CN1599851A - 用于在带有支承面的两管之间建立密封连接的夹紧系统 - Google Patents

Abstract

一种用于将两管(20、22)密封连接在一起的夹紧系统，该两管的相对端部具有相对于所述管的圆柱形外表面突出的支承面(16、18)。该夹紧系统包括套环(10)和垫圈(28)。所述套环包括带(12)和用于固紧所述带的装置(26)，该带(12)具有一可与所述支承面配合并限定出一义缩进部的内圆周。所述垫圈被固定装置(32、34、36)紧固到套环(10)上。

Description

用于在带有支承面的两管之间建立密封连接的夹紧系统

本发明涉及一种用于将两管密封连接在一起的夹紧系统，该两管的相对端部具有相对于所述两管的圆柱形外表面突出的支承面，该夹紧系统包括与至少其中一个管配合的套环和垫圈，该套环具有带以及用于固紧所述带的装置，所述带适于通过其限定出一缩进部的内圆周与所述支承面配合。

从美国专利US 3 964 773中可以得知这种型式的夹紧系统。例如，套环的带的截面基本上呈V形或U形，因而由该截面形状形成的各突缘分别抵靠在各管端部的支承面上。因此，固紧套环，以将管彼此保持在一起。V形截面的有利之处在于，在套环被固紧时，其促使两管保持在一起。

例如，用于固紧带的装置包括螺母-螺栓系统。因此，带的端部可以向外弯曲，以形成带有孔的支承突片，螺栓可插入所述孔。螺母被置于其中一个突片的后面，以便通过旋动螺丝可促使套环固紧。

美国专利US 3 964 773提出在两管的端部之间使用密封垫圈。该垫圈呈圆锥形，它与其中一个管的扩口端配合，并抵靠着另一个管的端部，另一个管的所述端部的形状与所述扩口端的形状基本互补。

在美国专利US 3 964 773所给出的例子中，夹紧系统的垫圈起到提供密封的作用，并构成完全不同于夹紧套环的部件，该垫圈必须独立地操作。结果是，由于操作者必须操作多个部件且必须将每个部件相对两管正确放置，因而整个夹紧系统的装配相对复杂。

因此，在美国专利US 3 964 773中，首先，垫圈必须相对第一管的端部正确放置，第二管的端部必须相对垫圈正确放置，且由两管和垫圈组成的组件必须保持在一起，然后套环必须置于组件的适当位置上且必须固紧。

本发明的目的是通过提出一种夹紧系统来改善现有技术的状况，该夹紧系统包括有套环和垫圈，且易于操作和置于两管的适当位置上。

上述目的可以通过利用固定装置将所述垫圈固定到套环上得以实现。

包括有夹紧套环和垫圈的该夹紧系统被制成更易于操作和放置到管的适当位置上。这样便简化了利用该夹紧系统将两管紧固在一起的操作者的工作，且可以避免或至少限制了安装错误的危险。

有利地是，该固定装置包括当带被固紧时适于变形的固定部件。

这种固定装置使得可以在不妨碍套环的固紧的情况下将垫圈紧固到套环上。

在一种有利的结构中，该固定装置包括有突片，该突片紧固到垫圈上或者与垫圈成一整体，且具有适于与套环的带配合的自由端。

所述突片为可以简单地形成的固定装置，且其端部例如可钩住套环的带。如上所述，有利地是，所述突片是可变形的，这种变形例如是借助固紧作用来改变其自由端的形状，从而所述自由端可从套环上卸下。

有利地是，本发明的夹紧系统还包括预安装装置，在套环的带处于非固紧状态时，该预安装装置用于将所述套环紧固到其中一个管上。

这种有利的变型还使得夹紧系统到管上的安装变得简化。更确切地说，为了利用夹紧系统将两管连接在一起，仅仅需要利用预安装装置将所述夹紧系统放置到其中一个管的适当位置上，然后使另一管靠近，再固紧套环的带。

有利地是，预安装装置被紧固到垫圈上或者与所述垫圈成一整体。

套环构成一夹紧部件，该夹紧部件必须能够将很大的应力施加到两管上。特别地，套环可以用金属制成，例如采用优选由钛稳定的铁素体不锈钢或奥氏体不锈钢，以承受高温。垫圈通常构成一个在一定程度上可变形的部件，且其厚度显著小于套环的厚度。在固紧之后，垫圈的作用不是施加较大应力至管的端部。例如，垫圈可用金属如铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢制成。例如，套环的带和垫圈的厚度分别是1.5毫米(mm)和0.4毫米(mm)。

垫圈构成一自身成本低于套环的部件，特别是在制造所需的原材料的数量方面。因此，将预安装装置紧固到垫圈上和可选地甚至使之与所述垫圈成一整体比通过使该预安装装置直接紧固到套环上或者与套环成一整体更廉价。

另外，紧固到垫圈上或者与垫圈成一整体的预安装装置提供了两种装配可能。

第一种可能是将垫圈紧固到套环上，以便总体上操作夹紧系统，并利用预安装装置将夹紧系统连接到其中一个管的端部，然后使另一个管靠近并固紧套环。

第二种可能是利用预安装装置将垫圈置于其中一个管的端部的适当位置上，然后通过将垫圈紧固到所述套环上来将套环与垫圈相连，最后使另一个管靠近并固紧套环。

采用两种可能性中的任何一个，均可有利地产生以下事实，即垫圈既被紧固到套环上，又被提供给预安装装置。

因此，预安装装置可以有利地包括适于紧紧附着或卡住两管中的第一管的预安装突片。

有利地是，与垫圈一体形成的预安装突片构成可简单地形成的部件。如下面所解释，有利地是，其与第一管的外圆周配合。

在可替换的或补充结构中，预安装装置包括夹紧表面，该夹紧表面形成于垫圈的轴向部分上，且适于夹持在两管中的第一管的内圆周上。

该夹紧表面使得能够用力将垫圈的轴向部分插入其中一个管内，借此相对所述管保持垫圈，以便防止垫圈被拔出。

有利地是，垫圈具有至少一个基本呈截头锥体形状的部分。

有利地是，该截头锥体的形状与管的端部形状匹配。

有利地是，垫圈具有密封功能。例如，如在美国专利US 3 964 773中所述，通过连续截面和适于与管的端部的几何形状匹配的几何形状，特别是上述截头锥体形状的垫圈，可以实现这种功能。然而，有利地是，垫圈表面具有至少一个形成密封环的环形凸缘(bead)。

通过在两管夹持在一起时能够轴向变平到一定程度，以便补偿由于制造误差造成的两管端部的任何几何形状缺陷，该环形凸缘可如密封衬那样工作。

因此，垫圈可整体形成，并包括用于将其紧固到套环的装置、用于将其预安装到其中一个管的可选装置以及形成密封衬的部分。

依据其形状，垫圈也可仅仅起到在装配之前相对两管预先放置套环的作用。在垫圈具有预安装装置时，其可相对其中一个管安装到指定位置，因此，只要垫圈被紧固到套环上，夹紧系统便总体上相对两管被正确放置。

通过阅读下面对示例性示出的实施例的详细描述，将可更好地理解本发明且本发明的优点将变得更加清楚。所述描述将参考以下附图进行，其中：

图1是本发明的夹紧系统的正视图；

图2是图1的侧视图，其中还示意性地示出了将由夹紧系统连接的管的端部；

图3是属于本发明的夹紧系统的垫圈的正视图；

图4是图3的侧视图；

图5是从图4所示的V方向看到的垫圈的透视图；

图6和7是分别沿图3中的半径VI和VII剖开的作为安装在其中一个管的端部的夹紧系统的局部轴向剖视图。

图8是固紧在连接在一起的两管端部上的夹紧系统的轴向剖视图；

图9是本发明的一种变型的夹紧系统的垫圈的透视图。

本发明的夹紧系统包括一套环10，该套环与专利申请EP 0 305 232中描述的型式大体相同。该套环具有带12，在图2、6-8中可更清楚地看出，所述带12具有一个限定出一缩进部14的内圆周，分别属于两管20、22端部的支承面16、18可以插入该缩进部14内。所述缩进部和支承面具有这样的形状，以使得通过收紧套环的带可迫使两管的端部靠得更近。因此，带的截面优选为V形，而各个支承面的直径朝向两管的自由端逐渐增大，因而所述支承面例如呈截头锥体形状。

带12具有端部12A和12B，该两端部向外径向弯曲而形成支承突片。该支承突片上带有孔，以使螺栓24的杆24A能够通过所述支承突片。螺栓的头部24B相对其中一个支承突片(在该例子中为支承突片12B)可呈楔形，而螺栓杆的自由端与螺母26配合。螺母沿固紧方向旋入，以促使支承突片12A和12B互相靠近，且因此减小套环的内部直径，即可以固紧所述带。有利地是，支承突片通过适当的变形部如折叠的唇12′加强。

夹紧系统还包括紧固到套环10上的垫圈28。垫圈28具有形状为截头锥体的部分30，且如图8中所示，在两管被夹紧系统夹住时，该部分30可插入两管20、22的相对端部之间。

应该指出的是，管20的端部为一凹端，其内圆周是扩大的。管22的一端为凸端，该凸端在支承面18之外具有朝向自由端直径逐渐减小的外圆周23。自由端23因此可插入形成在管20自由端的形状基本互补的扩张部17内。如图8所示，垫圈28的截头锥体部分30然后被置于扩张部17和端部23之间。

当夹紧系统安装在管上时，套环的V形截面的分支13A与管20的支承面16配合。垫圈28被置于所述分支13A的内部。

为清楚起见，对应于所述分支13A的套环部分在图2的视图中几乎被全部切掉。当套环处于非固紧状态时，在所述垫圈紧固到所述套环上的情况下，所述垫圈延伸到套环内部，并基本到达套环截面的分支13A和13B的结合处，即到达所述分支形成的V形的顶点处。

用于相对套环固定垫圈的装置包括连接到垫圈上的固定突片，且该固定突片的自由端适于与套环的带配合。实际上，所述固定突片可与所述垫圈一体形成。

在所示的优选例子中，固定突片包括各种形式的突片。它们因此包括内部突片32和外部突片，当套环的带处于非固紧状态时，该内部突片32与所述带的内圆周配合，该外部突片与带的边缘或者其外圆周配合。

内部突片32比外部突片短，且尤其如图5和6中所示，所述突片稍微径向升高，以便其自由端抵靠着套环截面的分支13A的内侧。通常，内部突片延伸离开套环的轴线A的程度大于外部突片延伸离开套环的轴线A的程度(例如，它们相对套环的轴线A形成的角度大约为10°)。

在所示的优选例子中，外部突片具有两种不同型式。如图6所示，一些外部突片34与内部突片32的不同之处在于，它们比内部突片长，且基本平行于轴线A延伸，因而可与套环的带的一个边缘13′A配合。当然，在例子中，所述边缘为所述分支13A的边缘。突片34的外表面仅抵靠在所述边缘上。然而，自由端34A可稍微升高。只要在外部突片34分布在整个垫圈周长上，所述垫圈便可相对套环的带居中。突片32防止垫圈在离开所述套环的带的分支13B的方向F上从套环上拔出。

外部突片还包括突片36，该突片36与套环的外圆周配合。在该例子中，突片36与分支13A的外圆周配合。突片36具有自由端36A，该自由端36A呈钩形，且通过与分支部分13A的外圆周配合钩住套环的带的边缘13′A。类似于突片34，突片36的中间部分基本平行于轴线A延伸，但是其端部36A折回。因此，突片36防止了垫圈在朝向所述套环的带的分支13B的方向G上相对套环轴向移动。

比较图7和图8可以得出，为了使垫圈28移向套环截面的分支13A的内表面，在固紧过程中，突片36的钩形端36A倾向于“展开”或“解开”，其中，图7示出了套环固紧之前的位置，图8示出了固紧之后的位置。同时，突片32、34和突片36的中间部分倾向于变形，以使它们的外端移向轴线A，即它们最终基本平行于支承面16放置。

因此，突片的变形被精确控制，且能够在垫圈、套环和管之间建立满意的夹持接触。

如图1和3所示，在套环的带处于非固紧状态时，仅仅是置于支承突片12A和12B之间的垫圈28的一部分上没有钩挂突片。该钩挂突片分布在垫圈的其余圆周部分上。它们以一定角度间隔分布，以避免垫圈相对套环移动的可能性。例如，垫圈具有至少三或四个突片32、至少三或四个突片34和至少三或四个突片36，其分布在垫圈的圆周上。在该例子中，已经选择设置四个突片36、6个突片32和多个突片34，每个突片32邻近突片36放置，突片34置于突片32之间。例如，总共提供9个突片34。

以下描述的预安装装置在套环的带处于非固紧状态时能够将套环紧固到其中一个管上。在该例子中，套环紧固到管20上(或更确切地说是其自由端上)。

在图1到图8示出的变型中，预安装装置包括适于附着在或卡在管20上的预安装突片。在该例子中，已经选择的预安装突片与上述突片36相同。然而，也可以采用不以突片36的形式钩住套环的其他突片。

特别地，将在下面描述的使预安装变得可能的装置非常适于装配突片34。

为了执行预安装功能，一预安装突片带有一个舌部，该舌部从所述突片中切出且具有一个适于与管的外圆周配合的自由端，其中该舌部将紧紧卡住所述管。为此，在预安装突片上切出一窗口39，该窗口39仅仅有三边被裁切，而舌部由切掉的部分形成，该切掉部分仍保持与窗口39的第四边连接，且该切掉部分相对于携带它的突片稍微向后折回。

舌部38被这样放置，以使其自由端在朝向套环的分支13B的方向上转向轴线A。因此，该舌部基本垂直于管20的支承面16，并钩挂在管20的支承面上。管被这样放置，以使其扩张部17与垫圈28的部分30的外圆周配合。该扩张部17与所述外圆周接触且因此可相对垫圈不再沿图7所示的方向G前进。

当管20的末端插入套环时，舌部38通过移向轴线而稍微弹性变形，然后钩住支承面16，因此可防止管相对套环在方向F上移动。

因此，垫圈、固定套环和管20在轴向F和G上相对于彼此均呈楔形。只要突片36恰当地置于套环的支承突片12A和12B附近，在固紧前，垫圈也成角度地相对于所述套环呈楔形，其中，所述突片36的端部36A形成挂钩。

在该例子中，各突片36均设有舌部38。如上所述，在可替换或补充方式中，该舌部可置于突片34上。

综合考虑，舌部38的自由端限定出一个具有小于支承面16的最大半径的半径的圆，在该例子中，所述最大半径为所述支承面16的自由端的半径。

所述突片32的自由端限定出一个具有大于固紧前的套环的带的最小半径的半径的圆，在该例子中，所述最小半径由边缘13′A的半径确定。当垫圈28被置于套环中时，突片32也通过移向轴线产生弹性变形，然后其后退，以与套环截面的分支13A的内圆周配合。突片34和突片36的中间部分限定出一个半径基本上等于边缘13′A所限定的圆半径的圆。

有利地是，预安装装置使得不仅可能轴向相对第一管楔入夹紧系统，而且可能成角度地将其楔入。为此，至少一个预安装突片具有至少一个适于与第一管的外圆周配合的倾斜边缘。

在该例子中，从图3和5中更清楚地看出，突片36的轴向边缘36B被朝向轴线A折叠。例如，每个突片36的两个轴向边缘都以这种方式折叠，且在它们之间限定出一个大约60°的扇形区。倾斜边缘36B也卡住管20的支承面16。由于它们的倾斜结构，它们可抵靠着相对于管20旋转的垫圈28工作。以同样的方式，对舌部38来说，可以将这种折叠的轴向边缘提供在突片34而不是突片36上。

如图所示，尤其是入图6和7所示，垫圈表面具有形成一密封环的环形凸缘。实际上，该垫圈可为通过连续变形和裁切圆柱形或圆环部件而形成的具有基本恒定的厚度的部件。膨胀或收缩使垫圈具有截头锥体形状，同时突片被切出。从轴向截面上看，垫圈28(其截头锥体部分30)带有折叠部，该折叠部限定了所述环形凸缘，其用附图标记40表示。

凸缘40可用作与管密封配合的密封衬。实际上，有利地是，垫圈在其整个内圆周上具有凸缘40以及具有设于其外圆周上的凸缘42，其中所述凸缘40起到与管22的端部23配合的作用，所述凸缘42用于与管20中的扩张部17配合。该凸缘呈折叠形状，且当考虑到其两轴端之间的垫圈部分30的内圆周时，首先看到的是一缩进部(其在垫圈的外圆周上形成凸缘42)，然后观测到一凸缘40。实际上，凸缘40和42可形成在垫圈的部分31的每一端，该部分平行于轴线A，且被两台肩限定。如图8所示，在固紧过程中，为了与管密封配合，凸缘40和42可稍微变平。

在其内端(直径较小的一端)，垫圈的部分30带有轴向延伸部30A。在轴向截面中，垫圈因此与延伸部30A和部分30的接合处形成一角度，结果是，垫圈被加强。

通过成型凸缘40和42而形成的折叠也有助于垫圈被加强。这种加强使得有可能限制垫圈由于固紧过程中施加在其上的应力而变弯曲的趋势，突片32、34和36传输的应力分布取决于突片如何放置，且可选的是在垫圈周围不均匀分布。

以下参照图9描述用于将夹紧系统预安装在第一管上的预安装装置的一种变型。与前述附图中的变型一样，图9中示出的变型为即将形成在垫圈上的预安装装置。与前述垫圈28的类似之处在于，图9中的垫圈128具有一个截头锥体部分30、上述凸缘40、42以及包括突片32、34、136的固定突片，其中突片32适于与带的内圆周配合，突片34适于与套环的带的边缘13′A配合，突片136适于钩住所述带。突片136与上述突片36的稍微不同之处在于，该突片136没有预安装舌部38。可选的是，该突片136可以具有突片36的折叠边缘36B。无论如何，突片136的自由端136A折起来形成象突片36的自由端36A的钩子。在图9所示的例子中，预安装装置包括夹紧表面，该夹紧表面形成在垫圈128的轴部135上且适于夹在第一管的内圆周上。为了执行预安装，因此用力将轴部135插入第一管。自然地，图9的夹紧表面与参考图1到图8所述的预安装装置同时存在也是可能的。

图9示出垫圈128的轴部135具有由附图标记138表示的向外伸出的变形部，该变形部局部增加其半径尺寸且因此形成上述夹紧表面。

在该例子中，向外突出的变形部仅仅由均匀的波状起伏部形成，其从轴部135的自由边缘延伸或基本覆盖所述轴部的整个长度。

Claims (13)

1.一种用于将两管(20、22)密封连接在一起的夹紧系统，该两管的相对端部具有相对于所述两管的圆柱形外表面突出的支承面(16、18)，该夹紧系统包括套环(10)和垫圈(28；128)，该套环具有一个带以及用于固紧所述带的装置(12A，12B，24，26)，所述带适于通过其确定出一缩进部的内圆周与所述支承面配合，其特征在于，所述垫圈(28；128)被固定装置(32、34、36；136)紧固到套环(10)上，该固定装置(32、34、36；136)适于在带(12)被固紧时变形，且所述固定装置包括紧固到垫圈(28；128)上或与垫圈(28；128)成一整体的突片(32、34、36；136)，所述突片(32、34、36；136)具有适于与套环(10)的带(12)配合的自由端。

2.如权利要求1所述的夹紧系统，其特征在于，所述固定突片包括内部突片(32)和外部突片(34、36、136)，在套环(10)的带(12)处于非固紧状态时，所述内部突片与所述带(12)的内圆周配合，所述外部突片与带(12)的边缘(13′A)或者与所述带的外圆周配合。

3.如权利要求1或2所述的夹紧系统，其特征在于，该夹紧系统还包括预安装装置，在套环(10)的带(12)处于非固紧状态时，该预安装装置用于将所述套环(10)紧固到其中一个管(20、22)上。

4.如权利要求3所述的夹紧系统，其特征在于，该预安装装置被紧固到垫圈(28、128)上或与垫圈(28、128)成一整体。

5.如权利要求4所述的夹紧系统，其特征在于，该预安装装置包括适于附着在两管(20、22)中的第一管上的预安装突片(36)。

6.如权利要求5所述的夹紧系统，其特征在于，至少一个预安装突片(36)具有舌部(38)，该舌部从所述突片(36)中切出，且具有一个适于与第一管(20)的外圆周(16)配合的自由端。

7.如权利要求5或6所述的夹紧系统，其特征在于，至少一个预安装突片(36)具有至少一个倾斜边缘(36B)，该倾斜边缘适于与第一管(20)的外圆周(16)配合。

8.如权利要求5至7中任意一项所述的夹紧系统，其特征在于，每个预安装突片(36)具有一个自由端(36A)，在套环处于非固紧状态时，该自由端(36A)在套环(10)的带(12)的外圆周上折回。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的夹紧系统，其特征在于，所述预安装装置包括形成在垫圈(28，128)的轴向部分(125)上的夹紧表面(1 38)，该夹紧表面适于夹持在两管(20、22)中的第一管的内圆周上。

10.如权利要求9所述的夹紧系统，其特征在于，垫圈(28、128)的所述轴部(135)具有向外突出的变形部，该变形部局部增大其半径尺寸，且形成所述夹紧表面。

11.如权利要求10所述的夹紧系统，其特征在于，垫圈(28、128)的轴部(135)具有波状起伏部(138)。

12.如权利要求1至11中任意一项所述的夹紧系统，其特征在于，垫圈(28、128)具有至少一个呈截头锥体形状的部分(30)。

13.如权利要求1至12中任意一项所述的夹紧系统，其特征在于，垫圈(28、128)具有至少一个形成一密封环的环形凸缘(40、42)。

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