PL239973B1

PL239973B1 - Connection method of metal plumbing components and a metal plumbing component

Info

Publication number: PL239973B1
Application number: PL432461A
Authority: PL
Inventors: Maksymilian Barszcz; Dominika Barszcz
Original assignee: Agro Bis Barszcz Spolka Jawna
Priority date: 2020-01-07
Filing date: 2020-01-07
Publication date: 2022-01-31
Also published as: PL432461A1

Description

PL 239 973 B1PL 239 973 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Dziedzina technikiThe field of technology

Przedmiotem wynalazku jest sposób łączenia metalowych elementów hydraulicznych oraz metalowy element hydrauliczny wykorzystywany w sposobie łączenia metalowych elementów hydraulicznych. Dotychczas do połączeń przewodów metalowych, w szczególności o średnicy 15 x 1,5 mm oraz 15 x 2 mm, stosowany jest pierścień zacinający lub końcówka spawana.The subject of the invention is a method of connecting metal hydraulic elements and a metal hydraulic element used in the method of connecting metal hydraulic elements. Until now, a cutting ring or a welded end has been used to connect metal conductors, in particular those with a diameter of 15 x 1.5 mm and 15 x 2 mm.

Stan technikiState of the art

Przy zastosowaniu pierścienia zacinającego możliwe są przecieki ze względu na dużą liczbę połączeń - przewód-gniazdo, pierścień-przewód, pierścień-nakrętka. Pierścienie zacinające to szybki i uniwersalny sposób połączeń metalowych przewodów, ale mało pewny oraz naddający się jedynie do niskich ciśnień (większość pierścieni zacinających jest przystosowana do ciśnienia do 100 bar) oraz do układów, w których nie występują drgania.When using a cutting ring, leaks are possible due to the large number of connections - cable-socket, ring-cable, ring-nut. Cutting rings are a quick and universal way to connect metal pipes, but they are not very reliable and are only suitable for low pressures (most cutting rings are rated for pressures up to 100 bar) and for systems where there are no vibrations.

Produkcja przewodów z końcami spawanymi jest kosztowna i czasochłonna. Spawanie rur powoduje naprężenia materiału, co skutkuje osłabieniem rury w miejscu spawania, a to z kolei może powodować, szczególnie podczas drgań, rozszczelnienia. Inną wadą tej metody jest nierównomierna warstwa spoiwa, przez co każdy przewód ma inne parametry w zakresie dopuszczalnych ciśnień. Spawanie gazowe acetylenowo-tlenowe rur stalowych stosowanych w rolnictwie i motoryzacji ma liczne wady i ograniczenia. Ze względu na niewielką moc płomienia szybkość spawania jest bardzo niska a całkowity wkład ciepła na jednostkę objętości materiału jest na wysokim poziomie, co powoduje duże straty cieplne. Ponadto występują duże naprężenia materiału w obrębie spawanym, co skutkuje osłabieniem rury stalowej. W obszarze łączenia występuje tendencja do korozji w obrębie spawu. Wykonane połączenia charakteryzują się też brakiem powtarzalności spawów oraz niejednorodną grubością spawów. Proces ten jest też trudny do zautomatyzowania. Ze względu na wykorzystywaną wysoką temperaturę oraz występujący uraz mechaniczny, może nastąpić samoistny wewnętrzny wzrost temperatury i wybuch, co więcej ryzyko wybuchu istnieje jeszcze w ciągu 24 godzin po ugaszeniu ognia.Manufacturing cables with welded ends is costly and time-consuming. Welding pipes causes stresses in the material, which weakens the pipe at the point of welding, which in turn can cause unsealing, especially during vibrations. Another disadvantage of this method is the uneven binder layer, so that each conduit has different parameters in terms of allowable pressures. Oxy-acetylene welding of steel pipes used in agriculture and the automotive industry has numerous disadvantages and limitations. Due to the low flame power, the welding speed is very low and the total heat input per unit volume of the material is high, which causes high heat losses. In addition, there are high stresses in the material in the area to be welded, which results in a weakening of the steel pipe. In the area of the joint, there is a tendency to corrosion in the area of the weld. The made connections are also characterized by the lack of repeatability of welds and non-uniform thickness of welds. The process is also difficult to automate. Due to the high temperature used and the occurring mechanical trauma, a spontaneous internal temperature increase and explosion may occur, moreover, the risk of an explosion still exists within 24 hours after the fire is extinguished.

