Разъемное соединение тонкостенной полимерной трубки

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводной арматуре, и может быть использовано в пневматических и смазочных системах для соединения эластичными полимерными трубопроводами аппаратуры и др. элементов при выполнении трубопроводной разводки. Разъемное соединение тонкостенной полимерной трубки содержит штуцер с наружной резьбой и внутренней конической поверхностью. Ниппель выполнен в виде цилиндра со ступенчатым переходом. Полимерная трубка одета внутренним диаметром на ниппель. Обжимной элемент сдавливает наружный диаметр полимерной трубки при навинчивании накидной гайки на штуцер. Обжимной элемент выполнен в виде упругого эластичного кольца, например, круглого сечения, охватывающего своим внутренним диаметром наружный диаметр трубки с предварительным натягом в зоне размещения ступенчатого перехода ниппеля. Упругое эластичное кольцо контактирует с внутренней конической поверхностью штуцера. Изобретение повышает надежность, упрощает конструкцию. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к трубопроводной арматуре, и может быть использовано в пневматических и смазочных системах для соединения эластичными полимерными трубопроводами аппаратуры и др. элементов при выполнении трубопроводной разводки.

Разводку полимерными эластичными трубками применяют при подключении аппаратуры, имеющей подвижность в пространстве, для выполнения разводки в некотором ограниченном объеме, где невозможно использование жестких металлических трубопроводов, также для уменьшения весовых характеристик изделия и в других случаях.

Известно разъемное соединение для гибких трубопроводов, представленное в каталоге-справочнике "Элементы и устройства пневмоавтоматики высокого и низкого давления", часть 1, Москва, 1999 г., стр.84, 85, содержащее штуцер с наружной резьбой и ниппелем со ступенчатым переходом, гибкий трубопровод, одетый на ниппель, накидную гайку, навинченную на штуцер и контактирующую своей внутренней торцевой поверхностью с выступом трубопровода, образованного в зоне ступенчатого перехода ниппеля.

Основным недостатком данного соединения является низкая его надежность в связи с тем, что при достаточно большом моменте затяжки накидной гайки (а также при имеющих место вибрациях) внутренняя торцевая поверхность накидной гайки может чрезмерно сдавить стенку гибкого трубопровода о ступенчатый переход ниппеля, при этом целостность трубопровода может нарушиться, а значит произойдет разгерметизация соединения. Данная конструкция соединения еще в большой степени неприемлема для варианта с тонкостенной полимерной трубкой.

Известно разъемное соединение для эластичного трубопровода, представленное в книге Е.В.Герц и др. "Пневматические устройства и системы в машиностроении", Машиностроение, 1981 г., стр.183, рис.7.13в, содержащее штуцер с наружной резьбой и внутренней конической поверхностью, ниппель, накидную гайку, эластичный трубопровод, надетый внутренним диаметром на ниппель, обжимное металлическое кольцо, врезающееся в наружный диаметр эластичного трубопровода при затяжке накидной гайки. Данное устройство принимается за прототип.

Основные недостатки прототипа заключаются в следующем.

1. Сложность конструкции вследствие того, что ниппель выполнен отдельно от штуцера и установлен в соответствующее гнездо штуцера путем запрессовки. При сборке штуцера с ниппелем геометрическая ось ниппеля должна совпадать с геометрической осью штуцера, однако, при раздельном изготовлении ниппеля и штуцера (не заодно целое) всегда существует вероятность увеличения погрешностей при изготовлении.

2. Повышенная трудоемкость изготовления, а соответственно и стоимость соединения, что вытекает из пункта 1, т.к. необходимо изготовить отдельно штуцер с гнездом под запрессовку ниппеля и сам ниппель, при этом необходимо выдержать в определенных величинах геометрические размеры гнезда и ниппеля, а также, например, выдержать допуск месторасположения внутренней конической поверхности, выполненной на штуцере относительно цилиндрической поверхности ниппеля (биение одной поверхности относительно базовой поверхности.

3. Вследствие значительной жесткости обжимного металлического кольца для обеспечения надежного герметичного соединения необходимо приложить значительные усилия для затяжки накидной гайки, при этом врезающаяся кромка обжимного кольца будет бесконтрольно внедряться в мягкий материал трубки, что в значительной степени снижает долговечность и надежность соединения в целом.

К недостаткам следует отнести и тот фактор, что обжимное металлическое кольцо требует (для надежной герметизации) изготовления с высокой точностью и определенной твердости (больше чем, например, внутренняя коническая поверхность штуцера), что дополнительно увеличивает трудоемкость изготовления соединения в целом.

Данное соединение технически не приемлемо для использования полимерных трубок с малой толщиной стенки, что сужает область его использования.

Технической задачей, решаемой предлагаемым техническим решением, является повышение надежности, упрощение конструкции, расширение области использования.

