Соединительное устройство с концевыми участками для соединения трубопроводов для жидкости

Изобретение относится к соединительным устройствам трубопроводов. В соединительном устройстве, содержащем концевые участки двух соединяемых трубопроводов для жидкости и соединительный элемент, имеющий проходящие вокруг оси наружную и внутреннюю стороны, по окружности концевых участков в их окружном направлении проходят первые стопорные ребра. На внутренней стороне соединительного элемента в его окружном направлении вблизи каждого его осевого конца проходят вторые стопорные ребра. Соединительный элемент при упругом расширении состыкован с концевыми участками, а один концевой участок герметично состыкован с другим концевым участком. Вторые стопорные ребра заведены за первые стопорные ребра. Для уменьшения опасности попадания грязи в место соединения концевых участков и их непреднамеренного разъединения соединительный элемент представляет собой замкнутую по окружности втулку, имеющую форму кругового цилиндра, и проходящие по окружности жесткие на изгиб сегменты, содержащие упруго растяжимый материал. Изобретение повышает надежность соединения. 13 з.п. ф-лы, 19 ил.

 

Изобретение относится к соединительному устройству, содержащему концевые участки двух соединяемых трубопроводов для жидкости и соединительный элемент, имеющий проходящую вокруг оси наружную сторону и проходящую вокруг оси внутреннюю сторону, причем по окружности концевых участков в их окружном направлении проходят первые стопорные ребра; на внутренней стороне соединительного элемента в его окружном направлении вблизи каждого его осевого конца проходят вторые стопорные ребра; соединительный элемент при упругом расширении соосно состыкован с концевыми участками; один концевой участок герметично соосно состыкован с другим концевым участком, а вторые стопорные ребра заведены за первые стопорные ребра.

В соединительном устройстве такого типа, известном из ЕР 1378701 А1, соединительный элемент из упругого полимерного материала выполнен в виде двух овальных колец, соединенных двумя расположенными диаметрально противоположно перемычками. Кольца с внутренней стороны снабжены стопорными ребрами в форме фиксирующих выступов. При введении в кольца концевых участков трубопроводов для жидкости кольца упруго расширяются стопорными ребрами на концевых участках до тех пор, пока фиксирующие выступы колец не заскочат за стопорные ребра концевых участков. В соединенном состоянии между областями колец, имеющими меньший радиус кривизны, и концевыми участками остается зазор, который позволяет радиально сжимать кольца для осуществления разъединения. Из-за наличия больших промежуточных пространств между перемычками и зазора между кольцами и концевыми участками, обеспечивающего возможность разъединения, существует вероятность попадания грязи на введенные в соединительный элемент концевые участки трубопроводов. Это может затруднить их повторные соединение и разъединение. Кроме того, существует опасность того, что соединение нарушится и произойдет разъединение трубопроводов, если на концевые участки будут действовать противоположно направленные поперечные силы.

В основе изобретения лежит задача создать соединительное устройство упомянутого выше типа, в котором исключена опасность попадания грязи в место соединения концевых участков и непреднамеренного разъединения.

Согласно изобретению эта задача решается тем, что соединительный элемент представляет собой замкнутую в окружном направлении втулку в форме кругового цилиндра.

При таком решении втулка обеспечивает как дополнительное уплотнение места соединения концевых участков, предотвращая попадание туда грязи, так и дополнительное увеличение жесткости места соединения в отношении поперечных сил.

Втулка предпочтительно имеет проходящие в окружном направлении по меньшей мере на 80°, но менее чем на 180°, жесткие на изгиб сегменты, соседние края которых соединены упругими сегментами втулки, которые содержат упруго растяжимый материал, неразъемно или как одно целое. Жесткие на изгиб сегменты втулки способствуют дополнительному повышению ее жесткости и тем самым места соединения концевых участков.

Упругие сегменты втулки могут перекрывать ее жесткие на изгиб сегменты в их окружном направлении боковыми продолжениями, которые могут быть неразъемно соединены с жесткими на изгиб сегментами втулки. Благодаря этим продолжениям повышается прочность соединения между сегментами втулки, а также втулку удобно держать при манипуляциях с ней.

