PL204587B1 - Połączenie rurowe, uszczelka utwierdzająca do stosowania przy tworzeniu takiego połączenia rurowego, segment blokujący do stosowania w utwierdzającym połączeniu wciskanym w takim połączeniu rurowym oraz sposób tworzenia takiego połączenia rurowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest połączenie rurowe, uszczelka utwierdzająca do stosowania przy tworzeniu takiego połączenia rurowego, segment blokujący do stosowania w utwierdzającym połączeniu wciskanym w takim połączeniu rurowym oraz sposób tworzenia takiego połączenia rurowego. Uściślając, wynalazek jest ukierunkowany na urządzenie i sposób łączenia dwóch odcinków rur w układzie połączenia utwierdzonego, przy uż yciu segmentu blokują cego, który jest samohamowny tak, że uniemożliwia nadmierny ruch obrotowy i penetrację bosego końca rury.

Ze względu na siły odporu, ruchy ziemi oraz zewnętrzne siły mechaniczne działające na rury, przemysł skoncentrował zasadnicze zainteresowanie na problemie utrzymania połączeń pomiędzy sąsiednimi odcinkami rur po ich zainstalowaniu. Wynikiem tego zainteresowania jest biblioteka różnych rozwiązań i sposobów podejścia, znanych w tej dziedzinie. Większość tych rozwiązań można przyporządkować bądź do kategorii połączeń „wciskanych, bądź też do kategorii „połączeń mechanicznych.

Rozwiązania wciskane przedstawia przykładowo opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2953398 i stanowią one większość połączeń prostoliniowych odcinków rur. W typowej konfiguracji bosy koniec rury wsuwa się w koniec kielichowy innej rury poza ciasno osadzoną uszczelkę. Odmianę połączenia wciskanego ujawnia opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US 2201372 (Miller), który wykorzystuje ściskany pierścień zatrzaskowy, zamontowany wewnątrz specjalnego obrzeża kielicha, w celu wywierania nacisku na segmenty blokujące i tym samym wciskanie ich w bosy koniec rury, utwierdzają c połączenie przeciwko działaniu sił odporu. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki US 3445120 (Barr) w podobny sposób wykorzystuje uszczelkę z segmentami usztywniającymi całkowicie w niej zamkniętymi, które są zwykle rozmieszczone w taki sposób, że one i uszczelka mogą przetaczać się pomiędzy połączeniem blokowania i swobodnym. Ponieważ uszczelka ujawniona przez Barra toczy się pod wpływem sił wyjmujących, ostatecznie jest ona przeznaczona do natrafienia na położenie, w którym usztywniona płaszczyzna wymaga ściskania w celu dalszego toczenia, teoretycznie kończąc toczenie i utwierdzając połączenie. Dalsze przykłady proponowanych rozwiązań obejmujących zastosowanie obrotowych segmentów blokujących ujawniono w niemieckich opisach patentowych DE 2754984A1 i DE 3405988A1, opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki US 3963298 (Seiler) i US 5645285 (Percebois) oraz w europejskim opisie patentowym EP-A-0859088 (Gustavsberg Rorsystem AB). We wszystkich z tych rozwiązań istnieje możliwość osiągnięcia przez segment blokujący punktu maksymalnej w kierunku do wewnątrz penetracji bądź też nawet wyjścia poza ten punkt, co może doprowadzić do uszkodzenia bosego końca rury albo do jego niedostatecznego utwierdzenia w kielichu.

Inne przykłady utwierdzonych połączeń wciskanych zawierają opisy patentowe Stanów Zjednoczonych Ameryki US 5295697, US 5464228 i US 5067751. Zabezpieczanie połączenia w tych odniesieniach zachodzi za pomocą segmentów blokujących albo klinów wewnątrz uszczelki, która sprzęga się z bosym końcem rury. Segmenty blokujące mają rowek, który współpracuje z pierścieniowym zgrubieniem na kielichu tak, że zgrubienie działa jak biegun albo krzywka, bądź też w trakcie pewnych ruchów jak klin. Podczas wkładania bosego końca rury w kielich, segmenty obracają się na zgrubieniu, lecz ich znaczący ruch prostoliniowy uniemożliwia dopasowanie się zgrubienia i rowka. Pod wpływem sił przeciwdziałających dążących do wysunięcia bosego końca rury, zgrubienie działa jak krzywka, powodując zarówno ruch obrotowy segmentów na zgrubieniu, tak jak wokół osi, jak też wywierając nacisk skierowany promieniowo do wewnątrz, gdy segment usiłuje przesunąć się poza zgrubienie.

