NO323657B1 - Rorkobling - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører rørkoblinger for sammenkobling av to rør med plane ender på en fluidtett måte, av den type som består av en rørformet hylse som er tildannet med en langsgående spalte, en tetningsmuffe av elastisk, fleksibelt materiale anordnet inne i hylsen, og strammeorganer for å redusere bredden av den langsgående spalte. Ved bruk plasseres tetningsmuffen rundt de tilstøtende rørender, og strammeorganene trekkes til for å klemme muffen mot de utvendige overflater av rørendene for å danne en fluidtett tetning.

En kjent rørkobling av denne type er beskrevet i UK-A-1582858. Tetningshylsen har et C-fprmet langsgående tverrsnitt med to lepper som rager aksialt innover mot hverandre slik at de danner et spor mellom forlengelsen og stegpartiet. Når hylsen er strammet rundt rørendene er leppene av tetningshylsen presset i tettende inngrep med rørendenes ytre overflater for å danne en tetning. Ved bruk passerer fluid som fraktes av rørene gjennom spalten mellom rørendene inn i rommet mellom utsiden av rørendene og innsiden av hylsens stegparti. Fluidet kommer inn i spaltene mellom leppenes forlengelser og forårsaker økning av tetningstrykket i forlengelsen mot rørene når fiuidtrykket øker.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en rørkobling som ikke er beheftet med de ovennevnte ulemper.

Hensikten oppnås med en rørkobling av den innledningsvis nevnte art som er karakterisert ved de trekk som er angitt i kravene.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en rørkobling for sammenkobling av to rør på en fluidtett måte, omfattende en utvendig, rørformet hylse, en innvendig, rørformet hylse, en rørformet tetningsmuffe og organer for stramming av den utvendige hylse rundt den innvendige hylse og tetningsmuffen, idet den innvendige og utvendige hylse omfatter innover rettede endeflenser, og tetningsmuffen omfatter endepakninger, slik at, under bruk, når strammeorganene er trukket til, tetningsmuffen pressess inn i tettende kontakt med de utvendige overflater av rørendene og endepakningene danner tetninger mellom flensene for i det minste den innvendige hylse og den utvendige overflate av rørendene.

Endepakningene er fortrinnsvis aksiale forlengelser av tetningsmuffen som er fastholdt mellom flensene og rørene. Endepakningene forhindrer at smuss, vann eller andre forurensninger kommer inn mellom flensene og røret og korroderer komponenter i koblingen eller forringer tetningens effektivitet.

Den rørformede tetningsmuffe omfatter fortrinnsvis to sett ringformede, innoverrettede tetningsribber på den innvendige overflate av muffen som griper inn i de respektive rørender på en fluidtett måte. Med denne anordningen blir kun det parti av muffen som befinner seg mellom de aksialt innerste par av ribber utsatt for det hydrostatiske trykk i fluidet i røret. Hylsen er derfor mindre tilbøyelig til utbuling ved høye hydrostatiske trykk, og hylsen kan derfor utformes i en lettere konstruksjon enn en konvensjonell kobling med tilsvarende spesifisert ytelse. Dette betyr at koblingen er billigere og enklere å håndtere under fremstilling.

Sammenkobling av rør med plane ender ved hjelp av koblinger uten behov for forberedelser av rørene er raskere og mer økonomisk enn andre metoder, slik som sveising, gjenging, flensforbindelse, eller fremstilling av spor eller krage. På grunn av de enorme aksiale krefter som kan være forbundet med rørledninger som betjener trykk på eksempelvis 16 bar, er det imidlertid vanskelig å konstruere en kobling som pålitelig kan motstå slike krefter.

Ved koblingen beskrevet i GB-A-1582858, er fastholdelsen i aksialretning frembragt av to kjegleformede ringer med gripetenner på ringenes innvendige hjørner. Griperingene er anordnet ved sidekantene av pakningsmuffen og holdt på plass innenfor hylsen ved hjelp av låseringer. Når hylsen er strammet, vil gripetennene gripe inn i rørendene for å frembringe en aksial fastholdelse av rørene.

