PL186925B1

PL186925B1 - Blokowane połączenie elementów instalacyjnych oraz metalowy pierścień otwarty do stosowania w takimpołączeniu

Info

Publication number: PL186925B1
Application number: PL98325697A
Authority: PL
Inventors: Alain Percebois; Francois Maire; Roland Zacharie
Original assignee: Pont A Mousson
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2004-04-30
Also published as: JP2978147B2; ATE226701T1; DE69808827D1; KR19980081171A; EP0870967B1; PT870967E; US6062611A; EP0870967A1; CN1096592C; ZA983042B; ES2186104T3; CZ107898A3; FR2762054B1; JPH10311468A; EG21251A; BR9801378A; DK0870967T3; CZ296119B6; CN1199151A; PL325697A1

Abstract

1. Blokowane polaczenie elementów insta- lacyjnych, w szczególnosci rur, takie, ze obejmuje kielich pierwszego elementu instalacyjnego, kon- cówke drugiego elementu instalacyjnego, zaglebio- na w tym kielichu oraz uszczelke pierscieniowa znajdujaca sie miedzy kielichem a koncówka, wy- step stanowiacy czesc koncówki, otwarty pierscien blokujacy, obejmujacy koncówke bezposrednio za wspomnianym wystepem i wprowadzany przez sciskanie i krzyzowanie jego konców, aby zmiescil sie w kielichu, a nastepnie rozszerzanie go, aby przeszedl wystep i w koncu zwolnienie, by zacisnal sie na koncówce oraz powierzchnie oporowa za pierscieniem nalezaca do kielicha, przy czym otwarty pierscien ma na przynajmniej jednej scian- ce obwodowej wiele wyciec, znamienne tym, ze na sciance szczytowej osiowo (17) pierscienia znajduje sie przynajmniej jedno wyciecie (19A, 19B), otwie- rajace sie zarówno na scianke (16) promieniowo zewnetrzna, jak na scianke (15) promieniowo we- wnetrzna pierscienia (7), która obejmuje koncówke (1) jednego z elementów instalacyjnych (2). F IG . 1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest blokowane połączenie elementów instalacyjnych, w szczególności rur, oraz metalowy pierścień otwarty do stosowania w takim połączeniu.

Elementami instalacyjnymi mogą być nie tylko rury, lecz także takie akcesoria instalacyjne, jak elementy armatury. W dalszym ciągu opisu zakłada się, że chodzi o rury'.

Połączenie blokowane rur jest układem szczelnym, zdolnym do wytrzymywania sił rozrywających, które powstają wskutek poddania rur ciśnieniu instalacyjnemu. W typowym przypadku połączenie blokowane obejmuje kielich pierwszej rury, końcówkę drugiej rury wprowadzaną do tego kielicha po umieszczeniu w nim uszczelki pierścieniowej, występ znajdujący się na końcówce, otwarty pierścień blokujący obejmujący końcówkę bezpośrednio za wspomnianym występem oraz powierzchnię oporową za pierścieniem, stanowiącą część kielicha. Powierzchnia oporowa znajdująca się za pierścieniem otwartym może stanowić część jarzma wprowadzanego do otworu kielicha. W takim przypadku montaż połączenia wymaga tylko, aby można było otworzyć lub rozchylić pierścień tak, aby przeszedł przez występ znajdujący się na końcówce. W innych układach natomiast, powierzchnia oporowa tylna należy do samego kielicha i znajduje się przed kryzą wejściową kielicha. Wówczas pierścień musi ponadto dać się dostatecznie ścisnąć, aby przeszedł przez kryzę wejściową kielicha.

W celu dostatecznego ściśnięcia otwartego pierścienia tak, by przeszedł przez kryzę wejściową kielicha stosuje się technikę polegającą na krzyżowaniu końcówek pierścienia za pomocą odpowiedniego narzędzia. Krzyżowanie takie wymaga pewnej podatności pierścienia, szczególnie na skręcanie.

