ТРУБНЫЙ ХОМУТ И ТРУБНОЕ СОЕДИНЕНИЕ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ РАЗМЕЩЕНИЯ ДАТЧИКА Российский патент 2020 года по МПК F16L23/08 

Область техники

Изобретение относится, в целом, к трубным хомутам, используемым для соединения концов труб и формирования, таким образом, трубного соединения, и, в частности, к трубным хомутам и трубным соединениям, применяемым совместно с датчиками для измерения одного или более параметров потока текучей среды, протекающей через концы труб.

Предшествующий уровень техники

Трубные хомуты обычно используют для соединения друг с другом концов труб и создания трубного соединения, которое является герметичным и препятствует разделению в осевом направлении. В выхлопных системах автомобилей трубные хомуты обычно устанавливаются в различных местах и между различными компонентами выхлопной системы для обеспечения транспортировки выхлопных газов, выходящих из двигателя внутреннего сгорания. Например, трубный хомут может быть установлен между турбонагнетателем и каталитическим конвертером выхлопной системы. Рядом с местами такого типа часто устанавливают датчики для измерения одного или более параметров выхлопного газа, проходящего через компоненты выхлопной системы. Например, датчики оксидов азота (NO_x) используются иногда для обнаружения оксидов азота в выхлопном газе, проходящем ниже по потоку от турбонагнетателя и выше по потоку от каталитического конвертера. Разумеется, датчики других типов также устанавливаются в других местах и между другими компонентами.

Раскрытие изобретения

В одном из возможных вариантов осуществления трубное соединение может включать в себя конец первой трубы, конец второй трубы и трубный хомут. Конец первой трубы содержит первый фланец, а конец второй трубы содержит второй фланец. Конец второй трубы содержит также втулку датчика. Трубный хомут установлен на концах первой и второй труб и на первом и втором фланцах данных труб. Трубный хомут может содержать ленту, перемычку и соединительный элемент. Лента содержит один или более ленточных сегментов, в частности, первый ленточный сегмент и второй ленточный сегмент. Между первым и вторым ленточными сегментами проходит прикрепленная к ним перемычка. Перемычка имеет пространство, в котором размещена втулка датчика или размещен датчик, или как втулка датчика, так и датчик. Соединительный элемент используется для затягивания трубного хомута на концах первой и второй труб.

В еще одном варианте осуществления трубный хомут может включать в себя ленту с V-образным профилем, перемычку и стягивающий узел. Лента с V-образным профилем содержит по меньшей мере первый ленточный сегмент и второй ленточный сегмент, а также содержит первую лапку и вторую лапку. Между первым и вторым ленточными сегментами проходит прикрепленная к ним перемычка. Перемычка имеет пространство, в котором размещена втулка датчика или размещен датчик, или как втулка датчика, так и датчик. Стягивающий узел содержит соединительный элемент, предназначенный для смещения первой и второй лапок по направлению друг к другу.

В еще одном варианте осуществления трубное соединение может содержать конец первой трубы, конец второй трубы и трубный хомут. Конец первой трубы содержит первый фланец, а конец второй трубы содержит второй фланец. Конец второй трубы содержит также втулку датчика. Трубный хомут установлен на концах первой и второй труб и на первом и втором фланцах данных труб. Трубный хомут может содержать ленту и стягивающий узел. Лента содержит первую лапку и вторую лапку. Стягивающий узел содержит соединительный элемент и расширенную часть. Расширенная часть предназначена для смещения первой и второй лапок по направлению друг к другу для затягивания трубного хомута. В установленном состоянии лента затянута на первом и втором фланцах, и втулка датчика размещена в пространстве между первой и второй лапками. Расширенная часть взаимодействует с первой лапкой или со второй лапкой, или как с первой, так и со второй лапками для смещения первой и второй лапок по направлению друг к другу при затягивании трубного хомута.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления изобретения описаны со ссылками на чертежи.

На фиг. 1 показаны трубный хомут и трубное соединение согласно варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг. 2 – трубный хомут и трубное соединение, показанные на фиг. 1, вид сбоку;

на фиг. 3 – трубный хомут и трубное соединение, показанные на фиг. 1, вид в разрезе;

на фиг. 4 – трубный хомут и трубное соединение согласно другому варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг. 5 – трубный хомут и трубное соединение, показанные на фиг. 4, вид сбоку;

на фиг. 6 – трубный хомут и трубное соединение, показанные на фиг. 4, вид в разрезе;

на фиг. 7 – трубный хомут и трубное соединение согласно еще одному варианту осуществления изобретения, вид в перспективе;

на фиг. 8 – трубный хомут и трубное соединение, показанные на фиг. 7, вид сбоку; и

на фиг. 9 – трубный хомут и трубное соединение, показанные на фиг. 7, вид в разрезе.

Варианты осуществления изобретения

Со ссылками на чертежи далее приведено подробное описание нескольких возможных вариантов выполнения трубного хомута, используемого для соединения друг с другом концов труб и создания трубного соединения, являющегося герметичным и препятствующим разделению в осевом направлении. Трубные хомуты и трубные соединения проектируются и конструируются так, чтобы в них можно было разместить втулку датчика и/или датчик, установленный на одном из концов труб, сохраняя при этом эффективное герметичное уплотнение на концах труб и обеспечивая выполнение требований по компоновке в более крупногабаритных устройствах. В описании и на чертежах представлены трубные хомуты и трубные соединения в контексте их использования в выхлопных системах автомобильных транспортных средств, но предлагаемые трубные хомуты и соединения могут применяться также для соединения труб летательных аппаратов, труб судоходных средств, а также труб в других областях техники. Кроме того, если не указано иное, понятия «радиальное направление», «осевое направление» и «направление по окружности», а также их возможные грамматические формы используются для указания направлений применительно к форме трубных хомутов и трубных соединений, являющейся в целом круглой и в некоторой степени цилиндрической.

Как было указано выше, трубные хомуты могут использоваться для создания соединений в выхлопных системах автомобильных транспортных средств. В одном из вариантов выполнения, как показано на фиг. 1–3, конец 10 первой трубы может быть корпусом турбонагнетателя или может быть отдельной и соединенной с корпусом турбонагнетателя деталью, а конец 12 второй трубы может быть корпусом каталитического конвертера или может быть отдельной и соединенной с корпусом каталитического конвертера деталью. В данном случае конец первой 10 трубы является выходом из корпуса турбонагнетателя или может быть соединен с ним по текучей среде, а конец 12 второй трубы является входом в корпус каталитического конвертера или может быть соединен с ним по текучей среде. В связи с этим, понятие «конец трубы» используется в описании в более широком смысле и предназначено для обозначения концов труб, сегментов труб и областей входа в корпус и выхода из него, а также других возможных компонентов. Таким образом, выхлопные газы выходят из корпуса турбонагнетателя, проходят сквозь конец первой 10 трубы, сквозь конец второй 12 трубы, и поступают далее в корпус каталитического конвертера.

Концы 10, 12 первой и второй труб спроектированы и сконфигурированы так, чтобы встраивать втулку 14 датчика, расположенную на трубном соединении 16 (или рядом с ним), сформированном между концами 10, 12 первой и второй труб. Втулка 14 датчика может быть различных типов и может иметь различные конструкции. В примере, показанном на чертежах, втулка 14 датчика имеет в целом шестигранную форму и содержит внешнюю поверхность 15 и внутреннее проходное отверстие 17. Во внутреннем проходном отверстии 17 втулки 14 датчика расположен датчик S, например, датчик оксидов азота (NO_x). Во время работы (см. фиг. 3) датчик S оксидов азота (NO_x) расположен во втулке 14 датчика так, что его торец выступает во внутреннее пространство 18 трубного соединения 16 и подвергается воздействию проходящего сквозь него потока выхлопных газов с целью обнаружения оксидов азота в выхлопных газах. В рассматриваемом примере датчик S оксидов азота (NO_x) сообщается также с окружающей средой снаружи пространства 18 внутри трубного соединения. Как один из примеров, ранее втулки датчиков устанавливали на расстоянии от трубных соединений и приваривали, например, к немного неравномерным стенкам корпуса каталитического конвертера. Считалось, что установка втулки датчика на трубном соединении или рядом с ним приведет к нежелательному нарушению герметичности данного соединения, а также усложнит выполнение требований по компоновке, которые часто не допускают изменений, например, в таких областях, как автомобильная промышленность. Однако при приваривании втулок датчиков к стенкам неравномерной формы могут возникать трудности, связанные с неравномерной формой стенок. И, наоборот, как показано на чертежах, втулка 14 датчика расположена непосредственно на концах 10, 12 первой и второй труб или рядом с ними. Тем не менее такое расположение втулки 14 датчика не лишено своих собственных проблем, которые, как будет показано далее, были решены посредством конструкции концов труб и трубных хомутов и трубных соединений, показанных на чертежах и подробно рассматриваемых в описании.

Как показано на фиг. 3, в рассматриваемом варианте осуществления конец первой 10 трубы содержит первый фланец 20, а конец 12 второй трубы содержит второй фланец 22. Первый и второй фланцы 20, 22 в различных вариантах реализации могут иметь разные конструкции, а иногда могут вообще отсутствовать. В примере, показанном на чертежах, первый фланец 20 образует конечную и свободную область конца 10 первой трубы, и проходит вокруг конца 10 первой трубы по большей части периферии конца первой трубы, и отсутствует только в периферийной области 24, расположенной напротив рядом с втулкой 14 датчика. Иными словами, первый фланец 20 прерывается в направлении по окружности в периферийной области 24, где вместо первого фланца 20 на конце 10 первой трубы имеется вырез в целом U-образной формы. Когда концы 10, 12 первой и второй труб соединены в осевом направлении, в вырез U-образной формы вставляют втулку 14 датчика. Периферийная область 24 содержит свободную концевую поверхность 26, направленную в осевом направлении в сторону от конца 10 первой трубы и смещенную назад-внутрь относительно свободной торцовой поверхности первого фланца 20. Первый фланец 20 имеет наклонный профиль поперечного сечения (вероятно, лучше всего показано на фиг. 3). Внутри первого фланца 20 на внутренней поверхности 30 конца первой 10 трубы выполнен уступ 28. Уступ 28 образует поверхность 48, направленную в осевом направлении наружу конца 10 первой трубы и являющуюся, фактически, продолжением свободной торцовой поверхности 26 периферийной области 24. Как было указано ранее, это продолжение поверхностей 48, 26 образует непрерывную по окружности уплотнительную область сопряжения в трубном соединении 16, в отличие от других областей сопряжения первого и второго фланцев 20, 22, которые являются прерывающимися по окружности вследствие наличия установленной втулки 14 датчика. Кроме того, первый фланец 20 содержит свободную торцовую поверхность 32, направленную в осевом направлении наружу от конца 10 первой трубы, и внутреннюю поверхность 34, направленную радиально внутрь конца 10 первой трубы. Снаружи первый фланец 20 содержит внешнюю поверхность 36, выполненную с наклоном относительно внешней цилиндрической поверхности конца 10 первой трубы.

