NO145354B - Kombinert formeelement og tetningselement. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et kombinert formeelement og tetningselement for en rørmuffeende i et termo-plastrør, omfattende et ringformet legeme av elastisk ettergivende materiale og en stiv, uelastisk avstivningsring, med sirkulært eller stort sett sirkulært tverrsnitt, opptatt i nevnte legeme, hvor elementet er utstyrt med to motstående sidepartier og med en ytre flate med et ytre, radialt utadragende flateparti anbrakt mellom de to sidepartier samt med en indre flate med minst ett tetningsflate-dannende, radialt innadragende tetningsparti anbrakt mellom de to sidepartier.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et forsterket, kombinert forme- og tetningselement som tjener som avtetning mellom en rørmuffeende og en rørinnstikkingsende i en rør-skjøt i en rørledning som kan utsettes så vel for innvendige høye trykk som for innvendige lave trykk eller vakuum.

Det kombinerte forme- og tetningselement representerer

en videreutvikling av oppfinnelsen som. angitt i norske patent-skrifter 133.818, 134.963, 134.964 og 134.695. Det kombinerte forme- og tetningselement har således to atskilte og forskjellige formål, det vil si det ene formål som formeelement

og det annet formål som tetningselement. I denne anledning vil det i den etterfølgende beskrivelse bli anvendt henholdsvis uttrykket "formeelement" og uttrykket "tetningselement", når slike uttrykk skal avklare spesielle effekter i hvert tilfelle. Men det vil fprståes at begge uttrykk refererer seg til en og samme konstruksjonsenhet. Således vil tetningselementet anvendes til avtetning av en muffeforbindelse mellom en radialt utvidet muffeende og en deri innskjøvet innstikkingsende i to samvirkende rør, som kan bestå av termoplastisk materiale. Formeelementet anvendes på sin side som en del av formeappa-

råturen for fremstilling av en muffeende med tilhørende innvendig spor for tetningselementet, idet formeelementet etter-lates i sporet til dannelse av tetningselementet i den derved fremstilte muffeende. I denne anledning er formeelementet montert på en dor og er fremstilt av elastisk ettergivende materiale, såsom gummi, samt en i det elastisk ettergivende materiale opptatt avstivningsring.

Ved sammenskjøting av en innstikkingsende og en muffeende blir tetningsringen trykket sammen radialt med et trykk som stort sett svarer til det trykk hvormed elementet trykkes an mot dorflaten under avtrekkingen av den fremstilte muffeende fra doren. For øvrig har doren en ytterform som stort sett svarer til innerformen på den fremstilte muffeende. Muffeenden har således over det parti som skal oppta innstikkingsenden en stort sett sylindrisk form med tetningselementet ragende noe radialt utad fra sylinderflaten, slik at man oppnår den ønskete avtetning mot innstikkingsenden når denne opptas i muffeenden. Det er i alle tilfeller viktig, når innstikkingsenden innskyves i muffeenden, at tetningsringen ikke skyves eller støtes ut av det tilhørende spor i muffeenden, selv i tilfeller hvor innstikkingsenden ikke er nøyaktig avfaset eller på annen måte tilformet ved ytterkanten.

Det er kjent at ved utvidelse av muffeenden i området for tetningsringens spor blir dette område av muffeenden forholdsvis tynnvegget og danner derfor et lett sårbart rørvegg-parti. Under lagring og transport hviler rørenes muffeender nettopp på disse mest utvidete områder av muffeenden. Ved rør-ledninger som er nedgravet i grøft vil belastningen fra jord, stein, trafikk m.m. belaste nettopp slike utadragende, delvis svekkete rørmuffepartier. En ekstra understøttelse av disse partier er derfor viktig for å hindre utilsiktete deformasjoner henholdsvis brudd i rørledningen, noe som kan forekomme som følge av støt så vel under transport som under nedlegging i grøft. I forbindelse med varmespenninger som-kan oppstå i rørledningen under lagring i varm sommertemperatur, ved bruk i nærheten av en varmekilde (dampførende rør i samme grøft) eller liknende, er det av stor betydning å kunne understøtte ringsporet i muffeenden ved anvendelse av en avstivet tetningsring, for å hindre deformasjoner i rørledningen og for derved å hindre at det oppstår trykktap og lekkasje i rørled-ningen.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å komme frem til et kombinert forme- og tetningselement hvor man kan unngå utilsiktet bevegelse av tetningselementet under montasje av en innstikkingsende i en muffeende i en rørledning henholdsvis under bruk av rørledningen.