Gdy średnica rur jest duża, na przykład większa lub równa 400 mm, otwarty pierścień może być metalowy, ponieważ wymaganą odkształcalność sprężystą można uzyskać przy zwykłych przekrojach. Przy małych średnicach natomiast (< 400 mm) sztywność metalowego pierścienia jest tak duża, że trzeba wykorzystać materiały bardziej podatne takie, jak plastomery. Jednakże pierścień blokujący z tworzywa sztucznego, jeżeli jest łatwo odkształcalny, ma tę wadę, że słabo wytrzymuje ciśnienie występujące w trakcie użytkowania rur instalacyjnych.

Znane jest zatrzaskowe połączenie rur, ujawnione w niemieckim opisie patentowym DE 2730611, w którym stosuje się otwarty pierścień łączący z nacięciami na obwodzie zewnętrznym.

W innym rozwiązaniu, ujawnionym w opisie patentowym CH 222019, zastosowano pierścień rozprężny, w kształcie naciętego krążka, którego zewnętrzna i wewnętrzna krawędź są koncentryczne względem siebie, zaś w tych krawędziach wykonane są wyżłobienia tak, że oba ramiona krążka mająjednakową wytrzymałość na zginanie.

Celem wynalazku jest opracowanie połączenia blokowanego otwartym pierścieniem metalowym do stosowania dla szerokiej gamy średnic elementów instalacyjnych, dobrze wytrzymującego ciśnienie.

186 925

Blokowane połączenie elementów instalacyjnych, w szczególności rur, takie, że obejmuje kielich pierwszego elementu instalacyjnego, końcówkę drugiego elementu instalacyjnego, zagłębioną w tym kielichu oraz uszczelkę pierścieniową znajdującą się między kielichem a końcówką, występ stanowiący część końcówki, otwarty pierścień blokujący, obejmujący końcówkę bezpośrednio za wspomnianym występem i wprowadzany przez ściskanie i krzyżowanie jego końców, aby zmieścił się w kielichu, a następnie rozszerzanie go, aby przeszedł występ i w końcu zwolnienie, by zacisnął się na końcówce oraz powierzchnię oporową za pierścieniem należącą do kielicha, przy czym otwarty pierścień ma na przynajmniej jednej ściance obwodowej wiele wycięć, charakteryzuje się tym, że na ściance szczytowej osiowo pierścienia znajduje się przynajmniej jedno wycięcie otwierające się zarówno na ściankę promieniowo zewnętrzną, jak na ściankę promieniowo wewnętrzną pierścienia, która obejmuje końcówkę jednego z elementów instalacyjnych.

Korzystnie, przynajmniej jedno wycięcie znajduje się tylko na ściance osiowo szczytowej, najlepiej na ściance tylnej pierścienia.

Pierścień może mieć po jednej serii wycięć znajdującej się na każdej z dwóch przeciwległych ścianek, przy czym obie serie wycięć są korzystnie przesunięte względem siebie wzdłuż obwodu.

Korzystnie, pierścień ma co najmniej pierwsze wycięcie znajdujące się naprzeciwko przerwy pierścienia, ewentualnie w pobliżu tego obszaru, oraz przynajmniej drugie wycięcie, znajdujące się w sąsiedztwie przerwy, które ma głębokość większą, niż głębokość pierwszego wycięcia.

Obszar pierścienia znajdujący się naprzeciwko przerwy może mieć przekrój pełny.

W innym, korzystnym wariancie pierścień ma serię wycięć, których głębokość jest stopniowo coraz mniejsza w kierunku od obszaru przerwy do obszaru znajdującego się naprzeciwko.

Głębokość wycięć może być zmienna po pierwsze w kierunku promieniowym, a po drugie w kierunku osiowym.

Korzystnie, podstawowy przekrój pierścienia jest pełny i o profilu wypukłym, ewentualnie pierścień ma z obu stron przerwy promieniowe otwory.

Metalowy pierścień otwarty według wynalazku, dla połączenia blokowanego elementów instalacyjnych, w szczególności rur, który ma na przynajmniej jednej ściance obwodowej wiele wycięć, znamienny tym, że na ściance osiowo szczytowej pierścienia znajduje się przynajmniej jedno wycięcie otwierające się zarówno na ściankę promieniowo zewnętrzną pierścienia, jak i na ściankę promieniowo wewnętrzną pierścienia, która obejmuje końcówkę jednego z elementów instalacyjnych.

