PL202019B1

PL202019B1 - Złącze rurowe

Info

Publication number: PL202019B1
Application number: PL362427A
Authority: PL
Inventors: David Chelchowski; Geoffrey Bryan Puckett; Luke Raymond
Original assignee: Philmac Pty Ltd
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2009-05-29
Also published as: EA004842B1; US7270351B2; US6974162B2; AUPR447001A0; EA200300955A1; EP1386107B1; KR20030090617A; JP4650993B2; CA2433398A1; CA2433398C; EP1386107A1; AU2002248979B2; BR0206700A; IL156654A0; EP1386107A4; KR100789637B1; CN1502025A; US20050285391A1; JP2004519636A; PL362427A1

Abstract

1. Z lacze rurowe, do laczenia rur z polimerów, zawiera- j ace wydr azony korpus, z zewn etrznym gwintem rozci aga- j acym si e co najmniej na cz esci d lugo sci korpusu oraz z wewn etrzn a powierzchni a, nakr etk e, wspó lpracuj ac a z korpusem za pomoc a gwintu, oraz cz lon zaciskowy, z skierowanymi promieniowo do wewn atrz kolcowymi wy- st epami zaciskowymi, maj acymi pierwsz a powierzchni e w zasadzie równoleg la do wewn etrznej powierzchni korpu- su, znamienne tym, ze nakr etka (14) ma co najmniej na jednym ko ncu wewn etrzny gwint (26), wspó lpracuj acy z zewn etrznym gwintem (28) na korpusie (20) i ma hakowy wyst ep (36), zachodz acy co najmniej na cz esc wewn etrznej pierwszej powierzchni (42, 62, 68) korpusu (20), który to wyst ep posiada pierwsz a, wewnetrzn a powierzchni e (40) wyst epu, stanowi ac a wewn etrzn a pierwsz a powierzchni e (40) nakr etki, w zasadzie równolegla do wewn etrznej pierwszej powierzchni (42, 62, 68) korpusu (20) i drug a, zbie zn a w kierunku zewn etrznym, drug a wewn etrzn a powierzchni e wyst epu, która stanowi drug a powierzchni e (46) nakr etki, rozci agaj ac a si e od wewn etrznej kraw edzi tej wewn etrznej powierzchni (40) wyst epu, oraz tym, ze odkszta lcalny cz lon zaciskowy (16), ma zbie zna w kierunku zewn etrznym drug a powierzchni e (48), rozci agaj ac a si e od pierwszej po- wierzchni (66) zaciskowego cz lonu, i tym, ze druga po- wierzchnia (46) nakr etki (14) styka si e z zbie zna w kierunku zewn etrznym drug a powierzchni a (48) ................................. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotowy wynalazek dotyczy złącza rurowego do łączenia rur polimerowych, posiadającego nakrętkę i człon zaciskowy, przeznaczonego do współpracy z zewnętrzną powierzchnią rury z polimerów, przy czym rura jest przystosowana do wkł adania w już zmontowane złącze.

Złącza, przeznaczone do współpracy z zewnętrzną powierzchnią rury z polimerów są dobrze znane. Złącza te zwykle zawierają podzespół tulei naciskowej, sprężystą uszczelkę pierścieniową trwale przymocowaną do wewnętrznego zakończenia tulei naciskowej, człon zaciskowy oraz nakrętkę. Uszczelka pierścieniowa napotyka występ w gnieździe korpusu przy dokręcaniu nakrętki, a dalsze dokręcanie nakrętki powoduje promieniowe dociskanie członu zaciskowego tak, że jego skierowane do wewnątrz kolcowe wypustki wchodzą w zewnętrzną powierzchnię rury, do której przymocowane jest złącze. Koniec rury jest swobodnie wprowadzany przez człon zaciskowy i tuleję do gniazda korpusu. Wewnątrz korpusu złącza znajdują się wystające powierzchnie stykowe i nakrętki stykające się z wewnętrzną i zewnętrzną powierzchnią kołnierza, wystającego z zewnętrznego zakończenia tulei naciskowej.

Złącza takie odniosły sukces zarówno pod względem technicznym jak i rynkowym.

Praktyczny problem, często związany z takimi złączami polega jednak na tym, że złącze jest za długie do określonego zastosowania takiego, jak niektóre zastosowania w instalacjach domowych i w skrzynkach licznikowych. Jednakż e złącza z tworzyw sztucznych mają taką wł a ś ciwość, ż e zgodnie z powszechnie dostępną wiedzą wymaga się, aby miały określoną długość przy żądanej wytrzymałości.

Tak więc w zastosowaniach, w których konieczne są małe wymiary złącza, stosuje się armaturę metalową, która ze względu na własności wytrzymałościowe może być dużo krótsza. Jest ona jednak znacznie droższa od formowanych złączy z tworzyw sztucznych.

Wobec powyższego, zadaniem przedmiotowego wynalazku jest zrealizowanie złącza rurowego, które jest pozbawione przynajmniej niektórych z wyżej wymienionych niedogodności i stanowi użyteczną alternatywę dla znanych w stanie techniki złączy, poprzez zapewnienie konstrukcji złącza z tworzyw sztucznych, ale takiego, które jest znaczą co krótsze od złączy dotą d znanych. Daje to istotne oszczędności ze względu na mniejsze zużycie tworzyw sztucznych. Inne zalety krótszych złączy rurowych z tworzyw sztucznych dotyczą kwestii gromadzenia, składowania, transportu i wagi.

