Резьба часто используется для соединения труб и фитингов. Эти резьбовые соединения бывают различных конструкций и могут подходить под разные размеры и формы. Они герметичны и обеспечивают механическую поддержку силы тяжести.

Рисунок 1: Шпильки с длинной резьбой.

Технические характеристики резьбы

Резьба представляет собой клин, обернутый вокруг цилиндрической или конической формы, обеспечивающий стык путем сопряжения с другой резьбой. Резьба имеет множество размеров и форм для различных целей. Обеспечение совместимости резьбы и надлежащего уплотнения важно для достижения надежного соединения. Резьба идентифицируется по конструктивным характеристикам. При выборе изделия с резьбой важно понимать несколько спецификаций резьбы:

Наружная и внутренняя резьба

Все подходящие резьбовые соединения состоят из наружной (внешней) и внутренней (внутренней) резьбы. В данном соединении резьба должна иметь одинаковые конструктивные характеристики, чтобы обеспечить достаточную герметичность и/или механические характеристики. Как правило, резьбовые соединения клапанов являются гнездовыми, как показано на рисунке 2 справа.

Иллюстрация 2: Внутренняя и внешняя резьба: шестигранный ниппельный фитинг (слева) и электромагнитный клапан (справа)

Правосторонняя и левосторонняя резьба

Спиральная (или спиральная) часть резьбы может быть как правосторонней, так и левосторонней. Большинство нитей являются правосторонними и следуют правилу правостороннего хвата. Это правило гласит, что когда нить участвует в соединении, она движется вверх при вращении в сторону правой руки. Буквы «LH» в описании нити обозначают левостороннюю нить, которая поворачивается в направлении левой руки, чтобы переместить нить вверх. На рисунке 3 показаны различия вместе с правилом правой руки.

Рисунок 2: Леворукость в потоках: правша (А) и левша (В)

Конусность

Спираль нити оборачивается вокруг конического или цилиндрического стержня. Резьба на коническом стержне, как видно слева на рисунке 4, создает коническую резьбу. Резьба цилиндрической формы, как показано справа на рисунке 4, образует прямую или параллельную резьбу. Угол конуса — это угол между конической формой и центральной линией трубы.

Коническое резьбовое соединение создает герметичность за счет сжатия и деформации наружной и внутренней резьбы друг в друга. С другой стороны, прямые резьбы не создают герметичного соединения на резьбе и часто герметизируются уплотнительными кольцами или прокладками.

Иллюстрация 4: Прямая наружная резьба с постоянным основным диаметром (слева) и коническая наружная резьба с различным основным диаметром (справа)

Диаметр

Основной диаметр резьбы (Рисунок 5 обозначен буквой E) — это больший из двух крайних диаметров профиля резьбы. Для наружной резьбы основным диаметром является диаметр от гребня до гребня по оси резьбы. Для внутренней резьбы основной диаметр – от корня до корня. Для обоих типов резьбы меньший диаметр (Рисунок 5 обозначен буквой С) противоположен: внешний, от корня к корню, и внутренний, гребень к гребню. Глубина резьбы (Рисунок 5 обозначен буквой F) — это разница между большим и малым диаметрами. Диаметр шага (Рисунок 5 обозначен буквой D) измеряется от линии, которая пересекает боковые поверхности нити и находится на полпути между большим и малым диаметрами.

Рисунок 5: Размеры резьбы: шаг (A), угол задней поверхности (B), малый диаметр (C), диаметр шага (D), большой диаметр (E), глубина (F), гребень (G) и канавка (H)

Угол

Угол резьбы, или угол боковой поверхности (Рисунок 5, обозначенный буквой B) — это угол между боковыми сторонами резьбы. Наиболее часто используемые углы резьбы – 60° и 55°.

Шаг и резьба на дюйм (TPI)

Шаг (Рисунок 5 обозначен буквой А) — это расстояние между гребнями двух последовательных нитей. Резьба на дюйм (TPI) — это величина, обратная шагу. Например, резьба с TPI 12 имеет шаг в дюйм. В то время как TPI описывает дюймовую резьбу, шаг часто используется для метрической резьбы и указывается в мм.