Для решения поставленной технической задачи в разъемном соединении тонкостенной полимерной трубки, содержащем штуцер с наружной резьбой и внутренней конической поверхностью, ниппель, выполненный в виде цилиндра со ступенчатым переходом, накидную гайку, полимерную трубку, надетую внутренним диаметром на ниппель, обжимной элемент, сдавливающий наружный диаметр полимерной трубки при навинчивании накидной гайки на штуцер, обжимной элемент выполнен в виде упругого эластичного кольца круглого сечения, охватывающего внутренним диаметром наружный диаметр трубки в зоне размещения ступенчатого перехода с предварительным натягом (т.е. внутренний диаметр упругоэластичного кольца в свободном состоянии меньше наружного диаметра полимерной трубки, измеренного после монтажа ее на ниппель), при этом упругое эластичное кольцо имеет контакт с внутренней конической поверхностью штуцера.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что обжимной элемент выполнен в виде упругого эластичного кольца круглого сечения (в этом качестве, например, может выступать кольцо резиновое уплотнительное круглого сечения по ГОСТ 9833, твердость резины которого значительно меньше твердости материала полимерной трубки, и, таким образом, поверхность трубки не будет повреждаться от обжатия упругим эластичным кольцом при затяжке накидной гайки), охватывающего своим внутренним диаметром наружный диаметр трубки в зоне размещения ступенчатого перехода, причем упругое эластичное кольцо монтируется с предварительным натягом (для обеспечения более эффективной герметизации уплотняемого стыка "ниппель - внутренняя поверхность трубки", особенно при ослаблении затяжки накидной гайки), одновременно упругое эластичное кольцо при затяжке накидной гайки контактирует с внутренней конической поверхностью штуцера, обеспечивая герметичность уплотняемого стыка.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области техники позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволило сделать вывод о соответствии решения изобретательскому уровню.

На чертеже изображено разъемное соединение тонкостенной полимерной трубки, общий вид.

Разъемное соединение тонкостенной полимерной трубки содержит штуцер 1 с наружной резьбой 2 и внутренней конической поверхностью 3, ниппель 4 со ступенчатым переходом 5, накидную гайку 6 с внутренней торцевой поверхностью 7 и внутренней резьбой 8, полимерную трубку 9, обжимное кольцо 10. Ниппель 4 выполнен за одно целое со штуцером 1.

При монтаже полимерной трубки 9 на ниппель 4 (надевается с предварительным натягом) ступенчатый переход 5 формирует за счет эластичности и податливости материала трубки кольцевой выступ 11. Обжимное кольцо 10 установлено на полимерной трубке 9 также с предварительным натягом и контактирует с внутренней конической поверхностью 3 штуцера 1 и с кольцевым выступом 11.

Разъемное соединение тонкостенной полимерной трубки работает следующим образом.

В процессе навинчивания накидной гайки 6 с внутренней резьбой 8 на штуцер 1 с наружной резьбой 2 внутренняя торцевая поверхность 7 накидной гайки 6 взаимодействует с обжимным кольцом 10 и смещает последнее (если все же имелись зазоры после сборки) до плотного контакта с выступом 11 и с внутренней конической поверхностью 3.

При дальнейшем навинчивании каждой гайки 6 на штуцер 1 будет происходить деформация обжимного кольца 10, что вызовет увеличение радиальных усилий обжимного кольца на внутреннюю коническую поверхность 3 штуцера 1 и на уплотняемую поверхность кольцевого выступа 11 - происходит увеличение уплотняющего эффекта герметизируемого стыка "ниппель - внутренняя поверхность полимерной трубки".

Как упоминалось выше, полимерная трубка 9 смонтирована на ниппеле 4 со ступенчатым переходом 5 с натягом, т.е. беззазорно, а обжимное кольцо 10 установлено на наружной поверхности трубки 9 в зоне кольцевого выступа 11 с предварительным сжатием его сечения в радиальном направлении (с натягом). При этом обжимное кольцо взаимодействует с полимерной трубкой 9 без нарушения целостности последней (т.е. без врезания, как у прототипа), а исключительно за счет упругоподатливых свойств резины путем сжатия стенки полимерной трубки в районе кольцевого выступа 11 о ступенчатый переход 5 ниппеля 4. Поскольку площадь кольцевого ступенчатого перехода 5 мала, то возникающее при этом удельное давление будет достаточно большим.

Совокупность этих обстоятельств, а также наличие удерживающего для полимерной трубки 9 кольцевого выступа 11, взаимодействующего с обжимным кольцом 10 (является герметизирующим и одновременно удерживающим элементом), дает возможность достигнуть значительного увеличения уплотняющего эффекта при воздействии давления рабочей среды.

Использование в качестве обжимного элемента упругого эластичного кольца круглого сечения (вместо жесткого металлического кольца у прототипа) дает возможность значительно повысить надежность и долговечность соединения, при этом появилась возможность использовать полимерную трубку с малой толщиной стенки, а также снизить усилия затяжки накидной гайки (в связи с малой жесткостью эластичного кольца).

И еще, в предлагаемой конструкции разъемного соединения для тонкостенной полимерной трубки выполнение штуцера и ниппеля за одно целое позволило значительно уменьшить погрешности в изготовлении, повысить качество, упростить конструкцию и, как следствие, уменьшить трудоемкость изготовления соединения.

Формула изобретения

Разъемное соединение тонкостенной полимерной трубки, содержащее штуцер с наружной резьбой и внутренней конической поверхностью, ниппель, выполненный в виде цилиндра со ступенчатым переходом, накидную гайку, полимерную трубку, одетую внутренним диаметром на ниппель, обжимной элемент, сдавливающий наружный диаметр полимерной трубки при навинчивании накидной гайки на штуцер, отличающееся тем, что обжимной элемент выполнен в виде упругого эластичного кольца, например, круглого сечения, охватывающего своим внутренним диаметром наружный диаметр трубки с предварительным натягом в зоне размещения ступенчатого перехода ниппеля, при этом упругое эластичное кольцо контактирует с внутренней конической поверхностью штуцера.

РИСУНКИ

Рисунок 1