NL8702808A - Pijpkoppeling. - Google Patents

Description

% NL 34.672-Me/tk *

Pijpkoppeling

De uitvinding heeft betrekking op pijpkoppe1ingen, en meer in het bijzonder op een type koppeling voor effen pijpuiteinden, welke is voorzien van een in de omtreksrichting continu ringvormig huislichaam en een pakking voor het af-5 dichten op het uitwendige van een pijpuiteinde.

Een bekende soort koppeling voor effen pijpuiteinden is uitgevoerd als een cilindrische huls met aan één uiteinde van de pijpkoppeling een inwendige groef, waarin een pakking-ring en een drukring zijn gemonteerd. De drukring, welke nor-10 maal in de omtreksrichting continu is, wordt axiaal tegen de pakking verplaatst door axiaal gerichte schroeven. De resulterende axiale druk van de pakking veroorzaakt dat deze zich radiaal binnenwaarts uitstrekt tegen het uitwendige van de pijp, ten einde daarmede een afdichting te bewerkstelligen.

15 Indien het koppelingshuis of het koppelingslichaam uit êén stuk bestaat, is de vervaardiging en de montage van de drukring in de inwendige groef moeilijk, aangezien zijn eind-diameter groter dient te zijn dan de boring van de koppeling.

Een bekende soort koppeling voor een effen pijpuit-20 einde bezit de vorm van een cilindrische mantel of een cilindrich lichaam, dat over de te koppelen pijp kan schuiven.

Door de wand van het lichaam stekende, radiaal gerichte klem-schroeven grijpen op het uitwendige van de pijp aan, ten einde deze in het lichaam te verankeren. Een afdichting tussen het 25 koppelingslichaam en het pijpuiteinden wordt bewerkstelligd door een ringvormige pakkingring, welke in een inwendige groef in het lichaam is geplaatst. De pakking wordt tegen het uitwendige oppervlak van de pijp samengedrukt door een drukring, die eveneens in de inwendige groef is geplaatst. De 30 drukring wordt tegen de pakking gedrukt, ten einde deze tegen het pijpoppervlak te verplaatsen door axiaal gerichte druk-schroeven. De drukschroeven zijn geschroefd in gaten, welke over de omtrek van een eindvlak van het koppelingslichaam zijn verdeeld.

35 De vervaardiging van bekende koppelingen van de be schreven soort wordt moeilijk en dienovereenkomstig duur gemaakt door het probleem van het monteren van de drukring in de inwendige groef in het koppelingslichaam. Een gebruikelijke

* t I W Ik-r- -r ·' W

* -2- techniek voor het vervaardigen van de ring is het rollen van een platte staaf tot een hoepel, waarvan de uiteinden aan elkaar worden gelast. Hierbij wordt de ring met overlappende uiteinden voor het verminderen van zijn diameter via het uit-5 einde van het lichaam in de groef geplaatst. Vervolgens wordt de ring uitgezet en worden zijn uiteinden aan elkaar gelast ten einde een continue band te vormen. De vervaardiging en de montage van de ring in het lichaam vereisen een aanzienlijke mankracht en verhogen de kosten van de koppeling belangrijk.

10 Voorts is het bijzonder moeilijk ringen op deze wijze te vervaardigen en te monteren bij pijpen met relatief kleine diameter, bijvoorbeeld bij diameters kleiner dan 20 cm.

Een alternatieve benadering die bekend is in de techniek, is het allereerst vervaardigen van een drukring in 15 de uiteindelijke vorm en het vervolgens opsluiten hiervan in een door twee afzonderlijke lichaamgedeelten gevormde inwendige groef. De lichaamgedeelten worden na het opnemen van de ring verbonden en in de omtreksrichting gelast in het vlak van de groef. Deze laatste benadering is relatief duur, 20 aangezien hierbij de vervaardiging van afzonderlijke lichaamgedeelten en hun hierop volgende montage met een lekkagebe-stendige las vereist zijn.

