PL206982B1 - Uszczelka blokująca - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest uszczelka blokująca do stosowania w zespole komory dławnicowej przy łączeniu rurowej części obejmowanej z rurową częścią obejmującą. Wynalazek jest ukierunkowany na urządzenie do połączenia dwóch odcinków rur, maksymalizujące zalety zarówno blokujących połączeń wciskanych, jak też połączeń mechanicznych, powszechnie znanych w tej dziedzinie. Wynalazek ma zastosowanie do długich odcinków rur, jak również do kształtek, akcesoriów i połączeń.

Ze względu na siły odporu, ruchy ziemi oraz mechaniczne siły zewnętrzne działające na rury, przemysł skoncentrował zasadniczą uwagę na problemie utrzymania połączeń pomiędzy sąsiednimi odcinkami rur po ich zainstalowaniu. Wynikiem tego zainteresowania jest cały szereg różnorodnych rozwiązań i sposobów podejścia znanych w tej dziedzinie. Większość spośród tych rozwiązań można sklasyfikować albo jako „połączenia wciskane, albo „połączenia mechaniczne. Odniesienia do „rur kierowane do zastosowania tego wynalazku należy rozumieć jako obejmujące także kształtki, złącza oraz inne akcesoria do rur.

Najpowszechniejszym sposobem połączeniowym stosowanym w tej dziedzinie do łączenia prostoliniowych odcinków rur jest konfiguracja „wciskana typu rura/kielich. Przykłady tych rozwiązań wciskanych podano w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2953398 i reprezentują one większość połączeń prostoliniowych odcinków rur. W typowej konfiguracji bosy koniec rury wsuwa się w kielichowe zakończenie drugiej rury poza ciasno wpasowaną uszczelkę. W połączeniu wciskanym zwykle nie występują pierścienie dociskowe, dławnice ani inne zewnętrzne środki ściskające. Ponadto, typowe połączenie wciskane nie zawiera środków blokujących, choć takie środki jak ściągi, betonowe bloki dociskowe, śruby oraz dodatkowe połączenia pierścieniowe stosowano w pewnych wypadkach w celu wywołania zablokowania połączeń. Postępy w tej dziedzinie doprowadziły do innowacji oraz modyfikacji połączeń wciskanych, polegających na dołączeniu środków blokujących. Przykłady takich blokowanych połączeń wciskanych zawierają opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5295697, 5464228 i 5067751. Zabezpieczanie połączenia w takich rozwiązaniach rozwojowych można zrealizować za pomocą segmentów blokujących lub klinów blokujących wewnątrz uszczelki, które sprzęgają się z bosym końcem rury. Segmenty blokujące są skierowane w taki sposób, aby umożliwiały wprowadzenie bosego końca rury w kielich, lecz pod działaniem przeciwnie skierowanych sił dążących do wysunięcia bosego końca rury, segmenty blokując obracają się, chwytając bosy koniec rury, powstrzymując dalsze jej wyciąganie. Efekt jest bardzo podobny do dziecięcej zabawki „pułapka na palce, a im silniejsze jest dążenie do wyciągnięcia rury, tym silniejsze jest działanie zaciskające wywierane przez wkładki. Te połączenia wciskane charakteryzują się większą podatnością i odpornością na działanie sił rozdzielających, zarówno osiowych, jak i pozaosiowych. W przemyśle napotkano jednak znaczące trudności w zastosowaniu tych połączeń do osprzętu, gdzie zamocowanie osprzętu w sposób dostateczny dla wytworzenia wysokich nacisków montażowych, początkowo koniecznych do wciśnięcia bosego końca rury w kielich, w takich konfiguracjach może okazać się niewykonalne.

„Połączenie mechaniczne jest dobrze znanym, standardowym sposobem połączenia, szeroko stosowanym w przemyśle rurowym. Takie połączenie łączy szczelnie w odniesieniu do płynu ze sobą dwa odcinki rur, ściskając w przekroju uszczelkę wokół bosego końca rury wewnątrz kielicha. Połączenia mechaniczne charakteryzują się kielichem z kołnierzem zewnętrznym na rurze przyjmującej, do którego to kielicha wprowadza się bosy koniec drugiej rury. Kielich jest przystosowany do osadzenia uszczelki, która dokładnie pasuje do obwodu bosego końca drugiej rury, a następnie do przyjęcia nośnego pierścienia dociskowego albo dławnicy. W trakcie montażu bosy koniec rury wsuwa się całkowicie w kielich i uszczelka zostaje mocno osadzona w kielichu i wokół bosego końca rury. Następnie dławnicę dociska się do uszczelki, mocując ją pewnie do kołnierza kielicha za pomocą takich środków jak śruby mocujące dokręcane względnie dużym momentem. Konfiguracja ta zwykle obejmuje obrzeże wokół wewnętrznej średnicy dławnicy, które po zamocowaniu biegnie osiowo wewnątrz kielicha. Konfiguracja dławnicy jest taka, że gdy obrzeże jest dociskane do uszczelki, zostaje ona ściśnięta pod naciskiem wystarczającym do jej odkształcenia. Gdy uszczelka jest ściskana pomiędzy kielichem i dł awnicą , jest ona w efekcie wyciskana do wewną trz w kierunku i do uzyskania uszczelniają cego styku zarówno z zewnętrzną powierzchnią wsuwanego odcinka rury, jak i wewnętrzną powierzchnią kielicha. Odkształcenie poprawia skuteczność uszczelniającego działania uszczelki poza to, które można łatwo uzyskać przy braku ściskania albo dużych sił wciskających.

PL 206 982 B1

Połączenie mechaniczne cieszy się powszechną aprobatą w przemyśle i stanowi przedmiot norm krajowych i międzynarodowych, jak np. ANSI/AWWA C111/A21.11-95. Mając na względzie przychylność przemysłu dla takich połączeń i zakorzeniony charakter tych norm w specyfikacjach, specyfikacjom tym powinno odpowiadać dowolne połączenie mechaniczne tak, aby uzyskać optymalne zadowalające rozwiązanie. Podjęto liczne próby wprowadzenia ulepszeń standardowych połączeń mechanicznych. Próby te prawie zawsze charakteryzują się włączeniem dodatkowego mechanizmu albo urządzenia stwarzającego mechaniczne połączenie odporne na rozdzielanie rur. Takie rozwiązania, które wymagają modyfikacji kielicha albo dławnicy (lub obydwu tych części), opisano przykładowo w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 784400 (Howe), który ujawnia wkładki blokujące wpuszczane w dławnicę, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 1818493 (McWane), który ujawnia zmodyfikowaną dławnicę, opartą na specjalnie zmodyfikowanych śrubach mających uzębione krzywki, obracających się na bosym końcu rury i wbijających się weń, gdy śruby zostają zahaczone pod zmodyfikowanym obrzeżem kielicha i wciśnięte w rowki w dławnicy.

Dalsze rozwiązania wykorzystują dodatkowe urządzenia blokujące albo zęby wprowadzone pomiędzy uszczelkę i dławnicę, które podczas dokręcania dławnicy wbijają się w bosy koniec rury. Takie urządzenia ujawniono w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4664426 (Ueki) i nr 5297826 (Percebois), a każde z nich, oprócz prostego układu kielich -uszczelka - dławnica typowego połączenia mechanicznego, wymaga zastosowania licznych dodatkowych urządzeń blokujących.

Rozwiązania ujawnione w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4878698 (Gilchrist), nr 5335946 (Dent i inni) oraz nr 5398946 (Hunter i inni) okazują się podatne na możliwe wczesne sczepianie się zębów wbijających przed pełnym osadzeniem dławnicy. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5803513 (Richardson i inni) próbuje rozwiązać ten problem poprzez zastosowanie ochronnych poduszek tak, aby zapobiec wczesnemu wbijaniu się zębów.