Det er et ytterligere formål ifølge oppfinnelsen under fremstillingen av muffeenden å redusere strekkingen av mate-rialet i rørmuffeenden og under bruk av røret å avstive rør-muffeenden og redusere faren for utilsiktet deformering av rørmuf feenden.

Videre tar man sikte på, ved hjelp av det kombinerte forme- og tetningselement, å oppnå en avtetning i skjøten mellom rørmuffeenden og innstikkingsenden, som er velegnet så vel for høye som for lave innvendige rørledningstrykk.

Det tas videre sikte på å kunne fremstille en tetnings^ ring med minimalt tverrsnitt og følgelig med minimalt volum og minimalt materialforbruk, for derved å kunne holde fremstillingsomkostningene lavest mulig.

Et ytterligere formål består i å kunne fremstille elementet med særlig små toleranser for derved under muffefremstillingen å kunne sikre en forholdsvis konstant kompresjon i rørskjøten og derved samtidig å kunne sikre en reduksjon av fremstillingsomkostningene for selve formeelementet.

Det tas også sikte på å kunne plassere avstivningsringen i elementet på nøyaktig fastsatte steder på forholdsvis lett-vint måte, slik at man kan unngå misdannelser i elementet henholdsvis diameter-variasjoner som skyldes toleranseavvik i selve avstivningsringen.

Det er også ønskelig å gi elementet en ytterkontur som er avpasset for formeegenskapene for den varme termoplastiske rørende.

Løsningen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved

at avstivningsringen er innleiret i et område ved det ytre radialt utadragende flateparti eller ved overgangen mellom nevnte flateparti og den skrått løpende ledeflate, hvilket område er avgrenset i elementets midtområde radialt utenfor det radialt innadragende tetningsparti.

Ved en anbringelse av avstivningsringen på nevnte sted i elementet oppnår man flere betydelige fremstillingsmessige og bruksmessige fordeler.

Ved å anvende en avstivningsring med sirkulært tverrsnitt som er anbrakt på den nevnte måte, innleiret mellom de nevnte flater, er det mulig å benytte små fremstillingstoleranser på avstivningsringen og å fremstille elementet med tilsvarende små toleranser. Disse fordelene oppnår man samtidig som man benytter en særlig prisbillig avstivningsring. Videre oppnår man eri løsning hvor man kan unngå utilsiktet bevegelse av tetningselementet under montasje av en innstikkingsende i en muffeende i en rørledning henholdsvis under bruk av rørled-ningen. Ved hjelp av de små fremstillingstoleranser og den spesielle plassering av avstivningsringen er det mulig under bruk av røret å avstive rørmuffen og redusere faren for utilsiktet deformering og derved også sikre en effektiv avtetning under forskjellige belastningsforhold.

Ifølge oppfinnelsen foretrekkes det at et radialplan (midtplan) gjennom avstivningsringen forløper mellom et radialplan gjennom det innadragende tetningsparti og et radialplan gjennom den skråttløpende ledeflate.