Het is een doel van de uitvinding een verbeterd koppelingssamenstel voor pijpen met effen uiteinden te ver-25 schaffen, waarbij de fabricagekosten zijn verminderd door het vereenvoudigen van de vervaardiging en de montage van zijn onderdelen.

Volgens de uitvinding wordt dit doel bereikt doordat de drukring van het samenstel is uitgevoerd als een 30 aantal afzonderlijke segmenten, die mechanisch in de pakking-groef zijn vergrendeld. De mechanische grendelconstructie waarborgt dat de ringsegmenten niet zullen losraken of kwijtraken tijdens het hanteren, verschepen en installeren. De vergrendelde constructie vermijdt de noodzaak van het tot een 35 eindloze hoepel lassen van de ring of het alternatief van het samenlassen van een koppelingslichaam om een vooraf afgewerkte ring. In het ideale geval is de ring in het lichaam vergrendeld door middel van elementen die één geheel vormen met die welke normaal in een koppelingssamenstel worden toegepast, 40 zodat de kosten voor afzonderlijke vasthoudorganen of f' - ; ; * -3- bevestigingsorganen worden vermeden. In een voorkeursuitvoering wordt de ring in zijn samengestelde toestand mechanisch vergrendeld door het axiaal verschuiven van de ringseg-menten in de groef totdat zij in ingrijping komen met comple-5 mentaire oppervlakken op het lichaam. Daarna worden de segmenten op hun plaats geborgd door het plaatsen van de pakking in de groef, ten einde de vrijgevende terugweg van de segmenten te blokkeren.

Bij voorkeur zijn de drukringsegmenten uitgevoerd 10 met in één geheel hiermede gevormde pennen, die in met druk-schroeven samenwerkende axiale gaten in het lichaam kunnen steken. De pennen bezitten een voldoende lengte om de segmenten aanvankelijk op hun plaats te houden tijdens het aanbrengen van de pakking. Zodra de pakking op zijn plaats is 15 gebracht, worden de ringsegmenten op betrouwbare wijze in het lichaam vastgehouden. Een axiale beweging van de ringsegmenten wordt weerstaan door de pakking, terwijl een radiale verplaatsing van de segmenten wordt verhinderd door de ingrijping van de pennen in hun bijbehorende gaten.

20 Een belangrijk kenmerk van de uitvinding is de vorm van de segmenten, die toelaat dat deze in de inwendige pakkinggroef worden gemonteerd zonder dat zij elkaar in de weg zitten, zonder de noodzaak van in het vlak van aangrijping met de pakking tussen de segmenten gelegen tussenruimten in 25 de omtreksrichting, en zonder een onnodige axiale lengte in de pakkinggroef.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de tekening, die een uitvoeringsvoorbeeld van het koppelingssamenstel volgens de uitvinding weergeeft.

30 Fig. 1 is een perspectivisch aanzicht van een pijp- koppelingssamenstel volgens de uitvinding, dat een paar pijpen verbindt.

Fig. 2 is een gedeeltelijke doorsnede van de koppeling volgens de lijn 2-2 in fig. 1, op grotere schaal.

35 Fig. 3 is een perspectivisch aanzicht van een gedeelte van een gedeeltelijk weggesneden koppeling, op een grotere schaal, waarbij de in de pakkinggroef geplaatste segmenten van de drukring zijn geïllustreerd.

Fig. 4 is een perspectivisch aanzicht van een ge-40 deelte van de drukringsegmenten en de pakking in hun gemon- i

V

* -4- teerde relatie.

In de tekening is een koppelingssamenstel 10 weergegeven, dat is aangebracht op een paar stalen pijpgedeelten of andere stijve pijpleidingen 11 voor het transporteren van 5 fluïda. De pijpen 11 zijn van het type met effen uiteinden zonder schroefdraden, flenzen, groeven en dergelijke. Het koppelingssamenstel 10 is in het bijzonder geschikt voor de reparatie en wijziging van bestaande pijpleidingen, aangezien dit bijvoorbeeld kan worden aangebracht op een pijpuiteinde, 10 dat op een gewenst punt in de bestaande leiding is gesneden, zonder verdere voorbereiding, zoals het snijden van schroefdraden of het lassen van een flens op het nieuw gevormde pijpuiteinde.

