FI67938B - Taetad roerfoerbindning - Google Patents

Description

γβι KUULUTUSjULKAISU ,nQ,fl «läTS? B 11 UTLÄGGNINGSSKRIFT O / 7 O O

C (45) Patentti nyUnneliy 10 06 1935 Patent meddelat (51) Ky.lk.*/lnt.a.« F jg L 21/02 SUOMI — FINLAND (21) p»ten«ihakemu* — P»tent»n»öknlng 773^/» (22) HkkemispMvft — Ansöknlngsdag Q1 j p 77 (23) Alkupilv* — Glltlghetsdag g^ \Ί ~Π (41) Tullut julkiseksi — Bllvit offentllg gy Qg yg

Patentti, ja rekisterihallitus NShtiväksipanon ia kuul.julkaisun pvm.- , ' * r

Patent, och registerstyrelsen v ' Ansökan utlagd och utl.jkrlften publlcerad /0.02.05 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begird priorltet 06.12.76 USA(US) 7^7846 (71) United States Pipe and Foundry Company, 3300 First Avenue North, Birminqham. Alabama, USA(US) (72) Robert Malcolm Graham, Birmingham, Alabama, USA(US) (74) Oy Koister Ab (54) Tiivistetty putki liitos - Tätad rörförbindning

Keksinnön kohteena on tiivistetty putkiliitos tasalieriömäi-sesti kulkevan sisäputken ja tähän teleskooppisesti työntyvän ulko-putken muhvin välillä, jolloin pallemaiseksi muodostetun tiivistys-osan omaava elastinen tiivistyselementti on akselin suuntaisen uran-pohjan omaavan muhvin sisällä olevassa aksiaalisesti pitkänomaisessa urassa sekä on työnnettävissä syrjään tämän pitkänomaisen uran sisällä ja on tiivistyskosketuksessa sisäputken ulkopinnan kanssa ja tiivistyselementti on pidätysosallaan lukituskosketuksessa muhvin pidä-tyslaitteen kanssa sen pään lähellä.

Valurautapaineputkia, joissa on muhvi toisessa päässä ja toinen pää on tasainen tai viistetty, on useita vuosia liitetty käyttämällä kumitiivistettä, joka on puristettu muhvin seinämien ja tasaisen tai viistetyn pään ulkoseinämän väliin. US-patentissa n:o 2 953 398 putkiliitos on esim. varustettu pitkänomaisella muhvissa sijaitsevalla uralla. Siinä on tiivisteen tiivistysseinä ja pidätys-osa samoinkuin reuna- ja seinäosat, jotka ohjaavat ja rajoittavat tasaisen pään liikettä sen kulkiessa muhviaukon ja kumitiivisteen 2 67938 läpi. Tässä järjestelmässä käytetyissä kumitiivisteissä on pidätys-osa ja tiivistysosa. Vaikka tiivisteeseen voidaan lisätä reunatii-visteitä ja erilaisia lisäosia, sen pääosat ovat kuitenkin ainoastaan osa, joka saa tiivisteen pysymään paikallaan liitoksen kokoonpanon ja käytön aikana, ja osa, joka pitää kaksi putken osaa koko ajan tiivistävässä kosketuksessa.

