RU160475U1

RU160475U1 - PIPE THREADED CONNECTION

Info

Publication number: RU160475U1
Application number: RU2015151566/06U
Authority: RU
Inventors: Борис Андреевич Мельников; Михаил Борисович Мельников
Original assignee: Михаил Борисович Мельников
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-03-20

Abstract

1. Трубное резьбовое соединение, содержащее базовую трубу с мелким шагом резьбы и присоединяемую трубу с крупным шагом резьбы, соединенные при помощи соединителя, на котором выполнены два резьбовых пояса с резьбой одинакового направления, причем шаг резьбы одного пояса больше шага резьбы другого пояса отличающееся тем, что на базовой трубе выполнен внутренний конус, на мелкую резьбу базовой трубы навинчен соединитель в виде муфты, присоединяемая труба, имеющая внешний конус перед участком крупной резьбы, свинчена с соединителем до сопряжения с внутренним конусным базовой трубы.2. Трубное резьбовое соединение по п. 1 отличающееся тем, что на конусном участке присоединяемой трубы выполнены кольцевые канавки, в которых расположены герметизирующие уплотнители.1. A pipe threaded connection comprising a base pipe with a small pitch and a joined pipe with a large thread pitch, connected by a connector on which two threaded belts with threads of the same direction are made, the thread pitch of one belt being larger than the thread pitch of the other belt, characterized in that an inner cone is made on the base pipe, a connector in the form of a coupling is screwed onto the fine thread of the base pipe, a pipe to be connected having an external cone in front of the large thread section is screwed to the connector eniya with an inner conical base truby.2. A pipe threaded connection according to claim 1, characterized in that annular grooves are made in the conical section of the pipe to be joined, in which sealing gaskets are located.

Description

Полезная модель относится к различным отраслям машиностроения, и может быть использована в трубных резьбовых соединениях.The utility model relates to various branches of engineering, and can be used in pipe threaded joints.

Известно трубное резьбовое соединение, содержащее охватываемый элемент, имеющий на конце две последовательно расположенные вдоль оси независимые наружные резьбы с одинаковым осевым шагом, и сопрягающийся с ним охватывающий элемент, имеющий две ответные независимые внутренние резьбы, при этом, по крайней мере, наружная резьба охватываемого элемента, расположенная у его конца, и соответственная ей внутренняя резьба охватывающего элемента, расположенная со стороны его корпуса, выполнены коническими с возможностью сопряжения с натягом при свинчивании и имеют треугольный профиль с закругленными вершинами и впадинами (патент на изобретение РФ №2220272, опубл. 27.12.2993).A tubular threaded connection is known comprising a male element having at its end two independent external threads successively spaced along the axis with the same axial pitch, and a female element mating with it having two independent independent internal threads, with at least the external thread of the male element located at its end, and the corresponding internal thread of the female element located on the side of its body, made conical with the possibility of pairing with an interference fit n and makeup and have a triangular profile with rounded peaks and troughs (patent RF №2220272, publ. 27.12.2993).

Известно трубное резьбовое соединение повышенной герметичности, содержащее трубу, имеющую наружную резьбу и расположенный между ней и торцом трубы хвостовик с внешней герметизирующей поверхностью в форме усеченного конуса, и охватывающий элемент с примыкающей к его приемному торцу ответной внутренней резьбой и последовательно расположенной за ней внутренней герметизирующей конической поверхностью, при этом при свинчивании резьб трубы и охватывающего элемента их герметизирующие конические поверхности сопрягаются с диаметральным натягом, при этом в собранном резьбовом соединении перпендикулярная его оси плоскость начала контакта герметизирующих конических поверхностей трубы и охватывающего элемента заглублена относительно торца трубы в направлении к ее наружной резьбе на глубину, превышающую осевую протяженность торцевой технологической фаски на хвостовике трубы (патент на изобретение №2238494, опубл. 20.03.2005).Known pipe threaded connection of increased tightness, containing a pipe having an external thread and located between it and the pipe end, a shank with an external sealing surface in the form of a truncated cone, and covering the element with a mating internal thread adjacent to its receiving end and an internal sealing conical consecutively located behind it surface, while making up the threads of the pipe and the female element, their sealing conical surfaces mate with the diametrical by pulling, while in the assembled threaded connection, the plane of the beginning of contact of the sealing conical surfaces of the pipe and the female element perpendicular to its axis is deepened relative to the pipe end in the direction of its external thread to a depth exceeding the axial length of the end technological chamfer on the pipe end (patent for invention No. 2238494, publ. March 20, 2005).