Het koppelingssamenstel 10 omvat een cilindrisch 15 lichaam of een cilindrische mantel 12, dat bij voorkeur is vervaardigd van naadloze stalen buis of ander geschikt materiaal. In het weergegeven geval verbindt het koppelingssamenstel 10 pijpuiteinden 13 van gelijke diameter, waarbij tegenovergestelde uiteinden 14 van het koppelingssamenstel 10 20 in hoofdzaak identiek zijn. Het koppelingslichaam 12 bezit een cilindrische wand 16 die radiaal is begrensd door een inwendig cilindrisch oppervlak 17 en een uitwendig cilindrisch oppervlak 18. Het inwendige oppervlak 17 vormt een boring 19, waarin elk pijpuiteinde 13 is opgenomen. Aangrenzend aan elk 25 uiteinde 14 bezit het koppelingslichaam 12 een inwendige groef 21, die in zijn inwendige oppervlak 17 is gevormd. De groef 21 bezit, zoals in fig. 2 is weergegeven, een rechthoekige dwarsdoorsnede, gezien in een vlak radiaal ten opzichte van de hartlijn van het koppelingslichaam 12. De 30 groef bezit tegenover gelegen radiale vlakken 22, 23 en een cilindrisch oppervlak 24. In het weergegeven geval is de radiale diepte van de inwendige groef 21 althans ongeveer de helft van de dikte van de lichaamswand 16, terwijl de axiale lengte van de groef althans ongeveer drie maal zijn radiale 35 diepte bedraagt.

Een serie radiale van schroefdraad voorziene gaten 26 zijn met een hoekverdeling over de omtrek van het uiteinde 14 van het koppelingslichaam verdeeld. De gaten 26 zijn axiaal in het midden tussen een eindvlak 27 van het koppelingslichaam 12 en het aangrenzende radiale groefvlak 22 ge- 6" v, _____ ψ -5- plaatst. In elk van de radiale gaten 26 is een klemschroef of klembout 28 gemonteerd/ die op het uitwendige van het pijp-uiteinde 13 kan aangrijpen. In het koppelingslichaam 12 zijn op op hoekafstanden van elkaar gelegen punten tussen de 5 klemschroefgaten 26 axiaal gerichte, van schroefdraad voorziene gaten 29 aangebracht, die vanaf het eindvlak 27 naar het groefvlak 22 verlopen. In deze axiale gaten 29 zijn drukschroeven 31 aangebracht.