Det er en rekke ulemper forbundet med denne innretning. Gripetennene er skarpe og ubeskyttet. Dette representerer en fare for rørmontørene som kan skjære seg ved håndtering av koblingene før montering.

Tennene er ubeskyttet og kan komme i kontakt med vann og andre korrosive væsker avhengig av miljøet hvor disse benyttes. Tennene er vanligvis fremstilt av et hardt stål som har tilbøyelighet til sprekkorrosjon.

Geometrien av den tannforsynte gripeinnretning ødelegges ved fastklemming til røret. De spesielt utformede låseringer som er nødvendig for å støtte griperingene øker kompleksiteten av koblingen og de tilveiebringer bare delvis støtte for griperingen. Låseringene kan funksjonere som omdreiningspunkt som tennene bøyes over ved belastning, og det er således en mulighet for at tennene rives av.

Geometrien av griperingen er utsatt for ytterligere ødeleggelse dersom en C-formet tetningshylse benyttes på grunn av de årsakene som er beskrevet ovenfor. Utbulingen av hylsen kan forårsake at den tannforsynte gripering kan løftes ut av forbindelse med røret og føre til uhell.

En annen kjent kobling er beskrevet i GB-A-2167145. Denne kobling inkluderer ikke tannforsynte ringer som beskrevet ovenfor, men benytter ringformede tetningselementer anordnet ved begge sider av en ringformet hylse, som har kileformede ender. To flenselementer er tilpasset begge ender av koblingen, og et strammeorgan er anordnet slik at flenselementene kan presses aksialt mot hverandre. Denne bevegelse komprimerer tetningselementene mot de kileformede ender av hylsen, som i sin tur tvinger tetningslementene radielt innover for dannelsen av en tetning mot overflaten av rørene.

Flere hardt gripende elementer er innesluttet i hvert tetningselement. Hvert gripeelement har en tann eller tenner utformet ved en ende, og er anordnet i tetningselementet slik at tennene er i flukt med, eller nærliggende til innsiden av tetningselementet. Gripeelementet er bøyd ved en vinkel i forhold til aksen av koblingen, og den aksialt ytre ende av hvert gripeelement er anordnet slik at den helt dekkes av, men er tilstøtende, ytterflaten av tetningselementet nær hjørnet i flenselementet. Ettersom koblingen strammes, beveges flenselementene aksialt innover, komprimerer tetningselementet, og presser gripeelementene mot rørene, som får disse til å gripe inn i rørenes overflater. På grunn av den aksiale forskyvning mellom gripeelementenes innvendige og utvendige ender, vil gripeelementene dreies når tetningselementet komprimeres.

Ved denne kobling er tetningsvirkningen av tetningselementet mot rørenes overflater og gripevirkningen av gripeelementene ikke uavhengig av hverandre. Gripeelementene og tetningselementene virker samtidig når flensene beveges aksialt. Således vil gripeelementene og tetningselementene begrense hverandres bevegelse. Dersom tennene av gripeelementet griper inn i overflaten av røret før tetningselementet er fullstendig plassert mot rørets overflate, kan dette påvirke tetningsegenskapene til tetningen.

I henhold til en foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelse har tetningsmuffen et periferispor ved sin ytre overflate og en gripering med gripetenner ragende innover anordnet i sporet, idet innretningen er slik at stramming av strammeorganene ved bruk vil medføre at tetningsmuffen presses i tettende inngrep med rørendene og gripetennene, for å trenge inn i bunnen av sporene og for å gripe inn i rørets ytterflate.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er et spor med en gripering anordnet i hver ende av koblingen. Sporet kan være kjegleformet med den innvendige ende nærmere det aksiale midtparti av koblingen enn den utvendige ende. Griperingen har også fortrinnsvis form av en avkortet kjegle og består fortrinnsvis av en ufullstendig ring slik at den lett kan ekspanderes og komprimeres.

Fortrinnsvis er griperingenes ytre kanter anordnet i vinklene mellom den rørformede del av hylsen og endeflensene.