Złącze rurowe do łączenia rur polimerowych, które zawiera wydrążony korpus z zewnętrznym gwintem rozciągającym się co najmniej na części jego długości oraz powierzchnię wewnętrzną, nakrętkę współpracującą z korpusem za pomocą gwintu oraz odkształcalny zaciskowy człon, z skierowanymi promieniowo do wewnątrz kolcowymi występami zaciskowymi, mającymi pierwszą powierzchnię w zasadzie równoległa do wewnętrznej powierzchni korpusu, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że nakrętka posiada co najmniej z jednej strony wewnętrzny gwint, współpracujący z zewnętrznym gwintem na korpusie oraz ma hakowy występ który zachodzi co najmniej na część wewnętrznej pierwszej powierzchni korpusu. Występ ten posiada pierwszą, wewnętrzną powierzchnię, która stanowi wewnętrzną pierwszą powierzchnię nakrętki, w zasadzie równoległą do wewnętrznej pierwszej powierzchni korpusu i ma drugą, zbieżną w kierunku zewnętrznym, drugą wewnętrzną powierzchnię występu, która stanowi drugą powierzchnię nakrętki, rozciągającą się od wewnętrznej krawędzi tej pierwszej wewnętrznej powierzchni występu. Odkształcalny człon zaciskowy ma zbieżną w kierunku zewnętrznym drugą powierzchnię, która rozciąga się od pierwszej powierzchni zaciskowego członu, zaś druga powierzchnia nakrętki styka się z zbieżną w kierunku zewnętrzny drugą powierzchnią członu zaciskowego, a po dokręceniu nakrętki dociska ten człon zarówno w kierunku promieniowym jak i w kierunku osiowym i powoduje docisk zaciskowego członu do korpusu zarówno promieniowy jak i osiowy, podczas, gdy pierwsza powierzchnia występu ślizga się wzdłuż pierwszej powierzchni korpusu.

Zaciskowy człon styka się z rurą, wciągając ją do korpusu po zadanym przemieszczeniu promieniowym, a po zadanym dokręceniu nakrętki zbieżna w kierunku zewnętrznym druga powierzchnia zaciskowego członu, stanowiącego pierścieniowy zaciskowy człon znajduje się w położeniu ślizgowym względem zbieżnej wewnętrznie drugiej powierzchni nakrętki.

W korzystnym wykonaniu wynalazku wewnętrzna pierwsza powierzchnia korpusu jest stoż kowa i zwęża się w kierunku zewnętrznym korpusu tak, że po zadanym dokręceniu nakrętki i przemieszczeniu pierścieniowego zaciskowego członu w kierunku wnętrza korpusu część wewnętrznej pierwszej poPL 202 019 B1 wierzchni występu a tym samym nakrętki znajduje się w styku z wewnętrzną pierwszą powierzchnią korpusu, przy czym korpus stanowi tym samym wzmocnienie nakrętki w stosunku do sił promieniowych.

Pożądane jest, aby wewnętrzna pierwsza powierzchnia nakrętki miała kształt stożkowy, zbieżny do wewnątrz tak, że po zadanym dokręceniu nakrętki i przemieszczeniu pierścieniowego zaciskowego członu w głąb korpusu, część wewnętrznej pierwszej powierzchni nakrętki opiera się o wewnętrzną pierwszą powierzchnię korpusu, przy czym korpus stanowi tym samym wzmocnienie nakrętki w stosunku do sił radialnych.

Wewnętrzna pierwsza powierzchnia korpusu może być wykonana jako stożkowa i powinna wtedy zwężać się w kierunku zewnętrznym korpusu, a wewnętrzna pierwsza powierzchnia nakrętki ma wtedy również kształt stożkowy, zbiegając się do wewnątrz tak, że po zadanym dokręceniu nakrętki obie powierzchnie opierają się o siebie do osiągnięcia ustalonej pozycji, przy czym korpus stanowi tym samym wzmocnienie nakrętki w stosunku do sił radialnych, najlepiej jednak, jeśli zbieżność powierzchni korpusu i zbieżność powierzchni nakrętki są tego samego rzędu, korzystnie rzędu dwóch stopni.

Zaleca się, aby korpus miał zakończenie, wsuwane stykowo do przestrzeni komory wyznaczonej przez korpus nakrętki i jej hakowy występ.

W korzystnym wykonaniu pierś cieniowy zaciskowy czł on moż e zawierać zewnę trzną pierś cieniową wargę, która rozciąga się do tyłu od drugiej powierzchni tego członu, który jest wsparty na korpusie przy nakrętce poluzowanej, a po zaciśnięciu nakrętki pierścieniowy zaciskowy człon jest ściśnięty i warga znajduje się w korpusie tak, że zewnętrzna krawędź wargi opiera się o wewnętrzną powierzchnię korpusu i stanowi w tym miejscu podparcie.

Nachylenie drugiej powierzchni pierścieniowego zaciskowego członu korzystnie jest, jeśli jest mniejsze niż nachylenie drugiej powierzchni nakrętki, przy czym po dociśnięciu przez nakrętkę pierścieniowego zaciskowego członu i wepchnięciu go do korpusu z jednoczesnym ściśnięciem, nachylenie drugiej powierzchni pierścieniowego zaciskowego członu jest takie samo, jak drugiej powierzchni nakrętki. Zaleca się, jeśli nachylenie drugiej powierzchni pierścieniowego zaciskowego członu wynosi w jego stanie spoczynku okoł o 37 stopni, a nachylenie drugiej powierzchni nakrętki okoł o 45 stopni.

Nakrętka może ponadto zawierać pierścieniową półkę, rozciągającą się promieniowo do wewnątrz od krawędzi drugiej powierzchni nakrętki, stanowiącą stoper pierścieniowego zaciskowego członu, o który pierścieniowy zaciskowy człon opiera się w stanie ściskanym, a który zapewnia siłę oporową dla tego członu, przemieszczanego wzdłużnie w kierunku na zewnątrz od korpusu.