Istota wynalazkuThe essence of the invention

Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie alternatywnego sposobu łączenia elementów hydraulicznych, w szczególności w pojazdach i maszynach rolniczych, który pozbawiony byłby powyższych wad i niedogodności.The object of the present invention is to provide an alternative method of connecting hydraulic elements, in particular in agricultural vehicles and machines, which obviates the above drawbacks and inconveniences.

Sposób łączenia metalowych elementów hydraulicznych, według wynalazku, obejmuje etapy formowania na czole rurki co najmniej pierwszej powierzchni rurki, umieszczenia pierwszej powierzchni rurki w wewnętrznej części gniazda i dociśnięcia rurki do gniazda za pomocą mechanizmu utrzymującego i odkształcenie pierwszej powierzchni rurki sprężyście. Sposób charakteryzuje się dalej tym, że wytworzona pierwsza powierzchnia rurki jest powierzchnią sferyczną i promień krzywizny sfery pierwszej powierzchni rurki jest większy od promienia części walcowej rurki. Promień rurki w najwęższym miejscu pierwszej powierzchni rurki jest mniejszy od promienia części walcowej rurki. Promień rurki w najszerszym miejscu pierwszej powierzchni rurki jest większy od promienia części walcowej rurki.The method of connecting metal plumbing components according to the invention comprises the steps of forming at least a first surface of the tube on the end face of the tube, placing the first surface of the tube in an interior portion of the socket, and pressing the tube against the socket with a retention mechanism, and deforming the first surface of the tube elastically. The method is further characterized in that the produced first surface of the tube is a spherical surface and the radius of curvature of the sphere of the first surface of the tube is greater than the radius of the cylindrical portion of the tube. The radius of the tube at the narrowest point of the first surface of the tube is smaller than the radius of the cylindrical part of the tube. The radius of the tube at the widest point of the first surface of the tube is greater than the radius of the cylindrical portion of the tube.

Korzystnie w trakcie etapu formowania na czole rurki powstaje też druga powierzchnia rurki, która znajduje się za pierwszą powierzchnią rurki, a promień rurki w najszerszym miejscu drugiej powierzchni rurki jest większy od promienia rurki w najszerszym miejscu pierwszej powierzchni rurki. Korzystnie druga powierzchnia rurki jest zaokrąglona i promień krzywizny drugiej powierzchni rurki jest mniejszy od promienia części walcowej rurki.Preferably, during the forming step, a second tube surface is also formed on the end face of the tube, which is located behind the first tube surface, and the radius of the tube at the widest point of the second tube surface is greater than the tube radius at the widest point of the first tube surface. Preferably, the second surface of the tube is rounded and the radius of curvature of the second surface of the tube is smaller than the radius of the cylindrical portion of the tube.

Korzystnie mechanizmem utrzymującym jest nakrętka oraz gwint gniazda.Preferably, the retention mechanism is a nut and a socket thread.

Korzystnie nakrętka opiera się o pierwszą powierzchnię rurki lub drugą powierzchnię rurki.Preferably, the cap abuts the first surface of the tube or the second surface of the tube.

Korzystnie którakolwiek z pierwszej powierzchni rurki lub drugiej powierzchni rurki powstaje poprzez obróbkę plastyczną.Preferably, any of the first tube surface or the second tube surface is formed by forming.

Korzystnie obróbką plastyczną jest spęczanie.The plastic working is preferably upsetting.

Korzystnie obróbka przeprowadzana jest na zimno.Preferably, the treatment is carried out cold.

Metalowa rurka z co najmniej pierwszą powierzchnią, według wynalazku, charakteryzująca się tym, że pierwsza powierzchnia rurki jest powierzchnią sferyczną i promień krzywizny sfery pierwszej powierzchni rurki jest większy od promienia części walcowej rurki. Promień rurki w najwęższym miejscu pierwszej powierzchni jest mniejszy od promienia części walcowej rurki. Promień rurki w najszerszym miejscu pierwszej powierzchni rurki jest większy od promienia części walcowej rurki. Korzystnie rurka zawiera drugą powierzchnię rurki, która znajduje się za pierwszą powierzchnią rurki, a promień rurkiA metal tube with at least a first surface according to the invention, characterized in that the first surface of the tube is a spherical surface and the radius of curvature of the sphere of the first surface of the tube is greater than the radius of the cylindrical portion of the tube. The radius of the tube at the narrowest point of the first surface is smaller than the radius of the cylindrical part of the tube. The radius of the tube at the widest point of the first surface of the tube is greater than the radius of the cylindrical portion of the tube. Preferably, the tube comprises a second surface of the tube which is located behind the first surface of the tube and a radius of the tube