Den innvendige hylse og den utvendige hylse har fortrinnsvis begge langsgående spalter, og spalten i den innvendige hylse er forskjøvet periferisk fra spalten i den utvendige hylse, slik at tetningsmuffen støttes rundt hele sin periferi enten ved hjelp av den innvendige hylse eller den utvendige hylse, eller begge hylser.

Både den innvendige og utvendige hylses aksiale endekanter kan være bøyd innover for å danne radielle flenser.

Ved å anordne griperingene i spalter i tetningsmuffens ytre overflate, er gripetennene beskyttet og vil ikke skade rørmontøren når disse håndteres før bruk.

Fortrinnsvis er sporet i muffen bredere enn tykkelsen av griperingene, slik at tetningsmuffen ikke forstyrrer funksjonen til griperingen. Ringen holdes tilbake kun av vinkelen som dannes mellom de rørformede vegger av de innvendig og utvendig hylser og deres ringformede flenser. Hylsen hviler direkte mot ytterkanten av griperingen. Når hylsen består av en innvendig og en utvendig hylse, som beskrevet ovenfor, hviler den innvendige hylsen mot griperingen. Dette reduserer ytterligere tendensen til utbuling av den utvendige hylse, sammenlignet med en hylse i ett stykke.

I den foretrakkede utførelse av oppfinnelsen, påfører strammeorganene en radiell sammenpresningskraft på hylsen.

En utførelse av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet ved hjelp av et eksempel, med henvisning til vedlagte tegning, hvor: Fig. 1 viser et perspektivsnitt av en kobling i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 viser et enderiss av koblingen ifølge fig. 1.

Fig. 3 viser et langsgående snitt gjennom koblingen ifølge fig. 1.

Fig. 4 viser et perspektivriss av griperingen av koblingen ifølge figurene 1 til 3. Fig. 5 viser et langsgående snitt gjennom en kobling som ligner på koblingen ifølge figurene 1 til 4, men med en modifisert tetningsmuffe.

En rørkobling 1 omfatter en ytre rørformet hylse 10, en innvendig rørformet hylse 20 og en tetningsring 30. Den ytre rørformede hylse 10 er utformet av profilstål, med en langsgående spalte 13. Hylsen er brettet tilbake på seg selv ved de frie ender og sveiset ved 14 for å danne bøyler 15 langs motstående hjørner av den langsgående spalte 13. Splinter 16 er stukket inn i bøylene. Strammeskruer 17 passerer gjennom tverrgående hull i en av splintene 16 inn i gjengeforsynte tverrgående hull i de andre splintene 16, for å sammenkoble de to frie ender av de utvendige hylser. Sporene 18 er skåret i bøylen 15 for å tilveiebringe klaring for skruene. De aksiale endekanter av hylsen 10 er bøyd innover i rette vinkler for å danne radielle flenser 19.

Den innvendige rørformede hylse 20 består av profilstål og har en langsgående spalte 23. Endekantene av hylsen 20 er bøyd innover med rette vinkler for å danne radielle flenser 24. Hylsen 20 er tilpasset innsiden av den utvendige hylse 10, idet aksiallengden av hylsen 20 er litt mindre enn den aksiale lengde av hylsen 10 slik at flensene 24 passer innvendig, og ved bruk er opplagret på tvers av flensene 19.

Tetningsringen 30 består av gummi utformet av en lengde av flatt ekstrudat som er sammenrullet til et rør og forbundet ved hjelp av sveising for å danne en komplett sylinder. Alternativt kan gummiringen være formstøpt. Ringens ytre overflate 31 er glatt, mens den innvendige overflate er utformet med to sett ringformede tetningsribber 32 som rager innover og har firkantprofil. I den foreliggende utførelse er det tre ribber i hvert sett. Mot hver ende av ringen er den innvendige overflate avtrappet innover for å danne bånd 33. Ringens ytre ender er utformet av aksiale forlengelser av de innvendige deler av ringen, som danner endepakninger 34.

Pakningen 30 er tilpasset innsiden av den innvendige hylse, med sideflensene 24 tilpasset med en utsparing 35 utformet bak endepakningene 34.