Segment blokujący do stosowania w połączeniu utwierdzonym pozwala uniknąć nadmiernego ruchu obrotowego i penetracji wkładanego bosego końca rury poprzez zamknięcie pomiędzy dwiema powierzchniami kielicha, zatrzymując w ten sposób ruch obrotowy przed osiągnięciem położeń, w których naciski na bosy koniec rury prawdopodobnie spowodowałyby penetrację. Segment może więc obracać się do skutecznego stopnia blokowania, po którym to obrocie wzrastają siły promieniowe, z jakimi segment wrzyna się w rurę. Ze względu na zamknięcie, które zapobiega ruchowi obrotowemu poza żądane maksimum, wykres zależności pomiędzy siłą promieniową wywieraną przez segment na bosy koniec rury, a działającą siłą odporu mógłby przedstawiać siłę promieniową, która ogólnie wzrasta wraz ze wzrostem siły odporu, lecz tylko do danego punktu. W tym punkcie linia reprezentująca siłę promieniową mogłaby być sprowadzona do zasadniczo równego poziomu (tzw. plateau). Poprzez dobór materiałów i konfiguracji, plateau można ustalić poniżej wartości penetracji bosego końca rury.

PL 204 587 B1

Wymienione niżej cele wynalazku są jedynie celami wariantowymi i przykładowymi, a żaden ani też dowolny z nich nie powinien być uważany za konieczny do praktycznej realizacji wynalazku, ani też za wyczerpującą listę osiągniętych celów.

Jak to sugeruje powyższe omówienie, przykładowym i nie wyłącznym wariantowym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie segmentu blokującego, który w pewnych warunkach jest zdolny do samohamowności tak, aby zapobiec nadmiernemu ruchowi obrotowemu albo innemu nieograniczonemu wzrostowi nacisku skierowanego promieniowo do wewnątrz, gdy wzrasta siła odporu.

Dalszym przykładowym i nie wyłącznym wariantowym celem jest dostarczenie połączenia, w którym segment blokujący jest zdolny do selektywnego przekształ cania części sił odporu w skierowane promieniowo do wewnątrz naciski, do maksymalnego nacisku promieniowego, na który następnie nie mają wpływu wzrastające siły odporu.

Dalszym przykładowym i nie wyłącznym wariantowym celem jest dostarczenie połączenia, które przeciwstawia się wyjmowaniu bosego końca rury poprzez rozkładanie sił odporu na skierowane przeciwnie siły osiowe w kielichu, przy czym siła promieniowa pomiędzy kielichem i bosym końcem rury ma maksimum mniejsze od wielkości siły, która uszkodziłaby bosy koniec rury.

Dalszym przykładowym i nie wyłącznym wariantowym celem jest dostarczenie skutecznego połączenia utwierdzonego, które jest odporne na nadmierną penetrację bosego końca rury.

Powyższe cele i zalety nie są ani wyczerpujące, ani też pojedynczo lub wspólnie nie są krytyczne dla idei oraz praktycznej realizacji wynalazku, za wyjątkiem stwierdzeń w zastrzeżeniach. Inne albo wariantowe cele i zalety niniejszego wynalazku ukażą się wyraźnie fachowcom w tej dziedzinie z zamieszczonego w dalszym ciągu opisu wynalazku.

Na załączonym rysunku:

fig. 1 przedstawia uszczelkę i segment blokujący według niniejszego wynalazku, na właściwym miejscu w kielichu rury, w stanie nie naprężonym (bez bosego końca rury, przy czym położenie bosego końca rury zaznaczono przerywaną linią poziomą) w schematycznym przekroju;

fig. 2 przedstawia szczegół postaci wykonania segmentu według niniejszego wynalazku, w widoku z boku;

fig. 3 przedstawia uszczelkę i segment blokujący według niniejszego wynalazku, w obecności odcinka bosego końca rury podczas ruchu wkładania, w przekroju;

fig. 4 przedstawia zablokowane połączenie rurowe według niniejszego wynalazku, pod działaniem sił wkładania i wyjmowania, w którym segment jest całkowicie sprzęgnięty z bosym końcem rury, uniemożliwiając wyjęcie;

fig. 5 przedstawia uszczelkę według niniejszego wynalazku, w częściowym przekroju perspektywicznym ukazującym przekrój w miejscu osadzenia segmentu.

Dalsza część dokumentu stanowi szczegółowy przykładowy opis postaci wynalazku, w szeregu jego różnorodnych aspektów. Fachowcy w tej dziedzinie zrozumieją, że szczegółowość niniejszego opisu służy celom ilustracyjnym w odniesieniu do przykładowej postaci i nie należy jej interpretować jako ograniczającej zakres wynalazku albo zastrzeżeń. Odniesienia do „rury w niniejszym dokumencie, używane w związku z niniejszym wynalazkiem, należy rozumieć jak odnoszące się w równym stopniu do dowolnego odcinka rury, elementu przynależnego, kształtki, połączenia bądź też do dowolnego innego połączonego lub połączalnego urządzenia albo elementu.