PL 239 973 B1 w najszerszym miejscu drugiej powierzchni rurki jest większy od promienia rurki w najszerszym miejscu pierwszej powierzchni rurki.The diameter of the tube at the widest point of the second surface of the tube is greater than the radius of the tube at the widest point of the first surface of the tube.

Korzystnie druga powierzchnia rurki jest zaokrąglona i promień krzywizny drugiej powierzchni rurki jest mniejszy od promienia części walcowej rurki.Preferably, the second surface of the tube is rounded and the radius of curvature of the second surface of the tube is smaller than the radius of the cylindrical portion of the tube.

Opis figur rysunkuDescription of the figures of the drawing

Wynalazek zostanie teraz bliżej przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania, z odniesieniem do załączonego rysunku, na którym:The invention will now be illustrated in more detail in a preferred embodiment with reference to the attached drawing, in which:

Fig. 1a - przedstawia korzystny przykład wykonania metalowego elementu hydraulicznego, Fig. 1b - przedstawia przekrój metalowego elementu hydraulicznego z Fig. 1b.Fig. 1a - shows a preferred embodiment of the hydraulic metal part, Fig. 1b - shows a cross section of the hydraulic metal part of Fig. 1b.

Szczegółowy opis korzystnego przykładu realizacji wynalazkuDetailed description of a preferred embodiment of the invention

Sposób łączenia metalowych elementów hydraulicznych zakłada utworzenie na czole rurki 1 co najmniej pierwszej powierzchni 2 rurki 1. Następnie tak przygotowaną rurkę 2 umieszcza się w gnieździe innego elementu, do którego ma być dostarczany płyn. W celu zapewnienia trwałości połączenia i szczelności dociska się rurkę 1 do gniazda tak, że pierwsza powierzchnia 2 rurki 1 zostaje odkształcona sprężyście, co zapewnia szczelność połączenia bez konieczności używania dodatkowych elementów, takich jak uszczelki. Dociśnięcie realizowane jest przy pomocy mechanizmu utrzymującego, którym może być przykładowo nakrętka współpracująca z gwintem przy gnieździe. Pierwsza powierzchnia 2 rurki 1 jest powierzchnią sferyczną i promień krzywizny sfery pierwszej powierzchni 2 rurki 1 jest większy od promienia części walcowej rurki 1. Promień rurki 1 w najwęższym miejscu pierwszej powierzchni 2 rurki 1 jest mniejszy od promienia części walcowej rurki 1. Promień rurki 1 w najszerszym miejscu pierwszej powierzchni 2 rurki 1 jest większy od promienia części walcowej rurki 1. Tak przygotowana ru rka ma w najszerszym miejscu pierwszej powierzchni 2 rurki 1 średnicę większą od rurki 1, co wraz z pierwszą powierzchnią 2 rurki 1 skierowaną w stronę gniazda sprawia, że rurka 1 oprze się o gniazdo i umożliwi łatwy montaż oraz dopasowanie elementów do siebie. Taka geometria rurki 1, tj. brak nagłych zmian kształtu oraz zaokrąglenia, sprawia, że rurka 1 jest wytrzymała w miejscu kontaktu z gniazdem, co umożliwi mocniejsze dociśnięcie do gniazda i w efekcie zastosowanie większych ciśnień.The method of connecting metal hydraulic elements involves forming at least the first surface 2 of the tube 1 on the face of the tube 1. Then, the tube 2 prepared in this way is placed in the seat of another element to which the fluid is to be supplied. In order to ensure durability of the connection and tightness, the tube 1 is pressed against the seat so that the first surface 2 of the tube 1 is elastically deformed, which ensures tightness of the connection without the need for additional elements such as gaskets. The tightening is carried out by means of a retaining mechanism, which may be, for example, a nut cooperating with the thread at the socket. The first surface 2 of the tube 1 is spherical and the radius of curvature of the sphere of the first surface 2 of the tube 1 is greater than the radius of the cylindrical portion of the tube 1. The radius of the tube 1 at the narrowest point of the first surface 2 of the tube 1 is smaller than the radius of the cylindrical portion of the tube 1. The radius of the tube 1 in the widest point of the first surface 2 of the tube 1 is greater than the radius of the cylindrical part of the tube 1. The tube prepared in this way has, at the widest point of the first surface 2 of the tube 1, a diameter greater than that of the tube 1, which, together with the first surface 2 of the tube 1 facing the socket, means that the tube 1 rests on the socket and allows easy assembly and matching of the elements to each other. This geometry of the tube 1, i.e. the absence of abrupt changes in shape and rounding, makes the tube 1 strong where it contacts the seat, allowing it to be pressed more tightly against the seat and, consequently, to apply higher pressures.