Наиболее близким техническим решением является дифференциальное резьбовое соединение (см. П.И. Орлов. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. Т2. «Машиностроение». М. 1988). В известном устройстве для соединения базовой и присоединяемой деталей применяют соединитель - болт с дифференциальной резьбой. На стержне болта выполнены два резьбовых пояса с резьбой одинакового направления. Шаг резьбы одного пояса несколько больше шага резьбы другого пояса. Первым нарезным поясом болт завертывается в одну из стягиваемых деталей, вторым одновременно - в другую деталь. При одном повороте болта стягиваемые детали сближаются на величину разности шагов S2-S1. Болт с дифференциальной резьбой эквивалентен обычному болту с резьбой весьма малого шага ΔS=S2-S1. Затяжка может быть осуществлена с большой силой при ограниченном крутящем моменте.The closest technical solution is a differential threaded connection (see PI Orlov. Fundamentals of design. Reference and methodological manual. T2. "Engineering". M. 1988). In the known device for connecting the base and connected parts, a connector is used - a bolt with differential thread. Two threaded belts with threads of the same direction are made on the bolt shaft. The thread pitch of one belt is slightly larger than the thread pitch of another belt. The first threaded belt bolt is wrapped in one of the tightened parts, the second at the same time - in another part. With one turn of the bolt, the parts to be pulled together come together by the difference in steps S2-S1. The differential screw bolt is equivalent to a conventional screw with a very small pitch ΔS = S2-S1. Tightening can be carried out with great force with limited torque.

Недостатки известного технического решения - ограниченные технологические возможности вследствие одновременного перемещения соединяемых деталей на небольшую величину, невысокая точность сопряжения из-за невозможности обеспечения контакта в заданном месте по конструктивным особенностям деталей, а также невысокая надежность вследствие невозможности обеспечения сильной затяжки из-за неопределенности места стыка деталей.The disadvantages of the known technical solution are the limited technological capabilities due to the simultaneous movement of the connected parts by a small amount, the low accuracy of the pair due to the inability to ensure contact in a given place according to the design features of the parts, as well as the low reliability due to the inability to ensure strong tightening due to the uncertainty of the junction of the parts .

Техническая задача заявляемой полезной модели - повышение надежности резьбового соединения.The technical task of the claimed utility model is to increase the reliability of a threaded connection.

Достигаемый технический результат - увеличение жесткости соединения за счет увеличения силы стягивания присоединяемых деталей.Achievable technical result - an increase in the rigidity of the connection by increasing the pulling force of the joined parts.

Дополнительный технический результат - повышение герметичности соединения.An additional technical result is an increase in the tightness of the connection.

Техническая задача достигается тем, что резьбовое соединение содержит базовую трубу с мелким шагом резьбы и присоединяемую трубу с крупным шагом резьбы, соединенные при помощи соединителя, на котором выполнены два резьбовых пояса с резьбой одинакового направления, причем шаг резьбы одного пояса больше шага резьбы другого пояса, при этом, на базовой трубе выполнен внутренний конус, на мелкую резьбу базовой трубы навинчен соединитель в виде муфты, присоединяемая труба, имеющая внешний конус перед участком крупной резьбы, свинчена с соединителем до сопряжения с внутренним конусным базовой трубы.The technical problem is achieved in that the threaded connection contains a base pipe with a small thread pitch and a joined pipe with a large thread pitch, connected using a connector on which two threaded belts with threads of the same direction are made, and the thread pitch of one belt is greater than the thread pitch of the other belt, at the same time, an inner cone is made on the base pipe, a connector in the form of a coupling is screwed onto the small thread of the base pipe, a pipe to be connected having an external cone in front of the coarse thread is screwed to the joint It is paired with the internal conical base pipe.

Так же на конусном участке присоединяемой трубы могут быть выполнены кольцевые канавки для размещения герметизирующих уплотнителей.Also, annular grooves can be made on the conical portion of the pipe to be connected to accommodate the sealing gaskets.

Под термином «свинчен» понимается соединение деталей посредством резьбы.The term "screwed" refers to the connection of parts by means of a thread.