Halkaisijaltaan pieniä valurautaputkia voidaan helposti tiivistää tällaisella järjestelmällä, koska niiden poikkileikkaus poikkeaa vain hieman oikeasta ympyrästä ja koska ne on valettu suhteellisen tarkkoihin toleransseihin. Kun valmistetaan suuria putkia ja putken seinämän paksuutta lisätään vain vähän, syntyy lukuisia suuria ongelmia. Näitä ongelmia ovat mm. soikeat poikkileikkaukset ja suurempien valutoleranssien tarve. Näiden ongelmien ratkaisemiseen on kehitetty useita ratkaisuja, joiden käyttökelpoisuus on vaihdellut ratkaisun taloudellisuudesta riippuen. Yleensä tällaisissa liitos järjestelmissä käytettävän tiivisteen on täytettävä muhvin sisä-tiivistysseinämän ja tasaisen pään ulkoseinämän välinen tila ja pysyttävä jossain määrin puristettuna soikeudesta tai toleranssista riippumatta. Kun tällaisissa järjestelmissä mitoitetaan tiivisteen poikkileikkaus ja määrätään sallitut enimmäis- ja vähimmäistolerans-sit, on otettava huomioon kaksi ääritilaa. Toinen tila esiintyy tiivisteen ollessa vähimmäispuristuksen alaisena, esim. kun täytettävä tila on suurimmillaan ja tasainen pää pienimmillään, jolloin tasainen pää sijaitsee muhvin sisällä ja kahden osan soikeus on sovitettu niin, että suurin tila sijaitsee yläosassa. Toinen tila esiintyy tiivisteen ollessa enimmäispuristuksen alaisena, esim. kun muhvi-ontelo on pienimmillään ja tasainen pää suurimmillaan. Ensimmäisestä tilasta käytetään tavallisesti nimitystä löyhä liitos ja toisesta tiivis liitos. Jos esim. putkeen, jonka halkaisija on n. 0,6 m, käytetään kooltaan keskinkertaista muhvia ja tiivistettä, niin että tiiviste täyttää löyhässä liitoksessa esiintyvän välin, on tarvittava kokoonpanovoima tiiviin liitoksen tullessa kysymykseen kohtuuttoman suuri. Jos sitä vastoin käytetään riittävän pientä tiivistettä, niin että kokoonpanovoima pysyy kohtuullisissa rajoissa, löyhän liitoksen kahden osan välillä esiintyvä tila ei täyty, mikä aiheuttaa vuotoa.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi on ehdotettu erilaisia toimenpiteitä, joista mainittakoon toleranssien pienentäminen niin 3 67938 paljon, että niiden saavuttaminen edellyttää liitospintojen työstöä tai hiontaa, pääakselin merkitseminen ja kunkin putken sijoittaminen, niin että tasaisen pään pääakseli on pystyasennossa, kiilojen käyttö putken pakottamiseksi pyöreään poikkileikkaukseen liitosta kokoonpantaessa, tiivisteen tiivistyskohouman osan rei'itys, niin että tiiviste voi helpommin pyristua kokoon, ja erilaiset tiivisteen lisäosat, kuten reunatiivisteet. Kaikki nämä ratkaisut nostavat huomattavasti tuotteen hintaa.

On huomattava, että liitettäessä suhteellisen taipuisia putkia, kuten ANSI A 21,51 luokka 50 taipuisia rautaputkia, joiden halkaisija on 0,91 m, "löyhän liitoksen" tila sallii välin, joka on paljon suurempi kuin mitä voitaisiin odottaa kahdesta soikeasta osasta, jotka liitetään yhteen yllä kuvatulla tavalla. Käytännön kokeet ovat osoittaneet, että tasaisen pään kehä pyrkii tietyn ulkoisen kuormituksen alaisena mukautumaan suurelta osaltaan muhvin reunan sisäkehään, jolloin yläosaan muodostuu erittäin suuri väli.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on sen tähden saada aikaan putkiliitos, joka huokealla ja taloudellisella tavalla tiivistää sellaisten putkien muhvipään ja tasaisen pään, joiden poikkileikkaus poikkeaa pyöreästä ja/tai joilla on hyvin vaihtelevat mittatoleranssit.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti saadaan aikaan edellä esitetyn mukainen putkiliitos, jolle on tunnusomaista, että muhvin kanssa yksikappaleinen puristuskohouma ulottuu uranpohjasta säteit-täisesti sisäänpäin uraan ja jakaa uranpohjan etu- ja taka-aluee-seen ja että pallemaisen tiivistysosan ulkopinta on ainakin paksuim-masta kohdastaan tiivistyskosketuksessa puristuskohouman lieriömäisen sisäpinnan kanssa.

Lisäksi on edullista, että puristuskohouman lieriömäisen sisäpinnan leveys on enintään kaksi kertaa niin suuri kuin puristuskohouman korkeus.