Jak pokazano na fig. 1 i 2, segment blokujący 1 według niniejszego wynalazku jest skonstruowany optymalnie tak, aby pasował do uszczelki 30, która jest ukształtowana w sposób umożliwiający zamontowanie w dowolnym typowym wciskanym kielichu, mającym gniazdo uszczelki ukształtowane z pierścieniowym wgłębieniem 47, znanym także jako rowek ustalający, bez konieczności zmian układu kielicha albo bosego końca rury. Ewentualnie segment blokujący 1 według niniejszego wynalazku można zastosować z połączeniem mechanicznym, mającym zamiast odlewanego obrzeża 44 kielicha pierścień oporowy albo docisk dławnicowy, dopóki w zmontowanym połączeniu występuje pierścieniowe wgłębienie 47. Według idei wynalazku, nietypowe konfiguracje kielicha można skonstruować w taki sposób, aby mieściły się w zakresie zastrzeżeń.

Patrząc na fig. 1, jak to będzie zrozumiałe w tej dziedzinie, zwykła konfiguracja kielicha (typowa albo nietypowa) będzie mieć, co najmniej, część kielichową kielicha 40, mającą zwiększoną średnicę wewnętrzną w porównaniu ze średnicą wewnętrzną powierzchni przepływu rury kielichowej. Obrzeże 44 kielicha rozciąga się w ogólnie promieniowym kierunku, służąc jako widoczne z zewnątrz czoło kielicha. Idąc dalej osiowo do wewnątrz względem obrzeża 44 kielicha, w kierunku wkładania (oznaczonego strzałką 64), kielich 40 ma wnękę do przyjmowania bosego końca 70 rury i współpracu4

PL 204 587 B1 jącą z nim. W stanie zmontowanym, po włożeniu bosego końca 70 rury, wnęka przyjmuje kształt pierścieniowej szczeliny 60 pomiędzy bosym końcem rury i granicą 45 wnęki kielicha, którą to granicę 45 wnęki w przedstawionej postaci reprezentuje ogólnie walcowa wewnętrzna ścianka kielicha, lecz która może także mieć zgrubienia, żebra, ustalacze uszczelki, stopnie, zmienne głębokości promieniowe oraz inne niewalcowe elementy charakterystyczne, takie jak zgrubienie 48 ściskające uszczelkę, przedstawione na fig. 4.

Oprócz granicy 45 wnęki, przedstawiona wewnętrzna konfiguracja kielicha 40 obejmuje pierścieniowe wgłębienie 47, usytuowane i przystosowane w przedstawionej konfiguracji do pozycjonowania uszczelki albo innych materiałów. To pierścieniowe wgłębienie 47 może być usytuowane bezpośrednio w sąsiedztwie wewnętrznego boku obrzeża 40 kielicha, jak to wynika z przedstawionej postaci (fig. 1), bądź też może ono dzielić granicę 45 wnęki na dwie sekcje oddzielone od siebie osiowo. To pierścieniowe wgłębienie 47 jest ograniczone na swym skraju promieniowym końcem 42 wgłębienia, który może być walcowy jak pokazano na rysunkach, bądź też może mieć inny kształt geometryczny, oraz jest ograniczone od strony wewnętrznej i zewnętrznej w kierunku osiowym pierwszą powierzchnią wewnętrzną i drugą powierzchnią wewnętrzną przeciwległą pierwszej powierzchni wewnętrznej, przedstawionymi na rysunku odpowiednio jako pierwsza ścianka 43 i druga ścianka 41. Ścianki wgłębienia, pierwsza 43 i druga 41, biegną zwykle w kierunku promieniowym, choć mogą one mieć kształt geometryczny krzywoliniowy albo nachylony, dopóki nie tracą zdolności wzmacniania hamującego efektu zamknięcia, opisanego w streszczeniu powyżej, bądź też bardziej szczegółowo w dalszym ciągu. Jak pokazano na fig. 1, druga ścianka 41 jest połączona z granicą 45 wnęki w występie, który służy jako punkt podparcia wprowadzającego 46 podczas montażu, lecz które podczas ruchu wyjmowania bosego końca 70 rury nie przenosi żadnej siły i nie wywiera żadnego skierowanego promieniowo oddziaływania krzywkowego na segment 1. W szczególności w przedstawionej postaci, segment 1 nie ma powierzchni wystających promieniowo na zewnątrz z pierścieniowego wgłębienia 47, które utrudniałyby zasadniczo ruch prostoliniowy segmentu 1 jako całości w kierunku obrzeża 44 kielicha.