Сравнение заявляемой полезной модели с прототипом показывает, что она отличается следующими признаками:Comparison of the claimed utility model with the prototype shows that it differs in the following features:

- на базовой трубе выполнен внутренний конус;- an inner cone is made on the base pipe;

- на мелкую резьбу базовой трубы навинчен соединитель в виде муфты;- a connector in the form of a coupling is screwed onto the fine thread of the base pipe;

- присоединяемая труба имеет внешний конус перед участком крупной резьбы;- the attached pipe has an external cone in front of the coarse thread section;

- присоединяемая труба, имеющая внешний конус перед участком крупной резьбы, свинчена с соединителем до сопряжения с внутренним конусным базовой трубы.- an attachable pipe having an external cone in front of the coarse thread section is screwed to the connector before mating with the internal conical base pipe.

Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».Therefore, we can assume that the claimed utility model meets the criterion of "novelty."

Полезная модель может быть изготовлена на стандартном оборудовании, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».The utility model can be manufactured on standard equipment, so it meets the criterion of "industrial applicability".

На Фиг. 1 показано заявляемое устройство, на Фиг. 2 показано заявляемое устройство с герметизирующим уплотнителем, Фиг. 3 - график зависимости отношения сил окончательного и предварительного затягивания от разности шагов резьбы, Фиг. 4 - график зависимости момента отвинчивания от угла уклона конического сопряжения.In FIG. 1 shows the inventive device, FIG. 2 shows the inventive device with a sealing gasket, FIG. 3 is a graph of the relationship between the forces of final and preliminary tightening on the difference in the pitch of the threads, FIG. 4 is a graph of the unscrewing torque versus the angle of inclination of the conical interface.

Трубное резьбовое соединение (Фиг. 1) состоит из базовой трубы 1, муфты 2 и присоединяемой трубы 3. Резьбовые пояса соединения представляют резьбовые участки. Так на трубе 1 выполнен резьбовой участок 4 с резьбой мелкого шага S, ограниченной уступом 5, и коническое отверстие 6. Труба 3 имеет резьбовой участок 7 с резьбой крупного шага S1 и внешний конус 8 с конусностью, соответствующей конусности отверстия 6 трубы 1. Резьбовые участки 4 и 7 выполнены с резьбой одинакового направления. Муфта 2 имеет два резьбовых участка: участок с мелкой резьбой шагом S и участок с крупной резьбой шагом S1. Сборку и затяжку трубного резьбового соединения осуществляют следующим способом. На резьбовой участок 4 с мелким шагом S трубы 1 навинчивают муфту 2 до сопряжения торца 9 с соответствующим уступом 5 на трубе 1. Положение уступа 5 на трубе регламентировано заданным расстоянием от торца трубы. Затем ввинчивают трубу 3 в отверстие муфты 2 по резьбовому участку 7 с резьбой крупного шага S1 до плотного сопряжения конусной поверхности 8 трубы 3 с коническим отверстием 6 трубы 1. Производят предварительную затяжку (в направлении завинчивания) моментом M1. Далее, удерживая трубу 3 от поворота, поворачивают муфту 2 в направлении отвинчивания и производят окончательную затяжку моментом М2. Момент окончательной затяжки назначают из условия М2≥М1.The pipe threaded connection (Fig. 1) consists of a base pipe 1, a sleeve 2 and an attached pipe 3. The threaded connection belts represent threaded sections. So on the pipe 1 is made a threaded section 4 with a thread of small step S, limited by a ledge 5, and a conical hole 6. The pipe 3 has a threaded section 7 with a thread of a large step S1 and an external cone 8 with a taper corresponding to the taper of the hole 6 of the pipe 1. Threaded sections 4 and 7 are threaded in the same direction. The coupling 2 has two threaded sections: a section with a small thread in increments of S and a section with a large thread in increments of S1. Assembly and tightening of the pipe threaded connection is carried out in the following way. On the threaded section 4 with a fine pitch S of the pipe 1, the sleeve 2 is screwed until the end 9 is mated to the corresponding step 5 on the pipe 1. The position of the step 5 on the pipe is regulated by a predetermined distance from the pipe end. Then screw the pipe 3 into the hole of the sleeve 2 along the threaded section 7 with the thread of large step S1 until the conical surface 8 of the pipe 3 is tightly joined with the conical hole 6 of the pipe 1. Pre-tighten (in the direction of screwing) the moment M1. Next, holding the pipe 3 from turning, turn the sleeve 2 in the direction of unscrewing and make the final tightening torque M2. The final tightening torque is prescribed from the condition M2≥M1.