Dodatkowe rozwiązania wykorzystują zespół skręcający przymocowany do kielicha (albo weń wbudowany), który to zespół jest ukierunkowany w taki sposób, że podczas dokręcania pewnych specjalnie ukształtowanych śrub, śruby albo poruszane nimi urządzenie zostają wciśnięte w zewnętrzną powierzchnię bosego końca rury. Przykładami tych układów do skręcania śrubami są urządzenia sprzedawane przez EBAA Iron, powszechnie znane w tej dziedzinie techniki pod znakiem towarowym MEGALUG (zarejestrowanym pod nr 1383971). Dalsze przykłady tego typu rozwiązania zawiera opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4647083 (Hashimoto), w którym modyfikuje się standardową dławnicę poprzez wprowadzenie śrub, które działają na kliny blokujące podczas dokręcania. Gdy rurę instaluje się na podłożu ziemnym, zwykle niedogodne jest, jeżeli zachodzi konieczność dokręcania wielu dodatkowych śrub pod spodem rury w trakcie jej układania. Takie spodnie połączenia śrubowe zwiększają koszt i czas instalacji. Jeżeli jednak przykręcany układ blokujący wykorzystuje tylko kilka śrub, skierowany do wewnątrz nacisk śrub może w pewnych warunkach dążyć do odkształcania profilu przekroju bosego końca rury. Przykładowo, zastosowanie tylko trzech miejsc do skręcania śrubami może w pewnych okolicznościach wykazywać niepożądaną możliwość odkształcenia bosego końca rury do kształtu nieznacznie trójkątnego.

Fachowcy w tej dziedzinie zauważą, iż każda z tych konfiguracji także ma wady praktyczne, jak np. koszt wytwarzania dodatkowych elementów, oraz to, że dodatkowe elementy zwiększają możliwość niedopuszczalnej awarii.

Ponadto, każde z tych rozwiązań można uważać za połączenie „statyczne. Choć rurociągi tradycyjnie uważa się za konstrukcje sztywne i nieruchome, trwałe połączenie musi uwzględniać pewną ilość podatności i „luzu w połączeniach. Takie dostosowanie do ruchów jest konieczne, ponieważ środowisko, w jakim leżą rurociągi nie jest w rzeczywistości statyczne. Siły nacisku mogą wytwarzać obciążenia niewzdłużne albo pozaosiowe, które dążą do przemieszczenia odcinka rury o pewien kąt od wzdłużnej osi odcinków po dowolnej stronie takiej osi. Ponieważ naciski materiału transportowanego wewnątrz rury zmieniają się, w podobny sposób zmieniać się będą te siły. Oprócz tego, miejsca przebiegu rur są rzadko tak stabilne, jak to się powszechnie uważa. Faktycznie, rury mogą biec nad ziemią, w których to przypadkach takie rury są pozbawione pozytywnego wpływu czynników zwiększających stabilność, będących wynikiem montażu na podłożu albo w wykopie. I wreszcie, nawet typowe, ułożone na ziemi rury muszą znosić przesunięcia spowodowane osiadaniem, erozją, ubijaniem, siłami mechanicznymi (np. pochodzącymi od pobliskich budowli) oraz ruchami ziemi (jak np. trzęsienia ziemi).

PL 206 982 B1

Odmianę połączenia wciskanego ujawnia opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2201372 (Miller), w którym wykorzystuje się ściskany pierścień zatrzaskowy montowany wewnątrz specjalnego obrzeża kielicha w celu wywierania nacisku na segmenty blokujące i wciśnięcia ich w ten sposób w bosy koniec rury. Alternatywne rozwiązania u Millera podobnie wciskają podczas montażu segmenty blokujące w końcówkę rury. W rozwiązaniu znanym z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3445120 (Barr) w podobny sposób wykorzystuje się uszczelkę z całkowicie zamkniętymi w niej segmentami blokującymi usztywniającymi, które na ogół są rozmieszczone w układzie stożka ściętego. Uważa się, że takie segmenty nadają uszczelce wytrzymałość na ściskanie wzdłuż płaszczyzny zawierającej obydwa końce segmentu. Gdy na bosy koniec rury działają siły wyciągające, uszczelka toczy się w miarę ruchu rury. Gdy uszczelka toczy się, powinna ostatecznie napotkać położenie, w którym usztywniona płaszczyzna musi zostać ściśnięta, aby toczenie trwało nadal. W optymalnych warunkach, dzięki usztywnieniu, uszczelka nie może ściskać się, a tym samym nie może toczyć się dalej. Z chwilą, gdy toczenie ustaje, uszczelka staje się statyczną blokadą cierną pomiędzy bosym końcem rury i kielichem. W szczególności, wśród innych cech wyróżniających, rozwiązanie ujawnione przez Barra pozostaje połączeniem ciernym guma-rura.

Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 6220635 ujawnia urządzenie do mocowania bosego końca z kołnierzem dwóch rurowych elementów, z wykorzystaniem ściskanej uszczelki elastomerowej. Uszczelka ma korpus, który opiera się o przeciwkołnierz w celu wywierania nacisku na uszczelkę. Korpus ma co najmniej jedno wgłębienie ułatwiające rozprężanie elastomerowej uszczelki.

Opis polskiego zgłoszenia patentowego P.135069 ujawnia przegubowo przesuwne połączenie powszechnie stosowanych rur kielichowych, takich jak rury wodociągowe i kanalizacyjne, składające się z uszczelki, tulei i dławnicy. W rozwiązaniu tym w przedniej części kielicha jest umieszczona elastyczna pierścieniowa uszczelka, która jest ściskana pomiędzy tuleją dystansową a dławnicą. W położeniu wyjściowym czoło bosego końca rury jest oddalone od dna kielicha na odległość umożliwiającą ruchy wzdłużne bosego końca rury w kielichu.

Opis polskiego zgłoszenia patentowego P.138491 ujawnia urządzenie do rozłącznego łączenia przewodów rurowych, zwłaszcza nieruchomych przewodów rurowych, w którym łączone przewody są zakryte za pomocą tulei podporowej. Strony czołowe tej tulei są skośnie ścięte, a pomiędzy tuleją a ścianką rury jest umieszczony materiał uszczelniający. Urządzenie ma kołnierze ściskające materiał uszczelniający, które są połączone śrubami ściągającymi.

Celem wynalazku jest dostarczenie uszczelki wymiennej z uszczelkami standardowych połączeń mechanicznych, która umożliwia przekształcenie połączenia w połączenie blokowane, bez konieczności jakiejkolwiek rekonfiguracji lub adaptacji kielicha, bosego końca rury lub dławnicy odnośnego połączenia mechanicznego. Ponadto istnieje zapotrzebowanie na stworzenie dynamicznego połączenia do rur, które nie wymaga dużych sił wcisku.

Zgodna z wynalazkiem uszczelka blokująca do stosowania w zespole komory dławnicowej przy łączeniu rurowej części obejmowanej z rurową częścią obejmującą, zawierająca ściśliwy korpus mający powierzchnię skierowaną do bosego końca rury, powierzchnię promieniowo zewnętrzną, powierzchnię skierowaną do dławnicy oraz rynienkę usytuowaną na albo promieniowo do wewnątrz powierzchni promieniowo zewnętrznej, oraz co najmniej jeden element blokujący mający część korpusu zagnieżdżoną w ściśliwym korpusie oraz część zębatą sprzęgalną z rurową częścią obejmowaną, charakteryzuje się tym, że co najmniej jeden element blokujący jest obracalny do stanu penetrującego sprzęgnięcia z rurową częścią obejmowaną, w stanie wciśnięcia uszczelki w rurową część obejmującą.

Uszczelka korzystnie ma co najmniej trzy elementy blokujące, przy czym te elementy blokujące są korzystnie rozmieszczone wokół niej w jednakowych odstępach.

Korzystnie, co najmniej jeden element blokujący ma ponadto powierzchnię dociskową i powierzchnię tylną oraz występ, przy czym powierzchnia tylna przebiega promieniowo na zewnątrz i osiowo do tyłu wzdłuż nachylenia ku występowi, a część zębata ma zęby ustawione w układzie łukowym.

Ponadto korzystnie w stanie ostatecznego zmontowania rurowej części obejmowanej z rurową częścią obejmującą występ co najmniej jednego elementu blokującego jest osadzony w rurowej części obejmującej, a część zębata co najmniej jednego elementu blokującego jest osadzona w rurowej części obejmowanej.

Korzystnie, rynienka stanowi fragment zewnętrznego obrysu promieniowo zewnętrznej powierzchni.

PL 206 982 B1

Korzystnie, powierzchnia promieniowo zewnętrzna zawiera powierzchnię dociskaną do gniazda i powierzchnię kontrolującą odkształcenie, przy czym ta powierzchnia kontrolująca odkształcenie prowadzi do rynienki i jest umieszczona pod kątem 5 - 20° względem środkowej osi uszczelki.

Rynienkę korzystnie stanowi pustka pod powierzchnią promieniowo zewnętrzną.

Uszczelka korzystnie ma ponadto szereg obszarów o różnej gęstości.

Uszczelka korzystnie ma zmienny środek nacisku.

Korzystnie, ten co najmniej jeden element blokujący ma szereg zębów, przy czym te zęby korzystnie wystają poza materiał uszczelki.

Wynalazek można opisać zasadniczo jako uszczelkę do przekształcania standardowego połączenia mechanicznego w blokowane połączenie mechaniczne, bez konieczności zmiany konfiguracji kielicha, bosego końca rury czy też dławnicy połączenia, oraz bez potrzeby stosowania dodatkowych kształtek lub urządzeń. W praktycznej realizacji wynalazku można wykorzystać układ kielicha i dławnicy standardowego połączenia mechanicznego do połączenia bosego końca jednego odcinka rury z kielichem drugiej rury w układzie blokowanym (blokowane określa się jako odporność na rozdzielanie osiowe skojarzonego kielicha i bosego końca rury), przy czym blokowane opiera się na siłach przewyższających tarcie pomiędzy gumą i rurą. W bardziej konkretnej dyskusji dotyczącej niektórych spośród ujawnionych postaci, wynalazek obejmuje formowanie uszczelki przeznaczonej do dopasowania do kielicha w taki sposób, że w spoczynku istnieje pustka, do której odkształca się uszczelka, co z kolei wpływa na ruch obrotowy elementu blokującego. W ten sposób konfiguracja uszczelki wpływa na rozkład w czasie i zakres ruchu obrotowego w trakcie procesu mocowania dławnicy do kielicha. Można uniknąć nadmiernej penetracji, zapewniając równocześnie wystarczającą penetrację we właściwej chwili. Kontrolowanie rozkładu w czasie i zakresu ruchu obrotowego elementu blokującego wpływa na charakterystykę uszczelki i dotyczą tego opisane postacie wynalazku. Zakres ruchu obrotowego elementu blokującego oddziałuje na wprowadzanie blokowania. Z chwilą wystąpienia blokowania, co typowo ma miejsce, gdy element blokujący obróci się do położenia wcisku pomiędzy kielichem i bosym końcem rury, dalsze znacząco pomocne ściskanie uszczelki więcej już nie zachodzi. Zbyt wczesne obracanie elementów blokujących prowadzi do ściśnięcia uszczelki niewystarczającego do odpowiedniego uszczelnienia. Zbyt późne obracania elementów blokujących może niedostatecznie zblokować połączenie.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat typowego połączenia mechanicznego z uszczelką na właściwym miejscu; fig. 2 - nienaprężoną uszczelkę według wynalazku w fazie początkowej w miejscu, w którym można zobaczyć położenie i przekrój elementu blokującego, w przekroju; fig. 3 - jedną z postaci uszczelki w przekroju; fig. 4 - uszczelkę i element blokujący w połączeniu podczas operacji montaż u, w fazie przejściowej; fig. 5 - postać konfiguracji elementu blokującego użyteczną w wynalazku; fig. 6 - połączenie według wynalazku po ściśnięciu i w stanie zablokowanym, powodującym blokowane połączenia; fig. 7 - alternatywną postać elementu blokującego użyteczną w uszczelce według wynalazku; fig. 8 - uszczelkę do zastosowania w wynalazku, ukazując alternatywną postać elementu blokującego na swoim miejscu, w przekroju.

W dalszym ciągu zamieszczono szczegółowy opis wynalazku. Fachowcy w tej dziedzinie zrozumieją, że specyficzne aspekty przedstawione w opisie mają na celu zilustrowanie postaci najbardziej korzystnych według wynalazku i nie należy ich interpretować jako ograniczających zakres wynalazku. Odniesienia do „rury czynione w opisie należy rozumieć jako odnoszące się w równym stopniu do dowolnego odcinka rury, akcesoriów, kształtek bądź też dowolnego innego podłączonego urządzenia albo elementu, bez względu na sposób lub materiał użyty do wytworzenia.

Nawiązując obecnie do rysunku, fig. 1 przedstawia schemat typowego połączenia mechanicznego. Montaż połączenia według wynalazku realizuje się w praktyce w sposób znany w tej dziedzinie. W szczególnoś ci, lecz bez ograniczania znanych wariantów, które moż na w równej mierze zastosować do wynalazku w stanie, w jakim są znane w tej dziedzinie, połączenie zawiera następujące elementy powiązane następującymi zależnościami. Na bosym końcu 10 rury, stanowiącym rurową część obejmowaną, umieszcza się pierścień dociskowy albo dławnicę 11, po czym wokół zewnętrznej powierzchni bosego końca 10 rury umieszcza się uszczelkę 2. Bosy koniec 10 rury przesuwa się wówczas do przodu wewnątrz kielicha 12, stanowiącego rurową część obejmującą, dopóki koniec 41 bosego końca 10 rury nie zatrzyma się na pierścieniowym stopniu 42 wewnątrz kielicha 12. Uszczelkę 2 przesuwa się w kielichu 12, dopóki nie zostanie osadzona w pierścieniowym gnieździe 43, jak pokazano na rysunku. Wówczas dławnicę 11 dociska się do uszczelki 2 i mocuje do kielicha 12 urządze6

PL 206 982 B1 niami mocującymi, które dla ilustracji przedstawiono tu jako śruby 44 przechodzące przez otwory 46 i dokręcone nakrętkami 47. Jak to wyraźnie widać, podczas dociągania albo dokręcania nakrętek 47, dławnica 11 jest dociskana do uszczelki 2, powodując jej ściskanie. Dla fachowca związanego z przemysłem będą oczywiste alternatywne środki mocujące, jak np. zaciski mimośrodowe, blokady krzywkowe, ukośne kliny, ukośne pierścienie oraz nity, i mogłyby one obejmować dowolny mechanizm, jaki można zastosować do zmniejszania odległości osiowej pomiędzy dławnicą 11 i kielichem 12. Ze względu na ograniczającą obecność gniazda 43 i dławnicy 11 odkształcanie uszczelki 2 może być skierowane głównie promieniowo do wewnątrz i do uszczelniającego sprzęgnięcia z bosym końcem 10 rury. Wynalazek opiera się na tej wzajemnej zależności i nie wymaga żadnych zmian bosego końca rury, kielicha ani dławnicy, choć w ramach idei wynalazku takie zmiany można uwzględnić, jeżeli takie modyfikacje są z innych względów pożądane.

Jak to jest znane w tej dziedzinie, tradycyjne rozumowanie podpowiada, że profil uszczelki 2 w stanie spoczynkowym zasadniczo pasuje do wewnętrznego profilu kielicha 12 w miejscu, w którym uszczelka 2 ma się znajdować po ostatecznym montażu. Celem takich pasujących do siebie profili jest umożliwienie ścisłego dopasowania uszczelki 2 do kielicha 12 tak, aby poprawić szczelność w odniesieniu do płynu. W pokazanej postaci klasyczna wiedza podpowiadałaby, aby promieniowo zewnętrzny profil uszczelki 2 miał w przybliżeniu taką samą konfigurację jak gniazdo 43 kielicha 12. Jak pokazano na fig. 1, w stanie spoczynkowym główne powierzchnie współpracujące znanej uszczelki będą współpracować gładko z wewnętrznymi powierzchniami kielicha 12. Stosownie do powyższego, w znanych uszczelkach, po zmontowaniu profil uszczelki w tych obszarach styku uszczelniającego jest zasadniczo taki sam jak profil uszczelki w stanie spoczynkowym.

Jak przedstawiono na fig. 2 i 8, element blokujący 1 według wynalazku może być zbudowany tak, aby mieścić się wewnątrz uszczelki 2, która jest ukształtowana w sposób umożliwiający dopasowanie do dowolnego standardowego połączenia mechanicznego bez konieczności wprowadzania zmian do konfiguracji kielicha, dławnicy czy też bosego końca rury. Uszczelka 2 jest wykonana z elastomeru albo innego sprężystego lub odkształcalnego materiału, który może być zastosowany w praktycznym wykonaniu połączenia mechanicznego, jak to zrozumieją fachowcy w tej dziedzinie. Użyteczną postacią uszczelki 2, jak pokazano na fig. 3, jest pierścień z promieniowo wewnętrzną powierzchnią 4, która jest przystosowana do styku z bosym końcem 10 rury, powierzchnią dławnicową 7, która jest przystosowana do ściskania przez dławnicę 11 albo pierścień dociskowy, powierzchnią czołową 61, która prowadzi podczas wciskania osiowego, oraz promieniowo zewnętrzną powierzchnią pokazaną na rysunku jako niedopasowaną dokładnie do gniazda 43 w stanie spoczynkowym. W szczególności, w pokazanej postaci promieniowo zewnętrzna powierzchnia uszczelki 2 ma powierzchnię 9 dociskaną do gniazda w części kierującej uszczelki 2 w pobliżu powierzchni czołowej 61, która jest przeznaczona do współpracy z powierzchnią gniazda 43 i uszczelniania. Także charakterystyczna w pokazanej postaci jest powierzchnia 62 kontrolująca odkształcanie, która w stanie spoczynkowym jest oddalona od gniazda 43, tworząc promieniowo ściśniętą rynienkę 63, zanim profil uszczelki 2 rozciągnie się ponownie promieniowo na zewnątrz, aby napotkać kielich 12 w obszarze tylnej uszczelki 64. Mimo iż powierzchnie te można łatwo odróżnić na rysunku i w niniejszej dyskusji, jednak przejście pomiędzy powierzchniami może nie być łatwo widoczne w stanie nieściśniętym, jak w pokazanej konfiguracji. W pokazanych postaciach uszczelka 2 spełnia wszystkie wymagania normy ANSI/AWWA C111/A21.11-95. W szczególności, dla dowolnego danego bosego końca 10 rury uszczelka 2 dąży do uzyskania nieco mniejszej średnicy wewnętrznej niż średnica zewnętrzna bosego końca 10 rury. Stosownie do powyższego, założenie uszczelki 2 na zewnętrzną powierzchnię bosego końca 10 rury będzie zwykle wymagać przyłożenia siły w celu naciągnięcia rozciągniętej uszczelki 2 na bosy koniec 10 rury.

Opisując alternatywnie należy zauważyć, że rynienka 63, będąca pierścieniowym zagłębieniem (w sensie promieniowym) charakteryzuje się tym, że gdy uszczelkę 2 wsuwa się do kielicha możliwie jak najgłębiej w stanie spoczynkowym (np. przed odkształceniem) i obraca się w celu zetknięcia z kielichem 12 w obszarze gniazda 43, na ile tylko można bez odkształcania, pomiędzy uszczelką 2 i gniazdem 43 pozostaje pustka; takie zagłębienie albo pustkę stanowi rynienka 63.

Jak pokazano na fig. 2 i 4, w tej postaci część rynienki 63 pozostaje wolna od materiału uszczelki, nawet podczas niektórych zaawansowanych etapów ściskania i montażu. Należy zauważyć, że rynienka 63 w innych postaciach mogłaby być zakryta przez warstewkę gumy albo w inny sposób mogłaby być pustką pod promieniowo zewnętrzną powierzchnią uszczelki 2 i nadal mogłaby być i funkcjonować jako rynienka 63 według idei i zakresu wynalazku.

PL 206 982 B1

Nie ograniczając zastosowania konstrukcji, skutków albo zakresu wynalazku, czy też innych możliwych zalet praktycznej realizacji wynalazku uważa się, że robocze aspekty dysponowania tą pustką w pokazanej postaci przynoszą co najmniej dwie korzyści, z których każda z osobna stanowi postęp w tej dziedzinie. Należy zauważyć, że nie ogranicza się wynalazku poprzez tę dyskusję tylko do postaci mających jedną lub więcej spośród tych zalet. Po pierwsze uważa się, że dociskanie powierzchni 9 dociskanej do gniazda niezależnie od powierzchni 62 kontrolującej odkształcenie do gniazda 43 w różnych położeniach stwarza dwa oddzielne obszary uszczelnienia, z gradientami ściskania pomiędzy punktami początkowego styku z gniazdem 43, co poprawia skuteczność uszczelnienia. Także tylna uszczelka 64 w ściskanym styku z powierzchnią styku 49 dla uszczelki może stwarzać jeszcze inny obszar uszczelniania. Wygląda na to, że stwarza to maksymalny docisk do co najmniej jednego punktu w obszarze uszczelki 2, który służy przeciwdziałaniu wyciekom płynu pod wysokim ciśnieniem, wykorzystując nadal podatność i inne zalety uszczelnienia niskociśnieniowego o dużym polu powierzchni.

Drugą widoczną korzyścią jest robocze oddziaływanie na ruch elementu blokującego 1, co opisano bardziej szczegółowo w dalszym ciągu.

Uszczelka 2 zawiera co najmniej jeden element blokujący 1, który może być ukształtowany w sposób pokazany na fig. 5, pokazany także jako osadzony w uszczelce 2 na fig. 8. W zwykle przyjętej praktyce realizacji wynalazku, pewna liczba elementów blokujących 1 będzie rozmieszczona obwodowo wokół i wewnątrz uszczelki 2, a choć to korzystne, rozmieszczenie nie musi być dokładnie albo nawet w przybliżeniu symetryczne. Liczbę takich elementów blokujących 1 można dobrać stosownie do spodziewanych sił rozdzielających mogących działać na połączenie, przy czym w przypadku większej siły zaleca się większą liczbę elementów blokujących 1. Zaleca się użycie nie mniej niż trzech takich elementów blokujących 1, lecz wynalazek nie jest ograniczony w ten sposób. Przykładowo, korzystny układ elementów blokujących 1 do zastosowania w odniesieniu do rury o średnicy ośmiu cali (203,2 mm), przeznaczonej do przepływu płynów pod ciśnieniem ok. 2,4 MPa (350 psi), zawiera osiem do dziesięciu elementów blokujących 1 rozmieszczonych równomiernie na obwodzie uszczelki 2 skierowanym do bosego końca rury (np. na promieniowo wewnętrznej powierzchni 4). Alternatywą byłoby zastosowanie pojedynczego elementu blokującego 1 o znacznym obwodzie względem obwodu uszczelki 2 (co najmniej połowie jej obwodu).

Siły rozdzielające (pokazane schematycznie jako wektory 50, 50a i 50b na fig. 1) dążą do wyciągnięcia bosego końca 10 rury z kielicha 12. Jak zaznaczono wektorem 50, niektóre z sił rozdzielających są skierowane współliniowo do wspólnej osi zmontowanych odcinków rur. Inne siły rozdzielające są pozaosiowe, jak zaznaczono wektorami 50a i 50b, co może być spowodowane przesunięciem warstw podłoża albo nierównomiernym zamocowaniem wokół obwodu bosego końca 10 rury. Element blokujący 1 jest przeznaczony do chwytania bosego końca 10 rury i przekształcania sił rozdzielających na siły co najmniej częściowo przeciwstawne kielichowi 12. W tym celu element blokujący 1 ma zęby 6, które są przystosowane do wystawania z wewnętrznej powierzchni 4 uszczelki 2, co najmniej po ściśnięciu uszczelki 2 dławnicą 11. Zęby 6 są przystosowane do stykania się z bosym końcem 10 rury i najkorzystniej są ukształtowane z substancji, która jest twardsza niż materiał stanowiący zewnętrzną powierzchnię bosego końca 10 rury. W szczególnej postaci, w stanie nieściśniętym uszczelki 2 zęby 6 są już wysunięte z wewnętrznej powierzchni 4, jak to pokazano na fig. 8. To wysunięcie może być wystawaniem z wewnętrznej powierzchni 4 albo nieznacznym zagłębieniem pod wewnętrzną powierzchnią 4 w połączeniu z brakiem materiału uszczelki zakrywającego zęby, co ma miejsce w postaci pokazanej na fig. 3 i na dalszych figurach. Jak pokazano na fig. 3 i 8, uszczelka 2 może być ukształtowana z wybraniem wokół zębów 6, aby zapobiec kolizji z zębami 6 podczas ich wcinania się w bosy koniec 1 rury. Alternatywna korzystna postać ukazuje zęby 6 nieznacznie zagłębione w uszczelkę 2 i zakryte membraną albo cienką warstwą ściśliwego lub przebijalnego materiału. Sugeruje się, aby co najmniej część obszaru pomiędzy zębami 6 albo w ich bezpośrednim sąsiedztwie była pozbawiona gumy tak, aby umożliwić zagłębianie w bosy koniec 10 rury. Zaletą początkowego ukrycia jest to, że pozwala to na większe przemieszczenie dławnicy 11 i tym samym silniejsze ściskanie uszczelki 2, przed zasadniczym wbiciem zębów 6 w bosy koniec 10 rury. Tym samym można osiągnąć większą skuteczność uszczelnienia.

Korzystnie, element blokujący 1 ma szereg zębów 6. W badanej konfiguracji wierzchołki zębów 6 są rozmieszczone w układzie łukowym. Układ łukowy zwiększa zdolność zębów 6 do wbijania się w bosy koniec 10 rury, mimo zmian obwodu bosego końca 10 rury albo wewnętrznych wymiarów kielicha 12. Dzieje się tak, gdyż większa szczelina (wynikająca często z odchyłek wykonawczych) pomię8

PL 206 982 B1 dzy bosym końcem 10 rury i wewnętrznymi wymiarami kielicha 12 (w szczególności pierścieniowego gniazda 43 pod uszczelkę) będzie powodować, że w trakcie montażu element blokujący 1 będzie obracać się podczas ściskania uszczelki 2 w kierunku ostrzejszego kąta względem bosego końca 10 rury niż istniejący w stanie nieściśniętym, jak pokazano na fig. 2. Biorąc pod uwagę łukowy układ zębów 6, podczas takiego ruchu obrotowego elementu blokującego 1 leżące najbardziej wewnątrz w kierunku osiowym zęby obracają się do styku z bosym końcem 10 rury. Łukowy układ dalej wymusza styk co najmniej dwóch zębów 6 z bosym końcem 10 rury, bez względu na ruch obrotowy elementu blokującego 1. Dzieje się tak, gdyż w układzie łukowym można poprowadzić linię prostą pomiędzy dwoma sąsiednimi zębami 6. Korzystnie, obecność dodatkowych zębów 6 z każdej strony dowolnego wbijającego się zęba 6 przyczynia się do wspomagania zapobieganiu nadmiernemu wbijaniu elementu blokującego 1 w bosy koniec 10 rury dzięki temu, że te sąsiednie zęby będą skierowane pod pewnym kątem do bosego końca 10 rury tak, że nie są one optymalnie ustawione do wbijania się; zamiast tego sąsiednie zęby 6 będą dążyć do styku z bosym końcem 10 rury pod kątem zasadniczo bardziej równoległym do bosego końca 10 rury niż w przypadku tych zębów 6, które wbijają się w bosy koniec 10 rury. Stosownie do powyższego, ze względu na bardziej równoległy kąt, sąsiednie zęby 6 działają jako elementy powstrzymujące dalsze zagłębianie.

W pokazanym układzie przedstawionym szczegółowo na fig. 5, element blokujący 1 w przekroju ma zębaty brzeg 16, z zębami wystającymi z niego w układzie łukowym, jak to omówiono wyżej, oraz powierzchnię tylną 13, biegnącą promieniowo i osiowo z nachyleniem w kierunku występu 17. Pokazana powierzchnia tylna 13 jest przystosowana do pozostawania w bezpośredniej bliskości albo nawet w bezpośredniej styczności z dławnicą 11, gdy połączenie mechaniczne jest zmontowane. Elementem łączącym występ 17 w kierunku osiowym do wewnątrz z zębatym brzegiem 16 jest powierzchnia albo szereg powierzchni dociskowych 15. W tej postaci powierzchnia tylna 13 znajduje się w bezpośredniej bliskości dławnicy 11, gdy połączenie jest zmontowane, górny występ 17 zaś, będący skrajnym promieniowo zewnętrznym obszarem elementu blokującego, znajduje się w bezpośredniej bliskości powierzchni styku 49 dla uszczelki w kielichu. Pomiędzy powierzchnią 9 dociskaną do gniazda (zwłaszcza stopniem 8) a elementem blokującym 1 objętość elastomerowego materiału uszczelki 2 jest większa niż pomiędzy powierzchnią tylną 13 i dławnicą 11.

Po wprowadzeniu bosego końca 10 rury w uszczelkę 2 zębaty brzeg 16 elementu blokującego 1 może być naciskany promieniowo na zewnątrz w wyniku obecności bosego końca 10 rury i może powodować ruch obrotowy elementu blokującego 1. Objętość ściśliwego materiału pomiędzy powierzchniami dociskowymi 15 elementu blokującego a gniazdem 43 umożliwia taki ruch na zewnątrz albo ruch obrotowy bez naruszania integralności uszczelki 2. Biorąc pod uwagę łukowy układ zębów 6 wzdłuż zębatego brzegu 16, nawet w przypadku ruchu obrotowego promieniowo na zewnątrz, co najmniej jeden ząb 6 będzie gotowy do zetknięcia się z bosym końcem 10 rury po ściśnięciu (choć przyznaje się w ramach idei wynalazku, że dowolny ząb albo wszystkie zęby 6 mogą być odsunięte od fizycznego styku z bosym końcem 10 rury z powodu zagłębienia zębów 6 elementu blokującego 1 w uszczelce bądź też obecności cienkiej warstwy materiału elastomerowego albo innej substancji, jeżeli tylko materiał albo substancja nie wystarczy do zakłócenia skutecznego pochwycenia co najmniej jednego z zębów 6 z bosym końcem 10 rury po całkowitym ściśnięciu uszczelki 2, jak opisano niżej). Bosy koniec 10 rury można wsuwać, tak jak w znanych rozwiązaniach, do momentu zatrzymania przez pierścieniowy stopień 42.

Po takim wsunięciu bosego końca 10 rury w kielich 12, uszczelka 2 będzie w położeniu zasadniczo jak przedstawione na fig. 2 i uszczelka 2 może się już stykać w pewnym punkcie z gniazdem 43. W każdym wypadku zasadnicze ściskanie uszczelki 2, tak jak ściskanie wystarczające do wywołania efektu uszczelnienia i mocowania połączenia w tym punkcie, jeszcze nie nastąpiło. Dalszy montaż odbywa się poprzez przemieszczanie obrzeża 71 dławnicy do styku z powierzchnią dławnicową 7 uszczelki 2 i do kielicha 12. Jak to będzie oczywiste dla fachowców w tej dziedzinie, to przemieszczanie dławnicy 11 będzie wskutek styku z uszczelką 2 wciskać uszczelkę 2 do wewnątrz do styku albo silniejszego styku z gniazdem 43. Jak pokazano na fig. 4, uszczelka 2, a w pokazanej postaci zwłaszcza powierzchnia 9 dociskana do gniazda, zaczyna się odkształcać w styczności z gniazdem 43. Odkształcanie uszczelki 2, zwłaszcza w obszarze odkształcenia powierzchni 62 kontrolującej odkształcenie, zaczyna występować w przedstawionej postaci przed zasadniczym ruchem obrotowym elementu blokującego 1. Tę fazę operacji montażu uważa się za fazę początkową, charakteryzującą się zasadniczo postępowym ruchem elementu blokującego. Siły działające na element blokujący są zasadniczo zrównoważone pomiędzy dławnicą 11 działającą na powierzchnię tylną 13 elementu blokującego 1

PL 206 982 B1 i energią ściskania zmagazynowaną w gumowej uszczelce uwię zionej pomię dzy elementem blokują cym 1, bosym końcem 10 rury i kielichem 12. Ta energia ściskania działa na element blokujący 1 w miejscu znanym jako „środek nacisku, co do którego uważa się, iż w przedstawionych postaciach znajduje się on zasadniczo na jednej linii z wektorem siły, jaką dławnica 11 działa na element blokujący 1.

Ponieważ dławnica 11 przemieszcza się nadal do wnętrza kielicha 12 poza punkt pokazany na fig. 4, element blokujący 1 zaczyna się obracać. Ta faza operacji montażu jest fazą przejściową i charakteryzuje się względnie malejącą wielkością ruchu postępowego elementu blokującego 1 i względnie rosnącą wielkością ruchu obrotowego elementu blokującego 1. Innymi słowy, górny występ 17 przemieszcza się wewnątrz kielicha z większą prędkością niż zęby 6 dla danego wejścia dławnicy 11. Dzieje się tak, gdyż środek nacisku energii ściskania zmagazynowanej w uszczelce przemieszcza się bliżej zębów 6 elementu blokującego 1 i oddala się od górnego występu 17 w miarę ściskania uszczelki. Ruch obrotowy elementu blokującego 1 w tym punkcie postaje pod wpływem rynienki 63 i jest związany z ruchem środka nacisku uszczelki w kierunku zębów 6. Ponieważ rynienka 63 przedstawia obszar o mniejszej wytrzymałości na ściskanie, a wskutek tego na odkształcanie (jest rzeczą znaną w tej dziedzinie, że guma ma tendencję do odkształcania, lecz nie do sprężania), górna (jak pokazano na figurach) część elementu blokującego 1 obraca się w kierunku rynienki 63, zmniejszając wielkość rynienki 63, w miarę jak materiał uszczelki odkształca się w tym obszarze.

Ruch obrotowy elementu blokującego 1 trwa zasadniczo w ten sposób, w miarę jak dławnica 11 przemieszcza się do punktu, w którym element blokujący 1 znajduje się w oporowym styku zarówno z bosym końcem 10 rury, jak i z kielichem 12. Tę fazę operacji montażu określa się mianem fazy końcowej i w przedstawionej postaci charakteryzuje się ona zasadniczo ruchem obrotowym elementu blokującego 1 i zasadniczym zapadnięciem rynienki 63. To ustawienie elementu blokującego i uszczelki przedstawiono na fig. 6. Oporowy styk w przedstawionej postaci zachodzi zasadniczo pomiędzy zębem 6 i występem 17 elementu blokującego 1 oraz odpowiadającymi im powierzchniami połączeniowymi bosego końca 10 rury i kielicha 12. Do momentu wejścia w końcową fazę montażu, jeżeli ząb 6 znajduje się w oporowym styku z bosym końcem 10 rury albo występ 17 znajduje się w oporowym styku z kielichem 12, należy rozumieć, że ten styk ma charakter ślizgowy. Po zasadniczym zgnieceniu rynienki 63 i rozpoczęciu końcowej fazy montażu dalsze odkształcanie uszczelki jest skrajnie ograniczone, co skutecznie zapobiega dalszemu przemieszczaniu elementu blokującego 1 w kierunku osiowym. Każda dodatkowa siła dociskowa przyłożona do mechanizmu mocującego pomiędzy dławnicą 11 i kielichem 12 (np. do śrub 44) nadaje dużą energię obrotową elementowi blokującemu, wskutek braku równowagi pomiędzy wektorem siły wytworzonej przez styk dławnicy 11 i elementu blokującego 1 oraz wektorem pomiędzy środkiem nacisku uszczelki 2 i elementem blokującym 1. W tym momencie każdy dalszy ruch obrotowy elementu blokującego 1 powoduje penetrację elementu blokującego 1 w bosy koniec 10 rury za pomocą zębów 6 i penetrację elementu blokującego 1 w kielich 12 za pomocą występu 17 poprzez odkształcanie plastyczne bosego końca 10 rury i kielicha 12. Penetracja ta zapewnia mechaniczną blokadę pomiędzy bosym końcem 10 rury i kielichem 12 za pośrednictwem elementu blokującego 1 i w ten sposób uzyskuje się połączenie blokowane.

Po zamontowaniu, stanie się oczywiste z wcześniejszego opisu, że co najmniej jeden ząb 6 pozostaje w zaciskowej styczności z bosym końcem 10 rury, występ 17 zaś pozostaje w styczności z kielichem 12. Każda próba wysunięcia bosego końca 10 rury na zewnątrz z kielicha 12 zmusza ten co najmniej jeden ząb 6 do ruchu osiowego w kierunku na zewnątrz kielicha 12 wraz z bosym końcem 10 rury, lecz ruch osiowy nie jest możliwy ze względu na oporowy styk pomiędzy powierzchnią tylną 13 i obrzeżem 71 dławnicy, oraz ruch obrotowy elementu blokującego w kierunku, który wytwarza opór osiowy jak również nacisk promieniowy pomiędzy elementem blokującym 1, kielichem 12 i bosym końcem 10 rury. Ten opór osiowy albo zablokowanie jest wywołane przez element blokujący obracający się w kierunku, w którym jego długość jest większa niż odległość pomiędzy bosym końcem 10 rury i kielichem 12. Równowaga pomiędzy obciążeniem osiowym i obciążeniem promieniowym wywołanymi w kielichu i bosym końcu rury wpływa na charakterystykę wynalazku i może na nią wpływać konfiguracja elementu blokującego 1. W miarę jak wzrastają siły dążące do rozdzielenia kielicha 12 i bosego końca 10 rury, tak samo wzrasta opór osiowy wywołany w kielichu 12 i bosym końcu 10 rury przez element blokujący 1. Także wywołane obciążenie osiowe utrzymuje zęby 6 i występ 17 elementu blokującego 1 sczepione odpowiednio z bosym końcem 10 rury i kielichem 12. Jeżeli składowa promieniowa jest zbyt mała, wówczas element blokujący 1 odłączy się od bosego końca 10 rury albo kielicha 12. Jeżeli składowa promieniowa jest zbyt duża, wówczas może wystąpić nadmierne odkształcenie albo penetracja bosego końca 10 rury przez element blokujący 1.

PL 206 982 B1

Należy zauważyć, że ta cecha, podobnie jak inne cechy pokazane w przykładach wykonania wynalazku, może odznaczać się szczególnymi zaletami, ale obecność lub brak tych cech i tych zalet wymaganych zakresem wynalazku ogranicza się tylko do tego, jak zastrzeżono w poszczególnych zastrzeżeniach. Za wyjątkiem stopnia wyraźnie zawartego w danym zastrzeżeniu, nie uważa się, aby te zalety, konfiguracje albo możliwości stanowiły ograniczenia wynalazku.

Odchyłki wykonawcze bosych końców rur i kielichów nie są dokładne; stosownie do tego, w niektórych instalacjach odległość pomiędzy bosym końcem 10 rury i kielichem 12, włączając cechy kielicha 12, takie jak gniazdo 43, będzie większa lub mniejsza niż analogiczne odległości w innych instalacjach. W przypadku opisanej wyżej postaci elementu blokującego 1, w której szczelina pomiędzy bosym końcem 10 rury i gniazdem 43 jest jak planowano albo mniejsza, po zamocowaniu dławnicy 11 co najmniej jeden z zębów 6 elementu blokującego 1 jest wciskany w bosy koniec 10 rury, a górny występ 17 jest wciskany w kielich 12. Uważa się, że dzięki wspomagającym naciskom materiału uszczelki, element blokujący 1 nie zacznie zazębiania z bosym końcem 10 rury, dopóki w wyniku ściskania nie wystąpi ogólnie skuteczne uszczelnienie pomiędzy kielichem 12, bosym końcem 10 rury i uszczelką 2. Stosownie do powyższego, zęby 6 nie są w stanie zbyt wcześnie wbić się w bosy koniec 10 rury w sposób, który mógłby niekorzystnie wpłynąć na zdolność uzyskania optymalnego ściskania uszczelki 2. Tym opóźnionym sprzęgnięciem można manipulować za pomocą omówionych wyżej środków, a mianowicie konfiguracji uszczelki, zwłaszcza rynienki 63, powierzchni 9 dociskanej do gniazda, powierzchni 62 kontrolującej odkształcenie, charakterystyki elastomeru uszczelki 2, kształtu elementu blokującego 1, położenia elementu blokującego 1 w uszczelce lub różnorodnych kombinacji tych cech. Ze względu na styk z kielichem 12, oprócz styku z dławnicą 11, siły rozdzielające są przekazywane przez element blokujący 1, nie tylko na dławnicę 11, lecz także na kielich 12. Ma to znaczenie, gdyż zmniejsza to potencjalnie zasadniczą siłę, której opierają się śruby 44 i dławnica 11. Przy dużych obciążeniach śruby 44 i dławnica 11 mogą ulec odkształceniu, zmniejszając uszczelniającą skuteczność uszczelki 2; obecna zdolność wynalazku do przenoszenia znacznej części wielkości wektora rozdzielającego bezpośrednio na kielich 12 poprzez element blokujący 1 zwiększa zatem skuteczność uszczelnienia.

W przeciwieństwie do sytuacji opisanych w poprzednim akapicie, w których odległość pomiędzy bosym końcem 10 rury i gniazdem 43 uszczelki jest względnie mała, uważa się, iż w segmencie blokującym 1 powstaje nadmierny mechanizm obrotu, jeżeli szczelina jest większa, a dzieje się to w niżej opisany sposób.

Stan, jaki istnieje w sytuacji dużej szczeliny (np. gdy istnieją takie odchyłki wykonawcze i warunki montażu, że wymiary kielicha 12 odpowiadają maksymalnej średnicy, a wymiary bosego końca 10 rury odpowiadają minimalnej średnicy) jest taki, że po wstępnym montażu, ani uszczelka 2, ani element blokujący 1 może nie stykać się ani z bosym końcem 10 rury, ani z kielichem 12. W fazie przejściowej wystąpi odkształcanie uszczelki, tak jak opisano wcześniej, wskutek sił ściskających działających na uszczelkę 2 poprzez bosy koniec 10 rury, dławnicę 11 i kielich 12, wciskających uszczelkę 2 do styku zarówno z bosym końcem 10 rury, jak i z kielichem 12. W tym jednak punkcie element blokujący 1 może wciąż jeszcze nie stykać się ani z bosym końcem 10 rury, ani z kielichem 12. Zbliżając się do końca przejściowej fazy montażu, gdy rynienka 63 uszczelki 2 zamyka się wskutek sprężystego odkształcenia uszczelki 2 wywołanego ściskaniem uszczelki 2, nastąpi zasadniczy ruch obrotowy elementu blokującego 1 wskutek opisanego wcześniej przesunięcia środka nacisku ściśniętej uszczelki i jego związku z elementem blokującym 1. Ten zasadniczy ruch obrotowy umożliwia elementowi blokującemu 1 wypełnienie dużych szczelin, w przypadku których nie byłoby możliwe zablokowanie w inny sposób. Końcowa faza montażu następuje wówczas w opisany wcześniej sposób, z zębami 6 wciskanymi w bosy koniec 10 rury i występem 17 wciskanym w kielich 12.

W jednej z postaci elementu blokującego 1, górny występ 17 można ukształtować w konfiguracji kątowej. Taka konfiguracja kątowa będzie powodować wbijanie się takich punktów w kielich 12, gdy pomiędzy elementem blokującym 1 a kielichem 12 występuje wystarczający naciek. Choć takie wbijanie się może wystąpić w każdym przypadku przy odpowiednio dużych naciskach, zwłaszcza w sytuacji wspomnianej wcześniej małej szczeliny, skłonność do wbijania się można kontrolować regulując ostrość kąta. Należy zauważyć, że im ostrzejszy kąt w każdym danym punkcie, tym wcześniej wzdłuż krzywej nacisku punkt będzie wbijać się w kielich 12. Stosownie do powyższego, można regulować dążenie do pożądanych punktów końcowego obrotu elementu blokującego 1, dobierając ostrość kąta górnego występu 17, co z kolei będzie regulować maksymalny prawdopodobny ruch górnego występu 17 promieniowo na zewnątrz. Należy zauważyć, że przy naciskach wystarczających do wciśnięcia górnePL 206 982 B1 go występu 17 w kielich 12, ruch obrotowy elementu blokującego 1 będzie zasadniczo niemożliwy i wystąpi w warunkach plastycznego odkształcenia albo elementu blokującego 1, albo bosego końca 10 rury, albo kielicha 12. Ten mechanizm można wykorzystać do zrównoważenia ruchu obrotowego elementu blokującego 1 i kontrolowania punktu sprzęgnięcia.

I podobnie, jeżeli górny występ 17 jest ukształtowany w sposób promieniowy, ruch elementu blokującego 1 można wyregulować tak, aby umożliwić osiowy ruch elementu blokującego 1, dopóki górny występ 17 nie uzyska nieściśliwego styku z kielichem 12, w którym to punkcie siły osiowe i promieniowe działające na element blokujący 1 w górnym występie 17 wywołują pojawienie się punktu obrotu w jego bliskim sąsiedztwie. Zmiany tego umożliwiają dalszą kontrolę sprzęgania elementu blokującego i równowagę obciążenia osiowego i promieniowego, rozdzielonego pomiędzy wszystkie przenoszące obciążenia części składowe wynalazku.

Alternatywną postacią, jak pokazano na fig. 7, może być włączenie kolanka 3 do tylnej powierzchni elementu blokującego 1. Kolanko 3 będzie się stykać z dławnicą 11 podczas mocowania urządzeń blokujących na początkowych etapach przejściowej fazy montażu. Umiejscowienie i konfigurację kolanka 3 można dopasowywać tak, aby jeszcze bardziej zmienić zachowanie elementu blokującego 1 podczas ruchu obrotowego, sprzęgania i blokowania. Umiejscowienie i konfigurację kolanka 3 można ponadto wyjaśnić zwracając uwagę na szereg cech charakterystycznych kolanka 3, które można modyfikować, aby zmienić zachowanie elementu blokującego. Jeżeli kolanku 3 nadamy mały promień, może ono wbijać się w dławnicę 11 w punkcie styku. Penetracja ta wywoła dodatkowy opór przeciwko dalszemu ruchowi obrotowemu elementu blokującego 1, gdy końcowa faza montażu zakończy się, w ten sposób eliminując część zależności od kąta linii działania, jakie element blokujący 1 wykonuje względem bosego końca 10 rury i kielicha 12, gdy równoważy się rozkład obciążenia osiowego i promieniowego elementów blokujących. Ponadto kolanko 3 można ustawić promieniowo na zewnątrz albo do wewnątrz elementu blokującego 1. Umieszczenie kolanka 3 promieniowo na zewnątrz na segmencie blokującym spowoduje zwiększenie tendencji obrotowej elementu blokującego podczas przejściowej fazy montażu, sprzyjając wcześniejszemu sprzęgnięciu i zablokowaniu elementu blokującego 1. Umieszczenie kolanka 3 promieniowo do wewnątrz na segmencie blokującym 1 będzie mieć skutek odwrotny.

Jeżeli kolanko 3 wykona się w taki sposób, że będzie wbijać się w dławnicę 11 i równocześnie górny występ 17 będzie wbijać się w kielich 12, może wytworzyć się sytuacja, w której zarówno obciążenia osiowe, jak i promieniowe przenoszone na kielich 12 można równoważyć wzdłuż wielu dróg obciążenia.

Opierając się na koncepcji zmiany ostrości kąta kolanka 3 i górnego występu 17, przejście pomiędzy takimi punktami może być mniej wyraziste niż na fig. 2. Faktycznie, przejście może być tak łagodne, że wytworzy ogólną krzywą, która działa zarówno jak kolanko 3, jak i górny występ 17. Krzywa mogłaby być dostosowana do wywołania sprzęgnięcia penetrującego, bądź poprzez zmianę promienia krzywizny, bądź poprzez wprowadzenie węzłów albo innych punktów działających jak punkty sprzęgnięcia (za które, dla celów wynalazku, można by uważać kolanko 3 albo górny występ 17).

Dalsze alternatywne postacie, które można włączyć do powyższego albo w inny sposób wprowadzić w miejsce rynienki 63 albo obszaru wokół rynienki 63, obejmują strategiczne pozycjonowanie drugorzędnego albo trzeciorzędnego materiału elastomerowego, mającego inną charakterystykę odkształcenia niż reszta uszczelki 2. Takie strategiczne pozycjonowanie może optymalnie obejmować umieszczenie pomiędzy czołową skośną powierzchnią dociskową 15 elementu blokującego 1 w sąsiedztwie górnego występu 17. Umieszczenie to będzie wpływać na zdolność górnego występu 17 do ruchu w kierunku pierścieniowego gniazda 43, powodując tym samym ustanie zasadniczego ruchu obrotowego górnego występu 17 przed wbiciem się w kielich 12. W podobny sposób, na zewnątrz kolanka 3 można umieścić promieniowo każdą drugorzędną i trzeciorzędną gumę tak, aby wpłynąć na maksymalną zdolność kolanka 3 do poruszania się promieniowo na zewnątrz od bosego końca 10 rury.

Choć wiele z powyższego omówiono w sensie pierwotnego montażu połączenia mechanicznego, należy zauważyć znaczenie i możliwość stosowania wynalazku do modernizacji albo naprawy istniejących połączeń mechanicznych. Poprzez proste odcięcie pierścienia uszczelki 2 z możliwością ponownego połączenia (korzystnie pod kątem do promienia), uszczelkę 2 można założyć na istniejący bosy koniec rury i wprowadzić na miejsce po usunięciu starej uszczelki. Następnie można ponownie zamocować dławnicę 11, kończąc modernizację standardowego połączenia mechanicznego w zablokowane uszczelką połączenie mechaniczne.

PL 206 982 B1

Powyższy opis przedstawia pewne przykładowe postacie wynalazku, wybrane w celu ujawnienia zasad i praktycznej realizacji wynalazku dla fachowców w tej dziedzinie, aby mogli oni wykorzystać swą zwykłą wiedzę fachową do wykonania tych postaci albo innych i różnorodnych postaci zastrzeżonego wynalazku w oparciu o doświadczenie przemysłowe, pozostając równocześnie w ramach i praktyce wynalazku, jak również nowatorskich nauk tego ujawnienia. Należy podkreślić, że wynalazek ma liczne szczególne postacie, których zakres nie powinien być ograniczony dalej niż w sformułowanych zastrzeżeniach. Jeżeli nie powiedziano wyraźnie inaczej, zgłaszający nie ma zamiaru, poprzez spójne stosowanie dowolnego terminu w szczegółowym omówieniu w połączeniu z przykładowymi postaciami, ograniczać znaczenia tego terminu do szczególnego znaczenia, węższego niż ogólnie przyjęte dla danego terminu.

Claims (12)

1. Uszczelka blokująca do stosowania w zespole komory dławnicowej przy łączeniu rurowej części obejmowanej z rurową częścią obejmującą, zawierająca ściśliwy korpus mający powierzchnię skierowaną do bosego końca rury, powierzchnię promieniowo zewnętrzną, powierzchnię skierowaną do dławnicy oraz rynienkę usytuowaną na albo promieniowo do wewnątrz powierzchni promieniowo zewnętrznej, oraz co najmniej jeden element blokujący mający część korpusu zagnieżdżoną w ściśliwym korpusie oraz część zębatą sprzęgalną z rurową częścią obejmowaną, znamienna tym, że co najmniej jeden element blokujący (1) jest obracalny do stanu penetrującego sprzęgnięcia z rurową częścią obejmowaną, w stanie wciśnięcia uszczelki (2) w rurową część obejmującą.

2. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że ma co najmniej trzy elementy blokujące (1).

3. Uszczelka według zastrz. 2, znamienna tym, że elementy blokujące (1) są rozmieszczone wokół niej w jednakowych odstępach.

4. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że co najmniej jeden element blokujący (1) ma ponadto powierzchnię dociskową (15) i powierzchnię tylną (13) oraz występ (17), przy czym powierzchnia tylna (13) przebiega promieniowo na zewnątrz i osiowo do tyłu wzdłuż nachylenia ku występowi (17), a część zębata ma zęby (6) ustawione w układzie łukowym.

5. Uszczelka według zastrz. 4, znamienna tym, że w stanie ostatecznego zmontowania rurowej części obejmowanej z rurową częścią obejmującą występ (17) co najmniej jednego elementu blokującego (1) jest osadzony w rurowej części obejmującej, a część zębata co najmniej jednego elementu blokującego (1) jest osadzona w rurowej części obejmowanej.

6. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienna tym, że rynienka (63) stanowi fragment zewnętrznego obrysu promieniowo zewnętrznej powierzchni.

7. Uszczelka według zastrz. 6, znamienna tym, że powierzchnia promieniowo zewnętrzna zawiera powierzchnię (9) dociskaną do gniazda (43) i powierzchnię (62) kontrolującą odkształcenie, przy czym ta powierzchnia (62) kontrolująca odkształcenie prowadzi do rynienki (63) i jest umieszczona pod kątem 5 - 20° względem środkowej osi uszczelki.

8. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienna tym, że rynienkę (63) stanowi pustka pod powierzchnią promieniowo zewnętrzną.

9. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, znamienna tym, że ma ponadto szereg obszarów o różnej gęstości.

10. Uszczelka według któregokolwiek z zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, znamienna tym, że ma zmienny środek nacisku.

11. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienna tym, że co najmniej jeden element blokujący (1) ma szereg zębów (6).

12. Uszczelka według zastrz. 11, znamienna tym, że te zęby (6) wystają poza materiał uszczelki (2).