Idąc wciąż dalej w kierunku do wewnątrz od pierścieniowego wgłębienia 47 i granicy 45 wnęki, kielich 40 ma odsadzenie 52 stopniujące wewnętrzny profil kielicha 40 do mniejszego promienia prześwitu. Jak to będzie zrozumiałe w tej dziedzinie, odsadzenie to działa jako ogranicznik dalszego wkładania bosego końca 70 rury.

Patrząc obecnie na fig. 5, przedstawiono na niej postać uszczelki 30 do stosowania z niniejszym wynalazkiem. Jak to można docenić w tej dziedzinie, przedstawiona uszczelka 30 jest ukształtowana ze zgrubieniem 32 do uszczelniania połączenia przed przeciekami płynu. W tym celu uszczelka może być pełnym pierścieniem, o średnicy zewnętrznej bliskiej lub nieco większej od wewnętrznej średnicy kielicha 40 w miejscu, w którym ma być zamontowana uszczelka 30. Zgrubienie to może być z materiału elastomerowego albo innego sprężystego, o wymiarach dobranych z uwzględnieniem jego sprężystości i ściśliwości. W trakcie działania połączenia, jeżeli uszczelka 30 ma za zadanie uszczelniać połączenie, powinna mieć wymiary dobrane w taki sposób, aby pasowała do pierścieniowej szczeliny 60 dopiero po pewnym ściśnięciu pomiędzy bosym końcem 70 rury i kielichem 40. W szczególności, dla dowolnego danego bosego końca 70 rury, uszczelka 30 ma zwykle nieco mniejszą średnicę wewnętrzną niż zewnętrzna średnica bosego końca 70 rury. Stosownie do powyższego, włożenie bosego końca 70 rury do kielicha 40 będzie wymagać zadziałania siłą wystarczającą do dociśnięcia uszczelki 30 do granicy 45 wnęki. Oprócz zgrubienia 32, uszczelka 30 ma obrzeże ustalające 31, ukształtowane w celu współpracy z pierścieniowym wgłębieniem 47 w taki sposób, że gdy uszczelka 30 jest zamontowana w kielichu 40, obrzeże ustalające 31 wpasowuje się w pierścieniowe wgłębienie 47 i pozycjonuje zgrubienie 32, prawidłowo orientując uszczelkę 30. Typowo, choć niekoniecznie, obrzeże ustalające może być wykonane z elastomeru o większej twardości niż zgrubienie 32. Jak to będzie zrozumiałe w tej dziedzinie, wynika to z faktu, iż pożądane jest, aby zgrubienie 32 wykazywało elastyczność i ściśliwość w celu uzyskania skuteczności uszczelnienia, podczas gdy zwiększona ścisłość obrzeża ustalającego 31 może pozwolić obrzeżu ustalającemu 31 na pozostanie w dopasowaniu w pierścieniowym wgłębieniu 47, mimo poosiowego ruchu bosego końca 70 rury.

Oprócz uszczelniania, uszczelka 30 ustala segment 1 w zakresie pożądanych ustawień podczas montażu. Tym samym należy rozumieć, że aby znaleźć się w zakresie wynalazku, uszczelka 30 nie musi koniecznie pełnić funkcji uszczelniania. Mimo iż w przedstawionej postaci oraz w pozostałej części niniejszego opisu uszczelka 30 wystarcza do zapewnienia funkcji uszczelniania, wynalazcy uznają, że w ramach idei oraz zakresu innej postaci wynalazku, pokazaną uszczelkę 30 można zastąpić prostym elementem pozycjonującym albo ustalającym, działającym w taki sposób, aby utrzymać

PL 204 587 B1 segmenty 1 w zakresie pożądanych ustawień podczas montażu. W takim przypadku uszczelka 30 nie musi mieć właściwości uszczelniających, ani też nie musi być ciągła na obwodzie. W takim przypadku element ustalający może stanowić drut albo sprężysty pierścień zabezpieczający, popychający segment blokujący 1 promieniowo na zewnątrz.