Исследования показывают, что при равенстве крутящих моментов М2=М1, чем меньше разность шагов S1-S=ΔS, тем больше осевое усилие затяжки.Studies show that with equal torques M2 = M1, the smaller the step difference S1-S = ΔS, the greater the axial torque.

На графиках (Фиг. 3) приведены отношения осевой силы окончательной затяжки Р1 к осевой силе предварительной затяжки Р (Р1/Р) в зависимости от разности шагов ΔS=S1-S резьбы при значениях меньших шагов S=2 мм; S=3 мм и при постоянном моменте затяжки М2=М1. Из графиков видно, что чем меньше разность шагов ΔS, тем больше осевая сила затяжки Р1. Так, при Δs=0,25 мм и равенстве моментов М2=М1 для сочетания шагов резьбы S=2, S1=2,25 мм сила окончательной затяжки по сравнению с предварительной затяжкой возрастает в 8 раз, а для шагов S=3 мм, S=3,25 мм - сила возрастает в 12 раз.The graphs (Fig. 3) show the ratios of the axial force of the final tightening P1 to the axial force of the preliminary tightening P (P1 / P) depending on the difference of the steps ΔS = S1-S of the thread at values of smaller steps S = 2 mm; S = 3 mm and with a constant tightening torque M2 = M1. From the graphs it can be seen that the smaller the step difference ΔS, the greater the axial torque P1. So, with Δs = 0.25 mm and equal moments M2 = M1 for a combination of thread steps S = 2, S1 = 2.25 mm, the final tightening force increases by 8 times compared with the preliminary tightening, and for steps S = 3 mm, S = 3.25 mm - the force increases 12 times.

Разборка резьбового соединения может быть произведена отвинчиванием присоединяемой трубы 3 от муфты 2. Крутящий момент на отвинчивание присоединяемой трубы равен:Disassembly of the threaded connection can be made by unscrewing the pipe to be connected 3 from the coupling 2. The torque for unscrewing the pipe to be connected is equal to:

где P₁ - осевая сила окончательной затяжки резьбового соединения,where P ₁ is the axial force of the final tightening of the threaded connection,

P₁=k·P.P ₁ = k · P.

P - сила предварительной затяжки;P is the preload force;

k - коэффициент увеличения осевой силы затяжки в зависимости от разности шагов резьб S и S₁ (Фиг. 3);k is the coefficient of increase in the axial tightening force, depending on the difference in the steps of the threads S and S ₁ (Fig. 3);

d - средний диаметр конического сопряжения;d is the average diameter of the conical pair;

- коэффициент трения в коническом сопряжении;

- coefficient of friction in conical conjugation;

α - угол уклона конуса.α is the slope angle of the cone.

На графике (Фиг. 4) приведена расчетная зависимость момента отвинчивания присоединяемой трубы 3 при исходных условиях: Р=20 Н, d=50 мм,

, k=8 при Δ=0,25 мм. Из графика видно, что при уклоне конуса 45° момент отвинчивания М=500 Нмм, а при угле уклона 5° - М=2500 Нмм, т.е. возрастает в 5 раз. Если учесть момент трения в резьбе, то это отношение будет еще больше. Приведенные данные свидетельствуют о высокой надежности затяжки резьбового соединения.The graph (Fig. 4) shows the calculated dependence of the moment of unscrewing of the joined pipe 3 under the initial conditions: P = 20 N, d = 50 mm,

, k = 8 at Δ = 0.25 mm. It can be seen from the graph that when the slope of the cone is 45 °, the moment of unscrewing is M = 500 Nmm, and when the angle of inclination is 5 ° - M = 2500 Nmm, i.e. increases by 5 times. If we take into account the moment of friction in the thread, then this ratio will be even greater. The data presented indicate a high reliability of the tightening of the threaded connection.

Коническое соединение труб при окончательной затяжке силой Р1 обеспечивает высокую герметичность соединения.The conical connection of the pipes during the final tightening by force P1 ensures a high tightness of the connection.

