Муфта трубопровода

 

Изобретение относится к муфте трубопровода для соединения с концом трубы, выполненной из полимерного материала и предназначенной для водопроводных или отопительных систем. Муфта трубопровода включает внутреннюю втулку, предназначенную для вставления в конец трубы и для прилегания к внутренней поверхности конца трубы. Наружная втулка снабжена щелевым зазором и средствами для регулирования ширины зазора. Когда наружная втулка находится в затянутом, установленном положении, втулка представляется внутри и снаружи цилиндрической. Центральная ось наружной цилиндрической поверхности наружной втулки расположена на расстоянии от центральной оси внутренней цилиндрической поверхности наружной втулки. В затянутом, установленном положении наружной втулки внутренний радиус втулки меньше наружного радиуса конца трубы. Наружная втулка включает один или более запорных выступов. Запорные выступы фиксированно установлены в запорных канавках. Изобретение повышает надежность соединения. 9 з.п.ф-лы, 6 ил.

Область техники, к которой относится изобретение Данное изобретение относится к муфте трубопровода для соединения с концом пластмассовой трубы, предпочтительно используемой в водопроводных или отопительных системах. Муфта включает внутреннюю втулку для вставления в конец трубы с прилеганием к его внутренней поверхности, и наружную втулку, которая предназначена для прилегания к наружной поверхности указанного конца трубы, и которая включает щелевой зазор и средства для регулирования размера указанного зазора.

Уровень техники Металлическая муфта трубопровода для соединения между собой труб из сшитого полиэтилена, установленных в системах холодной и горячей воды и системах центрального и районного отопления, известна из патента US 4039212. Эта муфта трубопровода принадлежит к типу, указанному в вступительной части, и существует в различных вариантах выполнения, предназначенных для труб с различным давлением в трубопроводе. Однако поскольку последующие более жесткие стандарты, принятые соответствующей администрацией, требуют, чтобы соединительный элемент был более прочным, чем сама труба, то это привело к тому, что эти муфты трубопровода не полностью соответствуют требованиям некоторых испытаний, таких как испытания на вытягивание, испытания на нагрузку и другим функциональным испытаниям, проводимым на практике.

Общим недостатком всех ранее известных вариантов выполнения является то, что муфты не создают равномерно распределенного прижимного усилия по всей периферии трубы, так что муфты не могут быть подогнаны единообразно для обеспечения плотного и герметичного соединения, и что для них необходимы подробные инструкции по установке и непрерывное контролирование затягивающего усилия.

Сущность изобретения Задачей данного изобретения является создание муфты трубопровода, которая в одном и том же варианте выполнения подходит для различных давлений в трубопроводе, которая отвечает требования нагрузки и функциональным требованиям, предъявляемым к этому типу муфт, которые можно устанавливать просто и быстро и которые не требуют применения больших и сложных инструментов для установки муфты.

Эта задача решена, согласно изобретению, с помощью муфты, имеющей признаки, изложенные в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание чертежей Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылками на чертежи, на которых изображено: фиг. 1 - вариант выполнения муфты трубопровода, согласно изобретению, в разнесенной изометрической проекции; фиг.2а - 2b - внутренняя втулка, согласно фиг.1, причем на фиг.2а показан частичный разрез на виде сбоку, а на фиг.2b - частичный разрез в изометрической проекции; фиг. 3а - 3с - наружная втулка, согласно фиг.1, причем на фиг.3а - 3b показаны различные виды сбоку, а на фиг.3с - разрез наружной втулки; фиг. 4 - наружная втулка на виде сбоку, причем для наглядности эксцентриситет втулки показан со значительным увеличением; фиг. 5 - частичный разрез муфты трубопровода, согласно фиг.1, установленной на одном конце трубы, в изометрической проекции;
фиг.6 - продольный разрез муфты трубопровода, показанной на фиг.5, в увеличенном масштабе.

Подробное описание предпочтительного варианта выполнения изобретения.

На фиг. 1 показаны составляющие части муфты, согласно изобретению, при этом эти составляющие части включают внутреннюю втулку 1, наружную втулку 2, болт 3, гайку 4, шайбу 5 и кольцо 6 круглого сечения.

Внутренняя втулка 1, которая более подробно показана на фиг.2а - 2b, изготовлена из подходящего в данном контексте материала, предпочтительно из металла, хотя могут подходить и другие материалы, например различные полимерные материалы. В частности, подходящими материалами для внутренней втулки являются отлитые в земляные формы и отлитые под давлением латунные сплавы.