Korzystnie, przynajmniej jedno wycięcie znajduje się tylko na ściance osiowo szczytowej, korzystnie na ściance tylnej pierścienia.

Na każdej z dwóch przeciwległych ścianek pierścienia może znajdować się seria wycięć, przy czym obie serie wycięć są korzystnie przesunięte względem siebie wzdłuż obwodu.

Korzystnie, pierścień zawiera co najmniej jedno pierwsze wycięcie znajdujące się w obszarze przeciwległym względem przerwy pierścienia, lub w pobliżu tego obszaru, oraz przynajmniej drugie wycięcie, znajdujące się w sąsiedztwie przerwy, o głębokości większej, niż głębokość pierwszego wycięcia.

W innym korzystnym wariancie, pierścień może mieć serię wycięć o stopniowo . coraz mniejszej głębokości w kierunku od obszaru przerwy do obszaru znajdującego się naprzeciwko.

Głębokość wycięć korzystnie jest zmienna po pierwsze w kierunku promieniowym, a po drugie w kierunku osiowym.

Podstawowy przekrój pierścienia może być pełny i o profilu wypukłym.

Z obu stron przerwy korzystnie znajdują się promieniowe otwory.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na załączonych rysunkach, na których: fig. 1 przedstawia połowiczny przekrój podłużny połączenia blokowanego według wynalazku; fig. 2 - schematyczny rzut pierścienia blokującego tego połączenia; fig. 3 - częściowy widok w kierunku strzałki 3 z fig. 2 ilustrujący ściskanie pierścienia w celu umieszczenia go w kielichu;

186 925 fig. 4 - widok analogiczny do tego z fig. 3, ilustrujący rozciąganie pierścienia przed wprowadzeniem końcówki do kielicha; fig. 5 - perspektywiczny widok jednego z wariantów pierścienia z fig. 2-4; fig. 6 - rzut analogiczny do tego z fig. 2 zgodnie z innym przykładem realizacji pierścienia blokującego według wynalazku; fig. 7 - schematyczny widok z boku pierścienia z fig. 6; fig. 8 - rzut pierścienia blokującego według wynalazku zgodnie z trzecim przykładem realizacji; fig. 9 - schematyczny widok z boku pierścienia z fig. 8; fig. 10 - przekrój wzdłuż linii 10-10 z fig. 8 oraz fig. 11 przedstawia częściowy widok w kierunku strzałki 11 z fig. 8.

Połączenie blokowane przedstawione na fig. 1 jest połączeniem tego typu, co opisane w FR-A-2 505 014 na rzecz Zgłaszającego, z tą różnicą, że wprowadza pierścień blokujący. Obejmuje ono końcówkę 1 należącą do pierwszej rury instalacyjnej 2, kielich 3 należący do drugiej rury instalacyjnej 4, uszczelkę 5 napiętą promieniowo, naspawany występ oporowy 6 (lub ewentualnie odlewany występ oporowy) otaczający przynajmniej częściowo końcówkę i znajdujący się w płaszczyźnie jego przekroju poprzecznego oraz pierścień blokujący 7. Obie rury 2 i 4 wykonane są z żeliwa wysokowęglowego płytkowego lub sferoidalnego, zaś uszczelka 5 wykonana jest z elastomeru. Obie rury zostały przedstawione na rysunku jako idealnie zestawione osiowo wzdłuż wspólnej osi Χ-Χ.

Patrząc od strony wejścia w stronę wnętrza, w kielichu znajdują się kolejno: kryza wejściowa 8 o średnicy nieco większej, niż średnica końcówki, wnęka blokująca, która wyznacza tylną, wypukłą powierzchnię oporową 9, zaś powierzchnia ta łączy się, za pośrednictwem zaokrąglenia 10, z przednią, płaską, poprzeczną ścianką 11 wnęki; kryza prowadząca 12 końcówki; wnęka 13 mieszcząca i utrzymująca uszczelkę 5; końcowe zagłębienie 14, w które wprowadza się czoło końcówki.

