CZ286521B6 - Těsný spoj dílů potrubí - Google Patents

Abstract

Těsný spoj dílů potrubí má vnitřní díl (2) uspořádán ve vnějším dílu (3) potrubí. Mezi těmito díly (2, 3) je uspořádána těsnicí manžeta (1) ve tvaru prstence z pružného materiálu, která sestává z úložného ramena (11), které plošně přiléhá na stěnu jednoho z dílů (2, 3), a těsnicího ramena (12), které ve volném stavu vystupuje směrem k druhému dílu (3, 2). Těsnicí manžeta (1) má ve volném stavu průřez ve tvaru písmene L a její úložné rameno (11) plošně přiléhá na dno obvodové prohlubně (21), která je vytvořena v jednom z dílů (2, 3) potrubí na jeho straně přivrácené k druhému dílu (3, 2) potrubí a má hloubku přesahující součet tlouštěk ramen (11, 12) těsnicí manžety (1) ve volném stavu.ŕ

Description

Těsný spoj dílů potrubí

Oblast techniky

Vynález se týká těsného spoje dílů potrubí, ve kterém je vnitřní díl uspořádán ve vnějším dílu potrubí a mezi těmito díly je uspořádána těsnicí manžeta ve tvaru prstence z pružného materiálu, která sestává z úložného ramena, které plošně přiléhá na stěnu jednoho z dílů, a těsnicího ramena, které ve volném stavu vystupuje směrem k druhému dílu. Řešení je vhodné zejména pro vzduchotechnická potrubí kruhového průřezu s průměrem do 2000 mm, je však použitelné i pro jiná nízkotlaká potrubí, například odpadová potrubí, s vnitřním přetlakem do 2.500 Pa.

Dosavadní stav techniky

Ke spojování dílů nízkotlakých potrubí, například vzduchotechnických či odpadních potrubí nebo podobně, se často používají pružné těsnicí manžety či prstence, které jsou uspořádány mezi vnitřním a vnějším dílem potrubí. Tyto těsnicí manžety či prstence jsou obvykle předem navlečeny na vnitřní díl potrubí, na kterém drží pouze třením nebo jsou přídavně přilepeny. Po nasunutí vnějšího dílu potrubí se tak dosáhne utěsnění štěrbiny mezi těmito díly. Při vyšších nárocích na kvalitu těsného spoje mají tyto těsnicí manžety dvojité chlopně, popřípadě jsou k obvodu vnitřního dílu přitaženy stahovacím páskem a podobně. Nedostatkem všech těchto řešení je skutečnost, že těsnicí manžety či prstence i v těsnicím stlačeném stavu přesahují průměr vnitřního dílu potrubí, mezi kterým a vnějším dílem potrubí musí proto být značná vůle, což sice může přinést vyšší flexibilnost takového spoje, avšak na druhé straně ohrožuje jeho těsnost, popřípadě omezuje rozsah přetlaku, pro který je takový těsný spoj použitelný.

Příkladem známého řešení je provedení popsané v dokumentu CS-AO 237077, kde je popsán spoj kameninových kanalizačních trub, znichž jedna je na konci opatřena hrdlem, ve kterém je uloženo pryžové těsnění opatřené kuželovitým zámkem, do kterého je zasunuta špice další kameninové kanalizační trouby. Zmíněný kuželovitý zámek, který lze považovat za radiálně odstávající rameno či chlopeň, má skutečně kuželovitý tvar, to jest ubíhá směrem dovnitř hrdla, a směrem ke svému konci zmenšující se průřez, což má nevýhodu spočívající v obtížnější výrobě a také v menší dosedací ploše a nerovnoměrnosti přítlaku na troubu, která se do něj zasouvá. Nevýhodou popsaného řešení je také potřeba hrdla na jedné z trub, což je prakticky proveditelné pouze u relativně silnostěnných trub, například kanalizačních trub.

Úkolem vynálezu je proto nalezení takové konstrukce těsného spoje dílů potrubí, která bez potřeby vytváření hrdla či příruby na samém konci některého z dílů potrubí umožní, aby vnitřní průměr vnějšího dílu byl jen o nezbytnou montážní vůli větší než vnější průměr vnitřního dílu potrubí, přičemž se současně má dosáhnout i zjednodušení vlastního těsného spoje, usnadnění jeho montáže a rovnoměrného přítlaku těsnicího ramena na připojovaný díl potrubí.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých řešení tohoto druhu do značné míry odstraňuje těsný spoj dílů potrubí, ve kterém je vnitřní díl uspořádán ve vnějším dílu potrubí a mezi těmito díly je uspořádána těsnicí manžeta ve tvaru prstence z pružného materiálu, která sestává z úložného ramena, které plošně přiléhá na stěnu jednoho z dílů, a těsnicího ramena, které ve volném stavu vystupuje směrem k druhému dílu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že těsnicí manžeta má ve volném stavu průřez ve tvaru písmene L a její úložné rameno plošně přiléhá na dno obvodové prohlubně, která je vytvořena v jednom z dílů potrubí na jeho straně přivrácené

-1 CŽ 286521 B6 k druhému dílu potrubí a má hloubku přesahující součet tlouštěk ramen těsnicí manžety ve volném stavu.