Внутренняя втулка 1 выполнена с возможностью соединения с другой частью муфты и должна обеспечивать эффективный захват и уплотнение выполненной с возможностью деформации и пластичной стенки трубы и должна обеспечивать запирание с наружной втулкой. В соответствии с этим внутренняя втулка включает захватывающую и уплотняющую часть 8, запирающую часть 10 и соединительную часть 12.

Захватывающая и уплотняющая часть 8 внутренней втулки, к которой должна прилегать пластичная стенка трубы, снабжена одной или предпочтительно несколькими захватными кромками 14. Захватная кромка или кромки 14 включает/включают первую боковую поверхность 16, которая слегка наклонена для обеспечения более простого вставления трубы 20 во внутреннюю втулку 1, и вторую боковую поверхность 18, которая скошена круто для образования кромки, которая обеспечивает эффективное захватывающее и уплотняющее действие. Захватывающая и уплотняющая часть 8 включает также канавку 22 для размещения кольца 6 круглого сечения. Захватывающая и уплотняющая часть 8 внутренней втулки предназначена для взаимодействия с внутренней поверхностью наружной втулки 2 (фиг.5 и 6).

Запирающая часть 10 на внутренней втулке 1 имеет опорную кромку 24 для прилегания к ней конца 21 трубы, надетой на указанную втулку. Запирающая часть 10 также включает круглую запирающую канавку 26 для взаимодействия с наружной втулкой 2 для фиксирования и запирания указанной втулки, как будет описано подробно ниже. Запирающая часть 10 может иметь наружную восьмигранную форму или любую другую форму, обеспечивающую захват соответствующим инструментом.

Соединительная часть 12 внутренней втулки может быть выполнена различным образом в соответствии с требованиями, хотя обычно она включает обычную резьбу 28 для резьбового соединения с другой частью муфты (не изображена).

Наружная втулка показана более подробно на фиг.3а - 3с, а также схематично на фиг. 4. Наружная втулка выполнена из материала, подходящего для ее предназначения, предпочтительно из металла, такого как латунный сплав, хотя возможно использование других материалов, например полимерных материалов.

Внутренняя втулка 2 выполнена с возможностью оказания зажимного усилия на наружную сторону трубы, а также сцепления с внутренней втулкой 1 в направлении вытягивания. Наружная втулка 2 включает обычно прижимную втулку 30, которая имеет щелевой зазор 34 и щеку 32 на каждой стороне указанного зазора 34. Как лучше всего показано на фиг.3с, внутренняя поверхность втулки, предназначенная для прилегания к наружной стороне трубы 20, включает опорные канавки 36. Щеки 32 имеют сквозные отверстия 38 (см. также фиг.1), через которое проходит болт 3. На одной торцевой части 39 зажимной втулки 30 расположены два противоположных друг другу, полукруглых запорных выступа 40, которые предусмотрены для взаимодействия с внутренней втулкой 1. Щелевой зазор 34 включает расположенное по центру круглое отверстие 42.

На фиг.4 схематично показана другая торцевая часть наружной втулки 2 на виде сбоку с преувеличенным с целью иллюстрации эксцентриситетом зажимной втулки 30. Наружная втулка 2 имеет цилиндрическую наружную поверхность 44 с радиусом А и центральной осью, проходящей через точку X, и цилиндрическую внутреннюю поверхность 46 с радиусом В и центральной осью, проходящей через точку Y. Как показано на фиг.4, центральная ось Y внутренней поверхности 46 зажимной втулки сдвинута на расстояние D относительно центральной оси Х наружной поверхности 44 зажимной втулки. Таким образом, зажимная втулка 30 выполнена с эксцентриситетом и имеет переменную толщину Z стенки, которая максимальна на стороне, противоположной щелевому зазору 34, и минимальна у щелевого зазора. Расстояние D в показанном примере равно примерно 0,5 мм.

При изготовлении наружной втулки 2 сначала обрабатывают на токарном станке внутреннюю поверхность 46 втулки до размера, соответствующего диаметру втулки при полностью закрытом щелевом зазоре, т.е. до радиуса В, который меньше наружного размера трубы 20, т.е. меньше радиуса С (см. фиг.5). Тогда и только тогда прорезают во втулке щелевой зазор 34. При полностью закрытом щелевом зазоре размер внутренней поверхности 46 предпочтительно на 1-3,5 мм меньше наружного диаметра трубы, что означает, что наружную втулку необходимо с силой расширить для обеспечения ее установки на конце трубы.