Zaleca się, aby szerokość drugiej powierzchni nakrętki była większa, niż szerokość drugiej powierzchni pierścieniowego zaciskowego członu, przy czym druga powierzchnia nakrętki mieści wtedy drugą powierzchnię pierścieniowego zaciskowego członu przy jej przemieszczeniu wzdłuż drugiej powierzchni nakrętki, po dokręceniu nakrętki z zachowaniem pełnego styku powierzchniowego między tymi dwoma powierzchniami.

Najlepiej jednak, jeśli szerokość drugiej powierzchni nakrętki powinna wtedy być o około 1/3 większa od szerokości drugiej powierzchni pierścieniowego zaciskowego członu.

Złącze rurowe według wynalazku może być, w zależności od potrzeb, wykonane z tworzywa sztucznego octowego lub z polipropylenu.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładów jego wykonania pokazanych na rysunku, stanowiącym integralną część przedmiotowego zgłoszenia, na którym fig. 1 przedstawia w przekroju pierwsze wykonanie złącza rurowego według przedmiotowego wynalazku z nakrętką o ukształ towaniu klinowym, fig. 2 przedstawia w przekroju drugie wykonanie złącza rurowego według przedmiotowego wynalazku z nakrętką o ukształtowaniu klinowym, która może współpracować z korpusem, fig. 3 przedstawia w przekroju częściowym złącze z fig. 2 z częściowo dokręconą nakrętką, fig. 4 przedstawia w przekroju częściowym złącze z fig. 2 z całkowicie dokręconą nakrętką, fig. 5 przedstawia w przekroju częściowym złącze z fig. 2 z całkowicie dokręconą nakrętką, kiedy na rurę przenoszona jest siła wzdłużna, fig. 6 przedstawia w przekroju trzecie wykonanie złącza rurowego według przedmiotowego wynalazku zawierające zmodyfikowany pierścieniowy człon zaciskowy, przed zaciśnięciem złącza, fig. 7 przedstawia w przekroju złącze z fig. 6 z częściowo, do pozycji pracy, dokręconą nakrętką, fig. 8 przedstawia w przekroju złącze z fig. 6 z całkowicie dokręconą nakrętką, fig. 9 przedstawia w przekroju kolejne wykonanie złącza rurowego według przedmiotowego wynalazku zawierające nakrętkę z wargą blokującą, fig. 10 przedstawia w widoku perspektywicznym złącze rurowe zawierające cechy wszystkich wykonań wynalazku pokazanych na poprzednich figurach rysunku.

Podany poniżej szczegółowy opis przedmiotowego wynalazku przywołuje załączony rysunek. Chociaż opis zawiera przykładowe wykonania, możliwe są także inne wykonania wynalazku i mogą

PL 202 019 B1 być dokonywane zmiany w opisanych wykonaniach bez odbiegania od istoty, idei i zakresu ochrony wynalazku. Gdziekolwiek jest to możliwe, zastosowano na rysunku takie same oznaczenia odnośników dla tych samych i podobnych części.

Na fig. 1 przedstawiono złącze 10 z rurą 12, która ma być wstawiona w złącze. Złącze 10 zawiera nakrętkę 14, człon zaciskowy 16 w postaci zaciskowego pierścienia 16, uszczelkę 18 i korpus 20. Zaciskowy pierścień 16 posiada rozcięcia 22 ze względu na to, że musi on być promieniowo, a więc także obwodowo, odkształcalny, i zwykle, dla łatwości wytwarzania, ma postać pierścienia rozciętego lub rozciętej tulei zaciskowej. Ponadto, zaciskowy pierścień 16 zawiera skierowane promieniowo do wewnątrz i rozstawione osiowo kolcowe występy 24. Rozcięcia umożliwiają promieniowe ściśnięcie zaciskowego pierścienia 16, dla spowodowania zaciśnięcia się kolcowych występów 24 na rurze 12.

Nakrętka 14 posiada wewnętrzny gwint 26, który współpracuje z zewnętrznym gwintem 28 na korpusie 20. W trakcie użycia rura 12 jest wkładana przez otwór 30 nakrętki 14 i przez otwór 32 pierścieniowego zaciskowego członu 16. Dla wspomożenia obracania nakrętki 14, posiada ona rozmieszczone na niej obwodowo występy 34, zwiększające pewność uchwytu ręki lub narzędzia.

Nakrętka 14 zawiera hakowy występ 36, który rozciąga się wokół zakończenia 38 korpusu 20, posiadający pierwszą wewnętrzną powierzchnię 40 występu, stanowiącą pierwsza wewnętrzną powierzchnię 40 nakrętki równoległą do pierwszej wewnętrznej powierzchni 42 korpusu 20, przy czym obie te powierzchnie są zasadniczo równoległe do wzdłużnej osi 44, wspólnej dla złącza 10 i dla rury 12. Powierzchnie te są przyległe do siebie tak, że kiedy nakrętka 14 jest dokręcana, wtedy pierwsza wewnętrzna powierzchnia 40 nakrętki ślizga się wzdłuż pierwszej wewnętrznej powierzchni 42 korpusu 20.

Hakowy występ 36 posiada ponadto wewnętrznie zbieżną powierzchnię, zwaną dalej drugą powierzchnią 46 nakrętki, która posiada kształt i nachylenie odpowiednio dopasowane do zewnętrznie zbieżnej stożkowej powierzchni, zwanej dalej drugą powierzchnią 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16. Kiedy nakrętka 14 jest dokręcana, druga powierzchnia 46 nakrętki opiera się o stożkową drugą powierzchnię 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16 i naciska na nią. Ponieważ obie te powierzchnie są nachylone pod kątem do wzdłużnej osi 44 złącza, na pierścieniowy zaciskowy człon 16 wywierana jest zarówno siła promieniowa jak i osiowa.

