RU211600U1 - cutting ring - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится резьбовым трубным соединениям с врезным кольцом и предназначена для применения в области машиностроения и других отраслях промышленности, где применяются трубопроводные соединения в гидро- и пневмосистемах, работающих под высоким давлением. Технический результат заключается в равномерном распределении сил, действующих на врезное кольцо при затяжке. Врезное кольцо включает режущие кромки и стопорный профиль, угол режущей поверхности передней режущей кромки выполнен меньшим, чем угол режущей поверхности последующей режущей кромки, разница углов режущих поверхностей передней и последующей режущих кромок составляет по большей мере 2 градуса, при этом стопорный профиль выполнен с возможностью ограничения врезания режущих кромок, а врезное кольцо выполнено карбонитрированным. 4 ил.

The proposed utility model relates to threaded pipe connections with a cutting ring and is intended for use in the field of mechanical engineering and other industries where pipeline connections are used in hydraulic and pneumatic systems operating under high pressure. The technical result consists in the uniform distribution of forces acting on the cutting ring during tightening. The cutting ring includes cutting edges and a locking profile, the angle of the cutting surface of the leading cutting edge is made smaller than the angle of the cutting surface of the subsequent cutting edge, the difference in the angles of the cutting surfaces of the leading and subsequent cutting edges is at least 2 degrees, while the locking profile is made with the possibility of limiting cutting edges, and the cutting ring is carbonitrated. 4 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к резьбовым трубным соединениям с врезным кольцом и предназначена для применения в области машиностроения и других отраслях промышленности, где применяются трубопроводные соединения в гидро- и пневмосистемах, работающих под высоким давлением.The proposed utility model relates to threaded pipe connections with a cutting ring and is intended for use in mechanical engineering and other industries where pipeline connections are used in hydraulic and pneumatic systems operating under high pressure.

Производители врезных колец ориентируются на стандарты DIN 3861 и DIN 2353 и ISO 8434-1. Основные размеры стандартов выдерживаются всеми производителями. Но в отношении внутренней геометрии врезных кромок кольца особых ограничений нет. Поэтому производители разработали собственные варианты решения врезных кромок, которые являются их интеллектуальной собственностью.Cutting ring manufacturers are guided by DIN 3861 and DIN 2353 and ISO 8434-1 standards. The main dimensions of the standards are maintained by all manufacturers. But with regard to the internal geometry of the cutting edges of the ring, there are no special restrictions. Therefore, manufacturers have developed their own solutions for cutting edges, which are their intellectual property.

Известен аналог заявляемой полезной модели - это действующий ГОСТ 23354-87 «Соединения трубопроводов резьбовые. Кольца врезающиеся». Данное соединение на одном конце соединяемого трубопровода имеет штуцер с внутренней уплотнительной конической полостью с углом 24°. На конец соединяемого трубопровода надеваются накидная гайка и врезное кольцо. Врезное кольцо имеет утолщенную заднюю часть в виде кольцевого выступа, который имеет приемный конус с углом 90° (с торцевой части для улучшения контакта с ответной конической полостью накидной гайки, а в своей передней части рабочую кромку, врезающуюся в трубопровод под воздействием рабочей (герметизирующей) конической полости штуцера при выполнении соединения.An analogue of the claimed utility model is known - this is the current GOST 23354-87 “Threaded pipeline connections. Rings crashing. This connection at one end of the connected pipeline has a fitting with an internal sealing conical cavity with an angle of 24°. A union nut and a cutting ring are put on the end of the pipeline to be connected. The cutting ring has a thickened rear part in the form of an annular protrusion, which has a receiving cone with an angle of 90° (from the end part to improve contact with the mating conical cavity of the union nut, and in its front part, a working edge that cuts into the pipeline under the influence of the working (sealing) conical cavity of the fitting when making the connection.