На внутренней стороне втулки может проходить упорное ребро для ограничения вдвигания концевых участков, к которому один концевой участок прилегает своим свободным концом, а другой концевой участок заплечиком. Упорное ребро дополнительно повышает поперечную жесткость втулки и способствует также герметизации места соединения.

Упорное ребро предпочтительно состоит из сегментов, выполненных как одно целое с жесткими на изгиб сегментами втулки, и сегментов, выполненных как одно целое с ее упругими сегментами. По меньшей мере сегменты ребра, выполненные как одно целое с упругими сегментами втулки, повышают герметичность соединения благодаря своей упругости.

Если упорное ребро содержит упруго растяжимый материал и выполнено как одно целое с упругими сегментами втулки, то оно повышает герметичность соединения по всей окружности.

Жесткие на изгиб сегменты втулки могут иметь на своей наружной стороне углубления, в которые введен упруго растяжимый материал. Введенный в углубления упругий материал дополнительно повышает удобство держания втулки при манипуляциях с ней.

Может быть также предусмотрено, что упорное кольцо, содержащее упруго растяжимый материал, через отверстия в жестких на изгиб сегментах втулки соединено как одно целое с упруго растяжимым материалом в углублениях. В этом случае образование упорного ребра и заполнение углублений упруго растяжимым материалом может осуществляться в течение одного процесса литья под давлением.

Альтернативно может быть предусмотрено, что втулка выполнена как одно целое из эбонита или армированного и/или сетчатого эластомера. Втулка в этом случае тоже может изготавливаться в течение одного процесса литья под давлением и является упругой и в то же время достаточно жесткой на изгиб.

Вместо этого втулка, включая вторые стопорные ребра, может содержать упруго растяжимый материал; вторые стопорные ребра могут находиться на расстоянии друг от друга в окружном направлении, а в упруго растяжимый материал втулки могут быть заделаны проходящие в области окружности вторых стопорных ребер цилиндрические элементы из металла или жесткоупругого полимерного материала с выступающими в радиальном направлении внутрь на их периферийных краях коленами таким образом, что колена входят во вторые стопорные ребра. При таком выполнении втулки в области цилиндрических элементов, выполненных из металла или жесткоупругого полимерного материала, тоже образуются жесткие на изгиб сегменты втулки, а между ними - упругие сегменты втулки, позволяющие втулке расширяться при соединении и разъединении концевых участков.

В последнем варианте выполнения также может быть предусмотрено, что на внутренней стороне втулки проходит по окружности упорное ребро для ограничения вдвигания концевых участков, содержащее упруго растяжимый материал втулки. В этом случае упорное ребро одновременно служит для уплотнения места соединения концевых участков.

Вторые стопорные ребра втулки могут проходить по ее окружности по меньшей мере на 80°, но менее чем на 180°.

За первыми стопорными ребрами в окружном направлении концевых участков могут проходить пазы, протяженность которых в осевом направлении соответствует ширине в осевом направлении первых стопорных ребер. Эти пазы позволяют ограничить вдвигание концевых участков даже тогда, когда втулка не имеет упорного ребра, а один концевой участок, на который надвигается другой концевой участок при их состыковке, не имеет упорного заплечика. Равным образом втулка может быть предварительно установлена на одном из концевых участков с исключением возможности ее перемещения и потери.

Также предпочтительно, чтобы за одним из первых стопорных ребер одного концевого участка на его стороне, обращенной от введенного во втулку конца этого концевого участка, были расположены диаметрально противоположно друг другу два выступа, выступающих в радиальном направлении на высоту, соответствующую высоте в радиальном направлении этого стопорного ребра. Эти выступы позволяют отсоединить концевой участок, на котором они расположены, путем поворота втулки вручную до тех пор, пока расположенные на сторонах этого концевого участка стопорные ребра втулки не будут насажены на выступы, и последующего вытягивания этого концевого участка из втулки.

При этом первые стопорные ребра должны проходить по всей окружности концевых участков.

