях более предпочтительно 20 – 60% от шага первой резьбы (f) зажимной гайки.

Внешняя периферия вспомогательной гайки предпочтительно является меньшей, чем внешняя периферия зажимной гайки, что делает очень легким применение инструментов к поверхностям гайки и чрезвычайно легким затяжку соединения и соответственно, при необходимости, его разборку.

Соединительный стакан предпочтительно имеет внешнюю периферию в форме гайки, которая является меньшей по размеру, чем внешняя периферия зажимной гайки. Таким образом, соединительный стакан предпочтительно имеет стандартный размер.

Внутренний диаметр вспомогательной гайки предпочтительно соответствует диаметру выточки в соединительном стакане, и внутренняя поверхность вспомогательной гайки насаживается на внешнюю поверхность трубчатого элемента, радиально поддерживая трубчатый элемент.

На одном конце вспомогательная гайка предпочтительно содержит конический участок, внутренний диаметр которого увеличивается по направлению к концу. Следовательно, конический участок направляет силу, воздействующую на врезное кольцо, так, что врезное кольцо при затяжке вспомогательной гайки эффективно вжимается в поверхность трубчатого элемента.

Предпочтительные варианты реализации устройства трубного соединения согласно изобретению определены в пп.2-12 и 14-23 формулы изобретения.

Большим преимуществом устройства трубного соединения согласно данному изобретению является то, что оно может быть легко и быстро герметично и сильно затянуто, используя небольшой момент затяжки, что позволяет использовать при необходимости небольшие ручные инструменты, подходящие для использования в условиях ограниченного пространства. Эти преимущества наиболее очевидны при использовании больших труб, например, имеющих диаметры от 30 до 80 мм. Устройство трубного соединения просто в изготовлении и позволяет использовать стандартный соединительный стакан, что является безусловным преимуществом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее данное изобретение будет описано более подробно на примере одного предпочтительного варианта реализации со ссылкой на чертежи.

На Фиг.1 изображено устройство трубного соединения, соответствующее предшествующему уровню техники.

На Фиг.2-4 изображено устройство трубного соединения согласно данному изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 изображено известное устройство трубного соединения для присоединения трубы 1′ или трубчатого элемента к приемному узлу 2′, например к стенке емкости 2 а’, насосу (не показан) или трубчатому элементу (не показан). Устройство трубного соединения включает соединительный стакан 3′, на первом конце которого имеется первая наружная резьба 4′, а на противоположном конце вторая наружная резьба 5′. Первая резьба 4′ получает соответствующую внутреннюю резьбу 7′ зажимной гайки 6′. Цифровая ссылка 8′ обозначает выточку в соединительном стакане для вставки конца 12′ трубы 21. Цифровой ссылкой 9′ обозначено врезное кольцо, которое частично размещено в коническом, то есть клиновидном участке 10′ стенки и частично в коническом участке 11′ зажимной гайки 6′. Как видно из Фиг.1, участок 10′ стенки примыкает к выточке 8′ и таким образом фактически частично определяет выточку 8′. При затяжке зажимной гайки 6′ врезное кольцо 9′ вдавливается в поверхность трубы 1′ и обеспечивает уплотнение. Чем больше зажимная гайка 6′ затянута, тем плотнее врезное кольцо врезается в поверхность трубы и тем более плотным будет соединение. Труба 1′, например, имеет диаметр 42 мм, а шаг резьбы 7′ соединительного стакана составляет 2 мм. Таким образом, когда зажимная гайка 6′ затянута на один оборот, зажимная гайка сдвигается на 2 мм вправо. Наружная резьба 5′ служит для присоединения к приемному узлу 2′.

На Фиг.2 показано устройство трубного соединения согласно данному изобретению. На Фиг.3 показано трубное соединение на Фиг.2 после затяжки в плотное соединение.

Соединительный стакан 3 устройства трубного соединения соответствует соединительному стакану 3′ на Фиг.1 и находится в соответствии со стандартом DIN №2353. Устройство трубного соединения на Фиг.2 отличается от устройства на Фиг.1 тем, что вместо одной единственной зажимной гайки, соединение включает две гайки: зажимную гайку 6а и так называемую вспомогательную гайку 6b. Зажимная гайка 6а имеет первую резьбу 7а, шаг которой соответствует шагу резьбы 4 соединительного стакана. Зажимная гайка 6а имеет вторую внутреннюю резьбу 7b, вспомогательная гайка 6b имеет соответствующую наружную резьбу 7с. Направление навивки внутренней резьбы 7b соответствует направлению первой резьбы 7а, но ее шаг меньше. Шаг первой резьбы 7а 2 мм, а шаг внутренней резьбы 7b – 1 мм. Следует отметить, что эти величины приведены только как пример. Более обобщенно можно сказать, что шаг резьбы 7b составляет 20-80% от шага резьбы 7а, в то же время диапазон 20-60% является предпочтительным для большинства практических применений. Если бы шаг резьбы 7b был чрезвычайно мал, его выполнение стало бы трудным.

