RO113272B1 - Garnitura de etansare - Google Patents

Description

Invenția se referă, la o garnitură de etanșare, utilizată pentru a preveni separarea sau desfacerea îmbinării formată de țevile telescopice de presiune.

în multe aplicații cunoscute unde 5 țevile sunt îmbinate prin legătură telescopică, ștuțul sau cepul unuia din țevi este introdus în mufa țevii de cuplare.

Mufa are o degajare largă în care intră cepul țevii conjugate. □ garnitură de ic etanșare este inserată în mufa fixată pe teavă, prevenind astfel scurgerea fluidului din îmbinare prin formarea unei etanșări între cele două țevi.

în aplicațiile unde un asemenea fluid i s este apa pentru pompieri sau apa distribuită în municipii și având deci presiune ridicată, se utilizează diferite mijloace pentru a preveni etansarea celor două țevi.

In unele situații țevile sunt echipate 2 0 cu flanse care sunt asamblate împreună prin șuruburi pentru a se preveni decuplarea. Acest mijloc este costisitor și necesită mult timp datorită operațiunilor de montare și strângere a bolțurilor. 25

Altă metodă de prevenire a separării țevilor este utilizarea dispozitivelor de blocare sau fixare continuă. Acest mijloc este scump și necesită amplasarea atentă a elementelor de blocare. 30

Un alt mijloc de etanșare este prezentat în Brevetele U.S. 3962298 și 4229026, în care o garnitură de cauciuc, care servește, de asemenea, la etanșarea fluidului, are segmenți cu dinți metalici 35 amplasați uniform în jurul conturului sau în interior.

Dantura segmenților metalici aplicați intră treptat, se ancorează, în suprafața exterioară a cepului montat pe țeavă și 40 previne retragerea țevii respective. Segmenții metalici pivotează în jurul unui umăr al mufei țevii în care se introduce cepul celeilalte țevi, prevenind retragerea țevii respective în condițiile unei presiuni 4 5 ridicate a fluidului.

Totuși, o tragere înapoi a acestei dispuneri conduce la ruperea sau îndoirea porțiunii mufate a țevii respective, când dinții segmenților metalici sunt ancorați sc adânc în suprafața exterioară a țevii interioare. Această rupere, așa cum s-a menționat, are loc când segmenții metalici se rotesc brusc în jurul umărului.

La fabricarea țevilor metalice telescopice, diametrul exterior al cepului țevii interioare va varia puțin, ca dimensiune, în ciuda eforturilor făcute pentru a se obține țevi uniforme standard. în același fel mufa țevii va varia puțin la aceeași dimensiune.

Este o circumstanță extremă când un cep de diametru minim este introdus într-o mufă a țevii cu diametru maxim sau când un cep de diametru maxim este introdus într-o mufă a țevii cu diametru minim.

Țevile de presiune din fontă care au o mufă la un capăt, iar celălalt capăt este plan sau teșit,conform soluțiilor cunoscute, sunt îmbinate utilizând o garnitură de cauciuc sau elastomer care este comprimată între peretele interior al mufei și peretele exterior al capătului plan sau teșit al țevii montate după sistemul țevilor telescopice.

La cele mai reușite sisteme de acest fel, mufa este prevăzută cu un canal alungit în care se fixează garnitura care realizează etanșarea între aceasta si porțiunea peretelui care ghidează si limitează deplasarea capătului drept al țevii la trecerea acesteia prin interspațiul dintre mufa și garnitura de etanșare din cauciuc.

□ astfel de îmbinare de țevi telescopice este descrisă și în Brevetul US 2953398 publicat în 20 septembrie 1920 și în Brevetul US 4108481 publicat în 22 august 1982. Garniturile acestor îmbinări au, în general, trei caracteristici esențiale: o porțiune sferică de etanșare, o porțiune înclinată și un perete conic interior.