W trakcie stosowania, rura 12 jest wkładana do otworu 50 korpusu 20 przez otwór 30 nakrętki, otwór 32 pierścieniowego zaciskowego członu 16 i przez uszczelkę 18 aż do jej styku z występami 52. Przy odkręconej nakrętce 14, kolcowe występy 24 nie wbijają się w rurę 12 i zbieżna druga wewnętrzna powierzchnia 46 nakrętki 14 i stożkowa druga powierzchnia 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16, są rozdzielone.

Początkowo, dokręcanie nakrętki 14 na korpusie 20 powoduje styk zbieżnej wewnętrznej drugiej powierzchni 46 nakrętki z stożkową drugą powierzchnią 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16. Ponieważ obie te powierzchnie są nachylone pod kątem do wzdłużnej osi 44 złącza 10, na pierścieniowy zaciskowy człon 16 jest wywierana zarówno siła promieniowa jak i osiowa. Siła promieniowa ściska pierścieniowy zaciskowy człon 16 i wbija kolcowe występy 24 w rurę 12, tym samym powodując zamocowanie zaciskowego członu na rurze 12 i wciąganie tej rury do wnętrza korpusu 20 i ponad występami 52.

Jednocześnie, tylna powierzchnia 54 pierścieniowego zaciskowego członu 16 styka się z uszczelką 18 i zaczyna ją ś ciskać , co zapewnia uszczelnienie rury 12. Przy dalszym dokr ę caniu nakrętki 14, blokująca powierzchnia 56 nakrętki zbliża się do blokującej powierzchni 58 korpusu 20, przy czym przestrzeń 60 pomiędzy tymi powierzchniami zmniejsza się.

Dalsze dokręcanie nakrętki 14 powoduje ściskanie pierścieniowej uszczelki 18 typu O-ring i dalsze ściskanie promieniowe stożkowej drugiej powierzchni 48 rozciętego pierścieniowego zaciskowego członu 16 tak, że jego zewnętrzna powierzchnia 64, pokrywająca się z wewnętrzną, pierwszą powierzchnią 62 korpusu przemieszcza się, oddalając się od wewnętrznej pierwszej powierzchni 62 korpusu 20 tj. zgina się do wewnątrz. Nakrętka 14 może wtedy przemieszczać się dalej, dopóki nie zetkną się: blokująca powierzchnia 56 nakrętki 14 z blokującą powierzchnią 58 korpusu 20, eliminując przestrzeń 60, lub dopóki pierścieniowy zaciskowy człon 16 nie przeciwstawi się dalszemu jej przemieszczaniu promieniowemu i wzdłużnemu. Takie położenie wskazuje użytkownikowi, że osiągnięto efektywne uszczelnienie.

Znawcy w tej dziedzinie docenią, że konfiguracja opisanej powyżej nakrętki zapewnia powierzchnię roboczą, która wywierając siłę na pierścień zaciskowy powoduje zarówno uszczelnienie złącza z rurą jak i zapewnia siłę trzymającą przeciwdziałającą odłączeniu się rury od złącza. Przeciwnie do powszechnego mniemania, że taka nakrętka nie będzie dostatecznie wytrzymała zostało

PL 202 019 B1 stwierdzone, że nakrętka o opisanym powyżej ukształtowaniu, wykonana z formowanego lub wytłaczanego tworzywa sztucznego, posiada dostateczną wytrzymałość do zablokowania rury w złączu bez potrzeby zwiększania długości tej nakrętki.

Jednakże, w takich przypadkach, kiedy zastosowane tworzywo sztuczne jest bardzo miękkie, takie jak polipropylen, może okazać się konieczne zapewnienie wzmocnienia nakrętki poprzez niewielkie zmiany jej ukształtowania i współpracy między nakrętką i korpusem. Zostało to pokazane w drugim przykł adzie wykonania wynalazku, pokazanym na rysunku na fig. 2-5, gdzie nakrę tka 14 jest tak ukształtowana, aby zapewnić dodatkowe podparcie korpusu 20.

W tym wykonaniu nakrę tka 14 takż e posiada hakowy wystę p 36, zaopatrzony w zbież n ą wewnętrznie powierzchnię, stanowiącą drugą powierzchnię 46 nakrętki, która ma kształt i nachylenie odpowiednio dopasowane do stożkowej drugiej powierzchni 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16.

Jednakże, w przeciwieństwie do ukształtowania, pokazanego na fig. 1 w pierwszym przykładzie wykonania wynalazku, pierwsza wewnętrzna powierzchnia 40 nakrętki jest co najmniej częściowo stożkowa, zwykle z kątem kilku stopni, i jest tak zaprojektowana aby odpowiadała stożkowej powierzchni 68 korpusu. Kiedy nakrętka 14 jest dokręcana, a blokująca powierzchnia 56 nakrętki 14 i blokująca powierzchnia 58 korpusu 20 stykają się lub przynajmniej znajdują się blisko siebie, pierwsza wewnętrzna pierwsza powierzchnia 40 nakrętki i stożkowa powierzchnia 68 korpusu 20 także się stykają i są efektywnie ze sobą zblokowane. Daje to łączny efekt wzmocnienia tej sekcji nakrętki 14, ponieważ wszystkie siły promieniowe, skierowane na zewnątrz na nakrętkę 14 są także przekazywane na korpus 20. Nakrętka 14 jest praktycznie „związana” z korpusem i razem tworzą one zespół bardziej sztywny. Taki zespół posiada kilka zalet.

Należy wziąć pod uwagę, że nie jest konieczne, aby obie powierzchnie korpusu i nakrętki, były stożkowe, gdyż wystarczy, aby stożkowa była jedna z nich. Zasadnicze jest to, że istnieje w tym połączeniu stożek tak, że kiedy pierścieniowy zaciskowy człon 16 wchodzi w głąb korpusu 20, obie te powierzchnie zbliżają się do siebie. Nie jest przy tym krytyczne, która z tych powierzchni jest stożkowa. Najkorzystniej jest oczywiście wtedy, jeżeli obie powierzchnie są ukształtowane stożkowo. Jednakże, ze względu na duże tolerancje wykonawcze wyrobów z tworzyw sztucznych, jest mało prawdopodobne, aby obie te powierzchnie miały taką samą zbieżność.

