PL201989B1 - Pierścieniowa uszczelka - Google Patents

Abstract

1. Pier scieniowa uszczelka umieszczana mi edzy zewn etrzn a powierzchni a ko ncówki wewn etrznej pierwszego elementu rurowego a wewn etrzn a po- wierzchni a kielicha drugiego elementu rurowego, sciskana w kierunku promieniowym, przy czym uszczelka ta zawiera pier scieniowy, spr ezy scie od- kszta lcalny korpus uszczelniaj acy, nak ladany na zewn etrzn a powierzchni e ko ncówki wewn etrznej oraz zeberko kotwi ace umieszczane w rowku kotwi a- cym, wykonanym w powierzchni wewn etrznej kieli- cha, za s korpus jest ograniczony dwiema kra ncowy- mi powierzchniami w kierunku osiowym, które s a po laczone uszczelniaj aca powierzchni a zewn etrzn a i uszczelniaj ac a powierzchni a wewn etrzn a, a zeber- ko kotwi ace rozci aga si e tylko na czesci d lugo sci korpusu wystaj ac z jego powierzchni zewn etrznej w kierunku promieniowym, natomiast przynajmniej ca la wolna powierzchnia zewn etrzna zeberka jest wykonana z tworzywa wzmacniaj acego, które ma twardo sc wy zsz a ni z twardosc korpusu, znamienna tym, ze ca le tworzywo wzmacniaj ace jest umiesz- czone w odst epie w kierunku promieniowym od po- wierzchni wewn etrznej korpusu. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy pierścieniowej uszczelki umieszczanej między zewnętrzną powierzchnią końcówki wewnętrznej pierwszego elementu rurowego a wewnętrzną powierzchnią kielicha drugiego elementu rurowego, służącej do uszczelniania teleskopowego połączenia końcowych obszarów rurowych.

Końcowy obszar pierwszego elementu, nazywany „końcówką wewnętrzną” ma zewnętrzną powierzchnię prawie gładką, zaś znajdująca się naprzeciw powierzchnia wewnętrzna drugiego elementu, zwanego „kielichem” zaopatrzona jest w rowek kotwiący, przy czym uszczelka przystosowana jest do wprowadzania jej i promieniowego ściskania między zewnętrzną powierzchnią końcówki wewnętrznej a powierzchnią wewnętrzną kielicha.

Taką pierścieniową uszczelkę można zastosować w celu uszczelnienia złącza dwóch połączonych kielichowo końcówek rur lub rury ze złączką, wykonanych na przykład z żeliwa, stali lub z tworzywa sztucznego, w szczególności zaś do uszczelniania połączeń elementów kanalizacyjnych z żeliwa ciągliwego, wchodzących w skład sieci doprowadzających wodę pitną lub odprowadzających ścieki.

Aby zaradzić niedogodnościom uszczelek, które zawierają korpus przystosowany do wprowadzania i ściskania pierścieniowo między końcówkami dwóch elementów rurowych połączonych kielichowo oraz sztywną koronę lub pierścień usztywniający na zewnątrz kielicha, przeznaczony do opierania o jego powierzchnię czołową, aby zapobiec wciąganiu uszczelki do środka kielicha w trakcie wprowadzania doń końcówki wewnętrznej, a w szczególności, aby zaradzić zawodności uszczelnienia spowodowanego podatnością korony lub pierścienia na uderzenia od strony czoła, wynaleziono uszczelki zawierające koronę lub pierścień przystosowane do wprowadzenia ich również między końcówki rur połączone kielichowo. W tym celu są one ukształtowane jako żeberko kotwiące, rozciągające się na części długości korpusu, wystające z jego zewnętrznej powierzchni, wprowadzane do rowka kotwiącego, wydrążonego w wewnętrznej powierzchni kielicha.

W zwią zku z tym, ż e całą uszczelkę trzeba wł o ż y ć mię dzy dwa elementy, powinna ona być stosunkowo miękka, lecz ta cecha niesie ze sobą istotne ryzyko wysunięcia się żeberka z rowka i wciągnięcia uszczelki w głąb kielicha podczas wkładania do niego końcówki wewnętrznej lub wypchnięcia jej pod działaniem ciśnienia.

Znana jest uszczelka zawierająca pierścieniowy, sprężyście odkształcalny korpus, nakładany na zewnętrzną powierzchnię końcówki wewnętrznej, która jest prawie gładka oraz żeberko kotwiące, które rozciąga się na części długości korpusu, które wystaje dookoła powierzchni zewnętrznej uszczelki. Korpus żeberka stanowi jedną część z tworzywa elastomerowego o twardości około 67° w skali Shore'a. Pomimo tej twardości, która powoduje, ż e przy wkładaniu końcówki wewnętrznej do kielicha konieczne jest zastosowanie sporej siły, na powierzchni wewnętrznej kielicha należy przewidzieć zasadniczo promieniowy ogranicznik, który utrzyma uszczelkę w przypadku, gdyby była ona wciągana w kierunku wnętrza kielicha w trakcie wkładania do niego końcówki wewnętrznej. Ogranicznik ten umiejscowiony jest w tym celu przed rowkiem kotwiącym, patrząc w kierunku wnętrza kielicha, lecz oczywiście za swobodnym krańcem końcówki wewnętrznej włożonej do kielicha.

Z dokumentu DE GM 1 860 424 znana jest również uszczelka zawierają ca korpus i ż eberko kotwiące mające część „tylną” (odnosząc się do kierunku wkładania końcówki wewnętrznej do kielicha), z twardego kauczuku, które utrzymuje na swoim miejscu uszczelkę w trakcie wkł adania oraz część „przednią” z miękkiego kauczuku, ściśnięcie której zapewnia szczelność połączenia. Jednak w tym przypadku również kielich zaopatrzony jest w wewnętrzny ogranicznik utrzymujący uszczelkę; poza tym do włożenia końcówki do kielicha konieczne jest ściśnięcie najpierw części z twardego kauczuku, które wymaga znacznych sił.

Z dokumentu US 2 953 398 znana jest kompozytowa uszczelka z elastomeru, która dla nadania jej sztywności wystarczającej, aby przeszkodzić osiowemu wciąganiu jest wzmocniona na tylnej części obwodu (w kierunku rozumianym tak, jak poprzednio), a ponadto zawiera wewnętrzne kanaliki lub pustki, które poprawiają jej podatność w trakcie wkładania końcówki wewnętrznej do kielicha. Pomimo, że uszczelka jest usztywniona, zwłaszcza w obszarze zakotwienia, utrzymanie jej na miejscu nie jest niezawodne, więc kielich również w tym przypadku zaopatrzony jest w wewnętrzny ogranicznik, zapobiegający przesuwaniu się uszczelki w głąb kielicha podczas wkładania końcówki wewnętrznej. Poza tym, wkładanie końcówki do kielicha jest utrudnione z powodu wzmocnienia na znacznej części obwodu uszczelki, a zwłaszcza jej powierzchni wewnętrznej, która przylega ściśle do końcówki wewnętrznej.

PL 201 989 B1

Z dokumentu FR 2 512 917 znana jest ś ciskana promieniowo uszczelka z tworzywa o jednolitej twardości, mająca równoległościenne pustki o przekroju kwadratowym. Pomimo, że pustki zwiększają podatność uszczelki, co ogranicza ilość siły potrzebnej do włożenia końcówki, rozwiązanie to nadal nie jest dostatecznie dobre, ponieważ w związku z tym, że uszczelka nie jest usztywniona, dla właściwego zakotwienia musi ona być wykonana ze stosunkowo twardego elastomeru, co z kolei zwiększa ilość siły koniecznej do włożenia końcówki do kielicha.

Celem wynalazku jest zaradzenie powyższym niedogodnościom.

Pierścieniowa uszczelka według wynalazku umieszczana między zewnętrzną powierzchnią końcówki wewnętrznej pierwszego elementu rurowego a wewnętrzną powierzchnią kielicha drugiego elementu rurowego, ściskana w kierunku promieniowym, przy czym uszczelka ta zawiera pierścieniowy korpus uszczelniający, który jest sprężyście odkształcalny, nakładany na zewnętrzną powierzchnię końcówki wewnętrznej oraz żeberko kotwiące przystosowane do umieszczania w rowku kotwiącym, wykonanym w powierzchni wewnętrznej kielicha, zaś korpus jest ograniczony dwiema powierzchniami końcowymi w kierunku osiowym, połączonymi jego powierzchnią zewnętrzną i powierzchnią wewnętrzną, a żeberko kotwiące rozciąga się tylko na części długości korpusu, wystając z jego powierzchni zewnętrznej w kierunku promieniowym, natomiast przynajmniej cała wolna powierzchnia zewnętrzna żeberka jest wykonana z tworzywa wzmacniającego, które ma twardość wyższą niż twardość korpusu.

