СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРУБ Российский патент 2001 года по МПК F16L21/04 

Настоящее изобретение относится к соединительному устройству для труб.

Соединительное устройство, содержащее муфтовую часть, имеющую вставной конец для трубы и уплотняющее средство для образования уплотнения вокруг трубы, вставляемой в муфтовую часть, известно из Европейского патента N 0418961. В этом соединительном устройстве применяют уплотняющее средство, состоящее из внутреннего кольца, закрытого резиновым уплотняющим кожухом, при этом внутреннее кольцо поддерживается опорными поверхностями части муфты так, чтобы проталкивать это уплотняющее кольцо к наружной стенке трубы. Это соединительное устройство может принимать и соединять трубы, имеющие различные диаметры, таким образом обеспечивается уплотнение для жидкости, газа и твердых частиц и труб различного диаметра, а если это потребуется, то можно соединять друг с другом различные материалы.

Это может достигаться с известным уплотняющим кольцом, поскольку его можно сжать в направлении периферии и до определенной степени вокруг трубы, таким образом его можно приспособить к различным диаметрам труб, при этом уплотняющее кольцо относительно хорошо сохраняет свою форму в поперечном сечении.

Однако это известное устройство имеет множество недостатков.

Во-первых, когда известное соединительное устройство используют с трубами меньшего диаметра, опора уплотняющего кольца может создать проблему, поскольку уплотняющее кольцо необходимо деформировать до такой степени, что эффект уплотнения больше не гарантируется.

Другой проблемой, связанной с известным соединительным устройством, является то, что оно не имеет достаточной прочности на разрыв. Эти соединительные устройства обычно применяют для соединения подземных труб, например, под дорогой. Из-за движения грунта, возможно вызванного движением транспорта, такое соединение не заделывается прочно и вследствие смещения песка и т. п. соединение известных соединительных устройств может ослабляться тем, что происходит утечка.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение прочности и надежности соединительного устройства для труб.

Этот технический результат достигается тем, что в соединительном устройстве для труб, содержащем муфтовую часть, имеющую, по меньшей мере, один конец для ввода трубы, и уплотняющее средство, радиально увеличивающееся по толщине, предназначенное для образования уплотнения вокруг трубы, вставленной в муфтовую часть, и имеющее прижимные приспособления для прижатия уплотнения к трубе, согласно изобретению уплотняющее устройство выполнено из соприкасающихся с возможностью скольжения уплотняющих элементов, образующих часть замкнутого кольца.

Соединительное устройство в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает уплотнения, которые можно применять как на внутренней, так и на внешней сторонах трубы. Прижимные приспособления служат для прижатия уплотняющих элементов к трубе снаружи внутрь и, соответственно, изнутри наружу для приспособления к трубе.

Таким образом, кольцо, образованное уплотняющими элементами, можно легко приспособить к диаметру уплотняемой трубы и также можно легко приспособить его к шероховатостям на поверхности трубы.

Уплотняющие элементы могут быть дуговидными, но предпочтительно эти элементы являются клиновидными. Боковые поверхности, образующие клин клиновидных элементов, могут, например, образовывать угол 6^o, в этом случае будет достаточно 60 клиновидных элементов для образования замкнутого кольца. Уплотняющее кольцо может, отчасти, также состоять из элементов различной формы и также возможно другое количество таких элементов. Например, если угол между боковыми поверхностями, образующими клин, равен 5^o, то потребуются 72 уплотняющих элемента для образования замкнутого кольца. Чем больше применяют уплотняющих элементов, тем более точное распределение и более плотная посадка на уплотняемой трубе.

Настоящее изобретение основано на удивительном открытии, что путем смещения примыкающих элементов они вращаются таким образом, что происходит регулирование диаметра за счет элементов, образующих замкнутое кольцо. Когда их применяют на внешней стороне трубы, требуемый диаметр регулируют, начиная с большого диаметра, и затем прижимают элементы при помощи прижимных приспособлений к трубе, таким образом, регулировка до требуемого диаметра замкнутого кольца происходит автоматически.

