неразъемное соединение

Формула изобретения

1. Неразъемное соединение, содержащее трубу из композиционного материала и охватывающее ее металлическое кольцо с наружным резьбовым пояском, скрепленное с ней кольцевыми рядами радиальных крепежных элементов с односторонне заостренными скосами, установленными в радиальных отверстиях металлического кольца и зафиксированных в материале трубы, отличающееся тем, что металлическое кольцо снабжено двумя цилиндрическими поясками, выполненными на его концах, с одним - тремя кольцевыми рядами радиальных крепежных элементов в каждом из них, с расположением наружного резьбового пояска между ними.

2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что на наружном резьбовом пояске выполнена, по крайней мере, одна кольцевая канавка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к соединительным средствам и может быть использовано в неразъемных соединениях труб из пластмасс с кольцевыми деталями и радиальными крепежными элементами.

К неразъемным соединениям предъявляются повышенные требования по обеспечению прочности, надежности и герметичности стыка, безопасности использования и недопустимости разрушения от воздействующих нагрузок, препятствующих дальнейшему использованию изделий.

Известно неразъемное соединение трубы из пластмассы с металлической деталью посредством их склеивания внахлест, с радиальными крепежными заостренными элементами, зафиксированными в материале трубы (авторское свидетельство СССР N 596772, кл. F 16 L 47/00, 1978).

Радиальные крепежные элементы этого неразъемного соединения выполнены в виде шипов, их концевые части, имеющие заострения, дают соответствующие векторы осевого усилия, направленные в радиальном направлении, что приводит к их выпрессовке под нагрузкой, действующей на стык, и изгибу, что снижает надежность стыка.

Известно также неразъемное соединение, содержащее трубу из пластмассы и металлическую концевую деталь, склеенные внахлест, с радиальными крепежными заостренными элементами на металлической концевой детали, зафиксированными в материале трубы. На металлической концевой детали крепежные элементы находятся на ее наружной поверхности, что позволяет закреплять на них наносимые армирующие нити с полимерным связующим. В металлической концевой детали предусмотрен резьбовой поясок, выполненный на ее конце (патент РФ N 2079764, кл. F 16 L 47/00, 1997).

Известно неразъемное соединение, содержащее трубу из композиционного материала и охватывающее ее металлическое кольцо с наружным резьбовым пояском, скрепленное с ней кольцевыми рядами радиальных крепежных заостренных элементов, с односторонне заостренными скосами, установленными в радиальных отверстиях металлического кольца и зафиксированными в материале трубы (патент РФ N 2079765, кл. F 16 L 47/00, 1997).

На радиальных крепежных элементах выполнены скосы со стороны, противоположной торцевой поверхности концевой детали, что позволяет передавать растягивающие нагрузки без выпрессовки радиальных крепежных элементов из материала трубы при ее нагружении.

Однако проблема неравномерности распределения нагрузки по рядам радиальных крепежных элементов остается. Одни ряды радиальных крепежных элементов подвергаются наибольшему напряжению, чем другие остальные.

В неразъемном соединении (патент РФ N 2144640 C1, кл. F 16 L 47/00, опубл. 20.01.2000) предусмотрено заострения радиальных крепежных элементов располагать на образующих конической поверхности, наклонной к стенке трубы или ее торцу, тем самым достигается перераспределение нагрузки по рядам радиальных крепежных элементов. Как вариант резьбовой поясок может быть выполнен под наружными радиальными крепежными элементами. Такая конструкция соединения приемлема не для всех стыков.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является неразъемное соединение по патенту РФ N 2079765.

Основной задачей изобретения является создание неразъемного соединения трубы из композиционного материала с металлической деталью, имеющей резьбовой поясок, в котором было бы достигнуто эффективное распределение нагрузки по кольцевым рядам радиальных крепежных элементов без изменения их длины, устанавливаемых со стороны наружной металлической детали.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении прочности и надежности соединения, улучшении компоновки стыка на его основе, повышении эффективности использования.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения неразъемного соединения, иного расположения резьбового пояска с тем, чтобы кольцевые ряды радиальных крепежных элементов могли воспринимать равномерно распределенные нагрузки при меньшем их количестве.

Для этого в неразъемном соединении, содержащем трубу из композиционного материала и охватывающее ее металлическое кольцо с наружным резьбовым пояском, скрепленным с ней кольцевыми рядами радиальных крепежных элементов с односторонне заостренными скосами, установленных в радиальных отверстиях металлического кольца и зафиксированных в материале трубы, металлическое кольцо снабжено двумя цилиндрическими поясками, выполненными на его концах, с одним - тремя кольцевыми рядами радиальных крепежных элементов в каждом из них, с расположением наружного резьбового пояска между ними. На наружном резьбовом пояске может быть выполнена, по крайней мере, одна кольцевая канавка для равномерного распределения нагрузки и по его виткам.