Uszczelka według wynalazku charakteryzuje się tym, że całe tworzywo wzmacniające jest umieszczone w odstępie w kierunku promieniowym od powierzchni wewnętrznej korpusu.

Korzystnie, żeberko kotwiące rozciąga się wzdłuż osi wyłącznie między dwiema krańcowymi powierzchniami korpusu, przy czym te powierzchnie krańcowe są powierzchniami wolnymi.

Korzystnie, całe żeberko jest wykonane z materiału wzmacniającego o większej twardości niż korpus.

Korzystnie, żeberko zawiera część stanowiącą rdzeń, wykonaną z tego samego materiału co korpus i część wzmacniającą, która jest wykonana z materiału twardszego niż korpus, która stanowi osłonę żeberka.

Korzystnie część stanowiąca osłonę zawiera skrzydełka, które mogą być skierowane w kierunku promieniowym i zagłębione w części stanowiącej rdzeń.

Skrzydełka korzystnie są nachylone w części stanowiącej rdzeń.

Korzystnie, materiał wzmacniający jest twardszy niż materiał korpusu i ma temperaturę topienia wyższą niż korpus.

Korpus korzystnie jest wykonany z tworzywa elastomerowego lub polimeru elastomerowego.

Korpus może być wykonany z materiału o twardości w zakresie od 40° w skali Shore'a do 60° w skali Shore'a.

Materiał wzmacniający, który jest twardszy niż materiał korpusu, korzystnie jest tworzywem sztucznym.

Tworzywo sztuczne korzystnie jest tworzywem termoplastycznym, które korzystnie jest poliamidem.

Korzystnie, korpus zawiera pustki.

Pustki korzystnie mają kształt ostrosłupa ściętego, który może mieć przekrój poprzeczny w kształ cie rombu.

Korzystnie, część powierzchni zewnętrznej korpusu jest powierzchnią uszczelniającą.

Korpus korzystnie ma powierzchnię zewnętrzną, która w stanie nie naprężonym ma ogólny kształt cylindryczny.

Ewentualnie, korpus ma powierzchnię wewnętrzną, która w stanie nie naprężonym ma kształt ogólny stożkowy.

Ewentualnie korpus w stanie nie naprężonym ma co najmniej jedną krańcową powierzchnię stożkową.

Korpus może zawierać co najmniej jedną krańcową powierzchnię, na której znajdują się wydrążone w korpusie pustki.

Żeberko korzystnie ma przekrój podłużny o kształcie ogólnym trapezu.

Dzięki temu, że w uszczelce według wynalazku całe tworzywo wzmacniające żeberka jest umieszczone w odstępie w kierunku promieniowym od powierzchni wewnętrznej korpusu, tworzywo to nie styka się w ogóle z końcówką wewnętrzną, której zewnętrzna powierzchnia styka się w trakcie wkładania końcówki do kielicha tylko z wewnętrzną powierzchnią korpusu uszczelniającego, wykona4

PL 201 989 B1 nego z podatnego tworzywa, które łatwo jest ścisnąć, co sprawia, że do wykonania połączenia potrzebna jest znacznie mniejsza siła.

Ponadto, dzięki temu, że żeberko kotwiące jest usztywnione materiałem wzmacniającym twardszym niż miękki korpus, uszczelka zostaje skutecznie zakotwiona w kielichu bez potrzeby stosowania dodatkowego ogranicznika na wewnętrznej powierzchni kielicha. Zakotwienie żeberka w rowku kotwiącym kielicha jest poza tym skuteczne w obu kierunkach wzdłuż osi, to znaczy w trakcie wkładania końcówki wewnętrznej, gdy uniemożliwione jest wciąganie uszczelki w głąb kielicha, jak również pod wpływem ciśnienia wewnętrznego, które dąży do wypchnięcia uszczelki z kielicha na zewnątrz i pod wpływem sił, które dążą do rozdzielenia elementów rurowych.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schematyczny przekrój podłużny części uszczelki według wynalazku w pierwszym przykładzie wykonania; fig. 2 przedstawia schematyczny przekrój podłużny części teleskopowego połączenia dwóch elementów kanalizacyjnych uszczelnionych uszczelką z fig. 1; fig. 3 przedstawia częściowy widok z przodu uszczelki z fig. 1; fig. 4 przedstawia częściowy widok z przodu, na którym widać szczegóły uszczelki z fig. 1; fig. 5 przedstawia schematyczny przekrój podłużny części uszczelki według wynalazku w drugim przykładzie wykonania; fig. 6 przedstawia częściowy przekrój uszczelki z fig. 5 wzdł u ż linii VI-VI widocznej na tej figurze.