Uvedené řešení, při kterém může být obvodová prohlubeň vytvořena a těsnicí manžeta uspořádána na vnějším obvodu vnitřního dílu či vnitřním obvodu vnějšího dílu potrubí, umožňuje, aby tato těsnicí manžeta v pracovním stavu přesahovala příslušný obvod pouze v míře nezbytné pro dosažení těsnicího účinku, čímž se při daném tlaku v potrubí značně snižuje síla působící na těsnicí manžetu, která takto může odolávat vyšším tlakům. Dosahuje se toho tím, že obě ramena těsnicí manžety se mohou po svém přehnutí, ke kterému dojde při sestavování těsného spoje, téměř úplně skrýt v obvodové prohlubni. Kromě toho zde nejsou prakticky žádná omezení délky či šířky těsnicího ramena, takže se může dosáhnout velkoplošného přilehnutí těsnicího ramena k připojovanému dílu potrubí a rovnoměrného přítlaku tohoto těsnicího ramena k tomuto připojovanému dílu.

Je výhodné, jestliže ve vnitřním rohu ramen těsnicí manžety je integrálně s těmito rameny vytvořeno rohové zesílení, které zvyšuje stabilitu těsnicího ramena v radiálním směru a zejména také lokální tuhost těsnicí manžety v tomto místě tak, že zde po přehnutí těsnicího ramena vznikne tužší místo, ve kterém je utěsnění zajištěno nejen pružností těsnicí manžety v ohybu, ale také strukturálním stlačením jejího materiálu.

Je zvláště výhodné, jestliže rohové zesílení má v průřezu tvar kruhového kvadrantu se středem jeho oblouku v průsečíku rovin vnitřních stran ramen těsnicí manžety, protože takto se celý objem rohového zesílení nachází mimo obrys ramen těsnicí manžety a navíc jsou vyloučeny ostré rohy, které by jinak mohly vést k nežádoucímu vrubovému namáhání materiálu těsnicí manžety.

Kromě toho je výhodné, jestliže na vnějších okrajích ramen jsou vytvořeny úkosy, které vybíhají ke vnitřním stranám těchto ramen, na jejichž vnějším rohu je vytvořeno zkosení, přičemž toto zkosení a úkos na úložném ramenu přiléhají na šikmé boční strany obvodové prohlubně. Zkosením a úkosem na úložném ramenu se dosáhne spolehlivého tvarově přesného uložení těsnicí manžety v komplementárně provedené obvodové prohlubni a úkosem na těsnicím ramenu se usnadní sestavování těsného spoje, to jest zasouvání vnitřního dílu nebo naopak nasouvání vnějšího dílu potrubí.

Přehled obrázků na výkresech

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují

- na obr. 1 axiální řez těsnicí manžetou ve volném stavu, uloženou na vnitřním dílu potrubí,

- na obr. 2 axiální řez těsným spojem vnitřního dílu s vnějším dílem při minimální vzájemné toleranci obou dílů potrubí,

- na obr. 3 axiální řez těsným spojem vnitřního dílu s vnějším dílem při maximální přípustné vzájemné toleranci obou dílů potrubí, a

- na obr. 4 detail těsnicí manžety v axiálním řezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je v axiálním řezu znázorněna těsnicí manžeta 1, která má ve volném stavu průřez ve tvaru písmene L s například stejně dlouhými rameny 11, 12 a je vyrobena s výhodou z pryže,

-2 CZ 286521 B6 i když v závislosti na podmínkách použití a požadavcích na těsný spoj lze obecně použít i jiné materiály. Těsnicí manžeta 1 sama o sobě má tvar kruhového prstence aje navlečena na vnitřním dílu 2 potrubí, což je obvykle potrubí s kruhovým průřezem z plechu s podélným falcem, popřípadě z plastu a podobně.