Ytterligere trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser i utsnitt et tverrsnitt av et kombinert forme- og tetningselement ifølge oppfinnelsen. Fig. 2-6 viser i utsnitt et tverrsnitt av forskjellige modifiserte utførelsesformer for elementet som vist i fig. 1. Fig. 7 viser i utsnitt et tverrsnitt av elementet ifølge fig. 2 anbrakt på en dor i et formeapparat. Fig. 8 viser samme som i fig. 7 med en rørmuffeende for-met over samme. Fig. 9 viser i utsnitt rørmuffeenden som vist i fig. 8 etter avtrekking av doren. Fig. 10 viser samme som i fig. 9 etter sammenføyning med en innstikkingsende på et samvirkende rør i en rørskjøt som utsettes for innvendig overtrykk. Fig. 11 viser i utsnitt et tverrsnitt av en form for fremstilling av elementet ifølge oppfinnelsen.

Under henvisning til fig. 1 er det vist et kombinert formeelement og tetningselement (tetningsring) 20 fremstilt med et ringformet legeme 21 med elastisk ettergivende materiale, såsom gummi, og en stiv, uelastisk avstfe/ningsring 22. Det ringformete legeme 21 har stort sett dråpeformet tverrsnitt og har en innerflate som avgrenser et avrundet, radialt innadragende tetningsparti 23, og et rettløpende, konisk tilformet flateparti 24 i forlengelse av tetningspartiet 23, og en ytterflate med et skrått-løpende (for eksempel konisk) ytterflateparti 25 som sammen med det indre flateparti 24 avgrenser et ledende kantparti 26 og som på ytterflaten danner forlengelse av et avrundet ytre radialt rettet flateparti 27 som igjen danner forlengelse av et avrundet neseparti 28 ved motsatt ende av tverrsnittet. Som vist, har avstivningsringen 22 sirkulært tverrsnitt og er innleiret i gummimassen 21 like ved nesepartiet 28, det vil si i et område hvor nesepartiet 28 og det radialt rettete flateparti 27 støter sammen. Det er vist ytterflaten på avstivningsringen anbrakt like ved overgangspartiet mellom nesepartiet 28 og det radialt rettete flateparti 27.

Som vist i fig. 1, er radialplanet A (midtlinjeplanet) gjennom det avrundete tetningsparti 23 anbrakt mellom radialplanet gjennom avstivningsringen 22 og et ledende sideflate-parti som avgrenset mellom det koniske innerflateparti 24 og det koniske ytterflateparti 25. Radialplanet er fastlagt som et plan som løper i 90° vinkel med rørets akseretning.

I fig. 2 er det med like henvisningstall henvist til (like) deler som i fig. 1. Elementet 30 er utstyrt med et plant eller svakt konisk innerflateparti 41 som er atskilt fra tetningspartiet 23. Dette innerparti 41 skråner radialt utad mot det koniske parti 25 til dannelse av den ledende kant 26. En konkavt avrundet utsparing 42 er tilformet mellom tetningspartiet 23 og innerflatepartiet 41. Som vist i fig. 2, er avstivningsringens 22 radialplan B anbrakt mellom radialplanet

A gjennom tetningspartiets 23 midtpunkt og et radialplan G gjennom det ledende flateparti 25. Avstivningsringens 22 posi-sjon er fastlagt til et nivå radialt utenfor elementets 30 ledende kant for derved å sikre en ønsket nedpressing av den ledende kant 26 under påskyvningsbevegelsen for den varme rørende over elementet 30.

Under henvisning til fig. 7 er det vist et formeapparat 31 for tilforming av en rørmuffe i enden av et termoplastrør (ikke vist) til opptakelse av et kombinert formeelement og tetningselement 40 (ifølge fig. 2) og omfatter en dor 32 med en utsparing 33 og en støttering 34. Utsparingen 33 på doren 32 er tilpasset for opptakelse av det ringformete legeme 21