Przedstawione na rysunku pierścieniowe uszczelki przeznaczone są do uszczelniania połączenia teleskopowego końcowych obszarów dwóch elementów rurowych sieci hydraulicznych, połączonych ze sobą kielichowo. Dwoma elementami rurowymi mogą na przykład być cylindryczne rury odprowadzające ścieki, których jedna ma końcówkę, która jest końcówką wewnętrzną, zaś druga ma końcówkę zewnętrzną w kształcie kielicha. Dla uproszczenia taki przykład zostanie opisany, chociaż nie jest to jedyny możliwy przykład.

Tak więc, pierwsza rura 1 ma obszar końcowy stanowiący końcówkę wewnętrzną 10, która przeznaczona jest do łączenia kielichowego z końcowym obszarem drugiej rury 2, stanowiącej kielich 20. W wybranym przykładzie przez rury 1, 2 biegną wzdłuż kanaliki o równych w przybliżeniu średnicach.

Końcówka wewnętrzna 10 pierwszej rury 1, wkładana do kielicha 20 drugiej rury 2, ma prawie gładką zewnętrzną powierzchnię 11 o kształcie ogólnym cylindrycznym i przekrój poprzeczny okrągły, zaś na swobodnym krańcu ma odcinek ścięty 12.

Kielich 20, do którego wkładana jest końcówka wewnętrzna 10, ma wewnętrzną powierzchnię zawierającą dno, które stanowi próg 21, skierowany zasadniczo promieniowo, służący jako ogranicznik swobodnego krańca końcówki wewnętrznej. Następnie, patrząc w kierunku swobodnego krańca kielicha, znajduje się pierwszy odcinek stożkowy 22, rozszerzający się w kierunku swobodnego krańca kielicha, który ma kąt skosu w przybliżeniu równy kątowi ścięcia odcinka 12. Następnie znajduje się odcinek stożkowy 24, rozszerzający się również w kierunku swobodnego krańca kielicha, który ma kąt skosu nieco mniejszy, a za nim odcinek stożkowy 24 oraz seria odcinków (stożkowy, cylindryczny, stożkowy), tworzących rowek 25, która rozciąga się od cylindrycznego odcinka 24, z jednej strony w kierunku skrajnej ścianki zewnętrznej kielicha 20, a z drugiej strony w kierunku jego swobodnego krańca, lecz do niego nie sięga; rowek 25 opiera się prawie o występ 26, w przybliżeniu promieniowy, za którym rozciągają się, w kierunku swobodnego krańca kielicha 20, cylindryczny odcinek 27 i stożkowy odcinek 28, który rozszerza się w kierunku tego krańca. Stożkowy odcinek rowka 25, który znajduje się za cylindrycznym odcinkiem 24, ma większy kąt skosu i stanowi prawie występ, podczas gdy znajdujący się naprzeciw niego odcinek stożkowy, który dochodzi do występu 26, nachylony jest pod kątem około 40 stopni.

Średnice drugiego odcinka stożkowego 23 i odcinka stożkowego 24 są znacznie większe niż średnice zewnętrznej powierzchni 11 wewnętrznej końcówki 10 tak, że powstaje przestrzeń na uszczelkę, podczas gdy średnica odcinka cylindrycznego 27 jest tylko trochę większa, co uniemożliwia jej wypchnięcie po doprowadzeniu do połączenia płynu pod ciśnieniem.

Pierścieniowa uszczelka przedstawiona na fig. 1 do 4, przy czym na fig. 1 pokazano schematycznie część w przekroju podłużnym, która przy braku naprężeń zewnętrznych zawiera pierścieniowy korpus uszczelniający 3, który jest sprężyście odkształcalny i przystosowany do nakładania na zewnętrzną powierzchnię końcówki wewnętrznej 10 oraz pierścieniowe żeberko kotwiące 4, rozciągające się tylko na części długości korpusu 3, wystające promieniowo wokół jego zewnętrznej powierzchni.