Для достижения требуемой прочности уплотнения желательно, чтобы каждый уплотняющий элемент был снабжен пазом на первой стороне и выступом на второй стороне элемента, расположенным противоположно первой стороне элемента, причем паз и выступ предназначены для взаимодействия с соответствующим выступом и пазом примыкающего уплотняющего элемента. Это позволяет закреплять уплотняющее средство для исключения взаимного скручивания элементов.

Уплотняющему элементу соединительного устройства в соответствии с настоящим изобретением способствует тот факт, что уплотняющее средство содержит резиновое кольцо, по меньшей мере, часть которого расположена между трубой и уплотняющими элементами. Можно использовать резиновое кольцо, полностью окружающее блок элементов, но это не обязательно для достижения цели настоящего изобретения.

В альтернативном варианте выполнения сторона уплотняющих элементов, примыкающая к трубе, частично изготовлена из резины. Эффект снятия напряжения в соединительном устройстве согласно настоящему изобретению достигается, в частности, если, по меньшей мере, несколько уплотняющих элементов частично снабжены шероховатой поверхностью, примыкающей к трубе. Для этого возможны также различные варианты. Например, шероховатая поверхность может быть образована захватывающим элементом, включенным в, по меньшей мере, один уплотняющий элемент, он очень эффективно снимает напряжение. Однако можно также получить шероховатую поверхность путем приклеивания песчинок к конкретной поверхности уплотняющих элементов. В другом варианте исполнения уплотняющие элементы снабжают захватывающим кольцом, выступающим, по меньшей мере, над частью периферии трубы.

Для поддержания эффекта снятия напряжения, по меньшей мере, один или несколько уплотняющих элементов, равномерно распределенных по периферии трубы, можно изготовить из более твердого материала, чем материал трубы, например из металла, предпочтительно из нержавеющей стали.

Для оптимизации точной посадки уплотняющих элементов, примыкающих к трубе, в направлении периферии, независимо от различий в диаметре трубы, поверхность этих элементов, примыкающая к трубе, представляет собой поверхность, изогнутую дугой, соответствующей форме периферии трубы.

В качестве прижимных приспособлений для клиновидных элементов могут служить различные конструкции.

В первом варианте исполнения соединительного устройства согласно настоящему изобретению прижимные приспособления содержат гидравлическую кольцеообразную камеру, включающую уплотняющие элементы, образующие смещаемую стенку этой камеры. Гидравлическая камера также имеет уплотняемое соединительное отверстие для подачи жидкости для создания гидравлического давления в камере.

Далее настоящее изобретение будет более подробно описано со ссылкой на чертежи, на которых:
фигура 1A представляет вид в продольном разрезе части соединительного устройства для труб согласно первому варианту его выполнения;
фигура 1B представляет вид в продольном разрезе части соединительного устройства для труб согласно второму варианту его выполнения;
фигура 2 представляет вид в продольном разрезе соединительного устройства согласно третьему варианту его выполнения;
фигура 3A показывает вид сбоку дуговидных уплотняющих элементов, образующих замкнутое кольцо, согласно настоящему изобретению;
фигура 3B представляет вид сбоку клиновидных уплотняющих элементов, образующих замкнутое кольцо, согласно настоящему изобретению.

Фигуры 1A, 1B, 2 изображают первый, второй и третий варианты исполнения соединительного устройства, согласно настоящему изобретению. Это устройство содержит муфтовую часть 1, имеющую конец 2 для ввода трубы 10, и уплотняющее средство 3 для образования уплотнения вокруг трубы 10, вставляемой в муфтовую часть 1. Согласно настоящему изобретению уплотняющее средство 3 содержит множество одинаковых дуговидных или клиновидных уплотняющих элементов 4 (фигуры 3A и 3B).