Pierścień blokujący 7 jest pierścieniem otwartym, którego podstawowy przekrój jest pełny, wypukły i ma kształt zasadniczo trapezoidalny z radialnie wewnętrzną ścianką 15 cylindryczną, ewentualnie ząbkowaną lub radełkowaną, jak widać na fig. 1; radialnie zewnętrzną ścianką 16 o kształcie wypukłym, z małą, płaską, poprzeczną ścianką tylną 17 i dużą, płaską poprzeczną, przednią, ścianką 18. Jak widać, ścianka przednia 18 jest w czasie pracy dosunięta do występu oporowego 6, zaś ścianka zewnętrzna 16 styka się z powierzchnią 9, przez co zapewnione jest wzajemne klinowanie się rur.

W przykładzie realizacji przedstawionym na fig. 2 otwarty pierścień 7 ma na obwodzie serię wycięć promieniowych 19 o tej samej szerokości, wykonanych na ściance 16. Każde wycięcie ma tworzące równoległe do osi Χ-Χ i przebiega od ścianki 17 do ścianki 18. W tym przykładzie wycięcia rozłożone są w przybliżeniu równomiernie na obwodzie, za wyjątkiem obszaru 20, znajdującego się na pierścieniu naprzeciw przerwy 21, na którym to obszarze 20 nie ma wycięć. Istnienie wycięć 19 znacząco zwiększa obwodową sprężystość pierścienia w obszarze przerwy 21, przy czym pierścień zachowuje jednocześnie podwyższoną wytrzymałość na działanie sił osiowych w trakcie użytkowania instalacji. Tak więc, aby wprowadzić pierścień do kielicha, używa się, co jest ogólnie znane, dźwigni 22 zaopatrzonej w dwa kliny 23, zaznaczone liniami przerywanymi na fig. 2 i 3. Wprowadza się oba kliny do odpowiednich otworów promieniowych 24 przewidzianych po obu stronach przerwy 21, a następnie obraca się dźwignię wokół osi promieniowej Y-Y tej przerwy (strzałka F z fig. 2 i 3). Zasuwa się w ten sposób oba końce pierścienia za siebie (fig. 3), co powoduje dostateczne zmniejszenie średnicy zewnętrznej pierścienia, aby mógł on przejść przez kryzę wejściową 8 na początku montowania połączenia. Usuwa się następnie narzędzie 22 i, za pomocą innego zwykłego narzędzia, które nie zostało przedstawione na rysunku, rozdziela się końcówki pierścienia i umieszcza między nimi klocek 25 (fig. 4). Wewnętrzna średnica pierścienia jest wówczas większa, niż zewnętrzna średnica występu oporowego 6, dzięki czemu można wprowadzić końcówkę rury w kielich przez kryzę 8, rozciągnięty pierścień, kryzę 12 oraz uszczelkę 5, którą jednocześnie ściska się w kierunku promieniowym. W ten sposób występ oporowy 6 znajduje się we wnęce wejściowej kielicha przed pierścieniem 7.

Na koniec wyjmuje się klocek 25, dzięki czemu pierścień zaciska się sprężyście na końcówce rury za pośrednictwem swojej ścianki 15; cofa się końcówkę rury tak, że pierścień opiera się swoją ścianką 16 na powierzchni 9 kielicha, a następnie ślizgając się na końcówce

186 925 rury, styka się swoją przednią ścianką 18 z występem oporowym. Montaż złącza jest wówczas zakończony.

W przykładzie realizacji przedstawionym na fig. 5 głębokość wycięć 19 może się stopniowo zmniejszać w kierunku od obszaru przerwy 21 do obszaru 20, znajdującego się naprzeciwko. Pozwala to zasadniczo wyrównać na całym obwodzie pierścienia naprężenia niesione przez, materiał metalowy, z którego jest wykonany, wskutek wyżej opisanych odkształceń.

W innym przykładzie realizacji wycięcia 19 mogą znajdować się na wewnętrznej ściance 15 pierścienia lub zarówno na ściance 15, jak i na ściance 16, w którym to przypadku wycięcia te są korzystnie rozmieszczone naprzemiennie wzdłuż obwodu.