Aceasta permite ca ambele repere, mufa și capătul drept al țevii, să poată fi produse, fără prelucrări, într-o gamă relativ largă de diametre rezultate direct din turnare. Garnitura sferică de etanșare, în exploatare, este supusă comprimării întrun domeniu foarte larg, de la aproximativ 2% la 45% din grosimea sa. Pentru a ajuta intrarea capătului drept în garnitura de etanșare din mufă, pentru o gamă largă de diametre existente, peretele interior al garniturii este, în general, de formă

RO 113272 Bl conică, a cărui conicitate se realizează între diametrul zonei de intrare în mufă și diametrul interior al sferei de etanșare a garniturii. Un alt ajutor în realizarea asamblării constă în aceea că garnitura s sferică este relativ moale având o duritate shore A între 40 și 60.

Porțiunea conică de fixare a garniturii de etanșare este un produs tipic de duritate ridicată, compus din acea sferă io de etanșare care ajută la retenția garniturii în timpul asamblării îmbinării și la prevenirea erupției prin porțiunea sferică slabă când îmbinarea asamblată este supusă unei presiuni interne ridicate, io Porțiunea conică de fixare a unei garnituri standard are o duritate shore A cuprinsă între 75 și 90. Porțiunea conică de fixare este, în general, proiectată să se monteze în canalul de fixare al mufei montată pe oo țeavă. Garniturile cunoscute, care prezintă aceste caracteristici, sunt asimetrice în secțiune transversală. Garniturile cu profil transversal similar asimetric sunt, de asemenea, executate dintr-un compus de o 5 cauciuc cu o singură duritate. Dacă în întregul său, garnitura este executată dintrun compus mai dur, atunci sunt necesare forțe de asamblare extrem de mari. Dacă în întregul său, garnitura este executată 30 dintr-un compus mai moale, garnitura va fi supusă dislocării în timpul asamblării; în plus poate fi folosită numai la presiuni relativ scăzute.

Singurele garnituri rezistente sunt 35 cele care în mod normal se execută în gama de duritate shore A între 60% și 75%. în general, la garniturile de etanșare cu duritate unică de acest tip, una sau mai multe din proprietățile celor două durități 4 o ale garniturii sunt diminuate.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este de a realiza o garnitură pentru etanșare care să perfecționeze dantura segmentului metalic și să prevină 45 separarea țevilor sau ruperea cepului uneia din țevi chiar dacă țevile sunt supuse unor presiuni ridicate. Garnitura, conform invenției, este alcătuită dintr-un corp compresibil, având o porțiune conică și o 50 porțiune de etanșare, precum și niște segmenți metalici încastrați dispuși pe suprafața numitului corp, fiecare din segmenții metalici menționați având un rând de cel puțin patru dinți dispuși radial spre interiorul primei fețe a segmentului metalic respectiv și la cel puțin același segment metalic, menționat, având un singur dinte dispus radial, spre exteriorul feței numitului segment metalic.

Invenția prezintă următoarele avantaje;

- Soluția tehnică are o sferă de aplicabilitate mult mai mare decât soluțiile tehnice cunoscute;

- garnitura are o flexibilitate mai mare utilizând segmenți metalici având un dinte pe suprafața sa din spate si patru dinți dispusi, pe un arc, pe suprafața opusă, prevenind ruptura cepului fixat în țeavă.

Se dau, în continuare, mai multe exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 ...8, care reprezintă:

- fig. 1, secțiune parțială a unei mufe sau manșon al unei țevi utilizând garnitura de etanșare și a unui cep sau a unei țevi fără filet și o altă țeavă intrând în mufă;

-fig.2, secțiune parțială a unei mufe sau manșon al unei țevi utilizând garnitura de etanșare și a unui cep sau a unei alte țevi fără filet introdusă complet în mufa primei țevi;

- fig.3, vedere de sus a garniturii de etanșare reprezentând amplasarea segmenților metalici de-a lungul circumferinței;

- fig.4, secțiune a segmentului metalic;

- fig.5, secțiune a garniturii de etanșare reprezentând segmentul metalic 34a din fig.4;

-fig.6, secțiune a îmbinării, utilizând un segment metalic;

-fig.7, secțiune a îmbinării, utilizând un segment metalic, în condiții diferite de cele arătate în fig.6;

-fig.8, secțiune a îmbinării, utilizând un segment metalic, în condiții diferite de cele arătate în fig.6 și 7.

