NO314366B1 - Koplingsinnretning for rörenden av stive metallrör for fluidtransport - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder en koplingsinnretning for rørenden av stive metallrør for fluidtransport, idet fluidet som skal transporteres både kan være i væske-eller gassform og stå under lavt eller meget høyt trykk (fra noen få og til flere hundre megapascal [MPa]).

I fluidtransportanlegg for hydraulisk eller pneumatisk fluid under trykk utføres den tettende forbindelse mellom stive rørender eller til forskjellige åpninger i anlegget generelt ved hjelp av kragekoplinger, dvs koplinger som har en mutterliknende tilstrammingsbakke anordnet innvendig og er beregnet for inngrep med en rørende som skal inngå i forbindelsen. En krage som er ført ut til rørenden holder tilstrammingsbakken forbundet med røret, og et utvendig gjenget forbindelsesmotstykke på den motsatte del og som tilstrammingsbakken er beregnet å skrus fast på, er ført inn til anlegg mot kragen i det første rør. En pakning er anordnet i et ringspor i motstykket.

Motstykkets utvendige gjenger er ofte på et generelt sylindrisk parti som har en innvendig anleggsflate for opptak av enden av det første rør, og et slikt motstykke er festet til røret ved hjelp av slaglodding.

For å få utført loddingen må de enkelte sammenstillingselementer først forberedes for dette, nemlig ved rengjøring, avfetting og polering for å gi et godt feste for loddemetallet. For hard- eller slaglodding må man også varme opp elementene og bringe loddematerialet til å smelte. Etter denne operasjonsfase må igjen stykkene renses og forbindelsen kontrolleres. Alle disse trinn er tidkrevende og kan være ganske kostbare.

Videre gjelder at det ikke er mulig å sammenføye innbyrdes de stykker som allerede har fått korrosjon, ved hjelp av lodding, og dette vil kunne være et betydelig problem der korroderende fluid blir transportert i rørledninger.

Endelig vil de materialer som brukes for lodding kunne være forurensende og helseskadelige. Man må kanskje sette i verk kompliserte tiltak for å kunne utføre slik lodding uten at helseforskrifter overskrides og for å ikke medføre risiko for personell.

Hensikten med oppfinnelsen er å fremskaffe en koplingsinnretning med et koplingsstykke festet til rørenden i en mekanisk forbindelse og uten at festet blir dårligere som følge av en eventuell antikorrosjonsbehandling, og hvor festet og tilpasningen skjer på enkel måte som ikke er helseskadelig, forurensende eller uøkonomisk.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for montering av et slikt koplingsstykke på enden av et stivt metallrør.

Således foreslås det ifølge oppfinnelsen, for rørenden av et stivt metallrør for fluidtransport, en koplingsinnretning som omfatter et koplingsstykke som omslutter rørenden og er festet til denne, og dette koplingsstykke er særlig kjennetegnet ved at det omfatter en hulsylindrisk utsparing på den side som vender mot enden av røret og som munner ut i koplingsstykkets frontende og på dets innside, at det i det indre av utsparingen er anordnet et krage på røret for å danne et ringformet fremspring på dets ytterflate for å holde koplingsstykket fast, og at det på rørenden er anordnet et ringspor for opptak av en pakning, idet den ene vegg av ringsporet utgjøres av innerflaten i koplingsstykket.

Kragen på røret inne i utsparingen tillater feste av koplingsstykket til rørenden. Ringsporet er innrettet for opptak av f.eks. en O-ring for å sikre tetning mot en annen rørende eller et apparat.

Fortrinnsvis har siden av koplingsstykket, nemlig den side som avgrenser ringsporet for opptak av pakningen, på frontsiden et radialt fremspring som er innrettet for å holde pakningen på plass i ringsporet.

Oppfinnelsen skaffer likeledes til veie en fremgangsmåte for å utføre en slik koplingsinnretning, og denne fremgangsmåte omfatter særlig: Påsmetting av et koplingsstykke som på sin innerflate har en hulsylindrisk utsparing i den ene ende, på enden av et rør slik at utsparingen kommer til å vende til samme side som rørenden, føring av rørenden ut foran frontenden av koplingsstykket, fastklemming av koplingsstykket på rørenden ved hjelp av en tilsrrammingsbakke, innføring av en sentral, konisk endetapp på et settverktøy i røret, fra den ende som er omsluttet av koplingsstykket, føring av settverktøyet i en oscillerende planetbevegelse for å deformere den ytterste del av rørenden og presse metalllgodset på rørendens kant mot det indre av utsparingen på koplingsstykket, og innpressing av endetappen i rørenden inntil ribben kommer til å presse mot rørmetallgodset inne i utsparingen mot dennes bunn, hvorved det dannes et ringspor i den ytterste ende av røret.