Далее изобретение и его усовершенствования описаны на примере предпочтительного варианта осуществления и его модификаций со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает в перспективе осевой разрез варианта выполнения соединительного устройства согласно изобретению, в соединенном состоянии,

фиг.2 - соединительное устройство, показанное на фиг.1, в разъединенном состоянии,

фиг.3 - модификацию втулки соединительного устройства, показанного на фиг.1, в перспективе,

фиг.4 - вид сбоку втулки, показанной на фиг.3, в уменьшенном масштабе,

фиг.5 - разрез V-V на фиг.4,

фиг.6 - разрез VI-VI на фиг.5,

фиг.7 - разрез VII-VII на фиг.5,

фиг.8 - другую модификацию втулки, показанной на фиг.1, в перспективе,

фиг.9 - вид сбоку втулки, показанной на фиг.8 в уменьшенном масштабе,

фиг.10 - разрез Х-Х на фиг.9,

фиг.11 - разрез XI-XI на фиг.10,

фиг.12 - другой вид сбоку втулки, показанной на фиг.8,

фиг.13 - следующую модификацию втулки, показанной на фиг.1, в перспективе,

фиг.14 - вид втулки, показанной на фиг.13, в направлении оси,

фиг.15 - разрез XV-XV на фиг.14,

фиг.16 - разрез XVI-XVI на фиг.14,

фиг.17 - еще одну модификацию втулки, показанной на фиг.1, в перспективе,

фиг.18 - вид сбоку втулки, показанной на фиг.17, в уменьшенном масштабе, и

фиг.19 - разрез IXX-IXX на фиг.18.

Соединительное устройство согласно фиг.1 и 2 состоит из двух трубопроводов 1 и 2 для жидкости, в данном примере шлангов, с концевыми участками 3 и 4, двух накидных гаек 5 и 6, соединяющих трубопроводы 1, 2 с соответствующими концевыми участками 3, 4, соединительного элемента в виде замкнутой по окружности втулки 7, имеющей форму кругового цилиндра, и уплотнительного кольца 8, причем все детали выполнены из полимерного материала, но концевые участки 3, 4 и накидные гайки 5, 6 могут быть выполнены и из металла. Вместо использования накидных гаек 5, 6 для соединения концевых участков 3, 4 с трубопроводами 1, 2 они могут быть выполнены из полимерного материала как одно целое. По меньшей мере один из концевых участков 3, 4 может представлять собой трубчатый патрубок, например, присоединительный трубчатый патрубок на радиаторе механического транспортного средства, который в этом случае соединен с проходящим внутри радиатора трубопроводом для охлаждающей жидкости в виде охлаждающего змеевика. В этом случае соответствующий концевой участок должен быть выполнен из металла.

Втулка 7 состоит из двух расположенных диаметрально противоположно друг другу, по отношению к ее продольной оси, сегментов из жесткоупругого термопластичного полимерного материала, например, одного из следующих полимерных материалов: полипропилена (РР), полиэтилена (РЕ), полиамида (РА), полибутилентерефталата (РВТ), полиэтилентерефталата (PET), полибутиленнафталата (PBN), полиэтиленнафталата (PEN), полиоксиметилена (РОМ), полифениленсульфида (PPS), полифениленамида (РРА) и термореактивного полимерного материала, так что сегменты 9 втулки являются жесткими на изгиб. На наружной стороне сегментов 9 втулки отлиты под давлением вставки 10 из эластомера. Вставки 10 снабжены углублениями 11, чтобы втулку 7 было удобно держать в руке. Однако вставки могут отсутствовать и вместо этого сегменты 9 втулки снаружи могут быть выполнены рифлеными. Между сегментами 9 и вставками 10 на них отлиты под давлением упругие сегменты 12 из термопластичного упруго растяжимого материала, например, одного из следующих полимерных материалов: термопластичного эластомера (ТРЕ), сетчатого термопластичного эластомера (TPE-V), термопластичного полиуретана (TPU), термопластичного полиэфирного эластомера (ТЕЕЕ), этилен-пропиленового каучука (EPDM), фторкаучука (FKM), фторсиликона, жидкого силиконового каучука (LSR) и этиленвинилацетата (EVA), так что сегменты 9 и их вставки 10 соединены с сегментами 12 неразъемно (сплавлены) и втулка 7 может расширяться в радиальном направлении. Таким образом, сегменты 9 проходят по окружности втулки 7 менее чем на 180°, но более чем на 80°, предпочтительно по дуге примерно от 140° до 160°.