Garnitura de etanșare, conform invenției, este inclusă într-o îmbinare care se poate forma între o țeavă exterioară 2 cu mufă Ί și un capăt de țeavă netedă

RO 113272 Bl

3, fără filet sau cu cep, al unei țevi interioare 4. Țeava 4 poate fi împinsă în interiorul mufei 1 fixată pe țeava 2.

Garnitura de etanșare G este amplasată în mufa 1 a țevii 2. 5

Suprafața interioară a mufei 1 are un canal de fixare 8 delimitat de un perete frontal 10 și de un perete de fixare 12 precum și o nervură de compresie 14 care acționează, prin extindere radială, io interioară, spre un perete de etanșare 16. în plus, mufa 1 are o porțiune de intrare 18 care acționează, prin extindere radială interioară si se îmbină cu peretele frontal

10. □ astfel de îmbinare se realizează prin 15 ghidarea țevii netede 3 în porțiunea de intrare 18 a țevii 2 până când un capăt conic 20 intră în contact cu fața conică interioară (nereprezentată) a garniturii de etanșare 6. Acțiunea de împănare are loc 20 între capătul conic 20 și fața conică de comprimare a unei porțiuni, sferice, de etanșare, 24, a garniturii de etanșare, respectiv, între capătul țevii netede 3 și nervura de comprimare 14 și peretele de 25 etanșare 16. Peretele de fixare (blocare] 12 de pe suprafața interioară a mufei 1 cuplează cu un umăr de blocare 26 al garniturii de etanșare, prevenind dislocarea garniturii de etanșare în timpul realizării 30 îmbinării. în condițiile unei îmbinări ermetice, spațiul de etanșare G, dintre peretele de etanșare 16 și țeava netedă (fără filet] 3, este relativ mic și comprimarea garniturii de etanșare și forțele 35 de realizare a îmbinării sunt relativ ridicate.

Porțiunea sferică de etanșare 24 a garniturii de etanșare 6, executată dintrun elastomer de duritate relativ mică, duce la reducerea forței necesare pentru 40 realizarea unei îmbinări ermetice. Un elastomer mai rigid este utilizat pentru o porțiune conică de blocare 30 pentru a preveni dislocarea garniturii de etanșare 6 în timpul realizării unei îmbinări ermetice. 4 5 Deși îmbinarea din prezenta invenție este descrisă în limita unei garnituri de etanșare cu două zone de duritate diferită, garnitura de etanșare poate fi, de asemenea, cu o singură duritate. 52 în condițiile unei îmbinări mai puțin strânse, o fantă de intrare T, între porțiunea de intrare 18 și țeava netedă 3, este relativ mare. Când îmbinarea țevilor este presurizată, garnitura de etanșare 6 este forțată spre peretele frontal 10 și umple canalul de fixare 8 al mufei 1. Porțiunea sferică de etanșare, moale, 24 a garniturii de etanșare va fi supusă la-comprimarea prin fanta de intrare T.

De-a lungul periferiei garniturii de etanșare 6, pe circumferință pe circumferință, sunt inserați niște segmenti metalici 34, echidistanțați.

Numărul de segmenti metalici 34 inserați în garnitura de etanșare 6 va fi variabil și depinde de presiunea anticipată a fluidului din îmbinare și de dimensiunile țevilor implicate. De exemplu, pentru țevi la care diametrul exterior al mufei este de 24,8 și la care presiunea anticipată a fluidului este de 700 p.s.i., 42 de segmente metalice 34 sunt amplasate la o distanță uniformă de-a lungul periferiei garniturii de etanșare 6.