Как можно увидеть на фигурах 3A и 3B, дуговидные или, соответственно, клиновидные элементы 4 образуют вместе замкнутое кольцо. Фигуры 3A и 3B также показывают часть кольца после взаимного вращения элементов 4, которое уменьшает диаметр кольца.

Варианты исполнения, показанные на фигурах 1A, 1B, 2, дополнительно содержат прижимные приспособления 5,6,7,8,9,11 для прижатия различных уплотняющих элементов 4 к трубе 10. Каждый дуговидный или соответственно клиновидный элемент 4 выполнен с пазом /не чертеже не показан/ на первой стороне и с выступом /на чертеже не показан/ на второй стороне элемента 4, расположенной противоположно первой стороне, которые служат для взаимодействия с соответствующим выступом и пазом на примыкающем элементе 4.

Уплотняющее средство 3 содержит резиновое кольцо 12, по меньшей мере, часть которого расположена между трубой 10 и дуговидными или соответственно клиновидными элементами 4. В другом варианте исполнения /на чертеже не показан/ сторона элементов 4, которая примыкает к трубе 10 и к опорной поверхности 9, может быть изготовлена частично из резины.

Как показано на фигурах 1A и 2, по меньшей мере, несколько клиновидных элементов 4 выполнены частично с шероховатой поверхностью 13, примыкающей к трубе 10. Фигура 1B показывает вариант исполнения, в котором отсутствует шероховатая поверхность. Шероховатую поверхность можно получить различными путями. Шероховатая поверхность может быть образована шероховатым захватывающим элементом, включенным в, по меньшей мере, один уплотняющий элемент 4. Уплотняющие элементы 4 могут быть снабжены захватывающим кольцом, расположенным, по меньшей мере, над частью периферии трубы. Например, можно выполнить выемку в кольце, образованном дуговидными или соответственно клиновидными элементами 4, штампованной полоской, имеющей шероховатую поверхность, или можно снабдить поверхность элементов 4, обращенную к трубе 10, шероховатым слоем, например из песка. Шероховатая поверхность 13 также способствует достижению эффекта снятия напряжения в соединительном устройстве, тогда как резиновое кольцо 12 обеспечивает эффект уплотнения соединительного устройства. Альтернативным средством достижения эффекта снятия напряжения является равномерное распределение по периферии трубы 10 дуговидных или соответственно клиновидных элементов 4, изготовленных из металла, предпочтительно из нержавеющей стали. Это не показано на чертеже.

Предпочтительно поверхность 14 /фиг.3A и 3B/ дуговидных или клиновидных элементов 4, которая примыкает к трубе 10, представляет поверхность, изогнутую дугой, соответствующей форме трубы. Результатом этого является образование ограниченного открытого пространства между различными элементами 4 и поверхностью трубы 10, на которую они опираются. Таким образом, дуговидные или клиновидные элементы 4 образуют по возможности наилучшую закрытую переднюю часть относительно стенки трубы 10, что важно для уплотняющего эффекта уплотняющего средства 3.

Фигуры 1A, 1B также показывают первый вариант исполнения прижимных приспособлений 8,9,11 для клиновидных элементов 4. Конструкция на фигурах 1A, 1B имеет две опорные поверхности 9 и 11, которые под действием приспособления 8 могут перемещаться в сторону друг друга, таким образом опорные поверхности 9 и 11 создают усилие на элементах 4, направленное в сторону трубы 10.

Фигура 2 показывает другой вариант исполнения прижимного приспособления, в котором сторона дуговидных или клиновидных элементов 4, обращенная в направлении от трубы 10, снабжена гидравлической камерой 7, расположенной кольцеообразно вокруг трубы 10. Гидравлическая камера 7 снабжена уплотняемым отверстием 5 для подачи жидкости, создающей гидравлическое давление в этой камере. Это давление действует на элементы 4 через перегородку 6, которая служит для исключения утечки жидкости.

