Патент РФ на изобретение № 2408814 «Узел соединения и штуцер для него»

Патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Альтерпласт"; Авторы: Шаев Евгений Яковлевич, Козлов Олег Владимирович; Международная патентная классификация: F16L 47/12 (2006.01); Дата подачи заявки: 30.10.2009; Дата публикации сведений о выдаче патента (выдача патента): 10.01.2011.


Изобретение относится к строительству, а конкретно к узлу соединения и штуцеру для реализации этого узла соединения металлического фитинга, имеющего внутреннюю коническую посадочную поверхность и наружную резьбу, со штуцером и далее штуцера контактной сваркой с полипропиленовой трубой, которые используются, в частности, для систем отопления и водоснабжения зданий, в том числе жилых, и сооружений различного назначения.

Известен узел соединения металлического фитинга с трубой из полимерного материала, который содержит металлический штуцер, накидную гайку и обжимную гильзу (US 20080191475 A1, МПК F16L 25/00, 2008).

Металлический штуцер выполнен с расположенными на одном из его концов обращенной к этому концу конической наружной посадочной поверхностью и расположенным далее от меньшего основания конической наружной посадочной поверхности цилиндрическим концевым участком с проточкой, в которой расположен первый кольцевой уплотнительный элемент. Большее основание конической наружной посадочной поверхности образует буртик с плоской кольцевой поверхностью по периметру со стороны второго конца штуцера и торцевой проточкой у основания. Со стороны второго конца на наружной цилиндрической поверхности штуцера выполнены кольцевая проточка c расположенным в ней вторым кольцевым уплотнительным элементом, а также кольцевые выступы с заострениями, обращенными в направлении первого конца штуцера.

На второй конец штуцера одета труба из полимерного материала, сверху на которую одета обжимная гильза, а затем накидная гайка.

Штуцер сопрягается конической наружной посадочной поверхностью с внутренней конической посадочной поверхностью фитинга, образуя первое механическое герметичное соединение, а накидная гайка наворачивается на наружную резьбовую поверхность фитинга. При этом цилиндрический концевой участок входит внутрь цилиндрического отверстия штуцера с боковой поверхностью которого, создавая необходимое уплотнение, взаимодействует первый кольцевой уплотнительный элемент, а обжимная гильза обжимает конец трубы из полимерного материала вокруг второго конца штуцера, образуя второе механическое герметичное соединение, при котором кольцевые выступы с заострениями взаимодействуют с трубой, предотвращая ее соскакивание со второго конца штуцера, а второй кольцевой уплотнительный элемент сжимается, создавая необходимое уплотнение штуцера с трубой из полимерного материала.

Известное соединение или аналогичные ему используются, как правило, при монтаже трубопроводов систем водяного отопления или при монтаже трубопроводов горячего и холодного водоснабжения зданий и сооружений, использующих металлопластиковые трубы. В частности, при монтаже стальных панельных радиаторов с нижней подводкой используются узлы соединения для металлопластиковых труб диаметром 16 мм. К фитингам, имеющим конические посадочные поверхности, могут быть подсоединены соответствующие штуцеры, предусматривающие механическое соединение с металлопластиковой трубой.

Вместе с тем, в настоящее время распространено использование труб из полипропилена, геометрические параметры которых не позволяют осуществлять соединение со штуцерами, используемыми для сопряжения с трубами из металлопластика.

Механическое соединение полипропиленовой трубы с фитингом, имеющим внутреннюю коническую поверхность, штуцер для которого приспособлен для соединения с металлопластиковой трубой, требует набора специальных деталей, что делает соединение чрезмерно сложным и трудоемким в сборке. Кроме того, сам факт наличия второго механического соединения штуцера с трубой является недостатком, поскольку любое герметичное механическое соединение менее надежно, чем соединение сваркой или пайкой. Соответственно, повышается стоимость трубопровода, его монтажа, появляются дополнительные соединения в трубопроводах, что повышает вероятность протечек, которая особо вероятна в системах отопления, испытывающих частые циклы нагрева – охлаждения.