Nawiązując obecnie do fig. 2, przedstawiono na niej postać segmentu blokującego 1. Odniesienie do kierunków i orientacji w niniejszym opisie przedstawionego segmentu blokującego 1 uczyniono w stosunku do orientacji segmentu blokującego 1 w stanie zamontowanym w kielichu 40, jak to widać na fig. 1. Segment blokujący 1 można podzielić, do celów dyskusji, na część pierwszą czyli hamulec 12, oraz część drugą czyli stopkę 13. Hamulec 12 biegnie promieniowo na zewnątrz od stopki 13. Stopka 13 jest skonstruowana w celu sprzęgania się z bosym końcem 70 rury, co najmniej w wyniku ruchu bosego końca 70 rury w kierunku wyjmowania. Aby ułatwić to sprzęganie, przedstawiona stopka 13 ma kształt klina albo trójkąta oraz ma na swym skierowanym promieniowo do wewnątrz spodzie 9 powierzchnię zębatą z co najmniej jednym zębem 7, który jest wykonany z materiału o twardości wystarczającej do penetrowania powierzchni bosego końca 70 rury. W przedstawionej postaci, leżącą promieniowo na zewnątrz stroną stopki 13 naprzeciw spodu 9 jest wierzch 8, pokazany bez zębów ani jakichkolwiek występów i poszerzeń, które mogłyby uderzać, obracać albo napotykać i stawiać opór granicy 45 wnęki. Jak pokazano, wierzch 8 łączy się ze skierowaną osiowo do wewnątrz stroną 14 piętki w punkcie przejścia 6. Podobnie, spód 9 łączy się ze skierowaną osiowo na zewnątrz stroną hamulca 12 w zębie hamującym 2. Zewnętrzna strona 11 i wewnętrzna strona 14 są połączone na swych skrajnych promieniowo punktach powierzchnią dopasowującą 10. W przedstawionej postaci, przejście z wewnętrznej strony 14 do powierzchni dopasowującej 10 służy także jako przedni hamulec 3, choć stanie się zrozumiałe na podstawie dyskusji w dalszym ciągu, że przedni hamulec 3 nie musi koniecznie znajdować się na przecięciu wewnętrznej strony 14 i powierzchni dopasowującej 10 (mógłby on być np. występem albo guzem w środku wewnętrznej strony 14, bądź też mógłby przystosować się do funkcjonalnie podobnego, innego położenia). Podobnie, przedstawiona postać jest wyposażona w hamulec 5 wkładania, usytuowany jako fragment zewnętrznej strony 11 w pobliżu zewnętrznego naroża 4, choć hamulec 5 wkładania i zewnętrzne naroże 4 mogą w pewnych postaciach pokrywać się, i co jest oczywiste, nawet w przedstawionej postaci zewnętrzne naroże 4 może do pewnego stopnia pełnić funkcję hamowania wkładania, jaką spełnia hamulec 5 wkładania. W przedstawionej postaci segmentu 1, kąt pomiędzy stopką i piętką wynosi w przybliżeniu 120° - 170°.

Jak łatwo można zobaczyć na fig. 1, hamulec 12 przytrzymuje uszczelka 30 (albo inny element ustalający zastosowany zamiast uszczelki 30), co najmniej częściowo w pierścieniowym wgłębieniu 47, przy czym ma on co najmniej część stopki 13 wystającą na zewnątrz z pierścieniowego wgłębienia 47, oraz promieniowo do wewnątrz niego tak, aby umożliwić styk pomiędzy zębem 7 i bosym końcem 70 rury przy pewnych zorientowaniach segmentu blokującego 1. Podczas gdy rysunek przedstawia postać mającą stopkę 13 wystającą z pierścieniowego wgłębienia, można wyobrazić sobie, w zakresie wynalazku, że segment blokujący 1, włączając wszystkie części stopki 13, może w pewnych wariantowych postaciach mieścić się w całości w pierścieniowym wgłębieniu 47, dopóki tylko stopka 13 jest zdolna do zrealizowania oporowego styku z bosym końcem 70 rury, bądź w wyniku wariantowych konfiguracji kielicha 40, bądź bosego końca 70 rury. W celu ułatwienia zastosowania w odniesieniu do szerokiej gamy bosych końców 70 rur i kielichów 40 już obecnych na rynku, wynalazcy przedstawili szczególną postać, mającą stopkę 13 wystającą z pierścieniowego wgłębienia 47 na spotkanie bosego końca 70 rury, zamiast postaci opartej na specjalnych konfiguracjach bosego końca 70 rury.

Podczas montażu, segment blokujący 1 zaprasowuje się w uszczelce 30 albo wstawia się w nią, przy czym hamulec 12 segmentu blokującego 1 wchodzi w obrzeże ustalające 31 uszczelki 30, jak to można zobaczyć na przekroju perspektywicznym z fig. 5. Mimo iż tego nie pokazano, hamulec 12 może, oprócz wejścia w obrzeże ustalające 31, wychodzić poza obrzeże ustalające 31 tak, że hamulec 12 jest widoczny na zewnątrz obrzeża ustalającego 31. Jak pokazano, ząb 7 powinien znajdować się wystarczająco blisko powierzchni zgrubienia 32 tak, aby umożliwić penetrację zgrubienia i bezpośredni kontakt z bosym końcem 70 rury. Zrozumiałe będzie w tej dziedzinie, że niektóre wariantowe postacie mogą nie wymagać albo sprzyjać bezpośredniemu stykowi bosego końca 70 rury i zęba 7. W takich przypadkach, działanie wynalazku może faktycznie trwać, choć odpowiednie modyfikacje mogą okazać się konieczne po to, aby zapewnić wystarczający opór pomiędzy segmentem blokującym 1 i bosym końcem 70 rury, takie jak np. specjalne żebra albo nacięcia ukształtowane na bosym końcu 70 rury. Bez względu na sposób styku pomiędzy segmentem blokującym 1 i bosym końcem 70 rury, typowo, choć nie bezwzględnie koniecznie, pewna liczba segmentów blokujących 1 bę6