Jeżeli pierścień ma grubość w kierunku osi znaczącą w stosunku do średnicy, to dla rozwierania i zamykania przerwy 21 mogą wystarczyć jedynie wycięcia promieniowe 19. Wystarczają one gdy powierzchnia oporowa za otwartym pierścieniem jest powierzchnią jarzma wprowadzonego do wejścia kielicha, lecz nie pozwalają na uzyskanie pozycji skręconej, a jednocześnie wygiętej z fig. 3 potrzebnej, by wprowadzić pierścień do kielicha przedstawionego na fig. 1. W tym przypadku dla uzyskania pozycji z fig. 3, można użyć pierścienia otwartego z fig. 6 i 7, który różni się od poprzedniego tym, że wycięcia 19A są wycięciami w kierunku osiowym lub czołowym, wykonanymi na ściance szczytowej pierścienia, korzystnie na ściance tylnej 17, jak widać na rysunku. Ponadto, wycięcia rozmieszczone są równomiernie wzdłuż całego obwodu, łącznie z obszarem 20. Żadne z wycięć nie znajduje się jednak dokładnie naprzeciwko przerwy 21. Takie wycięcia 19A, o zasadniczo promieniowych tworzących, otwierają się promieniowo na ścianki 15 i 16. Wycięcia 19A znacznie zwiększają podatność pierścienia na skręcanie i zginanie, pozwalając jednocześnie na utrzymanie wysokiej wytrzymałości na siły osiowe, występujące w trakcie użytkowania instalacji. Tak samo, jak w poprzednim przykładzie, głębokość wycięć może zmniejszać się stopniowo w kierunku od obszaru przerwy 21 do obszaru 20, dla ujednolicenia naprężeń.

Alternatywnie lub dodatkowo można przewidzieć wycięcia 19A na ściance 18 pierścienia, zmieniające się wzdłuż obwodu tak jak opisano powyżej.

Zrozumiałe jest, że przy niewielkiej grubości pierścienia w kierunku promieniowym w stosunku do średnicy pierścienia, wycięcia osiowe lub czołowe 19A wystarczają dla uzyskania sprężonej pozycji z fig. 3. W przeciwnym przypadku jednakże, należy przewidzieć zarówno wycięcia promieniowe, jak i czołowe. Wycięcia te mogą być wykonane jako oddzielne od siebie lub jako połączone, jak w przykładzie wykonania z fig. 8 do 11.

W takim przypadku wycięcia mieszane 19B przewidziane są na całym obwodzie pierścienia, łącznie z obszarem 20. Każde wycięcie stanowi wycięcie promieniowe 19 przedłużone na ściankę tylną przez wycięcie 19A. Korzystne jest, gdy głębokość wycięć zmniejsza się stopniowo, jak widać na rysunku, w dwóch kierunkach - promieniowym i osiowym - od obszaru przerwy 21 do obszaru 20; w efekcie grubość promieniowa metalu el pozostającego na spodzie wycięcia wzrasta stopniowo od obszaru przerwy 21 do obszaru 20 (fig. 8) i to samo dzieje się z grubością osiową materiału e2 pozostającąw głębi wycięcia (fig. 9 i 10).

Należy zauważyć, że połączenia spodów wycięć z ich ściankami bocznymi są korzystnie zaokrąglone dla zmniejszenia łamliwości w tych strefach.

186 925

FIG. 7 taj

186 925

FIG. 10

186 925

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Blokowane połączenie elementów instalacyjnych, w szczególności rur, takie, że obejmuje kielich pierwszego elementu instalacyjnego, końcówkę drugiego elementu instalacyjnego, zagłębioną w tym kielichu oraz uszczelkę pierścieniową znajdującą się między kielichem a końcówką, występ stanowiący część końcówki, otwarty pierścień blokujący, obejmujący końcówkę bezpośrednio za wspomnianym występem i wprowadzany przez ściskanie i krzyżowanie jego końców, aby zmieścił się w kielichu, a następnie rozszerzanie go, aby przeszedł występ i w końcu zwolnienie, by zacisnął się na końcówce oraz powierzchnię oporową za pierścieniem należącą do kielicha, przy czym otwarty pierścień ma na przynajmniej jednej ściance obwodowej wiele wycięć, znamienne tym, że na ściance szczytowej osiowo (17) pierścienia znajduje się przynajmniej jedno wycięcie (19A, 19B), otwierające się zarówno na ściankę (16) promieniowo zewnętrzną, jak na ściankę (15) promieniowo wewnętrzną pierścienia (7), która obejmuje końcówkę (1) jednego z elementów instalacyjnych (2).
2. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że przynajmniej jedno wycięcie (19A) znajduje się tylko na ściance osiowo szczytowej, korzystnie na ściance tylnej (17) pierścienia (7).
3. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierścień ma po jednej serii wycięć znajdującej się na każdej z dwóch przeciwległych ścianek, przy czym obie serie wycięć są korzystnie przesunięte względem siebie wzdłuż obwodu.
4. Połączenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że pierścień ma co najmniej pierwsze wycięcie (19, 19A, 19B) znajdujące się naprzeciwko przerwy (21) pierścienia (7), ewentualnie w pobliżu tego obszaru, oraz przynajmniej drugie wycięcie, znajdujące się w sąsiedztwie przerwy (21), które ma głębokość większą, niż głębokość pierwszego wycięcia.
5. Połączenie według zastrz. 4, znamienne tym, że obszar pierścienia znajdujący się naprzeciwko przerwy (21) ma przekrój pełny.
6. Połączenie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że pierścień (1) ma serię wycięć (19,19A, 19B), których głębokość jest stopniowo coraz mniejsza w kierunku od obszaru przerwy (21) do obszaru (20), znajdującego się naprzeciwko.
7. Połączenie według zastrz. 4, znamienne tym, że głębokość wycięć (19B) jest zmienna po pierwsze w kierunku promieniowym, a po drugie w kierunku osiowym.
8. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że podstawowy przekrój pierścienia (7) jest pełny i o profilu wypukłym.
9. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierścień (7) ma z obu stron przerwy (21) promieniowe otwory (24).
10. Metalowy pierścień otwarty dla połączenia blokowanego elementów instalacyjnych, w szczególności rur, który ma na przynajmniej jednej ściance obwodowej wiele wycięć, znamienny tym, że na ściance osiowo szczytowej (17) pierścienia znajduje się przynajmniej jedno wycięcie (19, 19A, 19B), otwierające się zarówno na ściankę (16) promieniowo zewnętrzną pierścienia (7), jak i na ściankę (15) promieniowo wewnętrzną pierścienia (7), która obejmuje końcówkę (1) jednego z elementów instalacyjnych (2).
11. Pierścień według zastrz. 10, znamienny tym, że przynajmniej jedno wycięcie (19A) znajduje się tylko na ściance osiowo szczytowej, korzystnie na ściance tylnej (17) pierścienia (7).
12. Pierścień według zastrz. 10, znamienny tym, że na każdej z dwóch przeciwległych ścianek pierścienia znajduje się seria wycięć, przy czym obie serie wycięć są korzystnie przesunięte względem siebie wzdłuż obwodu.
13. Pierścień według zastrz. 10 albo 11, albo 12, znamienny tym, że zawiera co najmniej jedno pierwsze wycięcie (19, 19A, 19B) znajdujące się w obszarze przeciwległym względem przerwy (21) pierścienia (7), lub w pobliżu tego obszaru, oraz przynajmniej drugie

186 925 wycięcie, znajdujące się w sąsiedztwie przerwy, o głębokości większej, niż głębokość pierwszego wycięcia.
14. Pierścień według zastrz. 13, znamienny tym, że obszar pierścienia znajdujący się naprzeciwko przerwy (21) ma przekrój pełny.
15. Pierścień według zastrz. 13 albo 14, znamienny tym, że ma serię wycięć (19, 19A, 19B), o stopniowo coraz mniejszej głębokości w kierunku od obszaru przerwy (21) do obszaru (20), znajdującego się naprzeciwko.
16. Pierścień według zastrz. 13, znamienny tym, że głębokość wycięć (19B) jest zmienna po pierwsze w kierunku promieniowym, a po drugie w kierunku osiowym.
17. Pierścień według zastrz. 10, znamienny tym, że podstawowy przekrój pierścienia (7) jest pełny i o profilu wypukłym.
18. Pierścień według zastrz. 10, znamienny tym, że z obu stron przerwy (21) znajdują się promieniowe otwory (24).