Начинается

Количество стартов нити определяет количество гребней, обернутых вокруг нее для создания нити. Количество пусков определяет количество резьбы, по которой движется винт при повороте на 360°. Однозаходная резьба является наиболее распространенной трубной резьбой. На рисунке 6 показана цветовая кодировка, показывающая разницу в количестве гребней на старте.

Рисунок 6: Количество запусков в резьбе от одного до четырех слева направо.

Форма

Сечение нити называется ее формой. Нити могут быть треугольной, квадратной, трапециевидной или другой формы (рисунок 7). Резьба треугольной формы также называется V-образной резьбой. Несмотря на то, что V-образные нити представляются треугольными, на практике наконечник и канавка резьбы не могут иметь идеально острый край и поэтому усекаются (обрезаются) в разной степени. Острая V-образная резьба – это резьба, в которой кончики треугольников не усечены.

Рисунок 7: Типы резьбы: ACME, национальная резьба (N), британская стандартная резьба Whitworth (BSW), BUTTRESS, метрическая (M), Sharp V (V), квадратная (SQ) и унифицированная национальная (UN).

Герметизация резьбового соединения

При соединении двух резьб важно учитывать гидравлическое уплотнение, которое они будут создавать. Параллельную и коническую резьбу можно комбинировать для создания двух типов соединений: соединительной резьбы и длинновинтовой (крепежной) резьбы.

Соединительные нити

Иллюстрация 8: Лента для герметизации резьбы используется для лучшей герметизации соединительной резьбы.

Соединение резьбы при соединении создает герметичность за счет сжатия нитей вместе. Для этого конические наружные резьбы соединяются с параллельными или коническими внутренними резьбами. В этом типе соединения положительное уплотнение создается путем деформации резьбы друг в друга через затяжку гаечного ключа для обеспечения надлежащего крутящего момента. Это означает, что повторная сборка и разборка может деформировать резьбу. Поэтому очень важно проверить этот тип соединения на наличие путей утечки или повреждения резьбы.

В этом типе соединения часто используется герметизирующее покрытие или соединительный состав на резьбе, такой как лента для герметизации резьбы или трубный допинг (Рисунок 8). При использовании уплотнительной ленты требуется всего два оборота герметика. Обратите внимание, что уплотнительное кольцо нельзя использовать с конической наружной резьбой, так как оно не позволит полностью затянуть резьбу. Некоторые точные резьбы известны как «сухая посадка» или «сухой запай» и не требуют какого-либо уплотнительного материала. В этих соединениях герметичность создается исключительно за счет сжатия резьбы и особенно используется для создания газонепроницаемого уплотнения или когда герметик может загрязниться или вступить в реакцию со средой (например, кислородом).

Соединительная резьба может стать восприимчивой к утечке из-за затяжки и растяжки во время ремонта или сборки. Когда коническая наружная резьба затягивается с параллельной внутренней резьбой, уплотнение изготавливается только у основания гнездового порта с 1-2 резьбами из-за разницы в конусности. Это означает, что область, где встречаются гребень мужской и корень женских нитей, может образовать спиральную траекторию утечки. Особенно это касается соединений BSPT. Резьба BSPT обычно используется для систем низкого давления и не рекомендуется для систем среднего или высокого давления. Эту проблему можно решить, если наружная и внутренняя резьба конусные (например, соединения NPT).

Рисунок 9: Наружная резьба внизу (A) - BSPT, а внутренняя резьба сверху (B) - BSPP

Резьба с длинным винтом или крепежная резьба

При таком типе соединения надежное уплотнение создается за счет сжатия мягкого материала (уплотнительного кольца или шайбы) или плоской прокладки между буртиком наружной трубы и внутренней поверхностью внутренней резьбы.

Рисунок 10: Уплотнительное кольцо на наружной резьбе