Аналогичным образом, второй фланец 22 расположен рядом с конечной и свободной концевой областью конца 12 второй трубы, и проходит вокруг конца 12 второй трубы по большей части периферии конца второй трубы, и отсутствует только в периферийной области, занятой втулкой 14 датчика. Иными словами, второй фланец 22 прерывается в периферийной области, в которой вместо второго фланца 22 находится втулка 14 датчика. В указанной периферийной области внешняя поверхность 15 втулки датчика представляет собой свободную концевую поверхность конца 12 второй трубы. Второй фланец 22 имеет наклонный профиль поперечного сечения, аналогичный по форме первому фланцу 20, и расположен в месте конца 12 второй трубы, находясь на небольшом расстоянии от свободной торцовой поверхности 38 конца 12 второй трубы. Второй фланец 22 содержит наружную поверхность 40, направленную в осевом направлении наружу от конца 12 второй трубы, и внешнюю поверхность 42, направленную радиально наружу от конца 12 второй трубы. Снаружи второй фланец 22 содержит внешнюю поверхность 44, выполненную с наклоном относительно внешней цилиндрической поверхности конца 12 второй трубы.

Когда концы 10, 12 первой и второй труб соединяются при сборке, первый и второй фланцы 20, 22 сопрягаются друг с другом. Как показано на фиг. 3, при сопряжении образуется первичная уплотнительная область 46 сопряжения между свободной торцовой поверхностью 38 конца 12 второй трубы и противоположной поверхностью 48 уступа 28 на большей части окружности концов труб, а также образуется уплотнение между свободной торцовой поверхностью 26 периферийной области 24 и внешней поверхностью 15 втулки 14 датчика. За счет поверхностей 38, 48, 26 и 15 уплотнительная область 46 сопряжения проходит непрерывно по окружности между концами 10, 12 первой и второй труб. Действительно, в этом варианте осуществления уплотнительная область 46 сопряжения является единственным контактным уплотнением между концами 10, 12 первой и второй труб, проходящим непрерывно по окружности концов 10, 12 первой и второй труб. Другие области сопряжения концов 10, 12 первой и второй труб не проходят непрерывно по всей их окружности; например, область 50 сопряжения между внутренней поверхностью 34 первого фланца 20 и внешней поверхностью 42 второго фланца 22 прерывается на втулке 14 датчика, и область 52 сопряжения между свободной торцовой поверхностью 32 первого фланца 20 и наружной поверхностью 40 второго фланца 22 также прерывается на втулке 14 датчика. Расположение уплотнительной области 46 сопряжения частично или более определяется установкой втулки 14 датчика и отличается от известных фланцевых трубных соединений тем, что формируется первичное уплотнение между противоположными поверхностями (в данном случае, поверхностями 32 и 40) фланцев.

Уплотнительная область 46 сопряжения предотвращает утечку выхлопного газа из внутреннего пространства 18. В этом варианте осуществления указанное уплотнение является единственным уплотнением между концами 10, 12 первой и второй труб в трубном соединении 16. Уплотнение на уплотнительной области 46 сопряжения может быть сформировано с прокладкой или без прокладки. Без прокладки уплотнение образуется за счет контакта типа «металл-металл» между свободной торцовой поверхностью 38 и противоположной поверхностью 48, а также между свободной торцовой поверхностью 26 и внешней поверхностью 15. Устанавливаемая прокладка может иметь форму кольца, помещаемого в соответствующую по форме кольцевую полость, выполненную в уплотнительной области 46 сопряжения. Прокладка может быть выполнена из различных материалов в зависимости от области применения, в том числе из графита, слюды, металла или другого материала; точный выбор материала прокладки зависит, помимо прочего, от химического состава и температуры выхлопного газа, проходящего по внутреннему пространству 18. В установленном состоянии прокладка сжата в осевом направлении между свободной торцовой поверхностью 38 и противоположной поверхностью 48, а также между свободной торцовой поверхностью 26 и внешней поверхностью 15. Степень сжатия может оказывать влияние на полученное уплотнение и его рабочие характеристики. Например, при слишком малом сжатии формирование эффективного уплотнения может оказаться невозможным, так как в одной или нескольких точках по окружности уплотнительной области 46 сопряжения может отсутствовать необходимый контакт между поверхностью и прокладкой. И наоборот, при значительном сжатии эффективное уплотнение может не образовываться и не сохраняться, поскольку прокладка может более легко окисляться, и её свойства могут ухудшаться, если более значительная площадь подвергается воздействию за пределами уплотнительной области 46 сопряжения. Для контроля степени сжатия и обеспечения формирования эффективного уплотнения определенные размеры конструкции концов 10, 12 первой и второй труб, а также первого и второго фланцев 20, 22 могут быть определены заранее. Например, расположение в осевом направлении и положение свободной торцовой поверхности 32 и противоположной поверхности 48 относительно друг друга, а также расположение в осевом направлении и положение наружной поверхности 40 и свободной торцовой поверхности 38 относительно друг друга могут увеличивать или уменьшать осевую ширину полости, определенную уплотнительной областью 46 сопряжения. В этом плане, область 52 сопряжения может выполнять функцию ограничителя сжатия