Po pierwsze, każda siła rozciągająca przyłożona do rury jest częściowo przenoszona jako siła promieniowa na korpus przez nakrętkę, tym samym zapewniającą wzmocnienie złącza. Wspólne przenoszenie obciążeń przez nakrętkę i korpus umożliwia stosowanie mniejszych gabarytów nakrętki, niż przy braku takiego wzmocnienia. W innym przypadku nakrętka musiałaby być masywniejsza i/lub dłuższa ze względu występujące naprężenia. Mniejsza nakrętka bez takiego wzmocnienia umożliwiałaby przy dużych naprężeniach wyrwanie pierścienia zaciskowego z zamocowaną rurą ze złącza.

Po drugie, wzmocnienie zwiększa także opór wobec sił gnących, które mogą być przenoszone z rury na złącze. Wzajemne zblokowanie nakrę tki i korpusu zapobiega przemieszczeniom nakrę tki względem korpusu, zapewniając utrzymywanie szczelności złącza.

Może być korzystne, ale nie jest to niezbędne, aby w pozycji odkręconej, pokazanej na fig. 2, co najmniej część występu 52 nakrętki 14 rozciągała się do wnętrza zakończenia 38 korpusu. Zapewnia to, że przy dokręcaniu nakrętki 14 występ 52 nakrętki wślizguje się do korpusu gładko, bez zaczepiania o zakoń czenie korpusu.

Praca nakrętki, według tego wykonania, została przedstawiona na fig. 3-5. Początkowo, dokręcanie nakrętki 14 na korpusie 20 powoduje styk zbieżnej wewnętrznej drugiej powierzchni 46 nakrętki 14 z odpowiadającą jej stożkową drugą powierzchnią 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16. Ponieważ obie te powierzchnie są nachylone względem kierunku wzdłużnego wzdłużnej osi 44, wyznaczającej kierunek przemieszczania nakrętki 14, na pierścieniowy zaciskowy człon 16 wywierana jest zarówno siła promieniowa jak i osiowa. Siła promieniowa ściska pierścieniowy zaciskowy człon 16 i powoduje wbicie się kolcowych występów 24 w rurę 12, tym samym powodując jego zamocowanie na rurze 12 i wciąganie tej rury do wewnątrz korpusu 20 i ponad występami 52.

Jednocześnie, tylna powierzchnia 54 pierścieniowego zaciskowego członu 16 wchodzi w styk z uszczelką 18 i zaczyna ją ściskać, zapewniając uszczelnienie rury 12, jak pokazano na fig. 3. Przy dalszym nakręcaniu nakrętki 14 na korpus 20, jak pokazano na fig. 4, wewnętrzna blokująca powierzchnia 56 nakrętki 14 zbliża się do blokującej powierzchni 58 korpusu 20. W tym położeniu nakrętka 14 przemieszcza się tak, że przestrzeń 60 między tymi powierzchniami stopniowo zmniejsza się.

Przy jeszcze dalszym dokręcaniu nakrętki 14, jak pokazano na fig. 4, uszczelka 18 w postaci „O-ringu” jest dalej ściskana, a przemieszczanie nakrętki 14 powoduje także dalsze ściskanie promie6

PL 202 019 B1 niowe stożkowej drugiej powierzchni 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16, przez co jego zewnętrzna powierzchnia 62 oddala się od wewnętrznej stożkowej powierzchni 68 korpusu 20. Jak już to omówiono, nakrętka 14 może się jeszcze przemieszczać dalej, dopóki nie zetkną się ze sobą: blokująca powierzchnia 56 nakrętki 14 z blokującą powierzchnią 58 korpusu 20, eliminując przestrzeń 60, lub dopóki pierścieniowy zaciskowy człon 16 nie przeciwstawi się dalszemu jej przemieszczaniu promieniowemu i wzdłużnemu.

Jak pokazano na fig. 5, przedmiotowe ukształtowanie wspomaga także zabezpieczenie zamocowania rury 12 w złączu 10 przy działaniu naprężeń obciążających. Kiedy na rurę przenosi się obciążenie w postaci siły skierowanej na zewnątrz korpusu 20, w kierunku wzdłużnej osi 44, ukształtowanie drugiej powierzchni 46 nakrętki 14 i stożkowej drugiej powierzchni 48 zaciskowego członu, powoduje, że pierścień zaciskowy 16 jest dalej ściskany przy jego wyciąganiu z korpusu. Jedyna potencjalna trudność, przy tego typu układzie, jest taka, że zmniejsza się nacisk na uszczelkę 18. Z tej przyczyny, należy starannie przestrzegać odpowiedniego wzajemnego nachylenia powierzchni nakrętki i pierścieniowego zaciskowego członu. Z jednej strony, pożądane jest, aby nachylenie to było takie, żeby dokręcanie nakrętki powodowało ściskanie pierścieniowego zaciskowego członu 16 i mocowanie rury 12. Z drugiej strony, należy zapewnić, aby kąt tego nachylenia nie był zbyt duży, aby siły wzdłużne w rurze 12 nie powodowały nadmiernego przemieszczenia pierścieniowego zaciskowego członu 16 w kierunku na zewnątrz korpusu 20.

Kąt nachylenia drugiej powierzchni 46 nakrętki i drugiej powierzchni 48 zaciskowego członu 14 może zostać ustalony zasadniczo jako kąt 45°. Jednakże, kąt ten może być modyfikowany tak, aby występowały różne rozkłady sił na pierścieniu zaciskowym. Na przykład, jeżeli kąt nachylenia względem osi wzdłużnej złącza wyniesie 30° to stosunek siły wzdłużnej do siły promieniowej przestanie wynosić 1:1, ale będzie zależny od sinusa tego kąta. Zmiana tego kąta umożliwia więc kontrolowanie względnych sił przenoszonych w obu kierunkach.

Należy docenić, że przy dokręcaniu nakrętki, spotykają się dwie powierzchnie o kształcie podobnym do klina. Jednakże, przy dalszym dokręcaniu nakrętki, na pierścień zaciskowy przenosi się siła promieniowa, powodująca popychanie w dół przedniej stożkowej powierzchni 68 korpusu 20 co daje w efekcie zmianę względnego kąta między wewnętrzną pierwszą powierzchnią 40 nakrętki 14 a powierzchnią 68 korpusu 20. Ponieważ względna wytrzymałość dokręconej nakrętki jest krytyczna, jest pożądane, aby powierzchnie te były względnie równoległe i płaskie podczas dokręcania nakrętki, a nie przed jej dokręcaniem. Z tego powodu początkowy kąt nachylenia stożkowej drugiej powierzchni 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16 jest mniejszy, niż początkowy kąt nachylenia zbieżnej, wewnętrznej pierwszej powierzchni 46 nakrętki 14, tj. jest bliższy położeniu wzdłużnej osi 44.

Na fig. 6-8 przedstawiono kolejne korzystne wykonanie przedmiotowego wynalazku. Przezwycięża ono potencjalne trudności w pracy złącza, przedstawionego na fig. 2-5. W tym złączu, kiedy nakrętka zostanie w pełni dokręcona, przednie zakończenie pierścieniowego zaciskowego członu 16 zostanie ściśnięte promieniowo i jedyny kontakt pomiędzy pierścieniowym zaciskowym członem 16 i wewnętrzną stożkową powierzchnią 68 korpusu 20 wystąpi na drugim zakończeniu pierścieniowego zaciskowego członu 16, które znajduje się bliżej uszczelki 18. Dla znawcy powinno być oczywiste, że po zamontowaniu takiego złącza na rurze, siły boczne wywierane na rurę 12 mogą przemieszczać przednie zakończenie pierścieniowego zaciskowego członu 16 poprzecznie względem zbieżnej wewnętrznej drugiej powierzchni 46 nakrętki 14, jak to się dzieje w przegubach kulowych. W niektórych przypadkach może więc być korzystne wzmocnienie pierścieniowego zaciskowego członu 16 poprzez zapewnienie dodatkowego punktu podparcia na odcinku współpracującym z korpusem 20, przy dokręconej nakrętce 14. Przedstawiono to na fig. 6-8, gdzie pierścieniowy zaciskowy człon 16 posiada wargę 70, która stanowi przedłużenie stożkowej drugiej powierzchni 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16. Warga 70 ma początkowo większą średnicę, niż średnica wewnętrzna korpusu 20, przy zakończeniu 38 korpusu tak, że przylega do stopera, to jest blokującej powierzchni 58 korpusu 20, w stanie nie ściśniętym. Przy dokręcaniu nakrętki 14, przednie zakończenie pierścieniowego zaciskowego członu 16 wślizguje się do korpusu 20 pod wpływem siły promieniowej i osiowej wywieranej przez nakrętkę 14. Chociaż tego dokładnie nie pokazano, należy rozumieć, że kąt pomiędzy wargą 70 i pierścieniowym zaciskowym członem 16 jest raczej kątem rozwartym niż kątem prostym, co ułatwia wślizgiwanie się pierścieniowego zaciskowego członu 16 do korpusu 20 i na zakończenie 38 korpusu 20.

Kiedy pierścieniowy zaciskowy człon 16 wsuwa się do korpusu 20, krawędź wargi 70 opiera się o wewnętrzną powierzchnię korpusu tak, że pierścieniowy zaciskowy człon 16 współpracuje z korpusem 20 zarówno przy swoim przednim jak i przy swoim tylnym zakończeniu, zapewniając w ten

PL 202 019 B1 sposób opór wobec obrotu względem korpusu 20. Oznacza to, że jego oś wzdłużna pozostaje zasadniczo w położeniu współśrodkowym z osią reszty złącza 10 nawet wtedy, kiedy do rury 12 i pierścieniowego zaciskowego członu 16 przykładane są siły boczne.

Warga 70 pierścieniowego zaciskowego członu 16 powoduje także dodatkową zaletę przy montażu złącza 10. Kiedy pierścieniowy zaciskowy człon 16 jest wkładany do korpusu 20 zastosowanie wargi 70 zapewnia jego wkładanie we właściwej pozycji.

Na fig. 6-9 przedstawiono także korzystny wariant występowania pierwotnego nachylenia stożkowej drugiej powierzchni 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16 o mniejszym nachyleniu, niż nachylenie zbieżnej drugiej powierzchni 46 nakrętki, jak omówiono powyżej. Jak pokazano, kiedy nakrętka 14 jest dokręcana i przednie zakończenie pierścieniowego zaciskowego członu 16 jest promieniowo ściskane, względne nachylenie tych powierzchni zmienia się tak, że w położeniu normalnej pracy te dwie powierzchnie są zasadniczo równoległe.

Należy docenić, że powyższe ukształtowanie umożliwia stosowanie krótszych złącz według wynalazku, w stosunku do złączy konwencjonalnych, dotychczas znanych. W stanie rozkręconym korzystne jest, aby skrajny koniec klina nakrętki był umieszczony wewnątrz korpusu. Należy rozumieć jednak, że ten koniec nie jest ostry lecz nieco zaokrąglony dla zapewnienia, żeby występ nie był ostrym występem pierścieniowym.

Zbieżna wewnętrzna druga powierzchnia 46 nakrętki 14 ma większe wymiary, niż stożkowa druga powierzchnia 48 pierścieniowego zaciskowego członu 16.

Umożliwia to pełne przyleganie powierzchni pierścieniowego zaciskowego członu do powierzchni nakrętki, nawet po jego przemieszczeniu wzdłuż powierzchni nakrętki (porównaj fig. 2 i fig. 5), co uwzględnia ich wzajemne przemieszczenia ś lizgowe.

Aby jeszcze bardziej wspomóc zamocowanie rury wewnątrz korpusu złącza nakrętka może posiadać stoper lub wargę, która przeciwdziała wyrywaniu pierścieniowego zaciskowego członu z korpusu przy zaciś nię tym złączu. Przedstawiono to na fig. 9, gdzie widać pierś cieniową pół k ę , lub wargę 72, rozciągającą się do wewnątrz od powierzchni klinowej, zasadniczo prostopadłą do osi wzdłużnej złącza. Dla znawcy będzie oczywiste, że daje to efekt przeciwdziałania wyrywaniu pierścieniowego zaciskowego członu z korpusu, ponieważ będzie on opierał się bezpośrednio o tą wargę, która uniemożliwia dalsze przemieszczanie się pierścieniowego zaciskowego członu na zewnątrz.

Złącze, które posiada wszystkie powyżej opisane cechy, przedstawiono na fig. 10. Znawca w tej dziedzinie wiedzy powinien docenić postęp, osiągnięty dzięki realizacji takich cech złącza, opisanych powyżej, do których w podsumowaniu, należą:

(a) zastosowanie klinowej powierzchni nakrętki na hakowym występie, zmniejszające ilość potrzebnego surowca i umożliwiające wykonanie krótszego złącza, które dzięki temu może być stosowane w miejscach wcześniej dla niego nieodpowiednich;

(b) zastosowanie zbieżnych powierzchni pomiędzy nakrętką i/lub elementem wewnętrznym, wspomagające przekazywanie wszystkich sił promieniowych przechodzących przez nakrętkę na korpus, tym samym zapewniając dodatkowe podparcie, które może być wymagane, na przykład kiedy zastosowany materiał nie jest dostatecznie sztywny przy danej wielkości złącza lub ze względu na warunki pracy takie, jak temperatura lub ciśnienie;

(c) zastosowanie wargi na pierścieniowym zaciskowym członie, która pomaga przy montażu złącza i zapewnia dodatkowe podparcie pomiędzy pierścieniowym zaciskowym członem i korpusem, co zmniejsza skłonność tego członu zaciskowego, a więc i rury, do przemieszczeń skośnych względem reszty złącza;

(d) ukształtowanie powierzchni klinowej i powierzchni pierścieniowego zaciskowego członu takie, że początkowo powierzchnie te nie są równoległe, ale wraz z dokręcaniem nakrętki i zginaniem do wewnątrz członu zaciskowego obie te powierzchnie stają się do siebie równoległe, zapewniając dużo lepsze ich wzajemne pasowanie;

(e) zastosowanie półki lub wargi nakrętki, która stanowi stoper dla pierścienia zaciskowego, co dodatkowo zapobiega wyrywaniu pierścieniowego zaciskowego członu, a więc i rury, ze złącza.

W różnych innych modyfikacjach wynalazku można wprowadzać dalsze korzystne zmiany, bez wykraczania poza zakres jego ochrony. Jakkolwiek przedmiotowy wynalazek został pokazany i opisany w wykonaniu uważanym za najkorzystniejsze i najbardziej praktyczne, należy przyjąć, że można to wykonanie modyfikować w ramach istoty i zakresu przedmiotowego wynalazku, który nie jest ograniczony do ujawnionych tu szczegółów, ale którego pełny zakres ochrony wynika z zastrzeżeń i obejmuje wszystkie równoważne urządzenia i konstrukcje.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Złącze rurowe, do łączenia rur z polimerów, zawierające wydrążony korpus, z zewnę trznym gwintem rozciągającym się co najmniej na części długości korpusu oraz z wewnętrzną powierzchnią, nakrętkę, współpracującą z korpusem za pomocą gwintu, oraz człon zaciskowy, z skierowanymi promieniowo do wewnątrz kolcowymi występami zaciskowymi, mającymi pierwszą powierzchnię w zasadzie równoległą do wewnę trznej powierzchni korpusu, znamienne tym, że nakrętka (14) ma co najmniej na jednym końcu wewnętrzny gwint (26), współpracujący z zewnętrznym gwintem (28) na korpusie (20) i ma hakowy występ (36), zachodzący co najmniej na część wewnętrznej pierwszej powierzchni (42, 62, 68) korpusu (20), który to występ posiada pierwszą, wewnętrzną powierzchnię (40) występu, stanowiącą wewnętrzną pierwszą powierzchnię (40) nakrętki, w zasadzie równoległą do wewnętrznej pierwszej powierzchni (42, 62, 68) korpusu (20) i drugą, zbieżną w kierunku zewnętrznym, drugą wewnętrzną powierzchnię występu, która stanowi drugą powierzchnię (46) nakrętki, rozciągającą się od wewnętrznej krawędzi tej wewnętrznej powierzchni (40) występu, oraz tym, że odkształcalny człon zaciskowy (16), ma zbieżną w kierunku zewnętrznym drugą powierzchnię (48), rozciągającą się od pierwszej powierzchni (66) zaciskowego członu, i tym, że druga powierzchnia (46) nakrętki (14) styka się z zbieżną w kierunku zewnętrznym drugą powierzchnią (48) członu zaciskowego (16), po dokręceniu nakrętki (14), dociskając ten człon zarówno w kierunku promieniowym jak i w kierunku osiowym, oraz powodują c docisk zaciskowego czł onu (16) do korpusu (20) zarówno promieniowy jak i osiowy, podczas, gdy pierwsza powierzchnia (40) występu (36) ślizga się wzdłuż pierwszej powierzchni (42, 62, 68) korpusu (20).
2. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że po zadanym przemieszczeniu promieniowym, zaciskowy człon (16) styka się z rurą (12), wciągając ją do korpusu (20).
3. Złącze według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że po zadanym dokręceniu nakrętki (14), zbieżna w kierunku zewnętrznym druga powierzchnia (48) zaciskowego członu, stanowiącego pierścieniowy zaciskowy człon (16), znajduje się w położeniu ślizgowym względem zbieżnej wewnętrznie drugiej powierzchni (46) nakrętki (14).
4. Złącze według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że wewnętrzna pierwsza powierzchnia (42) korpusu (20) jest stożkowa i zwęża się w kierunku zewnętrznym korpusu (20) tak, że po zadanym dokręceniu nakrętki (14) i przemieszczeniu pierścieniowego zaciskowego członu (16) w kierunku wnętrza korpusu (20), część wewnętrznej pierwszej powierzchni (40) występu a tym samym nakrętki (14) styka się z wewnętrzną pierwszą powierzchnią (42) korpusu (20), przy czym korpus (20) stanowi tym samym wzmocnienie nakrętki (14) w stosunku do sił promieniowych.
5. Złącze wedł ug zastrz. 1, znamienne tym, ż e wewnę trzna pierwsza powierzchnia (40) nakrętki (14) ma kształt stożkowy, zbieżny do wewnątrz tak, że po zadanym dokręceniu nakrętki (14) i przemieszczeniu pierś cieniowego zaciskowego czł onu (16) w głąb korpusu (20), część wewnę trznej pierwszej powierzchni (40) nakrętki opiera się o wewnętrzną pierwszą powierzchnię (42) korpusu, przy czym korpus (20) stanowi tym samym wzmocnienie nakrętki (14) w stosunku do sił radialnych.
6. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że wewnętrzna pierwsza powierzchnia (42) korpusu (20) jest stożkowa i zwęża się w kierunku zewnętrznym korpusu (20), a wewnętrzna pierwsza powierzchnia (40) nakrętki (14) ma również kształt stożkowy, zbiegając się do wewnątrz tak, że po zadanym dokręceniu nakrętki (14) obie powierzchnie opierają się o siebie do osiągnięcia ustalonej pozycji, przy czym korpus (20) stanowi tym samym wzmocnienie nakrętki (14) w stosunku do sił radialnych.
7. Złącze wedł ug zastrz. 6, znamienne tym, ż e zbież ność powierzchni korpusu (20) i zbież ność powierzchni nakrętki (14) są tego samego rzędu.
8. Złącze według zastrz. 7, znamienne tym, że zbieżność powierzchni korpusu (20) i zbieżność powierzchni nakrętki (14) jest rzędu dwóch stopni.
9. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że korpus (20) posiada zakończenie (58) wsuwane stykowo do komory (60) wyznaczonej przez korpus nakrętki (14) i jej hakowy występ (36).
10. Złącze według zastrz. 3, znamienne tym, że pierścieniowy zaciskowy człon (16) zawiera zewnętrzną pierścieniową wargę (70) rozciągającą się do tyłu od drugiej powierzchni (48) tego członu, który jest wsparty na korpusie przy nakrętce poluzowanej, a po zaciśnięciu nakrętki (14) pierścieniowy zaciskowy człon (16) jest ściśnięty i warga (70) znajduje się w korpusie (20) tak, że zewnętrzna krawędź wargi (70) opiera się o wewnętrzną powierzchnię korpusu (20), stanowiąc w tym miejscu podparcie.
11. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że nachylenie drugiej powierzchni (48) pierścieniowego zaciskowego członu (16) jest mniejsze niż nachylenie drugiej powierzchni (46) nakrętki (14),

PL 202 019 B1 przy czym po dociśnięciu przez nakrętkę pierścieniowego zaciskowego członu (16) i wepchnięciu go do korpusu (20) z jednoczesnym ściśnięciem, nachylenie drugiej powierzchni (48) pierścieniowego zaciskowego członu (16) jest takie samo, jak drugiej powierzchni (46) nakrętki (14).
12. Złącze według zastrz. 11, znamienne tym, że nachylenie drugiej powierzchni (48) pierścieniowego zaciskowego członu (16) wynosi w jego stanie spoczynku około 37 stopni, a nachylenie drugiej powierzchni (46) nakrętki (14) około 45 stopni.
13. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że nakrętka (14) ponadto zawiera pierścieniową półkę (72), rozciągającą się promieniowo do wewnątrz od krawędzi drugiej powierzchni (46) nakrętki (14), stanowiącą stoper pierścieniowego zaciskowego członu (16), o który pierścieniowy zaciskowy człon (16) opiera się w stanie ściskanym, zapewniający siłę oporową dla tego członu (16), przemieszczanego wzdłużnie w kierunku na zewnątrz od korpusu (20).
14. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że szerokość drugiej powierzchni (46) nakrętki (14) jest większa, niż szerokość drugiej powierzchni (48) pierścieniowego zaciskowego członu (16), przy czym druga powierzchnia (46) nakrętki (14) mieści drugą powierzchnię (48) pierścieniowego zaciskowego członu (16), przy jej przemieszczeniu wzdłuż drugiej powierzchni (46) nakrętki (14), po dokręceniu nakrętki (14), z zachowaniem pełnego styku powierzchniowego między tymi dwoma powierzchniami.
15. Złącze według zastrz. 14, znamienne tym, że szerokość drugiej powierzchni (46) nakrętki (14) jest o około 1/3 większa od szerokości drugiej powierzchni (48) pierścieniowego zaciskowego członu (16).
16. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wykonane z tworzywa sztucznego acetalowego.
17. Złącze według zastrz. 16, znamienne tym, że jest wykonane z tworzywa sztucznego polipropylenowego.