Технический результат, получение которого обеспечивает настоящее изобретение, заключается в реализации узла соединения металлического фитинга, имеющего внутреннюю коническую посадочную поверхность, с полипропиленовой трубой, который предусматривает одно механическое соединение и возможность соединения контактной сваркой с полипропиленовой трубой, используемой для системы отопления или водоснабжения здания или сооружения.

Достижение этого технического результата обеспечивает узел соединения, содержащий фитинг, имеющий отверстие с внутренней конической посадочной поверхностью, обращенной к торцевой поверхности фитинга, штуцер, изготовленный из полипропилена, накидную гайку и кольцевой уплотнительный элемент, изготовленный из упругого материала.

Штуцер выполнен с расположенными на одном из его концов обращенной к этому концу конической наружной посадочной поверхностью и расположенным далее от меньшего основания конической наружной посадочной поверхности цилиндрическим концевым участком, а также с буртиком у большего основания конической наружной посадочной поверхности и с сопряженной с меньшим основанием конической наружной посадочной поверхности ступенькой, образованной кольцевой поперечной плоской опорной поверхностью.

Штуцер поджат конической наружной посадочной поверхностью к внутренней конической посадочной поверхностью фитинга накидной гайкой, сопряженной внутренним радиальным кольцевым выступом с поверхностью буртика со стороны второго конца штуцера и навинченной на наружную винтовую поверхность фитинга, а цилиндрический концевой участок штуцера располагается в цилиндрическом отверстии фитинга с радиальным зазором.

Кольцевой уплотнительный элемент установлен со сжатием в зазоре между наружной поверхностью цилиндрического концевого участка штуцера и внутренней поверхностью цилиндрического отверстия фитинга и сопряжен со ступенькой штуцера.

В наилучшем варианте осуществления изобретения для обеспечения надежного контакта конической наружной посадочной поверхности штуцера с внутренней конической посадочной поверхностью фитинга торец цилиндрического концевого участка первого конца штуцера и расположенная смежно ей внутренняя торцевая поверхность фитинга, а также сторона буртика штуцера, обращенная к фитингу, и смежная ей торцевая поверхность фитинга сопряжены с зазорами.

Буртик штуцера, как правило, имеет плоские поперечные боковые кольцевые поверхности, а кольцевой уплотнительный элемент выполнен с попеченным сечением в форме круга и изготовлен из резины или из полимерного каучука.

Штуцер для реализации описанного выше узла соединения изготовлен с указанными выше конструктивными элементами, а на его цилиндрическом концевом участке установлен кольцевой уплотнительный элемент, изготовленный из упругого материала и сопряженный со ступенькой. Буртик штуцера в частных случаях его выполнения имеет плоские поперечные боковые кольцевые поверхности. Кольцевой уплотнительный элемент может быть выполнен с попеченным сечением в форме круга и изготавливается из резины или из полимерного каучука.

Выполненная в соответствии с изобретением конструкция обеспечивает герметичное и надежное соединение. Различные коэффициенты температурного линейного расширения металла, в частности латуни, из которого изготовлен фитинг, и полипропилена не приводят к нарушению герметичности соединения, а напротив при повышении температуры за счет расширения штуцера из полипропилена, превышающего расширение металлического штуцера, герметичность соединения повышается за счёт увеличения натяга в механическом соединении штуцера с фитингом и накидной гайкой. При этом сжатие кольцевого уплотнительного элемента лишь увеличивается, повышая герметичность, которая не нарушается и при дальнейшем охлаждении. К свободному концу штуцеру с использованием муфты может быть приварена полипропиленовая труба.

Изобретение иллюстрируется примером конкретного выполнения узла соединения металлического фитинга 1 с полипропиленовой трубой 2, который проиллюстрирован представленным на фиг.1 продольным разрезом. На фиг.2 представлена фотография подготовленных для соединения металлического фитинга 1 и штуцера 3 из полипропилена, на который установлена накидная гайка 4, а на его цилиндрический концевой участок 5 одет кольцевой уплотнительный элемент 6.