Рассматривая вариант выполнения, показанный на фиг. 1–3, видно, что для соединения концов 10, 12 первой и второй труб друг с другом и формирования трубного соединения 16 используется трубный хомут 56. Этот трубный хомут может иметь различные конструкции в различных вариантах осуществления, в зависимости, в частности, от области применения. В рассматриваемом варианте, показанном на чертежах, этот хомут представляет собой так называемый трубный хомут с V-образным профилем, однако, возможно применение хомутов и других типов. Рассматриваемый трубный хомут 56 содержит ленту 58, стягивающий узел 60 и перемычку 62.

Лента 58 может быть выполнена из листового металла, отштампованного, изогнутого и/или подвергнутого металлообработке по другим технологиям. В хомуте с V-образным профилем лента 58 называется также лентой с V-образным профилем. Лента 58 может состоять из одного или более ленточных сегментов (или сегментов ленты с V-образным профилем), которые при затягивании трубного хомута 56 взаимодействуют друг с другом, прикладывая осевые и радиальные усилия к концам 10, 12 первой и второй труб, а также к первому и второму фланцам 20, 22. В варианте выполнения, показанном на фиг. 1–3, лента 58 содержит пару ленточных сегментов, а именно, первый ленточный сегмент 64 и второй ленточный сегмент 66. Первый и второй ленточные сегменты 64, 66 отдельными крепежными средствами соединены вместе с перемычкой 62, и оба указанных ленточных сегмента взаимодействуют со стягивающим узлом 60. Каждый из указанных ленточных сегментов 64, 66 проходит по окружности от первого окружного конца до второго окружного конца, и проходит в осевом направлении от первого осевого конца до второго осевого конца. В поперечном сечении каждый ленточный сегмент 64, 66 имеет в целом V-образный и U-образный профиль. Кроме того, каждый ленточный сегмент 64, 66 содержит стенку 68 основания, первую боковую стенку 70 и вторую боковую стенку 72. Первая и вторая боковые стенки 70, 72 расположены под углом к стенке 68 основания и с углом наклона, соответствующим углу наклона внешних поверхностей 36, 44 первого и второго фланцев 20, 22, чтобы при установке можно было поместить первую и вторую боковые стенки 70, 72 с плотным контактом на указанные внешние поверхности 36, 44. На своих окружных концах первый ленточный сегмент 64 содержит первую лапку 74, и второй ленточный сегмент 66 содержит вторую лапку 76. Первая и вторая лапки 74, 76 отходят радиально наружу от своих соответствующих ленточных сегментов и содержат отверстия для приема частей стягивающего узла 60.

Стягивающий узел 60 предназначен для перемещения первой и второй лапок 74, 76 (и соответствующих окружных концов, от которых отходят указанные лапки) по направлению друг к другу и друг от друга с целью затягивания и ослабления ленты 58 и первого и второго ленточных сегментов 64, 66 вокруг первого и второго фланцев 20, 22. Стягивающий узел 60 может быть узлом различных типов иметь различные конструкции. В варианте выполнения, показанном на фиг. 1–3, стягивающий узел 60 содержит соединительный элемент 78 и гайку 80. Стержень 82 соединительного элемента 78 проходит сквозь отверстия первой и второй лапок 74, 76, а с наружной стороны первой или второй лапок 74, 76 расположена головка 84. При затяжке соединительный элемент 78 и гайка 80 затягиваются относительно друг друга и смещают первую и вторую лапки 74, 76 ближе друг к другу. Однако в других вариантах осуществления могут использоваться стягивающие узлы других конструкций, например, стягивающий узел типа, описанного в патентном документе US 7441311 (Norma U.S. Holding LLC), и/или трубный хомут 56 может содержать несколько (более одного) стягивающих узлов, расположенных в разных местах по окружности ленты 58.

Перемычка 62 встроена в конструкцию трубного хомута 56 с целью установки втулки 14 датчика и датчика S, и для обеспечения эффективного герметичного уплотнения в трубном соединении 16 при выполнении требований по компоновке, предъявляемых в некоторых областях, таких как автомобилестроение. Перемычка 62 в различных вариантах выполнения может иметь различные конструкции. В варианте выполнения, показанном на фиг. 1–3, перемычка 62 предназначена для соединения друг с другом первого и второго ленточных сегментов 64, 66 и выполняет функцию расположенного между ними промежуточного элемента. Перемычка 62 имеет в целом дугообразную форму и может быть выполнена из листового материала, отштампованного, изогнутого и/или подвергнутого металлообработке по другим технологиям, и показана в виде цельного компонента, отдельного от первого и второго ленточных сегментов 64, 66; однако, в других вариантах выполнения перемычка 62 может быть выполнена в виде продолжения одного или обоих ленточных сегментов 64, 66.