In de inwendige groef 21 aan een zijde daarvan aan-10 grenzend aan het eindvlak 27 van de koppeling is een drukring 32 aangebracht, die is gevormd van een aantal boogvormige segmenten 23. In het weergegeven geval zijn drie segmenten 33 aangebracht, die elk, gezien in de richting van de hartlijn van het koppelingslichaam 12, een boog van althans ongeveer 15 120 graden onderspannen. De segmenten 33 zijn in hoofdzaak gelijk aan elkaar. De drukring 32, die door de segmenten 33 tezamen is gevormd, kan een elastomeren pakkingring 34 samendrukken, welke pakkingring is aangebracht in de groef 21 aan een zijde van de drukring 32 die is verwijderd van het eind-20 vlak 27. Een buitenste oppervlak 36 en een binnenste oppervlak 37 van de segmenten 33 bezitten een krommingsmiddelpunt dat samenvalt met de hartlijn van het lichaam 12 en deze oppervlakken zijn in hoofdzaak cilindrisch. Zoals in fig. 2 is weergegeven bezitten de segmenten 33 in een vlak radiaal 25 ten opzichte van het krommingsmiddelpunt een in hoofdzaak rechthoekige dwarsdoorsnede, waarvan een van de hoeken of randen 32 is afgerond voor het vergemakkelijken van de plaatsing in de groef 21. Een voor- of binnenvlak 39 van het segment 33 ligt in een radiaal, dwars op de hartlijn van het 30 lichaam 12 verlopend vlak en kan direkt op de pakking 34 aangrijpen en deze axiaal samendrukken. Op een van de pakking 34 afgekeerd radiaal vlak 41 is het segment 33 uitgevoerd met in éên geheel daarmede gevormde uitstekende pennen 42. De pennen 42 zijn kleiner uitgevoerd dan de gaten 29 en zijn zodanig 35 aangebracht dat zij in lijn liggen met en kunnen worden opgenomen in een bijbehorend gat. In het weergegeven geval bezit elk segment 33 twee van dergelijke pennen 42, die in hoofdzaak identiek zijn en een in hoofdzaak cilindrische vorm bezitten, waarbij de hartlijnen hiervan evenwijdig verlopen aan de 40 krommingsas van het segment. Elk van de pennen 42 bezit een ί '/ V ;Λ?' ί -6- lengte die ten minste gelijk is aan het dubbele van de diameter hiervan en is ten minste even lang als de helft van de axiale lengte van het met verwijzingscijfer 43 aangeduide hoofdlichaam van het segment 33, gemeten tussen de vlakken 39 5 en 41. De diameter van de pennen 42 is zodanig gekozen dat een betrekkelijk losse passing in de drukschroefgaten 29 wordt verschaft. Eindoppervlakken 44 van een segment 33 liggen in radiaal ten opzichte van de krommingsas van het segment gelegen vlakken, terwijl de booglengte van de segmenten 33 10 zodanig is gekozen, dat bij een volledige plaatsing in de groef 21 slechts een relatief kleine tussenruimte voor het voorkomen van een onderlinge hindering, tussen aangrenzende oppervlakken 44 bestaat.

De totale axiale lengte van het segment 33 vanaf 15 het binnenste voorvlak 39 tot een distaai eindvlak van de pennen is niet groter dan de axiale lengte van de groef 21 tussen de oppervlakken 22 en 23. Elk boogvormig uiteinde van het segment is uitgevoerd met een inkeping 46, die het achter-vlak 41 onderbreekt en lokaal de axiale lengte van het segment 20 in dit gebied vermindert. De inkeping 46 is begrensd door een oppervlak 47, dat in hoofdzaak in een vlak dwars op het krom-mingsmiddelpunt of de krommingsas van het segment 33 is gelegen en een snijvlak 48 dat in hoofdzaak in een radiaal vanaf deze as verlopend vlak is gelegen. De segmenten 33 zijn 25 op economische wijze als stalen gietstukken vervaardigd en kunnen in wezen in hun gegoten toestand worden gebruikt.

In de toestand waarbij de pakking 34 nog niet is gemonteerd, worden de eerste twee segmenten 33 op een eenvoudige wijze in het lichaam 12 aangebracht door ze radiaal 30 in de groef 21 te steken en ze vervolgens axiaal achterwaarts in de richting van het eindvlak 27 te trekken, zodat hun betreffende pennen 42 in bijbehorende axiale gaten 29 schuiven.

Het aanbrengen van het derde of laatste segment 33 wordt op overeenkomstige wijze uitgevoerd, waarbij de inkepingen 46 35 een speling ten opzichte van de aangrenzende boogvormige uiteinden van de voorafgaand aangebrachte segmenten 33 verschaffen. Indien de inkepingen 46 niet in het laatst aangebrachte segment 33 aanwezig zouden zijn, terwijl de segment-lengten volledig zouden zijn gehandhaafd ten einde signifi-40 cante tussenruimten daartussen te vermijden, dan zou dit , t; L 0 8 ...............m -7- laatste segment niet kunnen worden aangebracht omdat zijn uiteinden zouden aanslaan tegen de uiteinden van de aangrenzend aangebrachte segmenten. Eenvoudigheidshalve zijn alle segmenten 33 uitgevoerd met inkepingen 46. De segmenten 46, die in 5 feite de booglengte van de segmenten aan de axiale achterzijde hiervan, d.w.z. de met het eindoppervlak 44 samenwerkende zijden, verminderen, verminderen de effectieve booglengte van de segmenten op die plaats, doch onderbreken niet het tegenovergestelde oppervlak 39 dat in aanraking is met de pakking 10 34. Een alternatieve oplossing voor dit probleem van het tegen elkaar aanslaan van de uiteinden van de segmenten is het vergroten van de axiale lengte van de groef 21, zodat deze ten minste gelijk is aan het dubbele van de lengte van de hoofdlichaamgedeelten 43 van de segmenten 33. De axiale 15 lengte van de pakking 34 wordt dan op overeenkomstige wijze vergroot.