Esillä olevan keksinnön muut tunnusmerkit ja edut käyvät ilmi seuraavasta keksinnön erään edullisen suoritusmuodon selityksestä, jossa viitataan oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää poikkileikkausena edullisen suoritusmuodon osaa, kuvio 2 esittää poikkileikkauksena tunnetun putkiliitoksen osaa, 4 67938 kuvio 3 esittää samoin poikkileikkauksena tunnetun putkilii-toksen osaa, kuvio 4 esittää poikkileikkausena tunnettujen putkiliitos-ten edullisen suoritusmuodon pyöreää tiivistettä, kuvio 5 esittää poikkileikkausena tunnetun putkiliitoksen osaa, jossa ei ole tiivistettä, mutta johon on lisätty edullisen suoritusmuodon mukainen puristuskohouma, kuvio 6 esittää poikkileikkauksena tiivistettä, ja kuvio 7 esittää samoin poikkileikkauksena tiivistettä. Kuviossa 1 on esitetty liitos, joka muodostuu putken 3 put-kimuhvista 2, johon on sijoitettu toisen putken 5 tasainen pää 4, jolloin tiiviste 6 on puristettu niiden väliin. Tasainen pää 4 on putken 5 pääasiassa pyöreä pääteosa, joka sopii putken 3 muhvipää-hän. Muhvipäässä 2 on pitkänomainen ura 7, jota rajoittavat sisäseinänä 20, pidätysosa 18, etutiivistysseinämä 10, puristuskohouma 8 ja takatiivistysseinämä 12. Pidätysosa 18 estää tiivisteen 6 siirtymisen kokoonpanon aikana tai liitoksen ollessa paineen alaisena. Puristuskohouma 8 sijaitsee säteittäisesti alaspäin ja sisäänpäin etutiivistysseinämän 10 ja takatiivistysseinämän 12 välissä. Tiiviste 6 sijaitsee urassa 7 tiivistävässä kosketuksessa tasaisen pään 4 ja puristuskohouman 8 kanssa. Voidaan selvästi havaita, että tiiviin liitoksen tilassa tiiviste 6 puristuu myös tiivistävään kosketukseen tasaisen pään 4 ja puristuskohouman 8 kanssa samoinkuin etutiivistysseinämän 10 ja takatiivistysseinämän 12 kanssa. Tämä tiivis tila esiintyy myös kehän osalla, jossa soikea muhvi ja tasainen pää liittyvät toisiinsa. Tällaisissa tapauksissa löyhä tila voi kuitenkin myös esiintyä kehän osalla. Esillä olevan keksinnön mukainen puristuskohouma 8 mahdollistaa tiivisteen 6 kokoonpuristumisen sekä tiiviin että löyhän liitoksen tiloissa. Kummassakin tapauksessa tiivisteen 6 tiivistysosan paksuus y (esitetty kuviossa 4) pienenee, jolloin tiiviste 6 työntyy ulos sekä akselin että kehän suunnassa.

Kun putkiliitos, ts. putkijohto saatetaan paineen alaiseksi, tiiviste 6 pakotetaan muhvin reunaa 16 kohti, jolloin se täyttää puristuskohouman 8, etutiivistysseinämän 10, pidätysuran 18, si-säseinämän 20 ja tasaisen pään 4 muodostaman ontelon. Tiiviste 6 voi tiivistyä tai olla tiivistymättä etu- ja takatiivistysseinä-miä 10 ja 12 vasten, eikä tiivistys muhvin näitä osia vasten ole 5 67938 tarpeen vuodottaman järjestelmän kannalta. On myös ilmeistä, että reunan 16 ja tasaisen pään 4 välin kokoa täytyy rajoittaa, niin ettei tiiviste 6 pääse työntymään sen läpi, kun järjestelmä saatetaan paineen alaiseksi. Koska järjestelmän tiivistys on riippuvainen tiivisteen 6 puristumisesta puristuskohoumaa 8 ja tasaista päätä 4 vasten, niiden välisen mitan on oltava jossakin suhteessa tiivisteen 6 mittaan y.