Et spor 36 med form av en avkortet kjegle er utformet i ringens ytre overflate ved

hver ende av ringen. Den ytre ende av hvert spor er anordnet ved den aksiale ende av den ytre overflate, hvor sporenes innvendige ende er anordnet tett inntil båndenes 33 innvendige overflate. Helningen av sporet er slik at den innvendige ende er nærmere ringens aksiale midt enn den ytre ende.

En gripeinnretning i form av en ring 40 med form av en avkortet kjegle er anordnet i sporet 36. Ringen 40 er fremstilt av hardt stål og er en ufullstendig ring med en spalte 41, slik at den er tilpasningsbar med sporet 36. Bredden av sporet er større enn tykkelsen av stålplaten hvorfra ringen er utformet slik at sidene av sporet ikke er til hinder for betjeningen av ringen. Innerkanten av ringen 40 er skåret med intervaller og delene mellom kuttene er fordreid slik at de danner tenner 42. Når koblingen er montert sitter tennene i bunnen av sporene 36 og den utvendige kant 43 av ringen sitter i vinkelen som dannes av flensen 24 på den innvendige hylse.

Ved bruk er endene av de to planendede rør stukket inn i koblingen fra motsatte ender som vist på fig. 3. Et mellomrom på ca. 10 mm kan etterlates mellom rørendene for å tillate vinkelnedbøyning, eller for å unngå slitasje, eller for å dempe vibrasjon. Når koblingen er på plass, strammes skruene 17 for å klemme koblingen fast til rørene. Når skruene 17 strammes, presses bøylene 15 av den utvendige hylse 10 sammen, og påfører dermed en radielt sammenpressende kraft på den utvendige hylse. Den innvendige hylse er anordnet slik at dens langsgående spalte 23 er diametralt motsatt den langsgående spalte 13 i den utvendige hylse. På denne måten støtter den innvendige hylse tetningen i området av spalten 13 hvor det ikke eksisterer noen støtte fra den utvendige hylse. Den innvendige hylse er dimensjonert slik at når koblingen strammes rundt rørendene, gjenstår bare en liten langsgående spalte 23.

Strammingen av strammeskruene 17 presser de ringformede tetningsribber 32 i tettende forbindelse med de ytre overflater av rørendene, hvor tetningsribbene lett deformeres på grunn av deres høyde, bredde og kvaliteten av materialet som benyttes. Samtidig trykkes griperingen 40 innover av vinkelen av den innvendige hylse som griper ringens ytre kant. Sammenpressingen av griperingen medfører at hjørnene av dens tenner 42 trenger inn gjennom tetningen 30 ved bunnen av sporet 36 og griper inn i overflaten av røret, og dermed tilveiebringer låsing av koblingen til røret mot aksial bevegelse. Tennene er utformet slik at de kommer i kontakt ved ca. 5 mm senteravstand rundt omkretsen med en bredde på ca. 2 mm for hver tann, som gir ca. 40 % forbindelse rundt rørets omkrets.

Forlengelsene 34 er fastholdt mellom flensene 19 og 24 på de innvendige og utvendige hylser og de ytre overflater av rørendene for å danne endepakninger. Dermed er væske og skitt forhindret fra å komme inn i koblingen fra utsiden.

Koblingen som er beskrevet har et antall fordeler i forhold til kjente koblinger. Ved å bruke en serie av ribber oppnås en pakning som er effektiv ved høye hydrostatiske trykk, f.eks. 16 bar. Imidlertid er den aksiale lengde av pakningen som er utsatt for det hydrostatiske trykk liten sammenlignet med den samlede lengde L av koblingen. Dette betyr at tendensen til at hylsen skal bule ut er mindre enn ved kjente koblinger hvor nesten hele lengden av pakningen er utsatt for fluidets hydrostatiske trykk. Dette medfører at hylsen i koblingen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan være av en lettere konstruksjon enn en tilsvarende konvensjonell kobling. Ved f.eks. en kobling for sammenkobling av to rør på ca. 20 cm i diameter, (ca. 8 tommer), kan tykkelsen av den utvendige hylse være ca. 3 mm, og tykkelsen av den innvendige hylse være ca. 2,5 mm. En fordel ved å bruke tynnere metall er at maskinen som er nødvendig for å utforme hylsene er mindre kostbar.

Ved å anordne griperingen i et spor på utsiden av pakningen er tennene beskyttet når koblingen ikke er i bruk, og koblingen kan lett håndteres uten risiko for at montøren skal skjære seg. Elastisiteten til griperingen og til gummien i pakningen medfører at tennene trekkes tilbake i sporet når koblingen løsnes, slik at de ikke lenger rager gjennom innsiden av pakningen. Endetetningene forhindrer forurensninger som kan trenge inn i pakningene fra utsiden og dermed påvirke ytelsen. Bruken av lavlegert eller høykarbonisert stål for å fremstille harde tenner på griperingen gjør dem utsatt for korrosjon. Endepakningene hindrer fuktighetsinntrengning, f.eks. sjøvann, som vil kunne forårsake slik korrosjon.

Anordningen for å holde griperingene er av en enkel konstruksjon, og bortsett fra hylsene og pakningen, innvolverer den ingen separate deler. Hele konstruksjonen rommes innenfor to par av ringformede flenser 19 og 24 som gir hele konstruksjonen stor styrke og stabilitet.

På grunn av elastisiteten i griperingen og pakningen, frigjør klemmeinnretningen seg selv når koblingen løsnes.

De aksiale strammebånd funksjonerer uavhengig av pakningen.

Tennene skjærer ikke helt gjennom pakningen, de trenger bare inn i denne med S mm intervaller, og koblingen kan dermed brukes om igjen flere ganger.

Da den tannforsynte ring er plassert i et bredt spor kan den fritt finne sin egen stilling. Ytterkanten er anordnet i en vinkel mellom flensen og stegpartiene av den innvendige hylse, og posisjonen av den innvendige kant er utelukkende bestemt av delen hvor den biter inn i røret. Når koblingen strammes biter tennene dypere inn i røret. Vinkelen på ca. 45° som dannes mellom ringen og rørflaten når ringen først griper opprettholdes når koblingen strammes. Vinkelen i den innvendige hylse ligger direkte an mot ytterkanten av griperingen.

På grunn av at den tannforsynte ring ligger an mot vinkelen i den innvendige hylse, kan motvirkningskreftene fra den tannforsynte ring spres gjennom overflaten av den innvendige hylse til den utvendige hylse. Dette reduserer videre tendensen til at hylsen skal bule ut, sammenlignet med en hylse av ett stykke.

I og med at tetningen i den foretrukne utførelse ikke er C-formet, er den ikke avhengig av hydrostatisk trykk for å oppnå virkning, og derfor er konstruksjonen stabil i både belastede og ubelastede tilstander. Likeledes er den aksiale gripekraft uavhengig av fluidtrykket i rørledningen.

Selv om tennene i den foretrukne utførelse er ca. 5 mm fra hverandre, og hver tann har en bredde på ca. 2 mm, vil den faktiske utførelse av avstanden og bredden av hver tann til en viss utstrekning være avhengig av materialet som rørene er fremstilt av. Forskjellige utførelser av koblingen kan bruke alternative tannavstander og tannbredder, avhengig av hardheten til rørene for hvilke koblingen er tilsiktet

Tennenes skarphet kan også avhenge av rørmaterialene for hvilke koblingen er tilsiktet. F.eks., i en kobling ment for sammenkobling av rør fremstilt av plastmateriale, kan tennene være sløve. I en slik utførelse, når hylsen strammes rundt forbindelsen, behøver ikke tennene å penetrere hele veien gjennom gummipakningen for å gripe inn i overflaten av rørene. I dette tilfellet kan tennene fortsatt utøve tilstrekkelig kraft gjennom gummipakningen for å gripe plastrørene for å holde koblingen aksialt på rørene.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i tilknytning til en kobling for sammenkobling av rør med samme diameter, må det forstås at den kan modifiseres til å danne en avtrappet kobling av asymmtrisk konfigurasjon for sammenkobling av rør med ulik diameter.