W korzystnym przykładzie wykonania w trakcie etapu formowania na czole rurki 1 powstaje też druga powierzchnia 3 rurki 1, która znajduje się za pierwszą powierzchnią 2 rurki 1, a promień rurki 1 w najszerszym miejscu drugiej powierzchni 3 rurki 1 jest większy od promienia rurki 1 w najszerszym miejscu pierwszej powierzchni 2 rurki 1. Dodatkowa, druga powierzchnia 3 rurki 1 sprawia, że rozkład naprężeń w rurce 1 jest jeszcze bardziej korzystny, a dodatkowo, w korzystnym przykładzie wykonania, montaż mechanizmu utrzymującego jest łatwiejszy i pewniejszy poprzez zapewnienie powierzchni bardziej prostopadłej do osi rurki 1 od pierwszej powierzchni 2 rurki 1.In a preferred embodiment, during the forming step, a second surface 3 of the tube 1 is also formed on the end face of the tube 1, which is located behind the first surface 2 of the tube 1, and the radius of the tube 1 at the widest point of the second surface 3 of the tube 1 is greater than the radius of the tube 1 at its widest at the first surface 2 of the tube 1. The additional second surface 3 of the tube 1 makes the stress distribution in the tube 1 even more advantageous and, in addition, in a preferred embodiment, the mounting of the retention mechanism is easier and more secure by providing a surface more perpendicular to the tube axis 1 from the first surface of the 2 tube 1.

W jeszcze innym przykładzie wykonania druga powierzchnia 3 rurki 1 jest zaokrąglona i promień krzywizny drugiej powierzchni 3 rurki 1 jest mniejszy od promienia części walcowej rurki 1. Takie rozwiązania zapewnia jeszcze lepszy rozkład naprężeń w rurce 1.In yet another embodiment, the second surface 3 of the tube 1 is rounded and the radius of curvature of the second surface 3 of the tube 1 is smaller than the radius of the cylindrical portion of the tube 1. Such an arrangement provides an even better stress distribution in the tube 1.

W innym przykładzie wykonania czoło rurki 1 formowane jest plastycznie, korzystnie jest to formowanie na zimno. W szczególności obróbką plastyczną może być spęczanie. Obróbka plastyczna charakteryzuje się dużą szybkością produkcji, powtarzalnością, a w przypadku obróbki plastycznej na zimno nie ma strat energii związanych z ogrzewaniem elementu, co więcej nie zajmuje to też dodatkowego czasu, a ponadto zwiększana jest wytrzymałość materiału w wyniku obróbki na zimno. W efekcie można szybko, powtarzalnie odkształcić rurkę 1 zapewniając dużą wytrzymałość odkształconemu fragmentowi.In another embodiment, the face of the tube 1 is plastically formed, preferably cold forming. Upsetting, in particular, may be plastic working. Plastic working is characterized by high production speed, repeatability, and in the case of cold working, there is no energy loss associated with heating the element, what is more, it does not take additional time, and the strength of the material is increased as a result of cold working. As a result, the tube 1 can be quickly and repeatedly deformed, providing high strength to the deformed portion.