На внутренней стороне жестких на изгиб сегментов 9, вблизи их концов, расположены проходящие в окружном направлении стопорные ребра 13, имеющие на своих периферийных краях наклонные боковые поверхности 14 (фиг.2).

Упругие сегменты 12 втулки снабжены снаружи проходящим в осевом направлении утолщением 15, в середине которого изображена двойная стрелка 16 в форме дуги окружности, указывающая на то, что втулку 7 можно поворачивать.

На внутренней стороне втулки 7 в середине в осевом направлении расположено проходящее по окружности упорное ребро 17 (фиг.1), сегменты которого в области упругих сегментов 12 втулки обозначены 17а, а в области жесткоупругих сегментов 9 втулки - 17b. Сегменты 17а упорного ребра выполнены таким образом из того же материала, что и упругие сегменты 12 втулки, а сегменты 17b упорного ребра - из того же материала, что и жесткоупругие сегменты 9 втулки.

На наружной поверхности концевых участков 3, 4 расположены проходящие по окружности стопорные ребра 18. Для соединения трубопроводов 1,2, после того как кольцо 8 установлено в кольцевом пазу концевого участка 3, вставляемого в концевой участок 4, концевые участки вводятся в осевом направлении во втулку 7 и при этом состыковываются. Когда концевые участки 3, 4 вводятся во втулку при заранее заданном относительном угловом положении концевого участка 4, втулка 7 при скольжении ее стопорных ребер 13 по стопорным ребрам 18 концевых участков 3, 4 упруго расширяется в радиальном направлении до тех пор, пока стопорные ребра 13 втулки 7 не зайдут за стопорные ребра 18 концевых участков 3, 4 в соответствующие, примыкающие к стопорным ребрам 18 пазы 19 или 20, проходящие в окружном направлении. При этом концевые участки 3, 4 одновременно войдут в контакт с упорным ребром 17. Чтобы обеспечить прилегание концевого участка 3 к упорному ребру 17, концевой участок 3 снабжен заплечиком 21. Паз 19 на концевом участке 3 выполнен в виде расположенной по окружности кольцевой канавки, а паз 20 на концевом участке 4 не проходит по окружности непрерывно, а прерывается двумя радиальными выступами 22, высота которых соответствует радиальной высоте стопорного ребра 18 концевого участка 4 и которые расположены диаметрально противоположно друг другу, по отношению к продольной оси концевого участка 4, и имеют наклонные боковые поверхности. Ширина стопорных ребер 13 втулки 7 в осевом направлении соответствует протяженности в осевом направлении пазов 19 и 20. Поэтому стопорные ребра 13 втулки 7 при введении в нее концевых участков 3, 4 могут прилегать к фланцам 23, 24 этих концевых участков 3, 4, ограничивающим пазы 19 и 20. В соединенном состоянии соединительного устройства, показанном на фиг.1, сегменты 12 втулки упираются своими концами в выступы 23. Для осуществления разъединения нужно повернуть втулку 7. При этом стопорные ребра 13 на конце жесткого на изгиб сегмента 9 втулки надвигаются своими наклонными боковыми поверхностями 14 на соответствующие наклонные боковые поверхности выступов 22 и втулка 7 расширяется. В этом угловом положении втулку 7 вместе с концевым участком 3 и гибким трубопроводом 1 можно вытянуть из концевого участка 4.

Втулку 7 можно предварительно установить на концевом участке 3 в положении, показанном на фиг.1, а затем состыковывать с концевым участком 4 и закрепленным на нем трубопроводом 2 в таком угловом положении, в котором упругие сегменты 12 втулки находятся на одной линии с выступами 22, чтобы соединить трубопроводы 1, 2. Упорное ребро 17 не только ограничивает вдвигание концевых участков 3, 4 во втулку 7, но и создает уплотнение места соединения концевых участков 3, 4, в дополнение к уплотнительному кольцу 8.

Фланцы 23, 24 снабжены ребрами, чтобы было легче держать концевые участки при повороте втулки 7.

На фиг.3-7 показана втулка 27, несколько модифицированная по сравнению с втулкой 7 на фиг.1 и 2. Позиции элементов втулки 27, схожих с элементами втулки 7, увеличены на 20, а одинаковые элементы имеют одинаковые позиции.