Как показано на фиг. 1–3, перемычка 62 своей первой окружной концевой частью 86 прикреплена посредством точечной сварки или с помощью иной технологии к окружному концу первого ленточного сегмента 64. Своей второй окружной концевой частью 88 перемычка 62 прикреплена, также посредством точечной сварки или с помощью иной технологии, к окружному концу второго ленточного сегмента 66. Как видно из фиг. 1 и 2, окружные концы первого и второго ленточных сегментов 64, 66, расположенные рядом с указанными местами крепления, упираются во втулку 14 датчика, хотя такая конструкция не является обязательной для всех вариантов выполнения трубного хомута 56; в некоторых случаях уплотнительные области сопряжения могут быть расположены между первым и вторым фланцами 20, 22 рядом с окружными сторонами втулки 14 датчика. Относительно других компонентов трубного хомута 56, перемычка 62 расположена под углом сто восемьдесят градусов (180°) по окружности трубного хомута 56 относительно стягивающего узла, как лучше всего показано на фиг. 2. Расположение перемычки 62 и стягивающего узла 60 напротив друг друга, как описано выше, может быть особенно выгодным в некоторых вариантах осуществления и областях применения, поскольку перемычка 62 при этом испытывает меньшее усилие, оказываемое стягивающим узлом 60 при затягивании трубного хомута 56, чем в случае, как если бы перемычка 62 была расположена под углом по окружности ближе к стягивающему узлу 60. Каждая из окружных концевых частей 86, 88 имеет форму, в целом соответствующую форме ленточных сегментов 64, 66, чтобы обеспечивался плотный контакт между ними, хотя форма может быть различной в разных вариантах осуществления. Каждая из первой и второй окружных концевых частей 86, 88 содержит стенку 90 основания и пару боковых стенок 92, отходящих под углом от противоположных сторон стенки 90 основания. Между первой и второй окружными концевыми частями 86, 88 расположена основная часть 94 перемычки 62. Основная часть 94 содержит стенку 96 основания и первую и вторую боковые стенки 98, 100, отходящие под углом от противоположных сторон стенки 96 основания. В направлении от одной боковой стенки до другой боковой стенки стенка 96 основания имеет бóльшую осевую длину, чем стенки 68 основания первого и второго ленточных сегментов 64, 66; это обусловлено тем, что в этом варианте выполнения пространство в осевом направлении, занимаемое втулкой 14 датчика, больше общей длины первого и второго фланцев 20, 22. Между первой окружной концевой частью 86 и основной частью 94 расположена первая суженная часть 97, а между второй окружной концевой частью 88 и основной частью 94 расположена вторая суженная часть 99. Первая и вторая суженные части 97, 99 имеют уменьшенный размер в осевом направлении, чем окружные концевые части 86, 88 и основная часть 94, и не имеют боковых стенок, как первая и вторая окружные концевые части 86, 88 и основная часть 94. Благодаря такой конструкции первая и вторая суженные части 97, 99 обладают большей гибкостью в радиальном направлении внутрь, и, следовательно, обеспечивают более высокую общую гибкость перемычки 62 в этом направлении при затягивании.

Для обеспечения пространства для обхода препятствия, между перемычкой 62 (или, в целом, трубным хомутом 56) и втулкой 14 датчика в основной части 94 определено пространство 102. Это пространство 102 позволяет вставить втулку 14 датчика, когда трубный хомут 56 установлен на концы 10, 12 первой и второй труб и на первый и второй фланцы 20, 22. В варианте выполнения, показанном на фиг. 1–3, размер пространства 102 выбирается таким образом, чтобы в него помещалась втулка 14 датчика. Пространство 102 расположено в центральной области основной части 94 и проходит в осевом направлении между первой и второй боковыми стенками 98, 100. Пространство 102 определено и ограничено внутренними кромками основной части 94; иными словами, в рассматриваемом варианте выполнения пространство 102 представляет собой отверстие, ограниченное физической формой перемычки 62. Однако в других вариантах осуществления пространство 102 может обеспечивать место для установки датчика S, если датчик S и перемычка 62 находятся в более непосредственной близости друг к другу, чем втулка 14 датчика и перемычка 62; кроме того, пространство 102 не обязательно должно быть ограничено внутренними кромками основной части 94, а может иметь одну или более открытых сторон.

Как было указано выше, конструкция концов 10, 12 первой и второй труб и трубного хомута 56 разрабатывалась таким образом, чтобы обеспечивалось герметичное уплотнение трубного соединения 16, несмотря на включение в конструкцию втулки 14 датчика на концах 10, 12 первой и второй труб. В этом варианте осуществления уплотнительная область 46 сопряжения обеспечивает формирование эффективного уплотнения по всей окружности концов 10, 12 первой и второй труб, без разрыва. Кроме того, введение перемычки 62 в конструкцию трубного хомута 56 не создает сопротивления радиальным и осевым усилиям, действующим на концы 10, 12 первой и второй труб при затягивании трубного хомута 56. Перемычка 62 обеспечивает общее соответствие по форме, размерам и расположению первому и второму ленточным сегментам 64, 66, и, следовательно, может быть включена в конструкцию трубного хомута 56 без снижения его функциональных возможностей. Кроме того, вышеупомянутое общее соответствие обеспечивает выполнение предъявляемых требований по компоновке трубного хомута без перемычки.