Zaprojektowany kształt spęczenia to stożek kulisty. Przewody z przedstawionym spęczeniem na czole rurki zapewniają pewne uszczelnienie przy dużych ciśnieniach cieczy roboczej oraz nie wymagają dodatkowego gumowego uszczelnienia. Podczas dokręcania przewodu kształt stożka dociska do elementu współpracującego nie powodując odkształceń plastycznych elementów łączonych - spęczonego przewodu oraz elementu współpracującego.The designed shape of the upset is a spherical cone. The conduits with the presented upset on the front of the tube ensure reliable sealing at high pressures of the working fluid and do not require additional rubber sealing. When tightening the cable, the cone shape presses against the mating element without causing plastic deformation of the connected elements - the swollen cable and the mating element.

Zaprojektowany kształt powoduje maksymalne uszczelnienie oraz twardość końcówki. Spęczony koniec nie ulega odkształceniom plastycznym podczas dokręcania nakrętki dociskowej. Takie rozwiązanie umożliwia rozłożenie i późniejsze złożenie urządzenia bez konieczności zastosowania specjalistycznych narzędzi. Rozłożone elementy nadają się do ponownego montażu bez konieczności zas tosowania dodatkowych procesów.The designed shape ensures maximum sealing and hardness of the tip. The upset end does not undergo plastic deformation when the compression nut is tightened. This solution allows the disassembly and subsequent assembly of the device without the need to use specialized tools. The disassembled elements can be reassembled without the need for additional processes.

Claims

PL 239 973 B1

Patent claims

A method of connecting metal plumbing components, comprising the steps of: - forming on the end face of the tube (1) at least a first surface (2) of the tube (1), - placing the first surface (2) of the tube (1) in the inner part of the socket, - pressing the tube ( 1) into the seat by the retention mechanism and deformation of the first surface (2) of the tube (1) elastically characterized in that the produced first surface (2) of the tube (1) is a spherical surface and the radius of curvature of the sphere of the first surface (2) of the tube (1) is greater than the radius of the cylindrical part of the tube (1), and the radius of the tube (1) at the narrowest point of the first surface (2) of the tube (1) is smaller than the radius of the cylindrical part of the tube (1), and the radius of the tube (1) at the widest point of the first the surface (2) of the tube (1) is greater than the radius of the cylindrical part of the tube (1).

2. The method according to p. A method as claimed in claim 1, characterized in that, during the shaping step, a second surface (3) of the tube (1) is also formed on the end of the tube (1), which is located behind the first surface (2) of the tube (1), and the tube (1) radius at its widest at the second surface (3) of the tube (1) is greater than the radius of the tube (1) at the widest point of the first surface (2) of the tube (1).

3. The method according to p. The method of claim 2, characterized in that the second surface (3) of the tube (1) is rounded and the radius of curvature of the second surface (3) of the tube (1) is smaller than the radius of the cylindrical portion of the tube (1).

4. The method according to any of claims 1 to 4 The method of 1-3, characterized in that the retention mechanism is a nut and a socket thread.

5. The method according to p. A device as claimed in claim 4, characterized in that the nut abuts the first surface (2) of the tube (1) or the second surface (3) of the tube (1).

6. The method according to any one of claims 1 to 6 The process of 1-5, characterized in that any of the first surface (2) of the tube (1) or the second surface (3) of the tube (1) is formed by plastic working.

7. The method according to p. The process of claim 6, characterized in that the plastic working is upsetting.

8. The method according to p. Process according to claim 6 or 7, characterized in that the treatment is carried out cold.

9. Metal tube (1) with at least a first surface (2), characterized in that the first surface (2) of the tube (1) is a spherical surface and the sphere curvature radius of the first surface (2) of the tube (1) is greater than the radius of the portion. cylindrical tube (1), and the radius of the tube (1) at the narrowest point of the first surface (2) is smaller than the radius of the cylindrical portion of the tube (1), and the radius of the tube (1) at the widest point of the first surface (2) of the tube (1) is greater than the radius of the cylindrical part of the tube (1).

10. Tube according to claim 1 The tube as claimed in claim 9, characterized in that the tube (1) comprises a second surface (3) of the tube (1) which is located behind the first surface (2) of the tube (1) and a radius of the tube (1) at the widest point of the second surface (3) of the tube. (1) is greater than the radius of the tube (1) at the widest point of the first surface (2) of the tube (1).

11. The tube of claim 1 The method of claim 10, characterized in that the second surface (3) of the tube (1) is rounded and the radius of curvature of the second surface (3) of the tube (1) is smaller than the radius of the cylindrical portion of the tube (1).