На внутренней стороне жестких на изгиб сегментов 9 втулки и ее упругих сегментов 32 отлито под давлением расположенное по окружности упорное ребро 37 из того же термопластичного упругого материала, из которого выполнены упругие сегменты 32. Одновременно упругий материал упорного ребра 37 залит под давлением через отверстия 30 в жестких на изгиб сегментах 29 втулки в их углубления 31, так что наружная сторона сегментов 29 имеет удобные для захвата рукой поверхности 23, что облегчает поворот втулки 27 вручную.

Расположенное по окружности упругое упорное ребро 37 имеет то преимущество, что оно лучше уплотняет место соединения концевых участков 3, 4, чем образованные в области жестких на изгиб сегментов 9 втулки 7 из такого же более жесткого материала, как и эти сегменты 9, участки упорного ребра 17, которое только в области упругих сегментов 12 втулки состоит из такого же упругого материала, как и втулка 12.

На фиг.8-12 показана втулка 47, несколько модифицированная по сравнению со втулкой 7, изображенной на фиг.1 и 2. Позиции элементов втулки 47, схожих с элементами втулки 7, увеличены на 30, а одинаковые элементы обозначены теми же позициями.

В отличие от втулки 7, показанной на фиг.1 и 2, упругие сегменты 42 втулки снабжены боковыми продолжениями 43, которые образованы литьем под давлением материала в углубления жестких упругих сегментов 39 втулки и соединены с ними неразъемно. Продолжения 43 повышают прочность соединения упругих сегментов 42 с жесткоупругими сегментами 39 втулки. Утолщение 15 упругих сегментов 12 втулки 7, показанной на фиг.1 и 2, отсутствует, так как упругий материал сегментов 42 может быть выбран таким, чтобы было удобно держать втулку в руке. Например, может использоваться силиконовый каучук.

Следующей модификацией втулки 7, изображенной на фиг.1 и 2, является втулка 57 на фиг.13-16, элементы которой, схожие с элементами втулки 7, обозначены позициями, увеличенными на 50, а элементы, одинаковые с элементами втулки 7, имеют те же позиции.

Втулка 57 выполнена по всей окружности как одно целое из жесткоупругого материала, например, эбонита или армированного и/или сетчатого термопластичного эластомера. Стопорные ребра 13 сегментов 9 втулки, выполненных как одно целое с ее сегментами 12, проходят в окружном направлении втулки 57 примерно на 80°-100°, предпочтительно примерно на 90°. Поэтому сегменты 9 втулки являются менее упруго растяжимыми, чем ее более тонкие сегменты 12, так что втулка 57 может впоследствии расширяться. В дополнение к утолщениям 15 втулка 57 снабжена распределенными по окружности осевыми ребрами 56, чтобы было удобнее ее держать.

На фиг.17-19 показана еще одна втулка 67, несколько модифицированная по сравнению со втулкой 7, изображенной на фиг.1 и 2. Элементы втулки 67, схожие с элементами втулки 7, обозначены позициями, увеличенными на 60, а одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями.

Втулка 67, включая ее стопорные ребра 13 и упорное ребро 17, содержит по всей своей окружности такой же упруго растяжимый материал, как и сегменты 12 втулки 7, изображенной на фиг.1 и 2. Однако в окружной области каждого стопорного ребра 13 залит цилиндрический элемент 68 из металла или из такого же жесткоупругого полимерного материала, как и материал сегментов 9 втулки стопорного ребра 7 на фиг.1 и 2. Цилиндрические элементы 68 имеют на своих окружных краях выступающие внутрь колена 69, которые входят в стопорные ребра 73. Колена 69 могут прерываться в окружном направлении.