Formen på ribben på settverktøyet bestemmer også formen av ringsporet og vil følgelig være avhengig av hvilken type pakning man ønsker å legge inn i dette. Har man en O-ring med torisk fasong vil den ringformede ribbe fortrinnsvis formes med en yttervegg som hovedsakelig strekker seg parallelt med settverktøyets sentrale lengdeakse, nemlig en frontvegg som strekker seg hovedsakelig normalt på denne akse og en innervegg med form som en del av en konus og hvis forlengelse danner en kjeglespiss på motsatt side av røret.

Når koplingsinnretningen har et fremspring for å holde pakningen i ringsporet vil frontflaten på koplingsstykket, ved siden av den hulsylindriske utsparing, fortrinnsvis ha konisk fasong, og forlengelsen av dens koniske flate vil danne en kjeglespiss på yttersiden av koplingsstykket og på samme side som utsparingen. Når ribben (på flasken) danner ringsporet vil flensen på settverktøyet deformere frontflaten på koplingsstykket og danne et radialt fremspring på ytteromkretsen av ringsporet. Det er imidlertid likeledes mulig å fremskaffe et radialt fremspring ved frontflaten av

koplingsstykket ved maskinering.

Mekanismen for oppfinnelsen vil bedre forstas av den beskrivelse som nå følger, idet det vises til skjematiske tegninger som, uten å være begrensende angir en utførelsesform av koplingsinnretningen og forskjellige trinn under den foretrukne fremstilling av denne. Fig. 1-3 illustrerer hvordan man fremstiller en koplingsinnretning ifølge oppfinnelsen, idet denne innretning er vist i lengdesnitt, og fig. 4 og '5 viser i større målestokk og i samme snittplan som i de foregående tegninger, en koplingsinnretning ifølge oppfinnelsen og en torisk pakning i form av en O-ring. Fig. 4 og 5 viser plugg- eller boksdelen av en skrukopling for to stive metallrør, nemlig den del som utgjør oppfinnelsens koplingsinnretning, og denne del er beregnet til å gi en tett forbindelse mellom to rørender. De rør som skal skrus sammen er beregnet for å føre fluid, enten i væske- eller gassform og under et trykk som kan gå opp til omkring 100 MPa.

Røret 1 som skal skrus sammen med et annet rør eller et apparat er i enden omsluttet av et koplingsstykke 2. I denne utførelse har koplingsstykket et utvendig gjengeparti 3 og et sekskantet flensparti 4 for tilskruing. Gjengepartiet er innrettet for å skrus inn i eller bli påskrudd et mutterstykke (ikke vist) med tilsvarende innvendige gjenger og holdt på plass rundt et andre rør ved hjelp av en krage på dette andre rørs ende. Flenspartiet 4 er egnet for bruk med en passende tilstrammingsnøkkel for å skru koplingsstykket 2 fast i mutterdelen.

Koplingsstykket 2 har en aksial boring med samme diameter som ytterdiameteren av røret 1. Koplingsstykket har videre en hulsylindrisk utsparing 5 i enden av boringen, nemlig i den ende som kan kalles frontenden og samtidig avslutter gjengepartiet 3. Et fremspring 6 (se fig. 4) strekker seg radialt mot innsiden av koplingsstykket 2 over hele omkretsen av utsparingen 5.

Det rør 1 som er aktuelt å montere koplingsinnretningen på bør generelt ha sylindrisk form og på ytterflaten 7 ha en utoverragende krage 8 i enden, for innføring i utsparingen 5 i koplingsstykket 2. Ytterdiameteren av kragen 8 tilsvarer innerdiameteren av utsparingen 5.1 enden av røret 1 og helt foran på rørenden er det anordnet et ringspor 9 hvis sidevegg med størst diameter dannes av en del av innerveggen av koplingsstykket 2, mens bunnen av ringsporet (i aksial retning innover fra rørenden) av ytterflaten (i aksial retning) av kragen 8 på røret 1, mens ringsporets sidevegg med minst diameter dannes av ytterflaten (i radial retning) av røret 1 (utenfor kragen 8).

En torisk pakning 10 (en O-ring) blir lagt inn i ringsporet 9 slik det er vist på fig. 5 for å gi tetning, og fremspringet 6 ytterst på koplingsstykket 2 holder O-ringen på plass i sporet. Ifølge oppfinnelsen blir både kragen 8 og ringsporet 9 maskinert ut på enden av røret ved rotasjonssetting, dvs en form for deformasjon (stuking), og dette

skjer på følgende måte:

Før sammenstillingen har røret 1 og dettes rørende såvel som koplingsstykket 2 noe annerledes form enn det som er beskrevet ovenfor, og den endelige form oppnås ved settingen. I utgangspunktet har altså rørenden rent sylindrisk form og har således ingen krage eller noe ringspor. Koplingsstykket 2 har heller intet fremspring 6, men frontflaten, ved siden av den hulsylindriske utsparing 5 er formet som en avkortet kjegle hvis forlengelse danner en kjeglespiss på den sentrale lengdeakse gjennom koplingsstykket 2 og utenfor dette, utenfor samme side som utsparingen 5.

Koplingsstykket 2 træs deretter på røret 1 fra rørenden ved at stykket føres inn på denne med sin ende som ikke har utsparingen 5 først. Koplingsstykkets gjengeparti 3 såvel som utsparingen 5 kommer altså til å bli liggende rettet not samme side som rørenden. Koplingsstykket 2 plasseres på rørenden slik at denne rager noe utenfor enden av stykket, og i denne stilling føres sammenstillingen rørende/koplingsstykke inn i en tilstrammingsbakke 11 hvis innvendige fasong tilsvarer den utvendige profil av sammenstillingen. Koplingsstykket 2 klemmes på denne måte fast rundt rørenden.

Det spesialverktøy som skal utføre snikingen eller settingen er her kalt et settverktøy 12 (fr: bouterolle), og det omfatter en flens 13 som en konisk endetapp 14 rager ut fra med sin sentrale lengdeakse normalt på flensens hovedplan. Rett innenfor dette hovedplan har endetappen 14 en diameter som omtrent tilsvarer innerdiameteren av røret 1 ved enden, mens endetappens ytterdiameter på grunn av konisiteten avtar utover fra flensen 13 og mot tappens spiss. En ribbe 15 er anordnet konsentrisk med flensen 13 og danner en ring eller vulst på samme side som endetappen 14. Ribbens ytterdiameter er noe mindre enn innerdiameteren av den hulsylindriske utsparing 5 i koplingsstykket 2. Ribbens radialt ytterste sylinderflate strekker seg hovedsakelig parallelt med settverktøyets sentrale lengdeakse, og ribbens aksialt ytterste flate ligger i et plan hovedsakelig normalt på denne akse. Innvendig følger ribbens flate en kjegleflate hvis forlengelse danner en kjeglespiss på den sentrale lengdeakse gjennom settverktøyet, på den side som ligger utenfor rørenden.

Den sentrale og koniske endetapp 14 på settverktøyet 12 føres inn i rørenden som omslurtes av koplingsstykket 2. Det er i og for seg kjent at verktøyets langsgående midtakse 16 under den deretter følgende sirkulære og planetariske bevegelse bringes til å beskrive en kjegleflate om rørets 1 langsgående midtakse 17 under gradvis innpressing i rørenden.

Settverktøyet er for denne bevegelse montert i et bæreredskap (ikke vist på tegningene) med i og for seg kjent konstruksjon, og festet kan være utført som en kulelageroppheng eller tilsvarende. Hensikten med rotasjonsbevegelsen er at den koniske endetapp 14 skal presse ut ytterenden av røret 1 ved å forme metallkanten radialt ved at ribben 15 på verktøyet samtidig presser aksialt inn mot bunnen av den hulsylindriske utsparing 5, slik at det dannes et ringspor 9 slik det er vist på fig. 2 og 3. Når verktøyets flens 13 bringes til kontakt med frontflaten på koplingsstykket 2 vil den rulle uten å gli på denne flate, men ved samtidig pressing vil det finne sted en viss deformasjon av den ytterste ende av koplingsstykket, slik at det dannes et innoverrettet ringformet fremspring 6.

Etter at denne setting av rørenden er utført trekkes verktøyet 12 tilbake.

Man har følgelig fatt laget en koplingsinnretning slik den er beskrevet innledningsvis. Det som da trengs er at man trekker røret 1 med det påmonterte koplingsstykket 2 ut fra tilstrammingsbakken, legge inn O-ringen 10 i ringsporet 9 og skru røret 1 fast ved hjelp av koplingsstykket 2 til f.eks. et annet rør med et mutterstykke.

En slik festemåte ved hjelp av koplingsstykket 2 krever ikke spesial-maskinering av elementer, men kan brukes på rørender som også kan ha gjennomgått en overflatebehandling, og monteringen er økonomisk og rett frem, siden den ikke krever produkter eller kjemikalier som kan være helseskadelige og/eller forurensende.

Det er selvsagt at oppfinnelsen ikke begrenser seg til den utførelsesform og

den fremgangsmåte som her er beskrevet og som anses å være foretrukket, men oppfinnelsen vil gjelde alle varianter, f.eks. behøver koplingsstykket ikke ha gjengeparti i det hele tatt eller noe sekskantet flensparti, i stedet kan ethvert koplingsstykke som tillater en tilsvarende sammenføyning brukes, f.eks. kan stykket være i form av en hylse med et låsesystem av bajonettypen eller påsmettmekanisme. Videre kan deformasjonen av rørenden med tanke på å holde koplingsstykket festet oppnås ved at man maskinerer på annen måte enn ved staking/setting, f.eks. ved en slags kaldvalsing. Endelig kan fremspringet 6 for å holde O-ringen 10 på plass utføres ved annen type maskinering.

Claims (7)

1. Koplingsinnretning for rørenden av et stivt metallrør for fluidtransport, omfattende et koplingsstykke som omslutter rørenden og er festet til denne, karakterisert ved at koplingsstykket (2) omfatter en hulsylindrisk utsparing (5) på den side som vender mot enden av røret (1) og som munner ut i koplingsstykkets frontende og på dets innside, at det i det indre av utsparingen er anordnet et krage (8) på røret for å danne et ringformet fremspring på dets ytterflate (7) for å holde koplingsstykket (2) fast, og at det på rørenden er anordnet et ringspor (9) for opptak av en pakning (10), idet den ene vegg av ringsporet utgjøres av innerflaten i koplingsstykket.

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at innerveggen av koplingsstykket (2) for å avgrense det ringspor (9) som på sin side er innrettet for opptak av en tettende pakning (10), aller forrest ved frontflaten et innoverrettet ringformet fremspring (6) innrettet for å holde pakningen (10) på plass i ringsporet (9).

3. Innretning ifølge krav 1-2, karakterisert ved en sentral, konisk endetapp (14) på et settverktøy (12) som omfatter en flens (13) innenfor hvilken endetappen (14) rager ut fremover, startende ved en diameter som hovedsakelig tilsvarer rørendens innerdiameter, og med en ringformet ribbe (15) som omslutter endetappen konsentrisk og har en ytterdiameter høyst så stor som innerdiameteren av den hulsylindriske utsparing (5) på koplingsstykket (2),

4. Innretning ifølge krav 3, karakterisert ved at settverktøyets (12) ringformede ribbe (15) har en utvendig sylinderflate som strekker seg hovedsakelig parallelt med verktøyets sentrale lengdeakse (16), en frontflate hovedsakelig normal på L denne akse (16), og en radialt innoverrettet flate som følger en kjegleflate hvis forlengelse danner en kjeglespiss utenfor enden av røret (1).

5. Innretning ifølge ett åv kravene 3 eller 4, karakterisert ved at koplingsstykkets (2) frontflate ved den hulsylindriske utsparing (5) er konisk fonnet og følger en kjegleflate hvis forlengelse danner en kjeglespiss utenfor enden av koplingsstykket og på samme side som utsparingen (5), hvorved flensen (13) på sett-verktøyet (12) deformerer koplingsstykkets frontflate når verktøyets ringformede ribbe (15) danner ringsporet (9), slik at det rundt omkretsen av ringsporet dannes et innoverrettet ringformet fremspring (6).

6. Innretning ifølge ett av kravene 3 eller 4, karakterisert ved at fremspringet (6) ved maskineringen dannes i den forreste ende av koplingsstykket (2), ved dettes frontflate.

7. Fremgangsmåte for å fremstille en koplingsinnretning ifølge krav 1, karakterisert ved følgende trinn: - påsmetting av et koplingsstykke (2) som på sin innerfiate har en hulsylindrisk utsparing (5) i den ene ende, på enden av et rør (1) slik at utsparingen kommer til å vende til samme side som rørenden, / - føring av rørenden ut foran frontenden av koplingsstykket (2), - fastklemming av koplingsstykket på rørenden ved hjelp av en tilstrammingsbakke (11), - innføring av en sentral, konisk endetapp (14) på et settverktøy (12) i røret, fra den ende som er omsluttet av koplingsstykket (2), - føring av settverktøyet (12) i en oscillerende planetbevegelse for å deformere den ytterste del av rørenden og presse metalllgodset på rørendens kant mot det indre av utsparingen (5) på koplingsstykket (2), og - innpressing av endetappen (14) i rørenden inntil ribben (15) kommer til å presse mot rørmetallgodset inne i utsparingen (5) mot dennes bunn, hvorved det dannes