I en slik avtrappet kobling vil de utvendige og innvendige hylser være konstruert slik at de rager dypere på den side hvor røret er minst. Pakningen vil være radielt tykkere på den side hvor røret er minst, og inkludere et spor, som beskrevet ovenfor, hvor en tannforsynt ring vil være anbragt. I en konstruktiv utførelse av en avtrappet kobling, kan den radielle tykkelse (dvs. den radielle dimensjon fra den ytre periferi til den indre periferi) av den tannforsynte ring på den siden hvor røret er minst være større enn den av den andre tannforsynte ring.

Alternativt kan den radielle tykkelse av den tannforsynte ring være den samme, idet ringens samlede diameter på den side hvor røret er minst er mindre enn for den andre ringen. I denne utførelse vil tykkelsen av den innvendige hylse være øket på siden av det mindre røret, slik at den respektive tannforsynte ring vil ligge an mot et parti av den innvendige hylse.

Med henvisning til fig. 5, viser denne en kobling i likhet med,koblingen ifølge figurene 1 til 4, men med en modifisert tetningsmuffe. På fig. 5 har tilsvarende elementer de samme henvisningstall som på figurene 1 til 4. Tetningsmuffen 30 ifølge fig. 5 skiller seg fra den på fig. 3 ved at den savner hulrom utformet i området 60 i nærheten av rørendene, mellom stegpartiet av muffen 30, ribbene 32 og utsidene av rørendene. Istedet rager stegpartiet innover slik at den danner en ringformet flate 61 som presser mot utsiden av rørendene når koblingen strammes rundt rørene for å danne en tetning.

Fraværet av hulrommet påvirker ikke tetningskvalitetene av koblingen og tillater at koblingen kan brukes til sanitære anvendelser slik som til mat og kjemisk bearbeiding, hvor nærværet av et hulrom som på fig. 3 ville utelukke bruken av koblingen, fordi fluid som passerer gjennom koblingen vil akkumuleres i hulrommet og ikke vil kunne føres lett ut ved utskylling. Vanligvis vil bredden av flaten 61 være mellom 25 og 45 mm.

Claims (7)

1. Rørkobling for sammenkobling av to rør på en fluidtett måte, karakterisert ved at den omfatter en utvendig, rørformet hylse (10), en innvendig, rørformet hylse (20), en rørformet tetningsmuffe (30) og organer (17) for stramming av den utvendige hylse (10) rundt den innvendige hylse (20) og tetningsmuffen (30), at den innvendige og utvendige hylse omfatter innover rettede endeflenser (19,24), og at tetningsmuffen (30) omfatter endepakninger (34), slik at, under bruk, når strammeorganene (17) er tiltrukket, tetningsmuffen (30) presses inn i tettende kontakt med de utvendige overflater av rørendene, og endepakningene (34) danner tetning mellom flensene for i det minste den innvendige hylse (20) og den utvendige overflate av rørendene.

2. Kobling ifølge krav 1, karakterisert ved at endepakningene (34) er aksiale forlengelser av tetningsmuffen (30) som er fastholdt mellom flensene (19,24) og røret.

3. Kobling ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at muffen (30) omfatter to sett ringformede innover rettede tetningsribber (32) på den innvendige overflate av muffen som griper de respektive rørender på en fluidtett måte, idet tetningsribbene (32) har en hovedsakelig kvadratisk profil, idet en av ribbene i hvert sett er anordnet slik at den ved bruk er nær enden av det tilsvarende rør, hvorved den lengden av tetningsmuffen som er utsatt for det hydrostatiske trykk i rørene er liten sammenlignet med tetningsmuffens samlede lengde.

4. Kobling ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at den omfatter gripeorganer (40) for aksial fastholdelse av rørene.

5. Kobling ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at en gripering (40) er anordnet ihver ende av koblingen.

6. Kobling ifølge krav 4, karakterisert ved at griperingen (40) har form av en avkortet kjegle.

7. Kobling ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at griperingen (40) er en ufullstendig ring.