На фиг. 4–6 представлен трубный хомут 256 согласно еще одному варианту осуществления. Трубный хомут 256 во многих отношениях аналогичен трубному хомуту 56, показанному на фиг. 1–3 (например, наличием стягивающего узла 260), и эти аналогичные элементы не будут повторно рассматриваться при описании трубного хомута 256, показанного на фиг. 4–6. Компоненты варианта выполнения, показанного на фиг. 4–6, аналогичные компонентам варианта, представленного на фиг. 1–3, обозначены ссылочными позициями с добавлением впереди индекса "2". Кроме того, концы 210, 212 первой и второй труб, а также первый и второй фланцы 220, 222 и втулка 214 датчика полностью идентичны описанным ранее для варианта выполнения, показанного на фиг. 1–3.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 4–6, перемычка 262 расположена под углом девяносто градусов (90°) по окружности трубного хомута 256 относительно стягивающего узла 260, что лучше всего видно на фиг. 5. Перемычка 262 имеет такую же конструкцию, что и перемычка 62 на фиг. 1–3. Лента 258 содержит три ленточных сегмента: первый ленточный сегмент 265, второй ленточный сегмент 267 и третий ленточный сегмент 269. Первый ленточный сегмент 265 и второй ленточный сегмент 267 соединены друг с другом (например, посредством точечной сварки) с помощью ленточной полосы 271. Ленточная полоса 271 может быть выполнена из листового металла, отштампованного, изогнутого и/или подвергнутого металлообработке по другим технологиям. Второй ленточный сегмент 267 имеет среднюю часть 273, содержащую только стенку 268 основания без боковых стенок, описанных ранее для варианта выполнения на фиг. 1–3. Второй и третий ленточные сегменты 267, 269 посредством отдельных соединительных средств прикреплены к перемычке 262. В других вариантах осуществления, аналогичных рассматриваемому, первый ленточный сегмент 265 и второй ленточный сегмент 267 могут быть объединены в единый ленточный сегмент, и лента 258 в таком случае будет содержать всего два ленточных сегмента. Действительно, в некоторых случаях количество ленточных сегментов может быть частично обусловлено технологичностью изготовления; например, три ленточных сегмента в варианте выполнения на фиг. 4–6, имеющие меньшую протяженность в окружном направлении, могут быть легче изготовлены посредством штамповки, в то время как ленточные сегменты большей протяженности в окружном направлении проще изготавливать посредством металлопроката.

В отличие от варианта выполнения, показанного на фиг. 1–3, в варианте выполнения на фиг. 4–6 окружные концы второго и третьего ленточных сегментов 267, 269, расположенные рядом с областями крепления к перемычке 262, не упираются во втулку 214 датчика; вместо этого, указанные окружные концы расположены на расстоянии по окружности от втулки 214 датчика, как лучше всего показано на фиг. 5, и между указанными окружными концами и втулкой 214 датчика имеются первое и второе пространства 275, 277. Первое и второе пространства 275, 277 определены в окружном направлении между соответствующим окружным концом второго и третьего ленточных сегментов 267, 269 и соответствующими окружными сторонами втулки 214 датчика. Расположение перемычки 262 в угловом направлении ближе к стягивающему узлу 260 (под углом 90°, а не 180°) в некоторых случаях облегчает формирование первого и второго пространств 275, 277, поскольку стягивающие усилия, создаваемые стягивающим узлом 260, больше в местах, расположенных ближе по окружности к стягивающему узлу 260, чем в местах, расположенных по окружности дальше от него. Иными словами, первое и второе пространства 275, 277 не мешают формированию уплотнительных областей сопряжения между первым и вторым фланцами 220, 222 рядом с окружными сторонами втулки 214 датчика, благодаря окружному расположению перемычки 262 относительно стягивающего узла 260 и повышенным стягивающим усилиям на фланцах. Кроме того, первое и второе пространства 275, 277 обеспечивают более высокую сжимаемость-гибкость по окружности трубного хомута 256 при его затягивании.

На фиг. 7–9 представлен трубного хомута 456 согласно еще одному варианту осуществления. Трубный хомут 456 во многих отношениях аналогичен трубному хомуту 56, показанному на фиг. 1–3, и имеющиеся аналогичные элементы не будут повторно рассматриваться при описании трубного хомута 456, показанного на фиг. 7–9. Компоненты варианта выполнения, показанного на фиг. 7–9, аналогичные компонентам варианта, представленного на фиг. 1–3, обозначены ссылочными позициями с добавлением впереди индекса "4". Кроме того, концы 410, 412 первой и второй труб, а также первый и второй фланцы 420, 422 и втулка 414 датчика полностью идентичны описанным ранее для варианта выполнения, показанного на фиг. 1–3.

В варианте выполнения, показанном на фиг. 7–9, ленточная полоса 471 соединяет первый и второй ленточные сегменты 464, 466 (например, посредством точечной сварки). В отличие от ранее описанных вариантов выполнения, показанных на фиг. 1–3 и фиг. 4–6, трубный хомут 456 в варианте выполнения на фиг. 7–9 не содержит перемычки. Вместо этого, втулка 414 датчика и датчик S размещены в стягивающем узле 460. Расположение втулки 214 датчика на стягивающем узле 460 в некоторых случаях облегчает выполнение предъявляемых требований по компоновке, поскольку размеры и расположение стягивающего узла часто уже учитываются при определении требований по компоновке. Такое расположение облегчает также обслуживание втулки 414 датчика и датчика S, так как обслуживание стягивающего узла уже учтено в конструкции трубного соединения. Когда трубный хомут 456 установлен на концы 410, 412 первой и второй труб и на первый и второй фланцы 420, 422, в пространство 461, частично определяемое расстоянием по окружности между первой лапкой 474 и второй лапкой 476, вставляется втулка 414 датчика с датчиком S. Стягивающий узел 460 в этом варианте осуществления содержит болт 479 и гайку гайка 480.