1. Соединительное устройство, содержащее концевые участки (3, 4) двух соединяемых трубопроводов (1, 2) для жидкости и соединительный элемент (7; 27; 37; 47; 57; 67), который имеет проходящую вокруг оси наружную сторону и проходящую вокруг оси внутреннюю сторону, причем по окружности концевых участков (3, 4) в их окружном направлении проходят первые стопорные ребра (18), а на внутренней стороне соединительного элемента (7; 27; 37; 47; 57; 67) в его окружном направлении вблизи каждого его осевого конца проходят вторые стопорные ребра (13; 73); соединительный элемент (7; 27; 37; 47; 57; 67) при упругом расширении соосно состыкован с концевыми участками (3, 4); один концевой участок (3) герметично соосно состыкован с другим концевым участком (4), а вторые стопорные ребра (13; 73) заведены за первые стопорные ребра (18), отличающееся тем, что соединительный элемент (7; 27; 37; 47; 57; 67) представляет собой замкнутую по окружности втулку (7; 27; 37; 47; 57; 67) в форме кругового цилиндра, имеющую проходящие в окружном направлении, по меньшей мере, на 80°, но менее чем на 180° жесткие на изгиб сегменты (9; 29; 39), соседние края которых соединены неразъемно или как одно целое упругими сегментами (12; 32; 42) втулки, содержащими упругорастяжимый материал.

2. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что упругие сегменты (42) втулки перекрывают ее жесткие на изгиб сегменты (39) в их окружном направлении боковыми продолжениями (43), которые неразъемно соединены с жесткими на изгиб сегментами (39).

3. Соединительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что на внутренней стороне втулки (7; 27; 37; 47; 57; 67) проходит в окружном направлении упорное ребро (17) для ограничения вдвигания концевых участков (3, 4), к которому один концевой участок (4) прилегает своим свободным концом, а другой концевой участок (3) прилегает заплечиком (21).

4. Соединительное устройство по п.3, отличающееся тем, что упорное ребро (17) состоит из сегментов (17b), выполненных как одно целое с жесткими на изгиб сегментами (9; 39) втулки, и сегментов (17а), выполненных как одно целое с упругими сегментами (12; 42) втулки.

5. Соединительное устройство по п.3, отличающееся тем, что упорное ребро (37) содержит упругорастяжимый материал и выполнено как одно целое с упругими сегментами (32) втулки.

6. Соединительное устройство по п.5, отличающееся тем, что жесткие на изгиб сегменты (29) втулки имеют на своей наружной стороне углубления (31), в которые введен упругорастяжимый материал (33).

7. Соединительное устройство по п.6, отличающееся тем, что содержащее упругорастяжимый материал упорное ребро (37) через отверстия (30) в жестких на изгиб сегментах (29) втулки соединено, образуя одно целое с упруго растяжимым материалом в углублениях (31).

8. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка (57) выполнена как одно целое из эбонита или армированного и/или сетчатого эластомера.

9. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что втулка (67), включая вторые стопорные ребра (73), содержит упругорастяжимый материал; вторые стопорные ребра (73) находятся на расстоянии друг от друга в окружном направлении, а в упругорастяжимом материале втулки (67) заделаны проходящие через область окружности вторых стопорных ребер (73) цилиндрические элементы (68) из металла или жесткоупругого полимерного материала с выступающими на их периферийных краях в радиальном направлении внутрь коленами (69) таким образом, что колена (69) входят во вторые стопорные ребра (73).

10. Соединительное устройство по п.8 или 9, отличающееся тем, что на внутренней стороне втулки (57; 67) проходит в окружном направлении упорное ребро (17) для ограничения вдвигания концевых участков (3, 4), причем упорное ребро (17) содержит упругорастяжимый материал втулки (57; 67).

11. Соединительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вторые стопорные ребра (13; 73) проходят по окружности втулки, по меньшей мере, на 80°, но менее чем на 180°.

12. Соединительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что за первыми стопорными ребрами (18) в окружном направлении концевых участков (3, 4) проходят пазы (19, 20), осевая протяженность которых соответствует осевой ширине вторых стопорных ребер (13; 73).

13. Соединительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что за одним (18) из первых стопорных ребер (18) одного концевого участка (4) на его стороне, обращенной от введенного во втулку (7; 27; 37; 47; 57; 67) конца этого концевого участка (4), расположены диаметрально противоположно друг другу по отношению к продольной оси последнего два выступа (22), выступающих в радиальном направлении на высоту, соответствующую радиальной высоте этого стопорного ребра (18).

14. Соединительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что первые стопорные ребра (18) проходят по всей окружности концевых участков (3, 4).