PL 204 587 B1 dzie rozłożona wokół uszczelki 30. W przedstawionej postaci, wokół bosego końca 70 rury o średnicy trzydziestu sześciu cali, rozmieszczono pięćdziesiąt sześć segmentów blokujących 1. Doświadczenia wynalazców sugerują, że wynalazek przyniesie gotowe ulepszenia w stosunku do dotychczasowych rozwiązań, w odniesieniu co najmniej do rur 30 - 64-calowych; wynalazek jest stosowalny do mniejszych średnic i ewentualnie również do większych średnic, oraz oczekuje się, choć nie zostało to zbadane doświadczalnie, iż przyniesie doskonałe wyniki.

Po zmontowaniu, uszczelkę 30 umieszcza się w kielichu 40 tak, że obrzeże ustalające 31 współpracuje z pierścieniowym wgłębieniem 47. Ten układ montażowy spowoduje, że hamulec 12 również znajdzie się co najmniej częściowo w pierścieniowym wgłębieniu 47, stopka 13 będzie zaś wystawać poza pierścieniowe wgłębienie 47 i do wnęki 49 (tzn. w obecności bosego końca 70 rury do pierścieniowej szczeliny 60). Przy tej orientacji, przed ruchem wyjmowania bosego końca rury, segment 1 znajduje się w położeniu spoczynkowym. Obecność obrzeża ustalającego 31 w pierścieniowym wgłębieniu 47 prowadzi do zamocowania uszczelki 30 na właściwym miejscu, uniemożliwiając jej przemieszczenie osiowe. W niektórych postaciach, segmenty blokujące 1 mogą także zabezpieczać to zamocowanie. Po włożeniu i osadzeniu uszczelki 30, bosy koniec 70 rury wkłada się do kielicha 40 ruchem skierowanym zgodnie ze strzałką 64. Gdy bosy koniec 70 rury przejdzie poza obrzeże 44, zetknie się z uszczelką 30. Pod działaniem nacisków związanych z wkładaniem, bosy koniec 70 rury będzie dążyć do popchnięcia uszczelki poosiowo do wewnątrz, lecz jako ciało materialne, uszczelka 30 będzie opierać się takiemu ruchowi dzięki zamocowaniu obrzeża ustalającego 31 w pierścieniowym wgłębieniu 47. W konsekwencji zgrubienie 32 jest ściskane w pierścieniowej szczelinie 60, jak to widać na fig. 3. Należy rozumieć, że ściskanie pociąga za sobą szereg skutków. Wśród skutków znajduje się uszczelnienie połączenia przed przepływem płynu przez pierścieniową szczelinę 60 oraz wzajemne środkowanie bosego końca 70 rury wewnątrz wnęki 49 dzięki rozłożonemu na obwodzie naciskowi uszczelki 30.