Отличительными особенностями неразъемного соединения трубы из композиционного материала с металлическим кольцом являются следующие признаки:

- снабжение металлического кольца двумя цилиндрическими поясками,

- выполнение цилиндрических поясков по концам металлического кольца,

- выполнение цилиндрических поясков с одним - тремя кольцевыми рядами радиальных крепежных элементов,

- расположение резьбового пояска между цилиндрическими поясками с кольцевыми рядами радиальных крепежных элементов.

Дополнительным отличительным признаком является выполнение на наружной части резьбового пояска кольцевой канавки.

Указанные отличительные признаки неразъемного соединения являются существенными, поскольку каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Наличие цилиндрических поясков с одним - тремя рядами в кольцевом направлении радиальных крепежных заостренных элементов позволяет равномерно нагрузить концевую часть трубы из композиционного материала за счет распределения нагрузки, что уменьшает действующие напряжения, повышает прочность и надежность соединения, обеспечивается удобство сборки - разборки труб из композиционного материала с такими металлическими кольцами, повышается эффективность использования изделий. Исключение какого-либо из указанных признаков не позволяет получить новый технический результат.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в неразъемных соединениях известного уровня техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение по неразъемному соединению соответствием критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу создания нового неразъемного соединения трубы из композиционного материала с охватывающим ее металлическим кольцом высокой прочности и надежности, что позволяет характеризовать новое техническое решение по нему существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом конструкторской разработки, результатом экспериментальных исследований и творческого вклада без использования стандартизованных решений или рекомендаций, указаний в данной области техники, является оригинальным, неочевидным для круга специалистов данной отрасли, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид неразъемного соединения трубы из композиционного материала с металлическим кольцом, на фиг. 2 - отдельное металлическое кольцо с двумя цилиндрическими поясками и резьбовым пояском между ними, на фиг. 3 - муфтовое соединение труб из композиционных материалов с металлическими кольцами, на фиг. 4 - муфтовое соединение труб из композиционных материалов с фланцами в муфтах, на фиг. 5 - кольцевая канавка на резьбовом пояске.

Более подробное описание сущности изобретения с описанием позиций состоит в следующем.

Неразъемное соединение содержит трубу 1 из композиционного материала, охватывающее ее металлическое кольцо 2, радиальные крепежные заостренные элементы 3 и наружный резьбовой поясок 4 (фиг. 1). Металлическое кольцо 2 снабжено двумя цилиндрическими поисками 5, 6, выполненными на его концах, с одним - тремя кольцевыми рядами 7 радиальных крепежных заостренных элементов 3 в каждом из них, с расположением наружного резьбового пояска 4 между кольцевыми рядами 7 радиальных крепежных заостренных элементов 3, установленных в радиальных отверстиях 8 металлического кольца 2 и зафиксированных в материале трубы 1 (фиг. 1, 2). Соединение труб 1 из композиционного материала между собой может быть выполнено с использованием резьбовой муфты 9 (фиг. 3) или разъемной муфты 10 с фланцами 11, 12 (фиг. 4). На наружном резьбовом пояске 4 (фиг. 5) может быть выполнена кольцевая канавка 13.

Изготовление трубы 1 из композиционного материала заключается в намотке ее лентами из однонаправленных нитей или ткани, пропитанной полимерным связующим, напрессовке на ее концы металлических колец 2 с установкой в радиальные отверстия 8 кольца 2 радиальных крепежных заостренных элементов 3 (не показано) с фиксацией их после запрессовки (забивания) в материале трубы, последующей термообработке по режимам полимеризации связующего, извлечении оправки и механической обработке в размер.

При использовании трубы 1 из композиционного материала на охватывающее ее металлическое кольцо 2 воздействует аксиальная нагрузка, которая воспринимается надежно установленными кольцевыми рядами 7 радиальных крепежных заостренных элементов 3 и резьбовым пояском 4 между ними. Благодаря такому исполнению неразъемное соединение не разрушается, обладает повышенной прочностью и надежностью. Многократные сборки - разборки не снижают прочностные показатели неразъемного соединения, не уменьшают его надежность.

Неразъемное соединение с использованием нового технического решения подвергалось многократным нагружениям аксиальными нагрузками, не разрушилось, при повышении нагрузки за пределы из запасов прочности произошло разрушение стенки трубы за пределами соединения.

Таким образом, новое техническое решение воспроизводимо при изготовлении труб из композиционных материалов промышленным способом, дает новый технический результат, в предложенной совокупности новых и известных существенных признаков высокоэффективно и технологично, соответствует критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Следует отметить, что могут быть различные варианты выполнения неразъемного соединения в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема изобретения, изложенного в пунктах формулы.