Штуцер 3 изготовлен из полипропилена в форме отрезка трубы с расположенными на его первом конце 7 обращенной к этому концу 7 конической наружной посадочной поверхностью 8 и расположенным далее от меньшего основания конической наружной посадочной поверхности 8 цилиндрическим концевым участком 5, а также с буртиком 9 у большего основания конической наружной посадочной поверхности 8, накидную гайку 4, муфту 10, изготовленную из полпропилена, и кольцевой уплотнительный элемент 6, изготовленный из упругого материала.

Штуцер 3 поджат конической наружной посадочной поверхностью 8 к внутренней конической посадочной поверхности 11 фитинга 1 накидной гайкой 4, сопряженной внутренним радиальным кольцевым выступом 12 с поверхностью буртика 9 со стороны второго конца 13 штуцера 3 и навинченной на наружную винтовую поверхность 14 фитинга 1.

Имеющий гладкую цилиндрическую поверхность цилиндрический концевой участок 5 штуцера 3 располагается в гладком цилиндрическом отверстии 15 фитинга 1 с радиальным зазором 16. Сторона 17 буртика 9 штуцера 3, обращенная к фитингу 1, и смежная ей торцевая поверхность фитинга 1 сопряжены с зазором.

Кольцевой уплотнительный элемент 6 установлен со сжатием в зазоре 16 между наружной поверхностью цилиндрического концевого участка 5 штуцера и внутренней поверхностью цилиндрического отверстия 15 фитинга 1, а также сопряжен со ступенькой 18, сопряженной с меньшим основанием конической наружной посадочной поверхности 8 и образованной кольцевой поперечной плоской опорной поверхностью.

Торец 19 цилиндрического концевого участка 5 и расположенная смежно ей внутренняя торцевая поверхность 20 фитинга 1 также сопряжены с зазором.

Второй конец 13 штуцера 3 и конец 21 полипропиленовой трубы 2 сопряжены торцами и располагаются внутри полости муфты 10, с которой герметично соединены контактной сваркой.

Буртик 9 выполнен с плоскими поперечными боковыми кольцевыми поверхностями. Кольцевой уплотнительный элемент 6, изготовленный из резины или из полимерного каучука, в свободном состоянии имеет поперечное сечение в форме круга.

Сборка узла соединения осуществляется предварительной установкой накидной гайки 4 на штуцер 3 и последующей контактной сваркой второго конца 13 штуцера 3 с концом 21 полипропиленовой трубы 2 с использованием муфты 10, изготовленной из полипропилена в форме отрезка трубы. Контактная сварка осуществляется за счет подплавления наружной поверхности штуцера 3 в зоне сопряжения с муфтой 10 и наружного подплавления соответствующей внутренней поверхности муфты 10, после которых штуцер 3 и муфта 10 сопрягаются, а подплавленный материал штуцера 3 и муфты 10 охлаждается и отверждается, обеспечивая их надежное герметичное соединение. Аналогичным образом осуществляется контактная сварка конца 21 полипропиленовой трубы 2 с муфтой 10.

После сварки штуцер 3, на цилиндрический концевой участок 5 которого предварительно установлен кольцевой уплотнительный элемент 6, вводится в фитинг 1, на котором закрепляется накидной гайкой 4.

Продолжительные испытания соединения, проведенные при различных давлениях, изменяющихся в диапазоне от 5 до 35 атм. и многократных циклах нагрева – охлаждения от 20оС до 100оС, показали надежность соединения. При этом никаких изменений в конструкции, повреждений, смятий или других дефектов полипропилена не возникло.