Недостатками данного соединения являются наличие только одной кромки врезания в трубу, увеличение аксиального усилия зажима при сборке, а также относительно слабый эффект самоторможения. Это может привести к более низкой герметизации соединения, ослаблению зажима соединения (особенно при наличии вибрации или циклических пульсациях давления, т.е. возможно возникновение ситуации разгерметизации и, как следствие, “подтягивания” соединения).The disadvantages of this connection are the presence of only one cutting edge into the pipe, an increase in the axial clamping force during assembly, and a relatively weak self-braking effect. This can lead to lower tightness of the connection, loosening of the connection clamp (especially in the presence of vibration or cyclic pressure pulsations, i.e. a situation of depressurization and, as a result, “pulling up” of the connection is possible).

Известно соединение трубопроводов по патенту №2180067 (F16L 19/08, опубл. 27.02.2002 Бюл. №6). Устройство содержит штуцер, накидную гайку и врезное кольцо с рабочей кромкой в передней части, выполненной с криволинейными внешней и внутренней поверхностями, связанными между собой переходной поверхностью, с рабочей кромкой, образованной в месте пересечения внешней поверхности врезающегося кольца и переходной поверхности. Задняя часть кольца выполнена с бандажом, в качестве которого использована отбортованная наружу часть кольца.It is known to connect pipelines according to patent No. 2180067 (F16L 19/08, publ. 27.02.2002 Bull. No. 6). The device contains a fitting, a union nut and a cutting ring with a working edge in the front part, made with curved outer and inner surfaces interconnected by a transition surface, with a working edge formed at the intersection of the outer surface of the cutting ring and the transition surface. The back part of the ring is made with a bandage, which is used as a beaded part of the ring.

Недостатками данного решения являются наличие только одной кромки врезания и технологическая сложность изготовления бандажной части.The disadvantages of this solution are the presence of only one cutting edge and the technological complexity of manufacturing the shroud part.

Задача предлагаемой полезной модели - повышение герметичности и эксплуатационной надежности соединения трубопроводов в гидравлических трубопроводных соединениях.The objective of the proposed utility model is to improve the tightness and operational reliability of the connection of pipelines in hydraulic pipeline connections.

Технический результат заключается в равномерном распределении сил, действующих на врезное кольцо при затяжке.The technical result consists in the uniform distribution of forces acting on the cutting ring during tightening.

Указанный технический результат достигается тем, что врезное кольцо включает режущие кромки и стопорный профиль, угол режущей поверхности передней режущей кромки выполнен меньшим, чем угол режущей поверхности последующей режущей кромки, разница углов режущих поверхностей передней и последующей режущих кромок составляет по большей мере 2 градуса, при этом стопорный профиль выполнен с возможностью ограничения врезания режущих кромок, а врезное кольцо выполнено карбонитрированным.This technical result is achieved in that the cutting ring includes cutting edges and a locking profile, the angle of the cutting surface of the front cutting edge is made smaller than the angle of the cutting surface of the next cutting edge, the difference in the angles of the cutting surfaces of the front and next cutting edges is at least 2 degrees, with In this case, the locking profile is made with the possibility of limiting the penetration of the cutting edges, and the cutting ring is made carbonitrated.

Режущие кромки обеспечивают возрастающий момент при затяжке врезного кольца. Ощутимая точка конечной сборки содействует безопасности сборки, а мультифункциональная геометрия кольца предотвращает чрезмерную затяжку.The cutting edges provide increasing torque when tightening the cutting ring. A perceptible end assembly point aids assembly security, and the multifunctional ring geometry prevents overtightening.