На фиг. 5 и 6 показана муфта трубопровода согласно изобретению установленная на одном конце трубы 20. Как показано на фиг.5 или 6, первой стадией установки муфты на трубе является установка наружной втулки 2 на трубе посредством расширения щелевого зазора 34 сначала в такой степени, чтобы обеспечить надевание втулки на конец трубы, а затем в такой степени, чтобы могли свободно проходить запирающие выступы 40 при вставлении внутренней втулки в конец трубы, при этом расширение щелевого зазора 34 осуществляется с помощью инструмента, вставленного в отверстие 42 закрытого зазора. Головка болта 3 имеет размер, который позволяет использовать ее для удерживания щелевого зазора 34 в достаточно открытом положении. В это время торцевая часть 39, несущая запирающие выступы 40, будет направлена от трубки 20, как показано на фиг. 5. Эксцентриситет наружной втулки обеспечивает простое расширение щелевого зазора 34.

На второй стадии внутреннюю втулку 1 вставляют в конец трубы посредством вталкивания захватывающей и уплотняющей части 8 внутренней втулки, причем указанная часть несет кольцо 6 круглого сечения, установленное в канавке 22, в конец трубы 20, так чтобы кромка 21 указанной трубы упиралась в опорную кромку 24 на запирающей части 10. Труба 20 скользит относительно легко по слегка наклонным боковым поверхностям 16 на захватных кромках 14.

На третьей стадии наружную втулку 2 надевают на трубу 20 до положения, в котором запирающие выступы 40 с фиксацией входят в запирающую канавку 26 на внутренней втулке 1, а затем позволяют расширенному с силой щелевому зазору вернуться в его начальное положение. Тем самым наружную втулку 2 фиксируют относительно внутренней втулки 1 и конца трубы 20.

Ограниченная периферийная длина запирающих выступов 40 и их расстояние от щелевого зазора 34 означают, что щелевой зазор необходимо расширить только в ограниченной степени для установки наружной втулки 2 на конце трубы. При размерах труб, указанных выше, которые могут изменяться между 25 и 110 мм, щелевой зазор необходимо расширить на 6-19 мм с первоначальной ширины около 2 мм.

На последней стадии установки наружной втулки ее прижимают к трубе 20 посредством вставления болта 3 через отверстия 38 и шайбу 5 и навинчивания гайки 4 на болт и постепенного затягивания болта, пока щеки 32 не будут упираться друг в друга и не будет закрыт щелевой зазор. Нет необходимости в сложных инструкциях по сборке, или в использовании сложных инструментов, например динамометрических гаечных ключей, поскольку необходимо лишь затянуть образованное гайкой и болтом соединение до полного закрытия щелевого зазора. Как указывалось выше, наружную втулку обрабатывают на станке до внутреннего диаметра, соответствующего диаметру втулки в затянутом положении, что означает, что втулка является, по существу, цилиндрической в затянутом положении. Это обеспечивается за счет того, что наружную втулку необходимо расширить лишь в ограниченной степени при установке втулки, и за счет эксцентриситета зажимной втулки предотвращается коробление стенки зажимной втулки при регулировании щелевого зазора. Это приводит к равномерному распределению зажимного усилия и тем самым к зажимному усилию, которое имеет одинаковое значение по всей периферии трубы.

Как показано на фиг.6 (а также на фиг.5), внутренняя втулка 1 и, в частности, ее захватные кромки 14 упираются во внутреннюю поверхность трубы 20, а наружная втулка 2 и, в частности, ее опорные канавки 36 упираются в наружную поверхность трубы 20. В фиксированном положении наружной втулки 2 относительно трубы 20 и внутренней втулки 1, как показано на фиг.6, захватные кромки 14 на внутренней втулке упираются и нажимают на трубу между канавками 36 на наружной втулке, при этом указанные кромки давят на трубу, по существу, в середине между канавками 36. При затягивании наружной втулки материал трубы прижимается к профильным захватным кромкам 14 и тем самым принимает форму профильных кромок. Это обеспечивает очень эффективное уплотнительное и запирающее действие, которое отвечает всем существующим стандартам и функциональным требованиям относительно таких муфт.