Zodra deze segmenten 33 alle zijn aangebracht, wordt de pakking 34 in de inwendige groef 21 geplaatst. Bij voorkeur bestaat de pakking 34 uit een continue ringvormige ring van 20 een geschikt elastomeer materiaal met een in hoofdzaak rechthoekige dwarsdoorsnede, gezien in een radiaal vlak zoals is weergegeven in fig. 2. Het pakkingmateriaal is voldoende buigzaam om mogelijk te maken dat het wordt vervormd ten einde de pakking via de boring 19 in de groef 21 aan te brengen, 25 terwijl het pakkingmateriaal voldoende stijf is om de pakking op betrouwbare wijze in de groef vast te houden. Wanneer de pakking 34 zich op zijn plaats bevindt, worden de segmenten 33 mechanisch op hun plaats geborgd. De pakking 34 weerstaat een significante voorwaartse axiale verplaatsing van de segmenten 30 33 in de groeven 21, terwijl de ingrijping of vergrendeling tussen de pennen 42 en de oppervlakken van de axiale van draad voorziene gaten 29 verhindert een significante radiale verplaatsing van de segmenten 33. Het samenstel van het lichaam 12, de drukringsegmenten 33 en de pakking 34 kan op 35 veilige wijze worden gehanteerd, verscheept en geïnstalleerd zonder de kans te lopen dat de segmenten 33 uit hun plaats vallen.

Het koppelingssamenstel 10 wordt geïnstalleerd door dit over het pijpuiteinde 13 te schuiven totdat dit laatste 40 zich voldoende binnenwaarts van de pakking 34 bevindt. De Γ .. : l » -8- klemschroeven 28 worden tegen het uitwendige van de pijp 11 vastgedraaid ten einde de pijp stevig vast te grijpen en te voorkomen dat deze uit het koppelingssamenstel 10 wordt getrokken. Vervolgens worden de drukschroeven 31 in hun gaten 5 29 gedraaid, ten einde de uiteinden van de pennen 42 met kracht aan te grijpen en de segmenten 33 axiaal tegen de pakking 34 te drijven. Aangezien de pakking 34 axiaal is opgesloten door het tegenoverliggende groefoppervlak 23 en radiaal is opgesloten door het buitenste groefoppervlak 24, 10 wordt de pakking ertoe gebracht om zich radiaal binnenwaarts tegen het uitwendige oppervlak van het pijpuiteinde 13 uit te strekken. Het vastdraaien van de drukschroeven 31 wordt voortgezet totdat de pakking 34 een voor fluïda dichte afdichting met het uitwendige van de pijp vormt. De pijp 11 kan onmiddel-15 lijk daarna in gebruik worden genomen. Desgewenst kan het koppelingssamenstel 10 op een bekende wijze bij zijn uiteinden en over de klem- en drukschroeven 28, 31 worden gelast. De principes van de uitvinding zijn toepasbaar op andere pijpkop-peling- en pijpfittingconstructies, met inbegrip van die 20 waarbij pijpen met verschillende diameters worden verbonden of waarbij de pakking en de drukring slechts aan êên zijde van de koppeling zijn aangebracht, terwijl de andere zijde hiervan op een andere wijze met een pijp of vat is verbonden, zoals door middel van lassen, met bouten bevestigde flenzen 25 of dergelijke.

De uitvinding is niet beperkt tot het in de tekening weergegeven en in de beschrijving beschreven uitvoeringsvoor-beeld, dat op verschillende manieren binnen het kader van de uitvinding kan worden gevarieerd.