Благодаря пружинному эффекту кольца отпадает необходимость в повторном подтягивании гайки. По завершении сборки достигается упругое напряжение врезного кольца, которое компенсирует зазоры резьбы и врезного кольца в месте его врезания.Thanks to the spring effect of the ring, there is no need to re-tighten the nut. Upon completion of the assembly, the elastic stress of the cutting ring is achieved, which compensates for the clearances of the thread and the cutting ring at the place of its insertion.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано врезное кольцо, на фиг. 2 - в сборе с фитингом, на фиг. 3 - схемы фитинга до зажатия гайки и после, на фиг. 4 - эпюра нагрузок на врезное кольцо (в том числе на уплотняющие поверхности).The proposed device is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a cutting ring, Fig. 2 - assembled with a fitting, in Fig. 3 - fitting diagrams before and after clamping the nut, in Fig. 4 - diagram of loads on the cutting ring (including sealing surfaces).

Врезное кольцо имеет по меньшей мере две режущие кромки А и В, а также стопорный профиль С. Для антикоррозионной стойкости и поверхностной твердости до 600 HV кольцо подвергают карбонитрированию.The cutting ring has at least two cutting edges A and B, as well as a stop profile C. For corrosion resistance and a surface hardness of up to 600 HV, the ring is subjected to carbonitriding.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Накидная гайка и врезное кольцо последовательно надеваются на конец трубы (фиг. 1). Режущие кромки А и В врезного кольца должны быть обращены в сторону конца трубы. Конец трубы плотно вставляется в корпус соединения (фитинга) до упора. Закручивается накидная гайка вручную до тех пор, пока она не станет плотно прилегать к врезному кольцу. При помощи соответствующего гаечного ключа затягивается накидная гайка на 1,25 оборота. При этом врезное кольцо равномерно врезается в трубу благодаря тому, что угол режущей поверхности режущей кромки А выполнен меньшим, чем угол режущей поверхности режущей кромки В, поэтому передняя режущая кромка A врезается в трубу до того, как начинает врезаться последующая режущая кромка В. Например, угол режущей поверхности режущей кромки А может составлять 76 градусов, а угол режущей поверхности режущей кромки В - 78 градусов. Диапазон углов режущих поверхностей передней режущей кромки А и следующей режущей кромки В составляет ±2 градуса. После этого накидная гайка откручивается для проведения визуального осмотра после сборки - перед режущей кромкой А врезного кольца должно четко просматриваться поднятие материала трубы - буртик G. Затем происходит окончательная сборка. Во время повторной сборки накидная гайка затягивается с такой же силой, как и во время первоначальной сборки. Собранный конец трубы вставляется в конус 24° корпуса соединения (фитинга). Затягивается накидная гайка до заметного увеличения прилагаемого усилия, затем завершается сборка, накидная гайка затягивается еще на 1/4 оборота. Как только обе режущие кромки А и В врежутся в трубу на необходимую глубину, дальнейшее движение прекращается стопорным профилем С. Благодаря конструкции режущих кромок А, В и стопорного профиля С все возникающие силы распределяются равномерно. Стопорный профиль С - это цилиндрическая поверхность, образующаяся в зоне плотного «пятна» контакта наружной поверхности трубы и упругодеформированного врезного кольца (без врезания в тело трубы). Равномерное распределение сил, действующих на врезное кольцо при затяжке, гарантирует повышенную безопасность, особенно при вибрации и нагрузках на сгибание. В местах врезки врезного кольца в трубу отсутствует вибрационная нагрузка.The union nut and the cutting ring are sequentially put on the end of the pipe (Fig. 1). The cutting edges A and B of the cutting ring must face the end of the pipe. The end of the pipe is tightly inserted into the body of the connection (fitting) until it stops. The union nut is tightened by hand until it fits snugly against the cutting ring. Using an appropriate wrench, tighten the union nut 1.25 turns. In this case, the cutting ring plunges evenly into the pipe due to the fact that the cutting surface angle of the cutting edge A is made smaller than the cutting surface angle of the cutting edge B, so the front cutting edge A cuts into the pipe before the next cutting edge B begins to cut. For example, the cutting surface angle of cutting edge A may be 76 degrees, and the cutting surface angle of cutting edge B may be 78 degrees. The range of cutting surface angles of the front cutting edge A and the next cutting edge B is ±2 degrees. After that, the union nut is unscrewed for visual inspection after assembly - in front of the cutting edge A of the cutting ring, the rise of the pipe material - collar G should be clearly visible. Then the final assembly takes place. During reassembly, the union nut is tightened with the same force as during initial assembly. The assembled end of the pipe is inserted into the 24° cone of the connection body (fitting). The union nut is tightened until a noticeable increase in the applied force, then assembly is completed, the union nut is tightened another 1/4 turn. As soon as both cutting edges A and B cut into the pipe to the required depth, further movement is stopped by the stop profile C. Due to the design of the cutting edges A, B and the stop profile C, all arising forces are distributed evenly. Retaining profile C is a cylindrical surface formed in the zone of a dense “spot” of contact between the outer surface of the pipe and the elastically deformed cutting ring (without cutting into the pipe body). Even distribution of forces acting on the cutting ring during tightening guarantees increased safety, especially with vibration and bending loads. There is no vibration load in the places where the cutting ring is inserted into the pipe.