Těsnicí manžeta 1 sestává z úložného ramena Π.» které přiléhá na vnitřní díl 2 potrubí, na kterém toto úložné rameno 11 zapadá do obvodové prohlubně 21 na tomto vnitřním dílu 2, která může být, jak je znázorněno, tvořena mělkým obvodovým prolisem, popřípadě může být vytvořena v síle stěny tohoto vnitřního dílu 2 či jinak. Podstatnou podmínkou je, aby hloubka této obvodové prohlubně 21 byla nejméně rovna součtu tlouštěk ramen U, 12 těsnicí manžety 1 ve volném stavu. Na úložné rameno 11 navazuje, v klidovém stavu těsnicí manžety 1 v pravém úhlu, těsnicí rameno 12, přičemž ve vnitřním rohu obou ramen 11, 12 je integrálně s těmito rameny 11, 12 vytvořeno rohové zesílení 13 s průřezem s výhodou ve tvaru kruhového kvadrantu, jehož účel bude popsán později.

Vnější okraje ramen H, 12 mohou mít šikmé úkosy 111, 121, takže délky vnitřních stran ramen 11, 12 jsou pak větší než délky vnějších stran těchto ramen 11, 12. Zmíněné úkosy Ul, 121 jednak přispívají k definovanému uložení těsnicí manžety 1 v obvodové prohlubni 21, jednak usnadňují nasouvání vnějšího dílu 3 potrubí při sestavování těsného spoje podle obr. 2 a 3. K definovanému uložení těsnicí manžety 1 v obvodové prohlubni 21 podobně přispívá i zkosení 14 vnějšího rohu průřezu těsnicí manžety 1.

Z obr. 1 je dále patrné, že průřez obvodové prohlubně 21 je komplementární ke tvaru těsnicí manžety 1, to jest že boky této obvodové prohlubně 21 jsou šikmé v úhlu odpovídajícím úhlu úkosu 111 a zkosení 14 na těsnicí manžetě 1- Z výrobních důvodů a z hlediska univerzálnosti těsného spoje je výhodné, jestliže zmíněné úhly úkosu 111 a zkosení 14, popřípadě i úkosu 121, jsou navzájem shodné.

Těsnicí manžeta 1 je v obvodové prohlubni 21 na vnitřním dílu 2 s výhodou přilepena vhodným lepidlem, aby se spolehlivě předešlo jejímu zkroucení či srolování při nasouvání vnějšího dílu 3 potrubí podle obr. 2 a 3.

Na obr. 2 je znázorněn axiální řez těsným spojem vnitřního dílu 2 s vnějším dílem 3 při minimální vzájemné toleranci obou dílů 2, 3 potrubí, to jest když vnější průměr vnitřního dílu 2 odpovídá s minimální montážní tolerancí vnitřnímu průměru vnějšího dílu 3 potrubí. Vnější díl 3 je na vnitřní díl 2 nasunut ve směru šipky 4. Je zřejmé, že v tomto případě, za předpokladu, že hloubka obvodové prohlubně 21 je jen nepatrně větší než součet tlouštěk ramen 11, 12 těsnicí manžety 1, jsou tato ramena 11, 12 k sobě téměř přitlačena, takže na sebe navzájem téměř plošně dolehnou svými vnitřními stranami. Rohové zesílení 13 zde není znázorněno, protože došlo kjeho zatlačení do materiálu přilehlých ramen 11, 12, takže v tomto místě je lokálně zvýšena přítlačná síla takto přeložené těsnicí manžety 1, zásluhou čehož je po jejím celém obvodu spolehlivě zajištěno potřebné utěsnění. Kromě toho je zřejmé, že těsnicí rameno 12 přiléhá na vnitřní stranu vnějšího dílu 3 celou svou šířkou a těsní tedy po celé délce.

Na obr. 3 je znázorněn axiální řez těsným spojem vnitřního dílu 2 s vnějším dílem 3 při maximální přípustné vzájemné toleranci obou dílů 2, 3 potrubí, to jest když vnější průměr vnitřního dílu 2 je znatelně menší než vnitřní průměr vnějšího dílu 3 potrubí. Vnější díl 3 je na vnitřní díl 2 opět nasunut ve směru šipky 4. Je zřejmé, že v tomto případě, za předpokladu, že hloubka obvodové prohlubně 21 je jen o málo větší než součet tlouštěk ramen 11, 12 těsnicí manžety 1, je mezi rameny 11, 12 mezera, jejíž výška odpovídá polovině zmíněného rozdílu průměrů. Rohové zesílení 13 zde zůstává patrné, je však znatelně zdeformováno, takže je zřejmé, že i v tomto případě je zčásti vtlačeno do materiálu přilehlých ramen 11, 12 a zvyšuje jejich stabilitu v radiálním směru, takže v tomto místě je rovněž lokálně zvýšena přítlačná síla takto

-3 CZ 286521 B6 přeložené těsnicí manžety 1, zásluhou čehož je po jejím celém obvodu spolehlivě zajištěno potřebné utěsnění.