, cve

Claims (7)

1. Pijpkoppeling gekenmerkt door een in de omtreks-richting continu ringvormig lichaam met een cirkelvormige boring voor het opnemen van het uiteinde van een pijp, een in het lichaam concentrisch om de cirkelvormige boring aange-5 brachte ringvormige pakkinggroef, middelen voor het vasthouden van het pijpuiteinde in de boring, een vervormbare pakking in de groef, een in de omtreksrichting discontinue drukring in het lichaam aangrenzend aan de pakking, uitwendig van het lichaam bedienbare middelen op het lichaam voor het axiaal 10 opdrijven van de drukring in de richting van de pakking ten einde de pakking axiaal samen te drukken en daardoor deze radiaal om het uitwendige van de pijp te laten samentrekken zodat daarmede een afdichting wordt bewerkstelligd, en middelen op het lichaam die werkzaam, resp. onwerkzaam zijn 15 bij de aanwezigheid resp. afwezigheid van de pakking in de groef voor het mechanisch grendelen van de segmenten in het lichaam.

2. Koppeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de grendelmiddelen reageren op een axiale 20 beweging van de drukring in een richting tegenovergesteld aan de door de opdrijfmiddelen bewerkstelligde richting.

3. Koppeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de pakking, wanneer deze in de groef is geplaatst, een axiale verplaatsing van de drukring en een 25 mogelijke losraken van de grendelmiddelen weerstaat.

4. Koppeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de grendelmiddelen een significante radiale binnenwaartse verplaatsing van de drukring positief verhinderen.

5. Koppeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de drukring een aantal afzonderlijke segmenten omvat, terwijl de groef en de segmenten een vorm bezitten die toelaten dat elk van de segmenten met een radiale verplaatsing vanaf het inwendige van het lichaam in de groef 35 wordt aangebracht, terwijl significante tussenruimten tussen de segmenten aangrenzend aan de pakking worden voorkomen wanneer deze uiteindelijk in de groef zijn geplaatst.

6. Koppeling volgens conclusie 5, met het er \ f » % -10- kenmerk, dat ten minste een van de drukringsegmenten is uitgevoerd met een inkeping aan een van zijn boogvormige uiteinden, ten einde zijn aanbrenging in de groef als het laatste segment mogelijk te maken, terwijl hierdoor de ver-5 eiste axiale lengte van de groef, die nodig is ten einde de volledige doorvoering van het boogvormige uiteinde radiaal in de groef toe te laten, is verminderd.

7. Pijpkoppeling, gekenmerkt door een ringvormig in de omtreksrichting continu lichaam met een 10 eindvlak en een cirkelvormige boring voor het opnemen van een door de zone van het eindvlak gevoerd uiteinde van een pijp, waarbij het lichaam is voorzien van een concentrisch met de boring verlopende inwendige groef, een serie radiaal gerichte klemschroeven die door bijbehorende gaten in het lichaam zijn 15 gevoerd welke gaten over de omtrek van het lichaam zijn verdeeld en axiaal tussen het eindvlak en de inwendige groef zijn gelegen, een aantal axiaal gerichte drukschroeven, die zich uitstrekken door bijbehorende gaten tussen het eindvlak en de inwendige groef op plaatsen tussen de klemschroeven, 20 een aantal boogvormige drukringsegmenten die in de groef zijn geplaatst en tezamen aan hun van het eindvlak verwijderde zijden een ringvormig, in hoofdzaak radiaal verlopend druk-ringvlak vormen met tussenruimten van verwaarloosbare afmeting aan de boogvormige uiteinden van deze segmenten vormen, waar-25 bij elk van de segmenten een aantal daarmede verbonden axiaal gerichte uitsteeksels bezit, die zich in de axiale gaten uitstrekken en een significante radiale binnenwaartse verplaatsing van de segmenten verhinderen, en een ringvormig vervormbaar pakkingsorgaan, dat in de groef aan de van het eind-30 vlak verwijderde zijde van de segmenten is geplaatst en een axiale verplaatsing van de uitsteeksels uit de axiale gaten weerstaat. ( . - . ........ ..............