После сборки видимый буртик G из материала трубы заполняет пространство перед передней режущей кромкой А. После сборки вследствие упругой деформации возникает небольшой радиальный изгиб наружу врезного кольца в точке F. Это дает эффект пружины, обеспечивающий постоянную компенсацию изгибных колебаний и усадочного эффекта резьбы фитинга (штуцера).After assembly, a visible shoulder G of pipe material fills the space in front of the front cutting edge A. After assembly, due to elastic deformation, a slight radial outward bending of the cutting ring occurs at point F. This creates a spring effect that constantly compensates for bending vibrations and the shrinkage effect of the fitting thread .

Материалом для изготовления врезных колец на данный момент выбран Сталь 20 ГОСТ 1050-88. По результатам моделирования нагрузок данная сталь удовлетворяет требованиям. Сталь должна иметь достаточную степень упругости для обеспечения эффекта пружины, но одновременно должна быть достаточно пластичной для принятия формы после врезки. По технологии изготовления предусмотрено покрытие колец - карбонитрирование. При этом обеспечивается хорошая антикоррозионная стойкость и поверхностная твердость до 600 HV (толщина слоя до 25 мкм).Steel 20 GOST 1050-88 is currently selected as the material for the manufacture of cutting rings. According to the load simulation results, this steel satisfies the requirements. The steel must have a sufficient degree of elasticity to provide the effect of a spring, but at the same time must be sufficiently ductile to take shape after cutting. According to the manufacturing technology, the coating of the rings is provided - carbonitriding. This ensures good anti-corrosion resistance and surface hardness up to 600 HV (layer thickness up to 25 µm).

Благодаря применению улучшенных материалов вкупе со специальной обработкой отдельных деталей фитинги могут быть использованы для рабочих давлений до 800 бар (тяжелая серия S) и 500 бар (легкая серия L).Thanks to the use of improved materials, coupled with special processing of individual parts, the fittings can be used for working pressures up to 800 bar (heavy series S) and 500 bar (light series L).

Claims (1)

Врезное кольцо, включающее режущие кромки и стопорный профиль, угол режущей поверхности передней режущей кромки выполнен меньшим, чем угол режущей поверхности последующей режущей кромки, разница углов режущих поверхностей передней и последующей режущих кромок составляет по большей мере 2 градуса, при этом стопорный профиль выполнен с возможностью ограничения врезания режущих кромок, а врезное кольцо выполнено карбонитрированным.Cutting ring, including cutting edges and a locking profile, the angle of the cutting surface of the leading cutting edge is made smaller than the angle of the cutting surface of the subsequent cutting edge, the difference in the angles of the cutting surfaces of the leading and subsequent cutting edges is at least 2 degrees, while the locking profile is made with the possibility cutting edge infeed limits, and the cutting ring is carbonitrated.

Images