Болт 479 помогает сместить первую и вторую лапки 474, 476 ближе друг к другу и отодвинуть их в стороны друг от друга для затягивания и ослабления ленты 458 вокруг первого и второго фланцев 420, 422. Болт 479 в различных вариантах выполнения может иметь различные конструкции. В варианте выполнения, показанном на фиг. 7–9, болт 479 представляет собой цельный элемент с резьбовым стержнем 478 и расширенной частью 485. В отличие от болтовых стержней в известных конструкциях трубных хомутов, резьбовой стержень 478 состоит из двух половин – первой половины 487 и второй половины 489. Первая половина 487 имеет полукруглую форму в поперечном сечении, и содержит резьбу на своей внешней дугообразной поверхности; аналогичным образом, вторая половина 489 имеет полукруглую форму в поперечном сечении и содержит резьбу на своей внешней дугообразной поверхности. При сборке гайка 480 навинчивается и затягивается на первой и второй половинах 487, 489 и соединяет их вместе, как лучше всего показано на фиг. 7. Расширенная часть 485 является цельным удлинением половин 487, 489 резьбового стержня и имеет в целом овальную форму с корпусом 481, окружающим пустую центральную область. Корпус 481 охватывает с обеих сторон в осевом направлении втулку 414 датчика и, соответственно, датчик S, как, возможно, лучше всего показано на фиг. 9, и проходит с внешней стороны первой лапки 474. Для обеспечения возможности вставления втулки 414 датчика и датчика S внутрь расширенной части 485 (или, в целом, внутрь стягивающего узла 460), в корпусе 481 выполнено пространство 483, образующее пустую центральную область внутри корпуса. Это пространство 483 позволяет вставить втулку 414 датчика, когда трубный хомут 456 установлен на концы 410, 412 первой и второй труб и на первый и второй фланцы 420, 422. В пространство 483 входит также первая лапка 474, поскольку корпус 481 охватывает ее с внешней стороны. Пространство 483 определяется и ограничивается внутренними кромками корпуса 481.

Следует иметь в виду, что вышеприведенное описание не определяет изобретение, а является лишь описанием одного или нескольких предпочтительных вариантов его осуществления. Изобретение не ограничивается конкретным(и) вариантом/вариантами осуществления, раскрытым/раскрытыми выше, определяется исключительно пунктами формулы изобретения. Кроме того, утверждения, содержащиеся в описании, относятся к конкретным вариантам осуществления, и не должны считаться ограничениями объема изобретения или определения понятий, используемых в формуле изобретения, за исключением случаев, когда какое-либо понятие или фраза явно определены выше. Специалистам в данной области будут очевидны также другие возможные варианты осуществления и модификации раскрытого варианта/вариантов осуществления изобретения. Все такие другие варианты осуществления, изменения или модификации охватываются объемом притязаний согласно формуле изобретения.

Все используемые в настоящем описании и в формуле изобретения понятия «например», «к примеру», «такие как», и глаголы «содержит», «имеет», «включает в себя» и их другие глагольные формы, когда они используются при перечислении одного или нескольких компонентов или других элементов, следует рассматривать как не имеющие ограничительного характера, то есть следует иметь в виду, что вышеупомянутый перечень каких-либо элементов не должен рассматриваться как исключающий другие, дополнительные компоненты или элементы. Другие понятия следует толковать в их самом широком разумном значении, если только они не используются в контексте, требующем иного толкования.

Изобретение относится к трубному хомуту, используемому для соединения концов труб и формирования трубного соединения. Конструкция предлагаемых трубного хомута и трубного соединения позволяет размещать втулку датчика и/или датчик, установленные на одном из соединяемых концов труб. Предлагаемые трубный хомут и трубное соединение могут применяться в выхлопных системах автотранспортных средств. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Трубное соединение, включающее в себя:

конец первой трубы, содержащий первый фланец, проходящий по меньшей мере частично вокруг него;

конец второй трубы, содержащий второй фланец, проходящий по меньшей мере частично вокруг него, причем указанный конец второй трубы содержит втулку датчика;

трубный хомут, установленный на указанных концах первой и второй труб и на указанных первом и втором фланцах, содержащий:

ленту, содержащую по меньшей мере первый ленточный сегмент и второй ленточный сегмент;

перемычку, расположенную между указанными первым и вторым ленточными сегментами и прикрепленную к указанным первому и второму ленточным сегментам, причем перемычка содержит пространство для размещения втулки датчика или для размещения датчика, расположенного в указанной втулке датчика, или для размещения и указанной втулки датчика, и указанного датчика; и

соединительный элемент для затягивания указанного трубного хомута на указанных концах первой и второй труб;

причем в установленном состоянии указанная лента затянута поверх указанных первого и второго фланцев и в указанном пространстве указанной перемычки размещена указанная втулка датчика или размещен указанный датчик, или размещены и указанная втулка датчика, и указанный датчик.

2. Трубное соединение по п. 1, в котором указанная втулка датчика расположена на указанном конце второй трубы, прилегающем к указанному второму фланцу, и прерывает протяженность по окружности указанного второго фланца вокруг указанного конца второй трубы.

3. Трубное соединение по п. 1, в котором внешняя поверхность указанной втулки датчика образует свободную торцовую поверхность указанного конца второй трубы в периферийной области указанного конца второй трубы, занятой указанной втулкой датчика.