Труба 1 на Фиг.2 может быть уплотнена по отношению к соединительному стакану 3 за счет того, что зажимная гайка 6а, вспомогательная гайка 6b и врезное кольцо 9 надеваются на конец трубы, а затем конец трубы вставляется в выточку 8 соединительного стакана. Затем зажимная гайка 6а закручивается до тех пор, пока врезное кольцо 9 не войдет в контакт с участком 10 стенки соединительного стакана 3 и с коническим участком 11 в торце вспомогательной гайки. После этого затяжка зажимной гайки 6а продолжается, а одновременно с этим вспомогательная гайка 6b удерживается на месте таким образом, чтобы она не поворачивалась относительно соединительного стакана. Следовательно, при закручивании зажимной гайки 6а, например, на два оборота она перемещается на 2×2=4 мм вправо. Однако вспомогательная гайка 6b перемещается одновременно на 2×1 мм = 2 мм влево относительно зажимной гайки 6а, вследствие чего вспомогательная гайка 6b вжимает врезное кольцо на 4-2=2 мм вправо вдоль оси. Поэтому сила, необходимая для закручивания зажимной гайки 6а, остается меньшей по сравнению с решением на Фиг.1, даже при том, что последнее упомянутое решение требует только одного оборота для перемещения врезного кольца на 2 мм вправо.

На Фиг.3 показано герметичное, плотно затянутое соединение, в котором врезное кольцо 9 врезано в поверхность трубы 1.

Поскольку внутренний диаметр вспомогательной гайки 6b соответствует наружному диаметру трубы 1, вспомогательная гайка поддерживает трубу в радиальном направлении.

Диаметр первой резьбы 7а зажимной гайки 6а превышает диаметр второй резьбы 7b, вследствие чего конец вспомогательной гайки 6b может быть вставлен внутрь резьбы 7а. Таким образом получено компактное трубное соединение, имеющее большой допуск для регулировки/затяжки. Внешняя периферия вспомогательной гайки 6b меньше внешней периферии зажимной гайки 6а и, следовательно, к гайкам может легко применяться инструмент.

На Фиг.4 показана аксонометрическая проекция соединения согласно данному изобретению.

Все вышесказанное описывает изобретение на примере только одного предпочтительного варианта реализации, и поэтому необходимо отметить, что детали изобретения могут быть осуществлены разнообразными способами в пределах объема сопроводительных чертежей. Так, например, зажимная гайка может в принципе иметь, по меньшей мере, вместо внутренней резьбы наружную резьбу и, следовательно, вспомогательная гайка должна соответственно иметь внутреннюю резьбу. Однако последнее решение сделало бы соединение большим, а наружные резьбы были бы открыты для внешних ударов. Применение инструментов также было бы затруднено.

Формула изобретения

1. Устройство трубного соединения для присоединения трубчатого элемента (1) к приемному узлу (2), включающее соединительный стакан (3), имеющий выточку (8), предназначенную для вставки в нее трубчатого элемента (1), зажимную гайку (6a), имеющую первую резьбу (7a) и вторую резьбу (7b), вспомогательную гайку (6b), имеющую резьбу (7с), направление навивки и шаг которой соответствует второй резьбе (7b) зажимной гайки (6a) и направление навивки которой соответствует направлению навивки первой резьбы (7а) зажимной гайки (6а), и соединительный стакан, имеющий первую резьбу (4), соответствующую первой резьбе зажимной гайки, и врезное кольцо (9) между вспомогательной гайкой (6b) и соединительным стаканом, при этом врезное кольцо установлено для зажатия между клиновым участком (10) стенки выемки и трубчатым элементом при затяжке зажимной гайки, отличающееся тем, что шаг резьбы (7c) вспомогательной гайки (6b) меньше чем шаг первой резьбы (7a) зажимной гайки (6a), при этом зажимная гайка (6a) выполнена так, чтобы не иметь контакта с врезным кольцом (9) при его затяжке.

2. Устройство трубного соединения по п. 1, отличающееся тем, что шаг резьбы (7c) вспомогательной гайки (6b) находится в диапазоне 20 – 80% от шага первой резьбы (7a) зажимной гайки (6a).

3. Устройство трубного соединения по п. 2, отличающееся тем, что шаг резьбы (7c) вспомогательной гайки (6b) находится в диапазоне 20 – 60% от шага первой резьбы (7a) зажимной гайки (6a).

4. Устройство трубного соединения по п. 1, отличающееся тем, что врезное кольцо (9) установлено для сжатия между вспомогательной гайкой (6b) и соединительным стаканом (3) при затяжке зажимной гайки (6a).