Dokładniej, pierścieniowy korpus 3 ma zewnętrzną powierzchnię 31 o kształcie ogólnym w przybliżeniu cylindrycznym, przy czym część tej powierzchni zapewnia szczelność na powierzchni wewnętrznej kielicha 20, zaś średnica tej części jest równa zasadniczo średnicy cylindrycznego odcinPL 201 989 B1 ka 24 powierzchni wewnętrznej kielicha. Ponadto korpus ma stożkową wewnętrzną powierzchnię 32, nachyloną pod kątem α równym około 20 stopni do kierunku, w którym skierowana jest powierzchnia zewnętrzna, przy czym ta wewnętrzna powierzchnia 32 korpusu 3 stanowi jednocześnie wewnętrzną powierzchnię uszczelki. Powierzchnia zewnętrzna jest połączona z powierzchnią wewnętrzną za pośrednictwem osiowo krańcowych, pierścieniowych powierzchni 33, 34, które są silnie nachylone w tę samą stronę względem zewnętrznej powierzchni 31 powierzchniami stożkowymi. Kierunek nachylenia krańcowych powierzchni 33, 34 jest taki, że w przekroju podłużnym kąty jednej 33 z powierzchni krańcowych względem odpowiednio powierzchni zewnętrznej 31 i wewnętrznej powierzchni 32, są to dwa kąty ostre, podczas gdy kąty między drugą powierzchnią krańcową 34 względem odpowiednio powierzchni zewnętrznej 31 i wewnętrznej powierzchni 32, są to dwa kąty rozwarte, przy czym pierwszy z tych kątów rozwartych jest jednak ścięty przez skos 35. Przykładowo, ostry kąt β między krańcową powierzchnią 33 a płaszczyzną prostopadłą do powierzchni zewnętrznej równy jest około 10 stopni; zewnętrzna powierzchnia 31 zawiera, mniej więcej w połowie długości, pierścieniowy rowek 36, który od strony katów rozwartych ma ściankę zaokrągloną, zaś od strony katów ostrych ma ściankę stożkową, nachyloną pod kątem γ, równym około 27 stopni względem powierzchni zewnętrznej.

Pierścieniowe żeberko kotwiące 4 połączone jest z korpusem 3 między rowkiem 36 a skosem 35, w obszarze korpusu 3, który jest nieco wklęsły. Żeberko 4 znajduje się więc w całości w pewnej odległości od wewnętrznej powierzchni uszczelniającej 32 i wystaje promieniowo na zewnątrz wokół zewnętrznej powierzchni 31 korpusu; w kierunku osi żeberko 4 rozciąga się między dwiema powierzchniami osiowo krańcowymi 33, 34 miękkiego korpusu 3, przy czym te powierzchnie krańcowe są powierzchniami swobodnymi, co oznacza że nie są zakryte innym materiałem. W związku z tym, że istnieje żeberko kotwiące 4, korpus 23 może być wykonany z materiału sprężyście odkształcalnego, takiego jak stosunkowo miękki elastomer lub polimer elastomerowy, o twardości zawartej między 40° a 60° w skali Shore'a (korzystnie 50° w skali Shore'a). Aby zwiększyć jeszcze podatność korpusu, można wykonać go z pustkami 37 otwierającymi się na pierścieniową powierzchnię krańcową 33; pustki te mogą być na tej powierzchni krańcowej rozmieszczone na okręgu, który znajduje się w odległości w przybliżeniu równej od zewnętrznej powierzchni 31 i wewnętrznej powierzchni 32. Każda pustka 37 ma w tym przykładzie kształt ostrosłupa ściętego o przekroju poprzecznym w przybliżeniu rombowym, którego duża przekątna rozciąga się promieniowo względem korpusu 3 i którego krawędzie odpowiadające tej przekątnej są w przybliżeniu równoległe do tworzących odpowiednio zewnętrznej powierzchni 31 i wewnętrznej powierzchni 32, które są zbieżne w kierunku krańcowej powierzchni 34, która ma skos 35.

Korzystnie, przekątne rombu, który stanowi przekrój poprzeczny pustek są takie, że duża przekątna promieniowa, będąca wysokością rombu jest dwa razy większa od małej przekątnej, będącej szerokością rombu, co umożliwia równomierne rozłożenie promieniowego ściskania korpusu 3 na całym obwodzie i w ten sposób uzyskanie równomiernego obciśnięcia i uszczelnienia korpusu 3 na końcówce wewnętrznej 10, w szczególności prostopadle do promieniowych przekątnych rombów. Wierzchołki rombu są lekko zaokrąglone, aby nie tworzyły się ostre krawędzie ostrosłupów, które mogą prowadzić do rozrywania korpusu; ostry kąt θ, zawarty między krawędziami rombu równy jest około 45 stopni (fig. 3 i 4).

Pierścieniowe żeberko kotwiące 4 ma przekrój podłużny w kształcie ogólnym trapezu, którego duża podstawa 41, lekko wypukła, połączona jest z korpusem 3 w jego obszarze wklęsłym i rozciąga się między rowkiem 36 a skosem 35, zaś mała podstawa 42 jest w przybliżeniu równoległa do tworzących zewnętrznej powierzchni 31 tak, że zewnętrzna powierzchnia żeberka 4 jest w przybliżeniu cylindryczna. Nachylone ścianki trapezu są to ścianka 43, lekko wypukła, mająca w przybliżeniu ten sam kąt nachylenia co odcinek stożkowy rowka 25 kielicha 20, który znajduje się od strony jej odcinka cylindrycznego 24 oraz ścianka 44 znajdująca się od strony skosu 35 i nachylona pod kątem 5 równym około 40° względem płaszczyzny prostopadłej do zewnętrznej powierzchni 31 korpusu 3. Pełny pierścień, który stanowi żeberko kotwiące 4 jest wykonany ze wzmacniającego tworzywa sztucznego, na przykład termoplastycznego, takiego jak poliamid, połączonego z miękkim materiałem korpusu 3, który ma wyższą temperaturę topnienia niż wspomniany materiał miękki. Pierścień musi jednak być dostatecznie miękki, aby pozwalał na odkształcanie uszczelki (i sam się odkształcał) podczas wkładania uszczelki do kielicha. Pierścień ten może zawierać jeden lub wiele żłobków (nie pokazanych) ułatwiających jego odkształcanie.

Aby wykonać uszczelkę, umieszcza się pierścień przeznaczony na żeberko 4 w głębi formy, której kształt odpowiada kształtowi uszczelki, następnie wtryskuje się do formy elastomer; w związku

PL 201 989 B1 z tym, ż e temperatura topnienia materiał u pierś cienia jest wyż sza od temperatury topnienia elastomeru, pierścień nie topi się podczas formowania przez iniekcję korpusu i przywiera do elastomeru.

Ewentualnie (fig. 5 i 6) pierścieniowe żeberko kotwiące 4 ma wygląd zewnętrzny w przybliżeniu taki sam, jak żeberko z fig. 1 do 4, ale składa się z dwóch części, mianowicie z rdzenia 4A stanowiącego całość z korpusem 3 i wykonanego z tego samego materiału, a więc z elastomeru oraz z powłoki 4B, wykonanej z tego samego materiału co żeberko 4 z przykładu przedstawionego na fig. 1 do 4. Korzystnie, powłoka 4B zawiera skrzydełka 45, wchodzące w elastomer rdzenia 4A, które nadają żeberku sztywność potrzebną do utrzymania go w rowku 25 kielicha, przy jednoczesnym zachowaniu jego podatności, wystarczającej do jego odkształcenia potrzebnego przy wkładaniu uszczelki do przestrzeni powstałej między kielichem 20 a końcówką wewnętrzną 10. Skrzydełka rozciągają się na przykład promieniowo lub nawet są nachylone (fig. 6) względem kierunku promieniowego, aby ułatwić zgniatanie żeberka, gdy rowek jest za mały. W związku z tym, że żeberko ma taki sam kształt zewnętrzny, jak na fig. 1 do 4, powłoka 4B zawiera, poza skrzydełkami 45, cylindryczną ściankę odpowiadającą małej podstawie 42 trapezu, która rozciąga się między obiema stożkowymi ściankami odpowiadającymi nachylonym ściankom 43, 44. Oczywiście opisane wyżej kształty są kształtami uszczelki, która nie jest poddana żadnym naprężeniom zewnętrznym.

Aby wykonać połączenie, wkłada się uszczelkę do kielicha 20, jeszcze bez końcówki wewnętrznej 10, przez wolny koniec kielicha. W tym celu odkształca się uszczelkę, aby można było włożyć żeberko 4 do rowka 25 kielicha 20. Następnie do układu wkłada się, na siłę, końcówkę wewnętrzną 10 tak, aby odkształcić korpus 3 uszczelki w celu nadania jego powierzchni wewnętrznej 32 kształtu cylindrycznego, współosiowego z zewnętrzną powierzchnią 31, by mógł on przylgnąć do zewnętrznej powierzchni 11 końcówki wewnętrznej 10, podczas gdy zewnętrzna powierzchnia 31 uszczelki przylega do cylindrycznego odcinka 24 wewnętrznej powierzchni kielicha, co zapewnia szczelność między rurami 1, 2.

Usztywnienie jedynie żeberka kotwiącego tworzywem sztucznym, które jest oddalone od wewnętrznej powierzchni uszczelki, a więc także od zewnętrznej powierzchni końcówki wewnętrznej, pozwala na ograniczenie sił koniecznych do wykonania połączenia i zapewnia utrzymanie żeberka na swoim miejscu w rowku kielicha. Poza tym, dzięki temu, że cała wolna powierzchnia zewnętrzna żeberka kotwiącego wykonana jest z materiału wzmacniającego, unika się wciągania uszczelki w głąb kielicha w czasie wkładania końcówki wewnętrznej, jak również wypychania uszczelki na zewnątrz kielicha pod działaniem ciśnienia płynu krążącego w rurach.

Ponadto, dzięki skuteczności zakotwienia kompozytowej uszczelki według wynalazku, można zrezygnować z ogranicznika w głębi kielicha, co pozwala na skrócenie go, a więc oszczędność materiału rur, w opisywanym przykładzie żeliwa.

Pustki 37 wykonane w korpusie 3 nadają uszczelce zwiększoną podatność, co jeszcze bardziej ułatwia włożenie końcówki do kielicha.

Testy porównawcze wykonane dla takiej uszczelki, jak przedstawiono na fig. 1 i dla uszczelki o takiej samej geometrii, lecz w całości z elastomeru, potwierdzają, że połączenie żeberka kotwiącego z tworzywa sztucznego (co pozwala na zastosowanie w korpusie uszczelniającym miękkiego elastomeru lub polimeru elastomerowego) z korpusem, w którym są pustki, znacznie zmniejsza siłę potrzebną do złożenia kielicha, zwłaszcza w przypadku bardzo małego luzu miedzy gładką końcówką wewnętrzną 10 a kielichem 20. Pozwala to zastosować końcówkę wewnętrzną, której wolny kraniec jest tylko lekko zukosowany lub nawet bez skosu.

Ponadto:

- pustki przyczyniają się do powstania efektu autoklawu dzięki uszczelce działającej pod ciśnieniem wewnętrznym płynu krążącego w sieci, ponieważ uszczelka zachowuje się podobnie do złączki kołnierzowej gdyż ciśnienie płynu dostającego się do pustek tym mocniej dociska elastomer do zewnętrznej powierzchni końcówki wewnętrznej, im wyższe jest ciśnienie, co gwarantuje doskonałe działanie uszczelki przy wysokim ciśnieniu (powyżej 50 barów). Ponadto, dzięki efektowi autoklawu uszczelka spełnia swoje zadanie nawet, gdy ciśnienie wewnętrzne jest niskie, w przeciwieństwie do podobnej uszczelki, której ściskany korpus nie ma pustek, poddanej podobnemu ściskaniu i zastosowanej przy identycznym luzie między łączonymi elementami rurowymi;

- stożkowy kształt pustek sprawia, że w porównaniu do pustek równoległościennych, mniej elastomeru trzeba ścisnąć w tej części ściskanego korpusu, która znajduje się w głębi kielicha. Przyczynia się to do dalszego zmniejszenia siły potrzebnej do wykonania połączenia;

PL 201 989 B1

- pustki poprawiają formowalność uszczelki, gdyż czas trwania cyklu chłodzenia elastomeru w procesie formowania jest krótszy dzięki mniejszej objętości chłodzonego elastomeru; zmniejsza to koszty produkcji;

- pustki ułatwiają wstępne smarowanie w fabryce wewnętrznej, stożkowej powierzchni uszczelki, która styka się z końcówką wewnętrzną w kielichu. Dzieje się to za sprawą materiału o silnych własnościach smarujących i o niskim współczynniku tarcia, kompatybilnego z elastomerem, na przykład smaru silikonowego lub politetrafluoroetylenu do sieci kanalizacyjnych, nałożonego w formie warstwy o gruboś ci kilku mikrometrów;

- dzię ki pustkom jednostkowe ciś nienie na poziomie warstwy smaru jest mniejsze przy wk ł adaniu końcówki wewnętrznej, co pozwala uniknąć zdzierania tej warstwy; gdyby nie było pustek, konieczne byłoby smarowanie uszczelki i końcówki wewnętrznej przez montera na bieżąco w wykopie (co jest niewygodne i niebezpieczne dla montera) smarem znajdującym się w tradycyjnym opakowaniu, to zaś powoduje znane trudności, zwłaszcza związane z osadzaniem się zanieczyszczeń na warstwie smaru.

Claims (22)

1. Pierścieniowa uszczelka umieszczana między zewnętrzną powierzchnią końcówki wewnętrznej pierwszego elementu rurowego a wewnętrzną powierzchnią kielicha drugiego elementu rurowego, ściskana w kierunku promieniowym, przy czym uszczelka ta zawiera pierścieniowy, sprężyście odkształcalny korpus uszczelniający, nakładany na zewnętrzną powierzchnię końcówki wewnętrznej oraz żeberko kotwiące umieszczane w rowku kotwiącym, wykonanym w powierzchni wewnętrznej kielicha, zaś korpus jest ograniczony dwiema krańcowymi powierzchniami w kierunku osiowym, które są połączone uszczelniającą powierzchnią zewnętrzną i uszczelniającą powierzchnią wewnętrzną, a żeberko kotwiące rozciąga się tylko na części długości korpusu wystając z jego powierzchni zewnętrznej w kierunku promieniowym, natomiast przynajmniej cała wolna powierzchnia zewnętrzna żeberka jest wykonana z tworzywa wzmacniającego, które ma twardość wyższą niż twardość korpusu, znamienna tym, że całe tworzywo wzmacniające jest umieszczone w odstępie w kierunku promieniowym od powierzchni wewnętrznej korpusu.

2. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że żeberko kotwiące (4) rozciąga się wzdłuż osi wyłącznie między dwiema krańcowymi powierzchniami korpusu, przy czym te powierzchnie krańcowe (33, 34) są powierzchniami wolnymi.

3. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że całe żeberko jest wykonane z materiału wzmacniającego o większej twardości niż korpus (3).

4. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że żeberko (4) zawiera część (4A) stanowiącą rdzeń, wykonaną z tego samego materiału, co korpus (3) i część wzmacniającą (3A), która jest wykonana z materiału twardszego niż korpus (3), która stanowi osłonę żeberka.

5. Uszczelka według zastrz. 4, znamienna tym, że część (4B) stanowiąca osłonę zawiera skrzydełka (45).

6. Uszczelka według zastrz. 5, znamienna tym, że skrzydełka (45) skierowane w kierunku promieniowym są zagłębione w części stanowiącej rdzeń (4A).

7. Uszczelka według zastrz. 5, znamienna tym, że skrzydełka (45) są nachylone w części stanowiącej rdzeń (4A).

8. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że materiał wzmacniający jest twardszy niż materiał korpusu (3) i ma temperaturę topienia wyższą niż korpus.

9. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że korpus jest wykonany z tworzywa elastomerowego lub polimeru elastomerowego.

10. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że korpus (3) jest wykonany z materiału o twardości w zakresie od 40° w skali Shore'a do 60° w skali Shore'a.

11. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że materiał wzmacniający, który jest twardszy niż materiał korpusu jest tworzywem sztucznym.

12. Uszczelka według zastrz. 11, znamienna tym, że tworzywo sztuczne jest tworzywem termoplastycznym.

13. Uszczelka według zastrz. 12, znamienna tym, że tworzywo termoplastyczne jest poliamidem.

14. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że korpus (3) zawiera pustki (37).

PL 201 989 B1

15. Uszczelka według zastrz. 14, znamienna tym, że pustki mają kształt ostrosłupa ściętego.

16. Uszczelka według zastrz. 15, znamienna tym, że ostrosłupy ścięte mają przekrój poprzeczny w kształcie rombu.

17. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że część powierzchni zewnętrznej (31) korpusu (3) jest powierzchnią uszczelniającą.

18. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że korpus (3) ma powierzchnię zewnętrzną (31), która w stanie nie naprężonym ma ogólny kształt cylindryczny.

19. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że korpus (3) ma powierzchnię wewnętrzną (32), która w stanie nie naprężonym ma kształt ogólny stożkowy.

20. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że korpus (3) w stanie nie naprężonym ma co najmniej jedną krańcową powierzchnię (33, 34) stożkową.

21. Uszczelka według zastrz. 20, znamienna tym, że korpus (3) zawiera co najmniej jedną krańcową powierzchnię (33), na której znajdują się wydrążone w korpusie pustki (37).

22. Uszczelka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że żeberko (4) ma przekrój podłużny o kształcie ogólnym trapezu.