Kuviossa 2 on esitetty tunnettu putkiliitos, jossa putken 3 muhvin 2 tiivistyspinnan 9 ja putken 5 tasaisen pään 4 välisen suurimman välin on oltava hieman pienempi kuin kuviossa 4 esitetyn tiivisteen 6 mitta y, jolloin tiivisteen 6 mitta y pienenee n. 3 %. Pienin väli ei saisi aiheuttaa sellaista tiivisteen 6 puristumista, että mitta y pienenee yli n. 40 %. Mitan y supistaminen yli 40 %:lla edellyttää kohtuutonta kokoonpanovoimaa, joka on käytännössä mahdoton putkea jopa raskailla laitteilla paikoilleen sijoitettaessa. Lisäksi on olemassa vaara, että tasainen pää saattaa leikata tiivisteen pintoja ja samoin tiiviste 6 voi siirtyä pois pidätysurasta 18. Näitä rajoituksia sovelletaan niin ollen liitosjärjestelmiin, joissa tiiviste tiivistyy säteittäisen puristuksen avulla liitettävien osien väliin. Kuviossa 3 on esitetty eräs toinen tällainen tunnettu järjestelmä. Esillä olevan keksinnön avulla, jossa käytetään samaa tunnettua liitosjärjestelmää lisäämällä siihen puristus-kohouma 8a (katso kuvio 5), tiivistys voidaan kuitenkin suorittaa samoja paineita vastaan ja samalla tiivistyspinnoille voidaan antaa suurempi mittatoleranssi ja/tai tiivistys voidaan saada aikaan entistä pienemmällä ja taloudellisemmalla tiivisteellä. Tämä käy selvemmin ilmi kuviosta 5, joka ilman ristiviivoin varjostettua puristuskohoumaa 8a edustaa tunnetun putkiliitoksen muhvin ja tasaisen pään pintoja. Mitta a on tiivistyspintojen välillä sallittu suurin väli, ja mitta a^ on pienin väli. Tämän liitoksen tiivistykseen tarvitaan kuvion 6 tiivistettä 6a, jonka tiivistysosan paksuus on a2- (Katkoviivat edustavat suurinta tiivistettävää väliä, jota osoittavat mitat a ja b, kun taas ehjät viivat edustavat pienintä tiivistettävää väliä, jota osoittavat mitat a^ ja .). Mitta a2 on n. 3 % suurempi kuin a ja n. 40 % suurempi kuin . Käyttämällä ristiviivoin varjostettua puristuskohoumaa 8a ja pienentämällä tiivisteen kokoa niin, että tiivisteen 6^ tiivistysosan paksuus (kuvio 7) on n. 3 % suurempi kuin mitta b, joka edustaa puristus- 6 67938 kohouman 8a sisäpinnan 11 ja tasaisen pään 4 välillä sallittua suurinta väliä, voidaan sallia, että puristuskohouman 8a sisäpinnan ja tasaisen pään 4 välinen vähinunäismitta b1 puristaa tiivisteen 6b paksuutta (mitta b2> jopa 70 % ilman, että se oleellisesti vaikuttaa putken osien kokoonpanoon tarvittavaan voimaan. Lisäksi mitan b ja mitan b^ välinen suurin sallittu vaihtelu vei olla paljon suurempi kuin mitan a ja mitan a^ välinen suurin toleranssi, koska tiivisteen 6b paksuutta (mitta b^) on puristettu jopa 70 %:n verran. On myös huomattava, että puristuskohoumaa voitaisiin käyttää minkä tahansa mahdollisen edullisen tuloksen saavuttamiseen, esim. pienentämään liitettävien putken osien kokoonpanon vaatimaa voimaa, mahdollistamaan entistä pienemmän ja taloudellisemman tiivisteen käyttö tai mahdollistamaan tiivistyspintojen suuremmat toleranssit.