Segmentul metalic 34 are trei dinți 36, 38 și 40, dispuși dincolo de porțiunea conică 30 a garniturii de etanșare 6, spre interiorul garniturii de etanșare. Dinții 36, 38 și 40 sunt proiectați să pătrundă treptat, în suprafața exterioară a cepului 3, când țeava 4 este introdusă în mufa 1 a țevii 2. Segmentul metalic 34 are și un al patrulea dinte 44 care este dispus spre exterior, pe partea opusă a garniturii de etanșare 6.

Pe partea din spatele sau exteriorul garniturii de etanșare 6, există o degajare orizontală 48, între porțiunea conică 30 și porțiunea de etanșare 24 a garniturii de etanșare 6. Degajarea 48 intră în contact cu un umăr 50 al mufei 1. Garnitura de etanșare 6 poate pivota parțial în jurul umărului 50, când cepul 3 se deplasează înainte sau înapoi în mufa 1.

în fig. 2 este reprezentată o îmbinare completă cu introducerea completă a cepului 3 al țevii 4 în mufa 1 a țevii

RO 113272 Bl

2. în timp ce cepul 3 al țevii 4 se deplasează în mufa 1 a țevii 2 (spre dreapta, conform fig.2), cepul 3 se deplasează împotriva dintelui 40 al segmentului metalic 34 și comprimă porțiunea sferică de 5 etanșare 24 a garniturii de etanșare 6 între suprafața interioară a țevii 2 și suprafața exterioară a țevii 4. Cepul 3 apasă, de asemenea, asupra porțiunii dintre segmentii metalici ai garniturii de in etanșare S. în situația în care cepul 3 apasă asupra dintelui 40, segmentul metalic 34 pivotează în sens invers acelor de ceasornic, în jurul umărului 50. în această situație dintele 44, care iese în 15 afara porțiunii exterioare a garniturii de etanșare 6, se deplasează de-a lungul feței frontale a peretelui 10.

îmbinarea este acum etanșată și fluidul sub presiune poate fi vehiculat prin 20 sistemul de țevi.

în timp ce presiunea fluidului crește, există tendința pentru țeava 4, să se deplaseze spre stânga, fapt care poate cauza ruperea îmbinării. Totuși, la depla- 25 sarea țevii 4 spre stânga, dintele 40 al garniturii de etanșare 6 pătrunde în suprafața exterioară a cepului 3, iar segmentul metalic 34 tinde să se deplaseze și el spre stânga și să pivoteze 2 0 în sensul acelor de ceasornic, în jurul umărului 50. Dacă segmentul metalic 34 se rotește, de asemenea, în jurul umărului 50, dintele 40 va pătrunde puțin în suprafața cepului 3 cu o forță suficientă 35 pentru ruperea țevii 4.

Pentru a preveni rotirea excesivă a segmentului metalic 34, dintele 44, care iese în spatele sau în partea exterioară a garniturii de etanșare G, pătrunde puțin ic în suprafața interioară a peretelui frontal 10, prevenind rotirea excesivă a segmentului metalic 34, ruperea țevii 4 fiind astfel înlăturată.

Deoarece dintele 44 pătrunde puțin 4 5 în suprafața interioară a peretelui frontal

10, o îmbinare mai puternică, ce poate rezista la presiuni interne ridicate, este asigurată, deoarece forțele de separare se transformă din forțe radiale în forțe 50 axiale, acționând de-a lungul axei longitudinale a țevilor.

în fig. 4 este reprezentat un segment metalic 34a, similar cu segmentul metalic 34, prezentat în fig. 1, cu excepția că segmentul metalic 34a, are patru dinți 36, 38, 40 și 42. Toți cei patru dinți 36, 38, 40 și 42 se află pe un arc de cerc comun 56. La această invenție,arcul de cerc are o rază de 0,939 inches. Oricum, aceste dimensiuni specifice nu trebuie considerate ca un factor de limitare a invenției.

Un exemplu de utilizare a noului segment 34a este prezentat în fig. 6, unde toleranțele între țevi sunt maximale în care cepul montat în țeava 3 are un diametru minim și mufa fixată pe țeava 1 are un diametru maxim. în această reprezentare țevile tind să se decupleze, segmentul metalic 34a se rotește în jurul umărului 50 și dinții 40 și 42 ai segmentului metalic 34a sunt cuplați pe cepul țevii 3.

în exemplul arătat în fig. 7, toleranțele între țevi sunt maximale în care cepul fixat în țeava 3 are un diametru maxim, iar mufa fixată pe țeava 1 are un diametru minim astfel, încât dinții 36 și 38 ai segmentului metalic 34a vor cupla pe cepul țevii 3, prevenind decuplarea țevilor.

în fig. 8 este prezentat un caz mai general, în care toleranțele între cepul țevii 3 și mufa țevii 1 seamănă a fi mai mult o medie aritmetică a celor două cazuri extreme, astfel, încât dinții din mijloc 38 și 40 ai segmentului metalic 34a vor strânge cepul țevii 3 atunci când țeava tinde să se decupleze sub presiunea ridicată a fluidului.

Deși prezenta invenție a fost descrisă cu referire la una din aceste dezvoltări specifice, se înțelege că invenția nu se limitează numai la acestea, putând fi făcute tot atât de multe modificări. Prin urmare, oricare din aplicațiile prezente poate fi acoperită, iar modificările sunt în conformitate cu spiritul și scopul revendicărilor anexate.

Claims (4)

1. Revendicări

   1. Garnitură de etanșare pentru realizarea etanșării unor țevi telescopice, exterioară și interioară, (2 și 4), țeava 5 interioară (4) având la un capăt un cep (3) și țeava exterioară (2) având un canal (8) destinat primirii unei porțiuni a garniturii de etanșare (6), canalul (8) menționat fiind limitat de un perete frontal (10) și de un io umăr (50), garnitura de etanșare [6] cuprinzând un corp compresibil cu o porțiune conică [30] precum și cu o porțiune de etanșare [24] și niște segmente metalice [34] încastrate 15 circumferențial, distanțați între ei, într-o suprafață expusă a corpului menționat, iar fiecare dintre segmentele metalice (34), menționate, având un rând de dinți (36...42) care se extind, radial, către 20 interior, dinspre o primă față a segmentului metalic (34) precum și o canelură (48), opusă dinților (36...42), care, în exploatare, cooperează cu umărul (50) al țevii exterioare (2), caracterizată prin aceea 25 că, pentru a compensa variațiile diametrelor respective ale țevilor telescopice (2 și 4), rândul menționat de dinți (36...42) cuprinde cel puțin patru dinți (36...42), dispuși într-un arc de cerc (56), curbat 30 în aceeași direcție ca și canelura (48).
2. 2. Garnitură, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că, fiecare dintre segmenții metalici (34a) menționați, cuprinde și un dinte unic (44) care se extinde radial, în afară, dinspre rândul de dinți (36...42) și axial, în afară, dinspre porțiunea de etanșare (24) a corpului compresibil, dintele unic (44) fiind foarte ascuțit astfel, încât să pătrundă în fața interioară a peretelui frontal (10) menționat, al canalului (8), menționat, atunci când garnitura (6) este montată în țeava exterioară (2), iar țevile telescopice (2 și

   4) sunt asamblate, oprindu-se astfel rotirea excesivă a segmentilor metalici (34a) pentru a evita fisurarea cepului [3] al țevii interioare (4).
3. 3. Garnitură, conform revendicării

   1, caracterizată prin aceea că, prezintă o porțiune conică (30), cu o duritate Shore preselectată, iar porțiunea de etanșare (24) menționată are o duritate Shore mai mică decât duritatea Shore preselectată, menționată, a porțiunii conice (30), menționate.
4. 4. Garnitură, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că porțiunea conică (30), menționată, și porțiunea de etanșare (24), menționată, au aceeași duritate Shore.

   Președintele comisiei de invenții: ing. Zamfir Nicolae Examinator: ing. Cârstea Constantin