i elementet 40, og støtteringen 34 er utformet slik at det passer inn med nesepartiet 28 og kan tvinge nesepartiet 28 oppad for derved å motvirke omvipping av formeelementet og derved motvirke at dettes motsatte tverrsnittsende kan "fiske" seg i inngrep med den varme rørende underpåskyvningen av den varme rørende (fig. 8). Fremstillingsmåten for tilforming av den varme rørende over elementet 4 0 i formeapparatet 31 er tilsvarende som beskrevet i norsk patent 133.818 og skulle ikke trenge ytterligere beskrivelse heri. Som vist i fig. 8, er røret 35 etter at det er utpresset radialt utad over elementet 40 tilformet med et spor 36 hvori elementet er opptatt. Som vist i fig. 9, er elementets 40 innerdiameter d mindre enn innerdiameteren D for rørets 35 muffeende. Det fremgår også

av fig. 9 at røret 35 og elementet 40 passer nøyaktig inn med hverandre fra nesepartiet 28 til den ledende kant 26 (vel å merke noe avhengig av rørtykkelsen).

Som vist i fig. 10, er røret 35 (etter at det er av-trukket fra doren i formeapparatet) føyet sammen med et annet rør 37 med avfaset spissende, idet elementet 40 danner tetningselement mellom rørene 35 og 37. Det fremgår av fig. 10 at det indre rør 37 har en ytterdiameter større enn elementets 40 innerdiameter. Følgelig vil elementets 40 hovedmasse 21 bli sammentrykket og deformert elastisk ettergivende. Derimot vil ringen 22 ikke bli deformert, men opprettholder sin opprinne-lige form. Dette medfører at elementet holdes positivt på plass mot trykket som utøves i elementet 4 0 inne i spalten mellom rørene 35, 37.

Som illustrert i fig. 10, er tetningsringen presset innad i den ringformete spalte mellom rørets 35 muffeende og rørets 37 spissende som følge av innvendig trykk som utøves i rørled-ningen, men elementet 4 0 er forankret ved hjelp av avstivningsringen 22, dvs. stålringen 22, som er innstøpt i ringlegemets 21 gummimasse.

Fig. 7 viser videre hvordan avstivningsringen 22 sammen med støtteringen 34 holder formeelementet sikkert på plass på doren 32 ved sammenpressing av gummimassen mot doren 32. De strekte linjer viser nesepartiet 28 i ubelastet tilstand. Ved hjelp av avstivningsringen 22 tillates gummimassen å presses nedad mot dorflaten uten derved å tillate at formeelementets ytterparti blir strukket eller forskjøvet, idet støtteringen.

34 hindrer omvipping av formeelementet 40. Følgelig kan en varm rørende skyves over doren 32 og formeelementet 40, mens dette opprettholder en ønsket.ytterkontur på sporet innvendig i muffeenden etter at røret har krympet og er avkjølet på .....v ■ - ■

tilsvarende måte som angitt i USrpatentskrif t 3.776 . 682.,,som:= vist i fig. 8. I fig. 8 viser de strekete.linjer stillingen for nesepartiet før man trekker tilbake støtteringen . 34 ;

Doren 32 ifølge fig. 7 har langsgående spor 38•som-sikrer at luft, suges,, borf. f ra begge endepartier av elementets tverrsnitt via vakuum-boringer (ikke. vist) .,,For..å, unngår "fisking" av elementets ledende kant og for å sikre en nøyaktig pias-;,, sering av formeelementet på doren 32 er det sørget for små;., utsparinger. 33. for, formeelementet . 4.0 like over. de langsgående slisser 38. Området C, som,vist med.kryssete, linjer,Lyiserrmed pildiagram, kompresjonen..ay^ formeelementet .40 mot doren 32.,;.;-Under henvisning .til . fig..2. fremgår , det - g£ ved å^ plassere, avstiyni.ngsring.en .^22..^j/e^ t|tning|par;tiet ,jel^e5^i.rien retning henad mot den ledende. kant .26r.kan .manf unngå enhver.,omvipping av elementet under bevegelse^ay formeelem.ent.et aksialt på doren, og ( følgelig, kan man. upngå .enhver.. "fisking" ay. den ledende kant under denr .^tte^f ølgend^ r^ås^y,^^g}Åa,yIjtd^i > rørende over formeelementet ,40. p^rgpip ays^iy^ingsr^/jeft..derimot, er' .anbrakt .mer fover^jl, venstre på . te<g>ningen . i. f.ig .; s2, v3.-n forhold . tii^tetningsjaartiet,.. ,.K^n .^rtjan^derimot ^unngå omvippin-^q gen eller "fiskingen" ved bruk av .støtteringen ,34 . som vis-t ,4., r.-fig. 7 til å løfte oppad.- nesepartiet 28. og .derved tvinge den ledende kant 26 nedad ,m9t dorenfj. -;,,nK, , -soi^rio^^