Gdy uszczelka jest ściskana, dla fachowców w tej dziedzinie będzie zrozumiałe, że segment blokujący 1 będzie obracać się w taki sposób, że stopka 13 będzie poruszać się promieniowo na zewnątrz, lecz piętka 12, sprzęgająca się z pierścieniowym wgłębieniem 47, będzie miała ograniczony zakres ruchu promieniowego. W działaniu, podczas wkładania pokazany segment blokujący 1 obraca się opierając o punkt podparcia wprowadzającego 46, obracając się wokół tego punktu jak wokół osi obrotu. Fachowcy w tej dziedzinie zrozumieją, że mimo iż punkt podparcia wprowadzającego 46 pokazano jako stopień z kątem prostym, wariantowe postacie połączenia opisane i zastrzeżone w niniejszym dokumencie mogą tworzyć punkt podparcia wprowadzającego 46 w postaci zgrubienia wznoszącego się w kierunku promieniowym do wewnątrz z granicy 45 wnęki, bądź też w postaci wgłębienia w przewidzianym umiejscowieniu segmentu blokującego 1, znajdujące się promieniowo na zewnątrz od granicy 45 wnęki tak, aby utworzyć łagodniejszy albo krzywkowy punkt podparcia, bądź też inny efekt. Segment blokujący 1 jest skonstruowany i zorientowany w taki sposób, aby zapewnić segmentowi blokującemu 1 wystarczającą swobodę w sensie ruchu obrotowego wewnątrz pierścieniowego wgłębienia 47 oraz pierścieniowej szczeliny 60, aby przystosować się do wejścia bosego końca 70 rury do wnęki 49. W przedstawionej szczególnej postaci, dzięki ściśle dopasowanym profilom piętki 12 i pierścieniowego wgłębienia 47, ruch obrotowy stopki 13 promieniowo na zewnątrz, gdy obraca się ona na punkcie podparcia wprowadzającego 46, może być ograniczony przez styk pomiędzy hamulcem 5 wkładania (który może pokrywać się z zewnętrznym narożem 4) i ścianką wgłębienia 47. Oprócz innych powodów, wynalazcy narysowali segment blokujący 1 w taki sposób, aby wykorzystać ulepszone zatrzymywanie uszczelki 30 w pierścieniowym wgłębieniu 47, możliwe dzięki hamującemu ruchowi obrotowemu segmentu blokującego 1 podczas wkładania. Przedstawiona konfiguracja pozwala na wystarczający ruch obrotowy, umożliwiając włożenie bosego końca 70 rury bez wytłaczania albo żłobienia powierzchni bosego końca 70 rury. W niektórych zastosowaniach, użytkownik może życzyć sobie uzyskania ciaśniejszego pasowania, nawet takiego, które powoduje takie żłobienie albo skrobanie, w celu zapewnienia wczesnego wrzynania się zęba 7 w bosy koniec 70 rury.

Po włożeniu, siły odporu i inne siły dążące do wymuszenia rozdzielenia kielicha 40 i bosego końca 70 rury, będą typowo powodować ruch bosego końca 70 rury w kierunku wyjmowania (np. w kierunku wskazanym strzałką 63) w stosunku do kielicha 40. Ze względu na nacisk wywierany przez zgrubienie 32 uszczelki 30, ząb 7 znajdzie się blisko bosego końca 70 rury, jeżeli nie w bezpośredniej styczności. W jednej postaci, ząb 7 jest, w stanie nie ściśniętym uszczelki 30, już odsłonięty. To odsłonięcie może mieć miejsce poprzez wystawanie z powierzchni uszczelki 30, bądź też poprzez lekkie zagłębienie poniżej powierzchni w połączeniu z brakiem materiału uszczelki pokrywającego zęby.

PL 204 587 B1

Wariantowa postać ukazuje ząb 7 nieznacznie zagłębiony w uszczelce 30 i zakryty membraną albo cienką warstwą ściśliwego lub przebijalnego materiału, dopóki głębokość i umiejscowienie zęba 7 są dostosowane do zapewniania sprzęgnięcia pomiędzy zębem 7 i bosym końcem 70 rury po ściśnięciu uszczelki 30. W przedstawionej konfiguracji, segment blokujący 1 ma szereg zębów 7, których wierzchołki są rozmieszczone w układzie łukowym. Układ łukowy zwiększa zdolność co najmniej jednego zęba do wrzynania się w bosy koniec 70 rury, pomimo zmian w obwodzie bosego końca 70 rury albo wewnętrznych wymiarów kielicha 40. Dzieje się tak dlatego, że większa szczelina pierścieniowa (często wynikająca z tolerancji wykonania) będzie powodować obracanie się segmentu blokującego 1 w zespole, w kierunku mniej ostrego kąta sprzęgnięcia 62 niż ten, który istnieje w instalacji mającej większy bosy koniec 70 rury. Biorąc pod uwagę układ łukowy zębów 7, po takim obrocie segmentu blokującego 1, zęby usytuowane najbliżej końca stopki 13 obracają się do styku z bosym końcem 70 rury. Układ łukowy zmusza ponadto co najmniej dwa zęby 7 do styku z bosym końcem 70 rury, niezależnie od ruchu obrotowego segmentu 1, ponieważ pomiędzy dowolnymi dwoma sąsiednimi zębami 7 można poprowadzić linię prostą.