Je tedy zřejmé, že utěsnění je zajištěno i tehdy, jestliže rozdíl zmíněných průměrů vnitřního dílu 2 a vnějšího dílu 3 je rovný hloubce obvodové prohlubně 21, která může být přiměřeně velká.

Typickým příkladem provedení těsného spoje pro vzduchotechnická potrubí je těsnicí manžeta 1 o šířce ramen 11, 12 přibližně 8 mm při tloušťce přibližně 1,2 mm, která je uložena v obvodové prohlubni 21 odpovídající šířky o hloubce přibližně 2,5 mm. Úkosy 111, 121 a zkosení 14 mají úhel přibližně 45°, což v případě obvodové prohlubně 21 tvořené prolisem ve stěně vnitřního dílu 2 zaručuje, že nemusí být podstatně narušen žádoucí laminámí charakter proudění v potrubí. Současně je s odvoláním na předchozí popis zřejmé, že rozdíl zmíněných průměrů vnitřního dílu 2 a vnějšího dílu 3 může přitom činit 2,4 mm, což je tolerance dodržitelná snadno i u potrubí o průměru řádově 100 cm. Ověřovací zkoušky přitom prokázaly, že takto provedený těsný spoj nedovolí ani v naposledy popsaném nepříznivém krajním případě únik vzduchu z potrubí při přetlaku 2500 Pa.

Na obr. 4 je znázorněn detail těsnicí manžety 1 v axiálním řezu, ze kterého je patrné, že střed zakřivení průřezu rohového zesílení 13, popřípadě osa válcového segmentu tvořícího toto rohové zesílení 13, leží v průsečíku rovin vnitřních stran ramen 11, 12 těsnicí manžety 1, čímž je zajištěno, že při přehnutí těsnicí manžety 1 podle obr. 2 a 3 dojde k zatlačení nejméně části objemu tohoto rohového zesílení 13 do materiálu ramen 11, 12 a tím k místnímu zvýšení přítlaku těchto ramen 11, 12 na příslušné díly 2, 3 potrubí.

Je zřejmé, že myšlenka vynálezu se neomezuje na zde popsané konkrétní provedení těsného spoje. Lze si například představit, že srovnatelných výsledků se dosáhne i v případě, že obvodová prohlubeň 21 bude místo na vnějším obvodu vnitřního dílu 2 vytvořena na vnitřním obvodu vnějšího dílu 3 potrubí, takže i těsnicí manžeta 1 pak bude například vlepena do vnitřního obvodu vnějšího dílu 3 potrubí. Je také zřejmě lhostejné, zda se hovoří o nasouvání vnějšího dílu 3 na vnitřní díl 2 potrubí či o zasouvání vnitřního dílu 2 do vnějšího dílu 3 potrubí.

Průmyslová využitelnost

Těsný spoj dílů 2, 3 potrubí podle vynálezu lze s výhodou použít zejména ve vzduchotechnických soustavách a zařízeních.

Claims (4)

1. Těsný spoj dílů potrubí, ve kterém je vnitřní díl (2) uspořádán ve vnějším dílu (3) potrubí a mezi těmito díly (2, 3) je uspořádána těsnicí manžeta (1) ve tvaru prstence z pružného materiálu, která sestává z úložného ramena (11), které plošně přiléhá na stěnu jednoho z dílů (2, 3), a těsnicího ramena (12), které ve volném stavu vystupuje směrem k druhému dílu (3, 2), vyznačující se tím, že těsnicí manžeta (1) má ve volném stavu průřez ve tvaru písmene L a její úložné rameno (11) plošně přiléhá na dno obvodové prohlubně (21), která je vytvořena v jednom z dílů (2, 3) potrubí na jeho straně přivrácené k druhému dílu (3, 2) potrubí a má hloubku přesahující součet tlouštěk ramen (11, 12) těsnicí manžety (1) ve volném stavu.

-4CZ 286521 B6

2. Těsný spoj podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve vnitřním rohu ramen (11, 12) těsnicí manžety (1) je integrálně s těmito rameny (11, 12) vytvořeno rohové zesílení (13).

5

3. Těsný spoj podle nároku 2, vyznačující se tím, že rohové zesílení (13) má v průřezu tvar kruhového kvadrantu se středem jeho oblouku v průsečíku rovin vnitřních stran ramen (11, 12) těsnicí manžety (1).

4. Těsný spoj podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, žena 10 vnějších okrajích ramen (11, 12) jsou vytvořeny úkosy (111, 121), které vybíhají ke vnitřním stranám těchto ramen (11, 12), na jejichž vnějším rohuje vytvořeno zkosení (14), přičemž toto zkosení (14) a úkos (111) na úložném ramenu (11) přiléhají na šikmé boční strany obvodové prohlubně (21).