I fig. 3 (hvor like henvisningstall ^henvisertil mot-, ;P svarende like deler som ovenfor)[ .har ^elementet.,et ./tyerxsnit^t/y som avviker fra den nevnte, dråpe form. ^ora vist,,, er, r.e,l emenfcefe v 50 utstyrt med et avrundet r ledende parti 51 på den -:side.~som om-støter opp til det koniske flateparti 25. Dette ...ledende -•.--_<,; parti 51 løper sammen med tetningspartiet 23 og danner en mellomliggende konkavt avrundet utsparing. Tverrsnittet for elementet 50 er særlig beregnet for et formeapparat som beskrevet i US-patentskrift 3.793.427.

I fig. 4 er formeelementet 60 fremstilt med en avstivningsring 61 med buet tverrsnitt. Avstivningsringen 61 har form av en båndformet ringdel med spesiell forstivhet, som er særlig egnet for opptakelse av så vel innvendige som utven-dige radialbelastninger. Avstivningsringen 61 er anbrakt med en flilagt flate mellom nesepartiet 28 og ytterflatepartiet 27 på hovedlegemet 21. Herved er avstivningsringen særlig velegnet til å danne innvendig støtte for rørmuffeenden i det svekkete og strukkete sporparti som opptar elementet 60. Avstivningsringen 61 vil i tillegg danne en effektiv støtte for tetningsringen og hindre elementet 60 fra å presses innad i den ringformete spalte mellom spissenden og muffeenden ved innvendig overtrykk i rørledningen, som antydet i fig. 10.

Det er innlysende at avstivningsringen 22 kan utformes på mange andre måterog kan plasseres på forskjellige andre måter enn det som er vist for derved å tilpasses etter spesielle støtteorganer i formeapparatet eller for å tilfredsstille andre krav til tetningsringen. Om ønsket, kan avstivningsringen, slik som vist i fig. 5, omfatte to eller flere ringdeler 62 som kan være utformet i ett stykke, for eksempel to ringdeler 62 som kan være forbundet med hverandre til en sammenhengende avstivningsring ved hjelp av ekstra stegpar-tier 63 mellom ringdelene 62.

Som vist i fig. 6, kan elementet 70 være utformet med et innvendig innadragende parti 71 som danner tetningsleppe (vist i ubelastet tilstand). I dette tilfelle er utsparingen 72 for-met mellom tetningsleppen og det flate parti 41. Følgelig kan partiet 71 istedenfor å danne kompresjonstetning når den er anbrakt på plass, danne en leppetetning.

Som vist i fig. 8•og 10, blir det innledningsvis dannet trykkområder E i elementets 40 tetningsparti 23 når elementet skyves på plass på doren som vist i fig. 7 og deretter tilsvarende trykkområder i elementets ytterparti etter at den varme rørende er skjøvet over elementet 40 som vist i fig. 8

og deretter er blitt avkjølet og har krympet på plass radialt utenpå elementet 40 og doren 32. I løpet av disse fremstillings-