5. Устройство трубного соединения по п. 1, отличающееся тем, что вторая резьба (7b) зажимной гайки (6a) расположена на внутренней периферии зажимной гайки, так что резьба вспомогательной гайки (6b) является наружной резьбой (7c).

6. Устройство трубного соединения по п. 1, отличающееся тем, что первая резьба зажимной гайки (6a) является внутренней резьбой (7a), так что первая резьба соединительного стакана (3) является наружной резьбой (4).

7. Устройство трубного соединения по п. 6, отличающееся тем, что диаметр резьбы (7c) вспомогательной гайки (6b) меньше чем диаметр первой резьбы (7a) зажимной гайки (6a).

8. Устройство трубного соединения по п. 1, отличающееся тем, что внешняя периферия вспомогательной гайки (6b) имеет меньший размер, чем внешняя периферия зажимной гайки (6a).

9. Устройство трубного соединения по п. 1, отличающееся тем, что соединительный стакан (3) имеет внешнюю периферию в форме гайки, размер которой меньше чем размер внешней периферии зажимной гайки (6a).

10. Устройство трубного соединения по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя периферия вспомогательной гайки (6b) равна диаметру выточки (8) в соединительном стакане (3).

11. Устройство трубного соединения по п. 10, отличающееся тем, что вспомогательная гайка (6b) имеет на одном конце конический участок (11), внутренний диаметр которого увеличивается по направлению к концу.

12. Устройство трубного соединения по п. 1, отличающееся тем, что соединительный стакан (3) имеет на конце, противоположном выточке (8), резьбу (5) для присоединения к приемному узлу (2).

13. Устройство трубного соединения для присоединения трубчатого элемента (1) к приемному узлу (2), включающее соединительный стакан (3), имеющий выточку (8), предназначенную для вставки в нее трубчатого элемента (1), зажимную гайку (6a), имеющую первую резьбу (7a) и вторую резьбу (7b), вспомогательную гайку (6b), имеющую резьбу (7с), направление навивки и шаг которой соответствует второй резьбе (7b) зажимной гайки (6a) и направление навивки которой соответствует направлению навивки первой резьбы (7а) зажимной гайки (6а), и соединительный стакан, имеющий первую резьбу (4), соответствующую первой резьбе зажимной гайки, и врезное кольцо (9) между вспомогательной гайкой (6b) и соединительным стаканом, при этом врезное кольцо установлено для зажатия между клиновым участком (10) стенки выемки и трубчатым элементом при затяжке зажимной гайки, отличающееся тем, что шаг резьбы (7c) вспомогательной гайки (6b) находится в диапазоне 20 – 80% от шага первой резьбы (7a) зажимной гайки (6a).

14. Устройство трубного соединения по п. 13, отличающееся тем, что шаг резьбы (7c) вспомогательной гайки (6b) находится в диапазоне 20 – 60% от шага первой резьбы (7a) зажимной гайки (6a).

15. Устройство трубного соединения по п. 13, отличающееся тем, что врезное кольцо (9) установлено для сжатия между вспомогательной гайкой (6b) и соединительным стаканом (3) при затяжке зажимной гайки (6a).

16. Устройство трубного соединения по п. 13, отличающееся тем, что вторая резьба (7b) зажимной гайки (6a) расположена на внутренней периферии зажимной гайки, так что резьба вспомогательной гайки (6b) является наружной резьбой (7c).

17. Устройство трубного соединения по п. 13, отличающееся тем, что первая резьба зажимной гайки (6a) является внутренней резьбой (7a), так что первая резьба соединительного стакана (3) является наружной резьбой (4).

18. Устройство трубного соединения по п. 17, отличающееся тем, что диаметр резьбы (7c) вспомогательной гайки (6b) меньше, чем диаметр первой резьбы (7a) зажимной гайки (6a).

19. Устройство трубного соединения по п. 13, отличающееся тем, что внешняя периферия вспомогательной гайки (6b) имеет меньший размер, чем внешняя периферия зажимной гайки (6a).

20. Устройство трубного соединения по п. 13, отличающееся тем, что соединительный стакан (3) имеет внешнюю периферию в форме гайки, размер которой меньше чем размер внешней периферии зажимной гайки (6a).

21. Устройство трубного соединения по п. 13, отличающееся тем, что внутренняя периферия вспомогательной гайки (6b) равна диаметру выточки (8) в соединительном стакане (3).

22. Устройство трубного соединения по п. 21, отличающееся тем, что вспомогательная гайка (6b) имеет на одном конце конический участок (11), внутренний диаметр которого увеличивается по направлению к концу.

23. Устройство трубного соединения по п. 13, отличающееся тем, что соединительный стакан (3) имеет на конце, противоположном выточке (8), резьбу (5) для присоединения к приемному узлу (2).

РИСУНКИ