1. Узел соединения, содержащий фитинг, имеющий отверстие с внутренней конической посадочной поверхностью, обращенной к торцевой поверхности фитинга, штуцер, изготовленный из полипропилена, накидную гайку и кольцевой уплотнительный элемент, изготовленный из упругого материала, штуцер выполнен с расположенными на одном из его концов обращенной к этому концу конической наружной посадочной поверхностью и расположенным далее от меньшего основания конической наружной посадочной поверхности цилиндрическим концевым участком, а также с буртиком у большего основания конической наружной посадочной поверхности и с сопряженной с меньшим основанием конической наружной посадочной поверхности ступенькой, образованной кольцевой поперечной плоской опорной поверхностью, при этом штуцер поджат конической наружной посадочной поверхностью к внутренней конической посадочной поверхностью фитинга накидной гайкой, сопряженной внутренним радиальным кольцевым выступом с поверхностью буртика со стороны второго конца штуцера и навинченной на наружную винтовую поверхность фитинга, цилиндрический концевой участок штуцера располагается в цилиндрическом отверстии фитинга с радиальным зазором, а кольцевой уплотнительный элемент установлен со сжатием в зазоре между наружной поверхностью цилиндрического концевого участка штуцера и внутренней поверхностью цилиндрического отверстия фитинга и сопряжен со ступенькой штуцера.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что торец цилиндрического концевого участка первого конца штуцера и расположенная смежно ей внутренняя торцевая поверхность фитинга, а также сторона буртика штуцера, обращенная к фитингу, и смежная ей торцевая поверхность фитинга сопряжены с зазорами.

3. Узел по п.1, отличающийся тем, что буртик выполнен с плоскими поперечными боковыми кольцевыми поверхностями.

4. Узел по п.1, отличающийся тем, что кольцевой уплотнительный элемент выполнен с попеченным сечением в форме круга и изготовлен из резины или из полимерного каучука.

5. Штуцер, изготовленный из полипропилена, выполнен с расположенными на одном из его концов обращенной к этому концу конической наружной посадочной поверхностью и расположенным далее от меньшего основания конической наружной посадочной поверхности цилиндрическим концевым участком, а также с буртиком у большего основания конической наружной посадочной поверхности и с сопряженной с меньшим основанием конической наружной посадочной поверхности ступенькой, образованной кольцевой поперечной плоской опорной поверхностью, при этом на цилиндрическом концевом участке штуцера установлен кольцевой уплотнительный элемент, изготовленный из упругого материала и сопряженный со ступенькой.

6. Штуцер по п.5, отличающийся тем, что буртик выполнен с плоскими поперечными боковыми кольцевыми поверхностями.

7. Штуцер по п.5, отличающийся тем, что кольцевой уплотнительный элемент выполнен с попеченным сечением в форме круга и изготовлен из резины или из полимерного каучука.



Технический результат изобретения заключается в реализации узла соединения металлического фитинга, имеющего внутреннюю коническую посадочную поверхность, с полипропиленовой трубой, который предусматривает одно механическое соединение и возможность соединения контактной сваркой с полипропиленовой трубой, используемой для системы отопления или водоснабжения здания или сооружения. Металлический фитинг 1 соединены с полипропиленовой трубой 2 с использованием штуцера 3 из полипропилена, на который установлена накидная гайка 4. На первом конце 7 штуцера 3 выполнена обращенная к этому концу коническая наружная посадочная поверхность 8 и далее расположен цилиндрический концевой участком 5. Буртик 9 выполнен у большего основания конической наружной посадочной поверхности 8. Штуцер 3 поджат конической наружной посадочной поверхностью 8 к внутренней конической посадочной поверхности 11 фитинга 1 накидной гайкой 4, сопряженной внутренним радиальным кольцевым выступом 12 с поверхностью буртика 9 со стороны второго конца 13 штуцера 3 и навинченной на наружную винтовую поверхность 14 фитинга 1. Цилиндрический концевой участок 5 штуцера 3, на который одет кольцевой уплотнительный элемент 6, располагается в цилиндрическом отверстии 15 фитинга 1 с радиальным зазором 16, причем кольцевой уплотнительный элемент 6 сжат между наружной поверхностью цилиндрического концевого участка 5 штуцера и внутренней поверхностью цилиндрического отверстия 15 фитинга 1, а также сопряжен со ступенькой 18 штуцера 3, расположенной с сопряжением с меньшим основанием конической наружной посадочной поверхности 8 и образованной кольцевой поперечной плоской опорной поверхностью. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 2 ил.