Одним из преимуществ соединительного устройства в соответствии с настоящим изобретением, является то, что, в определенных пределах, установленных формой уплотняющих элементов 4, трубу 10 можно поворачивать аксиально в соединительном устройстве без ослабления уплотняющего эффекта соединения или снятия напряжения.

Другим преимуществом является то, что соединительное устройство можно также применять с некруглой трубой, так как клиновидные элементы можно просто сцентрировать соответственно, таким образом, в случае возникновения переходов под острым углом, можно использовать промежуточные элементы для перекрытия таких угловых переходов.

Можно также упомянуть то, что соединительное устройство в соответствии с настоящим изобретением является очень приспособленным к ремонтным работам, в частности в случае с непрерывными трубопроводами, поскольку кольцо из соединенных элементов 4 может поломаться и может потребоваться повторная сборка в любой точке.

Наконец, следует упомянуть то, что описанные варианты исполнения представляют только примеры и что в объеме изобретения, определенном формулой изобретения, возможны различные альтернативные исполнения.

Соединительное устройство для труб, содержащее муфтовую часть, имеющую, по меньшей мере, один конец для ввода трубы, и уплотняющее средство, предназначено для образования уплотнения вокруг трубы, вставляемой в муфтовую часть. Уплотняющее средство содержит множество идентичных соприкасающихся с возможностью скольжения уплотняющих элементов, которые образуют часть замкнутого кольца. Элементы увеличиваются радиально по толщине. Кроме того, предусмотрены прижимные приспособления для прижатия уплотняющих элементов к трубе. Изобретение повышает надежность соединения. 10 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Соединительное устройство для труб, содержащее муфтовую часть, имеющую, по меньшей мере, один конец для ввода трубы, и уплотняющее средство, радиально увеличивающееся по толщине, предназначенное для образования уплотнения вокруг трубы, вставленной в муфтовую часть, и имеющее прижимные приспособления для прижатия уплотнения к трубе, отличающееся тем, что уплотняющее средство выполнено из соприкасающихся с возможностью скольжения уплотняющих элементов, образующих часть замкнутого кольца. 2. Соединительное устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотняющие элементы выполнены клиновидными. 3. Соединительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что каждый уплотняющий элемент выполнен с пазом на первой стороне и с выступом на второй стороне элемента, расположенной противоположно первой стороне, причем паз и выступ предназначены для взаимодействия с соответствующим выступом и пазом соприкасающегося уплотняющего элемента. 4. Соединительное устройство по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что уплотняющее средство содержит резиновое кольцо, по меньшей мере, часть которого расположена между трубой и уплотняющими элементами. 5. Соединительное устройство по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что сторона уплотняющих элементов, примыкающая к трубе, частично изготовлена из резины. 6. Соединительное устройство по одному из пп.1 - 5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, несколько уплотняющих элементов частично снабжены шероховатой поверхностью, примыкающей к трубе. 7. Соединительное устройство по п.6, отличающееся тем, что шероховатая поверхность образована шероховатым захватывающим элементом, включенным в, по меньшей мере, один уплотняющий элемент. 8. Соединительное устройство по п.7, отличающееся тем, что уплотняющие элементы снабжены захватывающим кольцом, расположенным, по меньшей мере, над частью периферии трубы. 9. Соединительное устройство по одному из пп.1 - 8, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один или несколько уплотняющих элементов, равномерно распределенных по периферии трубы, изготовлены из металла, предпочтительно из нержавеющей стали. 10. Соединительное устройство по одному из пп.1 - 9, отличающееся тем, что поверхность уплотняющих элементов, примыкающая к трубе, представляет собой поверхность, изогнутую дугой, соответствующей форме периферии трубы. 11. Соединительное устройство по одному из пп.1 - 10, отличающееся тем, что прижимные приспособления содержат гидравлическую кольцеобразную камеру, включающую уплотняющие элементы, образующие смещаемую стенку этой камеры, а гидравлическая камера имеет уплотняемое соединительное отверстие для подачи жидкости для создания гидравлического давления в этой камере.