Следует отметить, что описанный выше предпочтительный вариант выполнения изобретения является лишь не ограничивающим изобретение примером, и что изобретение может изменяться различным образом внутри объема формулы изобретения. Например, хотя размер щелевого зазора в предпочтительном варианте выполнения указан равным около 2 мм, следует понимать, что этот зазор может быть как более узким, так и более широким внутри объема изобретения, предпочтительно между 0 и 10 мм, и что ширина зазора может изменяться в зависимости от размера используемой трубы. Кроме того, хотя эксцентриситет зажимной втулки в показанном варианте выполнения указан равным примерно, 0,5 мм, следует понимать, что это расстояние является только примером, и что расстояние D может быть как больше, так и меньше, например между 0,1 и 5,0 мм, и может также изменяться в зависимости от размера применяемой трубы. Число захватных кромок и число опорных канавок может также изменяться, и захватные кромки и канавки могут иметь форму, отличающуюся от показанной. Как указывалось выше, муфты трубопровода, согласно изобретению, предназначены для использования в водопроводных системах. Однако следует отметить, что их можно использовать в трубопроводных системах для передачи других веществ, например таких, как газ или нефть.

Формула изобретения

1. Муфта трубопровода для соединения с концом трубы, выполненной из полимерного материала, предпочтительно для водопроводных или отопительных систем, содержащая внутреннюю втулку (1), которая предназначена для вставления в конец трубы (20) и прилегания к внутренней поверхности конца трубы, и наружную втулку (2), которая предназначена для прилегания к наружной поверхности конца трубы (20) и которая включает щелевой зазор (34) и средства (3, 4, 5, 32) для регулирования щелевого зазора (34), отличающаяся тем, что наружная втулка (2) является цилиндрической внутри и снаружи в первом, не измененном положении, когда щелевой зазор (34) полностью закрыт и находится в сжатом, установленном положении, причем внутренний радиус (В) наружной втулки (2) в первом, не измененном положении меньше наружного радиуса (С) конца трубы (20), центральная ось (Х) наружной цилиндрической поверхности (44) наружной втулки (2) расположена на расстоянии (D) от центральной оси (Y) внутренней цилиндрической поверхности (46) наружной втулки (2), щелевой зазор (34) в наружной втулке (2) должен быть с силой расширен из первого, не измененного положения, для установки на конце трубы (20) и внутренней втулке (1), внутренняя втулка (1) и наружная втулка (2) выполнены с возможностью запирания друг с другом, наружная втулка (2) включает один или более запорных выступов, предназначенных для взаимодействия с запорными канавками (26) на внутренней втулке (1) для фиксирования наружной втулки (2) относительно внутренней втулки (1), соединительные запорные выступы (40) фиксированно установлены в запорных канавках (26) для уплотнения внешней втулки.

2. Муфта трубопровода по п.1, отличающаяся тем, что наружная втулка (2) выполнена с возможностью расширения с силой сначала в степени, достаточной для надевания наружной втулки (2) на конец трубы (20), и затем в степени, позволяющей свободно проходить запорным выступам (40), когда внутренняя втулка (1) вставлена в конец трубы (20).

3. Муфта трубопровода по п.2, отличающаяся тем, что запорные выступы (40) расположены на наружной втулке (2) на расстоянии от плоскости, которая проходит через щелевой зазор (34) в наружной втулке.

4. Муфта трубопровода по п.3, отличающаяся тем, что предусмотрены два противоположных друг другу запорных выступа (40) на торцевой части (39) наружной втулки на возможно максимальном расстоянии от плоскости, проходящей через щелевой зазор (34) в наружной втулке, причем каждый запорный выступ проходит по примерно 1/4 периметра наружной втулки (2).

5. Муфта трубопровода по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанное расстояние (D) предпочтительно равно около 0,5 мм.

6. Муфта трубопровода по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что щелевой зазор (34) полностью закрыт в затянутом, установленном положении.

7. Муфта трубопровода по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что внутренняя втулка включает захватывающую часть (8), которая предназначена для вставления в конец трубы (20) и прилегания к внутренней поверхности, и которая несет одну или более захватных кромок (14).

8. Муфта трубопровода по п.7, отличающаяся тем, что в направлении вставления внутренней втулки (1) в конец трубы (20) захватные кромки (14) имеют слегка наклонную первую боковую поверхность (16) и противоположную, круто наклоненную вторую боковую поверхность (18).

9. Муфта трубопровода по п.7 или 8, отличающаяся тем, что наружная втулка (2) включает опорные канавки (36), которые упираются в наружную поверхность конца трубы (20) между захватными кромками (14).

10. Муфта трубопровода по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что открывающие-регулирующие средства (3, 4, 5, 32) включают щеку (32) на каждой стороне щелевого зазора (34) и на наружной стороне наружной втулки, при этом каждая щека (32) имеет сквозное отверстие (38) для размещения болта (3), который при затягивании приводит к смыканию щек (32) и тем самым к закрыванию щелевого зазора (34).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6