4. Трубное соединение по п. 1, в котором между поверхностями указанных первого и второго фланцев образована первая уплотнительная область сопряжения, а между свободной торцовой поверхностью указанного конца первой трубы и поверхностью указанной втулки датчика образована вторая уплотнительная область сопряжения.

5. Трубное соединение по п. 1, в котором указанная перемычка расположена под углом приблизительно сто восемьдесят градусов (180°) по окружности указанного трубного хомута относительно указанного соединительного элемента.

6. Трубное соединение по п. 1, в котором указанная перемычка расположена под углом приблизительно девяносто градусов (90°) по окружности указанного трубного хомута относительно указанного соединительного элемента.

7. Трубное соединение по п. 1, в котором указанный конец первой трубы содержит выполненный в нем уступ и первая уплотнительная область сопряжения сформирована между свободной торцовой поверхностью указанного конца второй трубы и противоположной поверхностью указанного уступа, а также между свободной торцовой поверхностью указанного конца первой трубы и внешней поверхностью указанной втулки датчика.

8. Трубное соединение по п. 7, в котором указанный уступ выполнен внутри указанного конца первой трубы.

9. Трубное соединение по п. 7, в котором указанная первичная уплотнительная область сопряжения является единственным контактным уплотнением между указанными концами первой и второй труб, проходящим непрерывно по окружности вокруг концов первой и второй труб.

10. Трубное соединение по п. 1, в котором указанный первый ленточный сегмент содержит первую лапку, выступающую в целом радиально наружу, а указанный второй ленточный сегмент содержит вторую лапку, выступающую в целом наружу, и сквозь указанные первую и вторую лапки проходит указанный соединительный элемент.

11. Трубное соединение по п. 1, в котором указанное пространство указанной перемычки ограничено внутренними кромками основной части указанной перемычки.

12. Трубное соединение по п. 11, в котором указанное пространство полностью определено и ограничено внутренними кромками указанной основной части указанной перемычки.

13. Трубное соединение по п. 1, в котором указанная лента содержит третий ленточный сегмент и указанная лента содержит ленточную полосу, прикрепленную к указанному третьему ленточному сегменту и к указанному первому ленточному сегменту или к указанному второму ленточному сегменту.

14. Трубный хомут, включающий в себя:

ленту с V-образным профилем, содержащую по меньшей мере первый ленточный сегмент и второй ленточный сегмент, а также содержащую первую лапку и вторую лапку;

перемычку, расположенную между указанными первым и вторым ленточными сегментами и прикрепленную к указанным первому и второму ленточным сегментам, содержащую пространство для размещения втулки датчика на конце трубы, или для размещения датчика, расположенного в указанной втулке датчика, или для размещения и указанной втулки датчика, и указанного датчика; и

стягивающий узел, содержащий соединительный элемент, предназначенный для смещения указанных первой и второй лапок по направлению друг к другу для затягивания трубного хомута;

причем, когда указанный трубный хомут установлен на концах труб, в указанном пространстве указанной перемычки размещают указанную втулку датчика или датчик или размещают и указанную втулку датчика, и указанный датчик.

15. Трубный хомут по п. 14, в котором указанная перемычка расположена под углом приблизительно сто восемьдесят градусов (180°) по окружности указанного трубного хомута относительно указанного стягивающего узла.

16. Трубный хомут по п. 14, в котором указанная перемычка расположена под углом приблизительно девяносто градусов (90°) по окружности указанного трубного хомута относительно указанного стягивающего узла.

17. Трубный хомут по п. 14, в котором указанное пространство указанной перемычки определено внутренними кромками основной части указанной перемычки.

18. Трубный хомут по п. 17, в котором указанное пространство указанной перемычки полностью определено и ограничено внутренними кромками указанной основной части указанной перемычки.

19. Трубное соединение, включающее в себя:

конец первой трубы, содержащий первый фланец, проходящий по меньшей мере частично вокруг него;

конец второй трубы, содержащий второй фланец, проходящий по меньшей мере частично вокруг него, причем указанный конец второй трубы содержит втулку датчика;

трубный хомут, установленный на указанных концах первой и второй труб и на указанных первом и втором фланцах, содержащий:

ленту, содержащую первую лапку и вторую лапку; и

стягивающий узел, содержащий соединительный элемент и расширенную часть, предназначенную для смещения указанных первой и второй лапок по направлению друг к другу для затягивания трубного хомута на указанных концах первой и второй труб;

причем в установленном состоянии указанная лента затянута поверх указанных первого и второго фланцев, и указанная втулка датчика размещена в пространстве между указанными первой и второй лапками, и указанная расширенная часть взаимодействует по меньшей мере с одной из указанных первой и второй лапок, чтобы сместить указанные первую и вторую лапки по направлению друг к другу при затягивании указанного трубного хомута на указанных концах первой и второй труб.

20. Трубный хомут, включающий в себя:

ленту с V-образным профилем, содержащую первую лапку и вторую лапку; и

стягивающий узел, содержащий гайку, соединительный элемент и расширенную часть;

причем при использовании указанные первая и вторая лапки смещаются по направлению друг к другу посредством указанной гайки, указанного соединительного элемента и указанной расширенной части для затягивания указанного трубного хомута на концах труб и в пространстве, ограниченном частично указанными первой и второй лапками и указанной расширенной частью, размещают втулку датчика одного из концов труб.