Parhaan mahdollisen tuloksen kannalta puristuskohouman 8 tulisi sijaita urassa 7 siten, että tiiviste 6 pysyy tiivistysosan paksuudellaan kohouman 8 sisäpinnalla järjestelmän ollessa enimmäis-tai vähimmäispaineen alaisena. Koska kuvion 1 mukaisen tiivisteen 6 tiivistysosa siirtyy putken sisäisen paineen alaisena sisäseinä-mää 20 kohti, puristuskohouman sisäpinta 11 on edullisesti tasainen. Vaikka muut muodot, kuten soikea, puolipyöreä tai jopa kulmikas muoto voisivatkin tulla kysymykseen, sisäpinta 11 on edullisesti lieriömäinen ja putken akselin kanssa yhdensuuntainen. Tällaisen muodon mitoitus on helpompi, ja se on helposti valettavissa ilman vikoja. Kaltevat olakkeet 24 ja 26 muodostavat tylpät kulmat etuja takatiivistysseinämien 10 ja 12 kanssa. Puristuskohouman 8 korkeus, jota kuviossa 5 edustaa mitta C, voi vaihdella jossain määrin. Tämä korkeus on valittava halutun muodon ja toleranssien mukaan. Esimerkiksi tiivistettäessä valurautaputkea, jonka nimellis-halkaisija on 0,91 m ja jossa mittojen b ja b^ vaihteluiksi on valittu korkeintaan 1,42 cm ja tiivisteen 6 tiivistysosan suurin mitta b2 on 2,23 cm, puristuskohoumalle valittu korkeus on 0,38 cm. Tällainen järjestelmä puristaisi tiivistettä 6 korkeintaan 71 % ja vähintään 3 % edellyttäen, että mitat ovat valittujen toleranssien puitteissa.

Edellä oleva esimerkki on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan keksintöä. Alan ammattimiehelle on itsestään selvää, että samaa tiivisteen tiivistysosan mittaa b2, ts. 2,23 cm, voitaisiin käyttää tiivistämään tunnettua liitosta, jos myös a:n ja

Claims (2)

7 67938 :n annettaisiin vaihdella 1,42 cm:n verran. Tällaisessa järjestelmässä tiivisteen koko tiivistysosaa on kuitenkin puristettava kokoon, mikä edellyttää kokoonpanossa kohtuuttoman suurta voimaa ja saattaa aiheuttaa tiivisteen vahingoittumisen tai paikaltaan siirtymisen. Sen tähden on myös selvää, että puristuskohouman pinnan 11 leveyden olisi oltava hyvin kapea. Vaikka pinnan 11 leveys voikin vaihdella, se ei kuitenkaan edullisesti ole suurempi kuin kaksi kertaa puristuskohouman korkeus. Kuten edellä on todettu, puristuskohouma voisi tietysti olla muodoltaan sellainen, ettei siinä olisi lainkaan tasaista pintaa. Piirustus ja siihen liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan voi keksinnön mukainen tiiviste vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

1. Tiivistetty putkiliitos tasalieriömäisesti kulkevan sisä-putken (5) ja tähän teleskooppisesti työntyvän ulkoputken (3) muhvin (2) välillä, jolloin pallemaiseksi muodostetun tiivistysosan omaava elastinen tiivistyselementti (6) on akselin suuntaisen uranpohjan omaavan muhvin (2) sisällä olevassa aksiaalisesti pitkänomaisessa urassa (7) sekä on työnnettävissä syrjään tämän pitkänomaisen uran sisällä ja on tiivistyskosketuksessa sisäputken (5) ulkopinnan kanssa ja tiivistyselementti (6) on pidätysosallaan lukituskosketukses-sa muhvin (2) pidätyslaitteen kanssa sen pään lähellä, tunnet-t u siitä, että muhvin (2) kanssa yksikappaleinen puristuskohouma (8) ulottuu uranpohjasta säteittäisesti sisäänpäin uraan (7) ja jakaa uranpohjan etu- ja taka-alueeseen (10 ja 12) ja että palle-maisen tiivistysosan ulkopinta on ainakin paksuimmasta kohdastaan tiivistyskosketuksessa puristuskohouman (8) lieriömäisen sisäpinnan (11) kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tiivistetty putkiliitos, tunnettu siitä, että puristuskohouman (8) lieriömäisen sisäpinnan (11) leveys (b) on enintään kaksi kertaa niin suuri kuin puristuskohouman (8) korkeus (C).