Дополнительно герметичность обеспечивается размещением герметизирующего уплотнения. Например, в газовых магистралях высокого давления герметичность может быть повышена до абсолютного значения при коническом соединении труб с дополнительной герметизацией уплотнительными элементами. Резьбовое соединение двух труб с конусным герметизированным сопряжением показано на Фиг. 2. Сборка состоит из базовой трубы 1, муфты 2 и присоединяемой трубы 3. На трубе 1 выполнены резьбовой участок 4 с резьбой мелкого шага S, ограниченной уступом 5, и коническое отверстие 6. Труба 3 имеет резьбовой участок 7 с резьбой крупного шага S1 и внешний конус 8 с конусностью, соответствующей конусности отверстия 6 трубы 1. На внешнем конусе 8 выполнены кольцевые канавки 10, в которых размещены герметизирующие уплотнители 11, выполненные из эластичного материала. Муфта 2 имеет резьбу в виде двух резьбовых участков: участка с мелкой резьбой шагом S и участка с крупной резьбой шагом S1.Additionally, tightness is ensured by the placement of a sealing seal. For example, in high-pressure gas pipelines, the tightness can be increased to an absolute value when the pipes are conically connected with additional sealing by sealing elements. The threaded connection of two pipes with a conical sealed interface is shown in FIG. 2. The assembly consists of a base pipe 1, a sleeve 2 and an attached pipe 3. On the pipe 1 there is a threaded section 4 with a thread of small step S, limited by a ledge 5, and a conical hole 6. The pipe 3 has a threaded section 7 with a thread of a large step S1 and an outer cone 8 with a taper corresponding to the taper of the hole 6 of the pipe 1. On the outer cone 8, annular grooves 10 are made, in which sealing seals 11 are made of elastic material. The coupling 2 has a thread in the form of two threaded sections: a section with a fine thread in increments of S and a section with a large thread in increments of S1.

Сборку и затяжку резьбового соединения труб осуществляют следующим способом. На резьбовой участок 4 с резьбой мелкого шага S трубы 1 навинчивают муфту 2 до сопряжения торца 9 с соответствующим уступом 5 на трубе 1. Затем вставляют герметизирующие уплотнители 11 в кольцевые канавки 10 и ввинчивают трубу 3 в отверстие муфты 2 по крупной резьбе с шагом S1 до плотного сопряжения конусной поверхности 8 трубы 3 с коническим отверстием 6 трубы 1. При этом герметизирующие уплотнители 11 контактируют с коническим отверстием 6 трубы 1 с натягом, создавая герметичность конического соединения. Производят предварительную затяжку (в направлении завинчивания) моментом M1. Далее, удерживая трубу 3 от поворота, поворачивают муфту 2 в направлении отвинчивания и производят окончательную затяжку моментом М2. Момент окончательной затяжки назначают из условия М2≥М1.The assembly and tightening of the threaded pipe connection is carried out in the following way. The coupling 2 is screwed onto the threaded section 4 with a small-pitch thread S of the pipe 1 until the end 9 is mated to the corresponding step 5 on the pipe 1. Then, the sealing gaskets 11 are inserted into the annular grooves 10 and the pipe 3 is screwed into the hole of the coupling 2 by a large thread with a step S1 to tight coupling of the conical surface 8 of the pipe 3 with the conical hole 6 of the pipe 1. In this case, the sealing seals 11 are in contact with the conical hole 6 of the pipe 1 with interference, creating a tight conical connection. Pre-tighten (in the direction of screwing) with torque M1. Next, holding the pipe 3 from turning, turn the sleeve 2 in the direction of unscrewing and make the final tightening torque M2. The final tightening torque is prescribed from the condition M2≥M1.

В резьбовых соединениях применяют резьбы по ISO треугольного или трапецеидальные профиля, которые могут изготавливаться высоко технологичными способами, например холодным накатыванием специальными резьбонакатными головками или нарезанием резьбы резьбовыми головками.In threaded joints, triangular or trapezoidal threads are used, which can be manufactured using highly technological methods, for example, cold rolling with special thread rolling heads or thread cutting with threaded heads.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить надежность трубного резьбового соединения.Thus, the claimed utility model improves the reliability of the pipe threaded connection.

Claims

1. A pipe threaded connection comprising a base pipe with a small pitch and a joined pipe with a large thread pitch, connected by a connector on which two threaded belts with threads of the same direction are made, the thread pitch of one belt being larger than the thread pitch of the other belt, characterized in that an inner cone is made on the base pipe, a connector in the form of a coupling is screwed onto the fine thread of the base pipe, a pipe to be connected having an external cone in front of the large thread section is screwed to the connector eniya with an inner conical base tube.

2. A pipe threaded connection according to claim 1, characterized in that annular grooves are made in the conical section of the pipe to be connected, in which sealing gaskets are located.