trinn av muffefremstillingen avstiver avstivningsringen 22 elementet 40 for derved å styre trykkvirkningene som utøves i de innadvendende så vel som de utadvendende deler av elementet 40. Etter at muffeenden og det tilhørende element 4 0 er fjernet fra doren, slik som vist i fig. 9, avlastes flere av de trykkområder som er vist i fig. 8. De gjenværende trykkområder F, som vist i fig. 9, skaper godt inngrep mellom innbyrdes støtteflater i muffeenden og elementet og hindrer at smuss og liknende trenger innad i tetningsområdet. Ved å skyve spissenden innad i muffeenden vil elementet 40 bli komprimert tilsvarende til kompresjonen som vist i fig. 8 i forbindelse med tilformingen av rørenden, og tilsvarende trykkområder vil oppstå i muffeenden og i spissenden. I fig. 10 er det vist trykkforholdene når et trykkmedium transporteres gjennom en trykkledning med rørskjøten ifølge oppfinnelsen, idet trykkmedium tillates å trenge innad inne i spalten mellom elementet 40 og muffeenden. I dette tilfelle kan trykkområdene E i elementet 40 være anordnet slik som vist i fia. 10. Effekten av trykkområdene som fremkalles av elementets 40 elastisk ettergivende masse 21 i samvirke med avstivningsringen 22 gir en effektiv tetning mot lekkasje mellom muffeenden og spissenden i en rørskjøt i en rørledning.

Under henvisning til fig. 11 kan elementet 40 fremstilles i en form på vanlig måte. For eksempel kan elementet 40 formes i et hulrom 80 mellom tre separate, samvirkende formdeler 81, 82, 83. Fremstillingen av elementet 40 skjer ved å anbringe den forhåndsfremstilte stålring 40 i hulrommet 80 på et sett av tapper 84 som kan være aksialt uttrekkbare fra formen. Det er bare vist en slik tapp 84 med strekete linjer i fig. 11. Slike tapper 84 rager utad fra innersiden av den ene formdel 82 med passende innbyrdes mellomrom langs formdelens inner-side. Ved hjelp av slike tapper kan hver ring understøttes på en forholdsvis nøyaktig måte i formen for å sikre en nøyaktig avstivningseffekt i det element som fremstilles i formen. Innen det fremstilte element fjernes fra formen, trekkes tappene 84 utad fra elementet og den tilhørende formdel. Gummi-materialets elastisitet gjør det mulig å fjerne elementet fra formen og tappene selv i slike tilfeller hvor tappene måtte være permanent forbundet med den tilhørende formdel og derved ikke kunne beveges i forhold til formdelen. For å frigjøre elementet 40 fra formen frigjøres formdelene i forhold til hverandre i retningene x og y.

I alle de viste utførelseseksempler er elementet vist med et tverrsnitt hvori avstivningsringen er anbrakt like ved gummimassens ytterflate. Det er imidlertid innlysende at avstivningsringen også kan anbringes i en viss avstand fra gummimassens ytterflate.

Claims (2)

1. Kombinert forme- og tetningselement for en rørmuffeende i et termoplastrør, omfattende et ringformet legeme av elastisk ettergivende materiale og en stiv, uelastisk avstivningsring, med sirkulært eller stort sett sirkulært tverrsnitt, opptatt i nevnte legeme, hvor elementet er utstyrt med to motstående sidepartier og med en ytre flate med et ytre, radialt utadragende flateparti anbrakt mellom de to sidepartier samt med en indre flate med minst ett tetningsflate-dannende, radialt innadragende tetningsparti anbrakt mellom de to sidepartier, kar,akter-i sert ved at avstivningsringen (22) er innleiret i et område ved det ytre radialt utadragende flateparti (27) eller ved overgangen mellom nevnte flateparti (27) og den skrått løpende ledeflate (25), hvilket område er avgrenset i elementets midtområde radialt utenfor det radialt innadragende tetningsparti (23) .

2. Element i samsvar med krav 1, karakter i. se: rt ved.. .;.-^;.Aat et radialplan (midtplan) (B) • g.jennoitø;avstivriing>s>£ ringen, i22Y forløper mellom et radialplan (A) gjennom det innadragende tetningsparti .(23) og et radialplan gjennom den skrått løpende ledeflate (25). 3.;: