CZ295553B6 - Těsnicí kroužek a spojka trubek - Google Patents

Abstract

Těsnicí kroužek (5) zahrnuje těleso, které definuje centrální otvor a jeho alespoň povrch je tvořen elastickým materiálem, přičemž těleso je snadno deformovatelné po obvodu, ale prakticky nedeformovatelné v radiálním směru. Kroužek (5) má radiálně dovnitř směřující vnitřní povrch (9) a radiálně vně směřující vnější povrch (7). Tento těsnicí kroužek (5) zahrnuje alespoň jednu snadno deformovatelnou oblast (11) procházející od vnitřního povrchu (9) k vnějšímu povrchu (7) alespoň v elastickém materiálu. Spojka trubek zahrnuje pouzdro (1), mající na alespoň jedné straně otvor (13) pro vložení trubky (14), s alespoň jedním těsnicím kroužkem (5) uspořádaným kolem trubky (14), a prostředkem (2, 3), spojeným s pouzdrem (1), pro přitlačení těsnicího kroužku (5).ŕ

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká těsnicího kroužku zahrnujícího těleso, které definuje centrální otvor a jehož alespoň povrch je tvořen elastickým materiálem a které je snadno deformovatelné po obvodu, ale prakticky nedeformovatelné v radiálním směru, kroužek má radiálně dovnitř směřující vnitřní povrch a radiálně vně směřující vnější povrch. Vynález se rovněž týká spojky trubek zahrnující pouzdro, mající na alespoň jedné straně otvor pro přijetí trubky, alespoň jeden těsnicí kroužek podle vynálezu pro uspořádání kolem trubky, a prostředek, spojený s pouzdrem, pro přitlačení těsnicího kroužku,

Dosavadní stav techniky

Takový těsnicí kroužek je známý na, příklad z EP-A 418 961.

Známý těsnicí kroužek zahrnuje jádro, vytvořené spirálovou pružinou ohnutou pro vytvoření kroužku, a objímku z elastického materiálu, jako je pryž obalující jádro.

Známý těsnicí kroužek je dobře stlačitelný v obvodovém směru, protože během takového stlačování je vlastně stlačována ohnutá spirálová pružina, přičemž se zmenšuje meziprostor mezi závity pružiny. V praxi ale objímka z elastomemího materiálu nemůže odpovídajícím způsobem sledovat toto stlačování, přičemž je tento materiál velmi vážně deformován. To může mít za následek trhlinky v materiálu, čímž se ztrácí jeho těsnicí působení. Stupeň stlačení v obvodovém směruje tudíž především omezen materiálem objímky.

Z EP-A 608 798 je známý těsnicí kroužek, který má otevřený průřez definující prstencovou drážku. V této drážce jsou uspořádány přítlačné prostředky pro rozvádění axiální upínací síly podél vnitřní stěny prstencové drážky. V jednom provedení, znázorněném na obr. 4 dokumentu EP-A-0 608 798, je přítlačnými prostředky kroužek mající řady zářezů ve tvaru písmena V střídající se na jeho vnitřní a vnější straně.

Předkládaný vynález si klade za cíl vytvořit zlepšený těsnicí kroužek shora popisovaného typu.

Podstata vynálezu

Podle vynálezu je uvedeného cíle dosaženo u těsnicího kroužku podle výše uvedeného popisu prostřednictvím alespoň jedné snadno deformovatelné oblasti procházející od vnitřního povrchu k vnějšímu povrchu alespoň v elastickém materiálu. V důsledku tohoto lokálního zeslabení, které může být pod tlakovým zatížením stlačováno, je vlastně vytvořen prostor, ve kterém se může shromažďovat elastický materiál, když je těsnicí kroužek stlačován v obvodovém směru. Vytváření přehybů, které může nakonec vyústit ve vytváření trhlinek v elastickém materiálu, je tímto odstraněno.

V praxi těsnicí kroužek výhodně zahrnuje snadno deformovatelné oblasti, které jsou uspořádány se vzájemnými odstupy po obvodě v elastickém materiálu a procházejí v radiálním směru. Když je kroužek stlačován, je takto vytvořen prostor podél celého jeho obvodu, ve kterém může být přijímán elastický materiál, čímž kroužek může být rozměrově omezen rovnoměrně v obvodovém směru.

-1 CZ 295553 B6

Výhodně jsou snadno deformovatelné oblasti uspořádány se vzájemnými odstupy v tělese v příčném směru. Deformace kroužku během jeho stlačování je tím rozložena ještě lépe

Ve výhodném provedení kroužek má mezi vnitřním povrchem a vnějším povrchem procházející horní povrch a spodní povrch, přičemž snadno deformovatelné oblasti jsou uspořádány v horním povrchu a spodním povrchu, protože vnitřní a vnější povrchy budou obecně muset přicházet do těsnicího kontaktu s povrchy předmětů, které mají být vzájemně spojeny. Pro dosažení rovnoměrné deformace jsou výhodně snadno deformovatelné oblasti uspořádány střídavě v horním povrchu a spodním povrchu. Tím je vlastně získáno vlnité uspořádání elastického materiálu, při pohledu v obvodovém směru, se snadno deformovatelnými oblastmi mezi zvlněními. Toto uspořádání umožňuje snadné stlačení.

Snadno deformovatelné oblasti mohou být v principu vytvořeny prostřednictvím začlenění materiálu, který může být deformován v obvodovém směru podstatně snáze, než elastický materiál kroužku. Snadno vyrobitelného kroužku se ale dosáhne, když alespoň některé ze snadno deformovatelných oblastí jsou tvořeny prostřednictvím jednoho nebo více vybrání.

Aby se umožnilo použití kroužku nejen jako těsnicího kroužku, ale rovněž jako upevňovacího prostředku, má tento kroužek výhodně alespoň jeden upínací prvek s ním spojený na vnitřním povrchu, z tvrdšího materiálu, než je vyroben kroužek.

Průměr kroužku se může měnit v širokém rozsahu, když je vytvořen s množstvím upínacích prvků, uspořádaných s odstupy po obvodu. Každý upínací prvek může alespoň částečně mít tvar kruhového segmentu.

Těsnicí kroužek je možné snadno vyrábět, pokud uvedený jeden nebo každý upínací prvek je zapuštěn v elastickém materiálu kroužku. Výhodně jeden nebo každý upínací prvek zahrnuje alespoň jeden radiálně dovnitř směrovaný povrch s velkým třením, aby se zvýšila upínací síla kroužku.

Předkládaný vynález se rovněž týká spojky trubek, ve které může být aplikován těsnicí kroužek podle vynálezu. Běžná spojka trubek, jak je popsána například ve výše zmiňovaném dokumentu EP-A 418 961 dosavadního stavu techniky zahrnuje:

- pouzdro, mající na alespoň jedné straně otvor pro přijetí trubky,

- alespoň jeden těsnicí kroužek pro uspořádání kolem trubky, přičemž tento těsnicí kroužek zahrnuje těleso, které definuje centrální otvor pro přijetí trubky a jehož alespoň povrch je tvořen elastickým materiálem a které je snadno deformovatelné po obvodu, ale prakticky nedeformovatelné v radiálním směru, kroužek má radiálně dovnitř směřující vnitřní povrch a radiálně vně směřující vnější povrch,

- a prostředek, spojený s pouzdrem, pro přitlačení těsnicího kroužku.

Tato spojka trubek se podle předkládaného vynálezu odlišuje od spojky podle uvedeného dosavadního stavu techniky tím, že těsnicí kroužek má alespoň jednu snadno deformovatelnou oblast procházející od vnitřního povrchu k vnějšímu povrchu alespoň v elastickém materiálu.

Pouzdro je výhodně trubkové a na obou stranách vytvořené s otvory pro přijetí dvou trubek pro vzájemné spojení.

Předkládaný vynález bude v následujícím popisu podrobněji vysvětlen na základě příkladných provedení ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

-2 CZ 295553 B6

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje perspektivní pohled na těsnicí kroužek podle prvního provedení vynálezu;

Obr. 2 znázorňuje podélný řez skrz spojku trubek, ve které je použit těsnicí kroužek podle obr. 1;

Obr. 3a a obr. 3b znázorňují detail těsnicího kroužku a spojky trubek v uvolněném respektive v upnutém stavu;

Obr. 4 znázorňuje perspektivní detailní pohled na druhé provedení kroužku podle vynálezu;

Obr. 5 znázorňuje pohled v řezu, vedeném rovinou V-V, na kroužek podle obr. 4; a

Obr. 6 znázorňuje pohled v řezu, vedeném rovinou VI-VI, na kroužek podle obr. 4.

Příklady provedení vynálezu

Pro spojování podzemních a nadzemních tlakových potrubí a bez tlakových potrubí, u kterých není použito pevných spojů, jako jsou svary, fitinky nebo tlakové spony či přírubová spojení, mohou být použity spojky, do kterých potrubí pro spojení může být vloženo na jedné straně nebo na dvou stranách spojky. Těsnění mezi potrubím a spojkou je provedeno stlačením těsnicí hmoty, například pryžového kordu, mezi spojkou a potrubím.

Aby se zabránilo nutnosti použití speciální spojky pro každý průměr potrubí, což by mělo za následek rozsáhlé skladování a tudíž vysokou cenu, jsou spojky a těsnicí kroužky určené k použití zkonstruovány tak, aby byly schopné přizpůsobit se množství různě se měnících průměrů trubek. Pro umožnění přizpůsobení se takovému rozsahu průměrů trubek a ještě pro zajištění dobrého utěsnění se používají těsnicí kroužky, které jsou velmi snadno deformovatelné po obvodu či v obvodovém směru, ale které jsou přitom obtížně deformovatelné v radiálním či příčném směru.

Spojka (viz obr. 2) zahrnuje litinové pouzdro 1, které má trubkový nebo prakticky válcový tvar s otvorem 13 na každé straně pro přijetí trubky 14. Pouzdro 1 je dále vytvořeno na každé straně s jednou nebo více přírubami 2, se kterými může být tlačný kroužek 3 utahován prostřednictvím alespoň tří šroubů. Vnitřní stěny 4 pouzdra 1 mají kónický tvar na obou stranách a svírají ostrý úhel s podélnou osou spojky, který ve znázorněném provedení představuje přibližně 30° až 40° v závislosti na požadovaném rozsahu průměrů. V kónických vnějších koncích pouzdra 1 spojky jsou uspořádány těsnicí kroužky 5, skrz které mohou být vloženy trubky 14. Když je tlačný kroužek 3 utahován, jsou těsnicí kroužky 5 posouvány v podélném směru pouzdra 1 spojky a tedy stlačovány velmi těsně dohromady v důsledku kónické vnitřní stěny 4.

Každý těsnicí kroužek 5 je tvořen kontinuálním tělesem, definujícím centrální otvor, se spodním povrchem 6, vnějším povrchem 7, horním povrchem 8 a vnitřním povrchem 9, Snadno deformovatelné oblasti 11, ve znázorněném provedení tvořené vybráními 11, jsou uspořádány v tělese a jsou rozmístěny s odstupy jak v obvodovém tak i v příčném směru těsnicího kroužku 5. Ve znázorněném provedení jsou vybrání 11 uspořádána v horním povrchu 8 a ve spodním povrchu 6 těsnicího kroužku 5 a jsou vždy mírně vzájemně posunuta, čímž kroužek, při pohledu v obvodovém směru, představuje zvlněný tvar a vytváří dojem, jako by byl sestaven z velkého počtu vzájemně spojených dílů 12 ve tvaru písmene Y. V důsledku přítomnosti vybrání 11 může být těsnicí kroužek snadno stlačován v obvodovém směru, protože materiál kroužku může, jak je znázorněno, zabírat prostory ponechané volné prostřednictvím vybrání 11. Podél hran vybrání se navíc vytvářejí tažné síly v materiálu, které tento materiál, který je koneckonců elastický, může relativně snadno absorbovat. Nedochází zde tudíž k žádnému riziku trhání, jako v případě když je elastický materiál stlačován. Ve znázorněném provedení jsou na horním povrchu 8 těsnicího

-3CZ 295553 B6 kroužku 5 mezi vybrání 11 rovněž navulkanizovány relativně tuhé desky 10, čímž se tlak tlačného kroužku 3 distribuuje rovnoměrně přes pryžový těsnicí kroužek 5.

Namísto znázorněných vybrání 11 mohou být zeslabení vytvořena rovněž jiným způsobem, například prostřednictvím začlenění materiálu, který alespoň v obvodovém směruje možné podstatně snáze deformovat, než elastický materiál samotného těsnicího kroužku 5. Pokud by těsnicí kroužek 5 byl potom stlačován, aby se rozměrově omezil jeho obvod, byly by tyto materiálové vložky stlačovány okolním tužším materiálem, čímž by se opět vytvářel prostor pro materiál samotného těsnicího kroužku 5. Když je do spojky vložena trubka maximálního průměru (viz obr. 3a), vnitřní povrch 9 těsnicího kroužku 5 již vyváří kontakt s obvodem 18 trubky 14, aniž by tlačný kroužek 3 musel být utahován. Pokud ale trubka 14 je menší než maximální rozměr, který může být přijímán pouzdrem 1 spojky, ale je zároveň větší než minimální rozměr, je přijímána utěsněna ve spojce následujícím způsobem.

Prostřednictvím utahování tlačného kroužku 3 s použitím šroubů a příruby 2 se vyvíjí tlačná síla na horní povrch 8 těsnicího kroužku 5, který je tím posouván podél kónické vnitřní stěny 4 pouzdra 1 spojky směrem ke středu spojky a je tím nucen, aby zaujal menší obvod a průměr. To je snadno možné v důsledku speciálního tvaru těsnicího kroužku 5 s vybráními 11 v uspořádání s odstupy. Když je kroužek stlačen, díly 12 ve tvaru písmene Y kroužku budou ohnuty vzájemně k sobě, čímž se zmenší obvod těsnicího kroužku 5 velmi podstatně, aniž by byla potřebná velká síla. Když je tlačný kroužek 3 utažen ještě více, je těsnicí kroužek 5 stlačen, protože spodní povrch 6 těsnicího kroužku 5 zcela vyplnil prostor mezi trubkou 14 a vnitřní stěnou 4 spojky a těsnicí kroužek 5 nemůže být dále posouván v axiálním směru. Těsnicí kroužek 5 je tím přitlačen podél celé jeho výšky proti obvodu 18 trubky 14 na jedné straně a proti kónické vnitřní stěně 4 spojky 1 na druhé straně (viz obr. 3b).

Aby se kroužek 5 vytvořil vhodný nejen pouze pro funkci těsnicího kroužku, ale rovněž pro absorbování a přenos tažných a tlačných sil v trubce 14, je vytvořeno jeho alternativní provedení s množstvím upínacích prvků 15 uspořádaných s odstupy na vnitřní straně (viz obr. 4). Tyto upínací prvky 15, které jsou vyrobeny z materiálu, který je podstatně tvrdší než materiál samotného kroužku 5, například z oceli, jsou zapuštěny v materiálu kroužku 5 a mají dovnitř směřující povrch 16, který je mírně zakřivený nebo tvaru kruhového segmentu, a který je vytvořen s prostředkem pro zvýšení jeho tření. Ve znázorněném provedení je tohoto dosaženo prostřednictvím velkého počtu frézovaných hran 17. Upínací prvky 15 procházejí v radiálním směru tak daleko jako vnější povrch 7 kroužku 5. Aby se vytvořil dostatečný kontaktní povrch s okolním materiálem mají v tomto provedení upínací prvky 15 každý tvar písmene T, přičemž vlastní upínací povrch 16 je vytvořen ležícím ramenem tohoto tvaru písmene T a stojící rameno 19 vyčnívá v radiálním směru.

V tomto druhém provedení kroužku 5 jsou ještě uspořádány těsnicí hrany 20 respektive 21, které procházejí podél vnitřního povrchu 9 respektive vnějšího povrchu 7. V důsledku vytvoření těchto těsnicích hran 20,21 k těsnění dochází v jedné přímce namísto přes celý povrch. V důsledku tohoto menšího těsnicího povrchu je tlak větší při stejné tlačné síle, čímž je dosaženo dokonce ještě lepšího utěsnění.

Tímto způsobem je dosaženo těsnicího kroužku, který má uzavřený tvar průřezu, který v důsledku svého speciálního uspořádání je stále snadno deformovatelný v obvodovém směru a tudíž tvoří velmi dobré utěsnění při vyvinutí relativně malé tlačné síly. Toto těsnění je rovněž velmi dobré proto, že tlačné síly jsou přiváděny do kroužku rovnoměrně a jeho stlačování tudíž probíhá rovnoměrně a bez výkyvů. Navíc může být tento těsnicí kroužek vyráběn jednoduchým způsobem s nízkou cenou, protože vlastní těsnicí tělo je vytvořeno integrálně.

Claims (15)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Těsnicí kroužek zahrnující těleso, které definuje centrální otvor a jehož alespoň povrch je tvořen elastickým materiálem a které je snadno deformovatelné po obvodu, ale prakticky nedeformovatelné v radiálním směru, kroužek (5) má radiálně dovnitř směřující vnitřní povrch (9) a radiálně vně směřující vnější povrch (7), vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jednu snadno deformovatelnou oblast (11) procházející od vnitřního povrchu (9) k vnějšímu povrchu (7) alespoň v elastickém materiálu.
2. 2. Těsnicí kroužek podle nároku 1, vyznačující se tím, že snadno deformovatelné oblasti (11) jsou uspořádány se vzájemnými odstupy po obvodě v elastickém materiálu a procházejí v radiálním směru.
3. 3. Těsnicí kroužek podle nároku 2, vyznačující se tím, že snadno deformovatelné oblasti (11) jsou uspořádány se vzájemnými odstupy v tělese v příčném směru.
4. 4. Těsnicí kroužek podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že má mezi vnitřním povrchem (9) a vnějším povrchem (7) procházející horní povrch (8) a spodní povrch (6), přičemž snadno deformovatelné oblasti (11) jsou uspořádány na homím povrchu (8) a na spodním povrchu (6).
5. 5. Těsnicí kroužek podle nároku 4, vyznačující se tím, že snadno deformovatelné oblasti (11) jsou uspořádány střídavě na homím povrchu (8) a na spodním povrchu (6).
6. 6. Těsnicí kroužek podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň některé ze snadno deformovatelných oblastí (11) jsou vytvořeny prostřednictvím jednoho nebo Ance vybrání.
7. 7. Těsnicí kroužek podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jeden upínací prvek (15) s ním spojený na vnitřním povrchu (9), z tvrdšího materiálu než kroužek (5).
8. 8. Těsnicí kroužek podle nároku 7, v y z n a č u j í c í se t í m , že zahrnuje množství upínacích prvků (15) uspořádaných s odstupy po obvodu.
9. 9. Těsnicí kroužek podle nároku 8, v y z n a č u j í c í se t í m , že každý upínací prvek (15) má alespoň částečně tvar kruhového segmentu.
10. 10. Těsnicí kroužek podle kteréhokoliv z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že jeden nebo každý upínací prvek (15) je zapuštěn v elastickém materiálu kroužku (5).
11. 11. Těsnicí kroužek podle kteréhokoliv z nároků 7 až 10, vy z n a č uj í c í se tím, že jeden nebo každý upínací prvek (15) zahrnuje alespoň jeden radiálně dovnitř směrovaný povrch (16) s velkým třením.
12. 12. Těsnicí kroužek podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se t í m, že má uzavřený tvar průřezu.
13. 13. Těsnicí kroužek podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň těleso kroužku (5) je vytvořeno integrálně.

    -5 CZ 295553 B6
14. 14. Spojka trubek zahrnující:

    - pouzdro (1), mající na alespoňjedné straně otvor (13) pro vložení trubky (14),

    - alespoň jeden těsnicí kroužek (5) pro uspořádání kolem trubky (14), přičemž tento těsnicí kroužek (5) zahrnuje těleso, které definuje centrální otvor pro vložení trubky (14) a jehož alespoň povrch je tvořen elastickým materiálem a které je snadno deformovatelné po obvodu, ale prakticky nedeformovatelné v radiálním směru, kroužek (5) má radiálně dovnitř směřující vnitřní povrch (9) a radiálně vně směřující vnější povrch (7),

    - a prostředek (2, 3), spojený s pouzdrem (1), pro přitlačení těsnicího kroužku (5), vyznačující se tím, že těsnicí kroužek (5) má alespoň jednu snadno deformovatelnou oblast (11) procházející od vnitřního povrchu (9) k vnějšímu povrchu (7) alespoň v elastickém materiálu.
15. 15. Spojka trubek podle nároku 14, vyznačující se tím, že pouzdro (1) je trubkové a vytvořeno na obou stranách s otvory (13) pro vložení dvou trubek (14) pro vzájemné spojení.