W odpowiedzi na ruchy wyjmowania bosego końca 70 rury, segment blokujący będzie usiłował poruszać się w kierunku wyjmowania wraz z bosym końcem 70 rury, lecz ruch osiowy całego korpusu segmentu blokującego 1 staje się niemożliwy w wyniku dociśnięcia hamulca 12 do pierwszej ścianki 43. Segment blokujący 1 obraca się następnie w taki sposób, że stopka 13 porusza się promieniowo do wewnątrz w kierunku bosego końca 70 rury. Podczas gdy segment blokujący 1 przedstawionej postaci obraca się, nachylenie hamulca 12 pozwala tej części segmentu blokującego 1 ślizgać się do góry po ściance pierścieniowego wgłębienia 47, zapobiegając przedwczesnemu złączeniu. Ruch obrotowy segmentu blokującego 1 zachodzi nawet przy braku istniejącego wcześniej sprzęgnięcia zęba 7 z bosym końcem 70 rury, wskutek tarcia pomiędzy bosym końcem 70 rury i zgrubieniem 30, w którym jest umieszczony segment blokujący 1. Jeżeli proces wrzynania jeszcze nie nastąpił i gdy taki ruch obrotowy trwa, ząb 7 sprzęga się z bosym końcem 70 rury wbijając się w powierzchnię bosego końca 70 rury. Wskutek tego dalszy ruch bosego końca 70 rury powoduje równoczesny ruch promieniowy do wewnątrz stopki 13. Fachowcy w tej dziedzinie zrozumieją, że zależność pomiędzy siłą nacisku odporowego na bosy koniec 70 rury ulega w wyniku tego procesu częściowemu przekształceniu w siłę skierowaną promieniowo do wewnątrz, pomiędzy bosym końcem 70 rury i segmentem blokującym. Dynamiczny charakter tej zależności powoduje zwiększone wrzynanie albo wbijanie się zęba 7 w bosy koniec 70 rury w miarę wzrastania nacisku. Do pewnego punktu ten wzrastający nacisk promieniowy jest korzystny, ponieważ większy nacisk promieniowy i wynikające z niego wrzynanie się zęba 7 może być konieczne w odpowiedzi na większe osiowe siły wyjmujące. Należy jednak rozumieć, że każdy bosy koniec 70 rury będzie mieć maksymalną wartość progową nacisku promieniowego możliwego do wytrzymania, powyżej której nacisk promieniowy wywierany przez segment blokujący 1 powoduje albo czyni prawdopodobną całkowitą penetrację bosego końca 70 rury przez segment blokujący 1, a tym samym uszkodzenie połączenia. Jak opisano niżej, umieszczenie segmentu blokującego wspólnie z kielichem 40 zapobiega przekraczaniu takich nacisków w niniejszym wynalazku.

Hamulec 12 segmentu blokującego 1 wchodzi w pierścieniowe wgłębienie 47 w taki sposób, że ma ograniczoną swobodę ruchu obrotowego. Należy rozumieć, że po obrocie stopki 13 promieniowo do wewnątrz, hamulec 12 obraca się także. Dzięki ograniczeniu pierścieniowego wgłębienia ruch obrotowy hamulca 12 zostaje wstrzymany w wyniku zamknięcia hamulca 12 pomiędzy pierwszą ścianką 11 i drugą ścianką 41. Jak pokazano, ząb hamujący 2 jest dociskany podczas tego zamykania do pierwszej ścianki 43, a przedni hamulec 3 jest dociskany do drugiej ścianki 41, dając w wyniku zahamowane położenie segmentu 1. Należy rozumieć, że podczas gdy przedni hamulec 3 i ząb hamujący 2 pokazano na rysunku jako punkty końcowe na wewnętrznej stronie 14 i zewnętrznej stronie 11 hamulca 12, wynalazek nie jest ograniczony w taki sposób. Albo jeden z tych elementów albo obydwa, tzn. przedni hamulec 3 i ząb hamujący 2, mogą być występami z odpowiednich stron, niekoniecznie usytuowanymi w narożach, dopóki tylko są zdolne do zamknięcia pomiędzy pierwszą ścianką i drugą ścianką w odpowiedzi na ruch obrotowy. Oprócz tego, biorąc pod uwagę zmiany średnic bosego końca rury i kielicha napotkane w rzeczywistych zastosowaniach, niektóre konfiguracje hamulca 12 mające bardziej zaokrąglony profil, mogą nie mieć dyskretnego, wystającego do przodu hamulca przedniego 3 ani zęba hamującego 2, dopóki tylko ruch obrotowy hamulca 12 powoduje zamknięcie punktów pomiędzy pierwszą ścianką i drugą ścianką. W wyniku operacji zamykania, ruch obrotowy hamulca 12 zostaje wstrzymany; z kolei, jak to będzie obecnie oczywiste, wstrzymany zostaje ruch obrotowy całego seg8

PL 204 587 B1 mentu blokującego 1 (za wyjątkiem, być może, odkształcenia, które może przydarzyć się segmentowi blokującemu 1 albo pierwszej ściance 43 albo drugiej ściance 41). Ponieważ ruch obrotowy segmentu blokującego 1 nie może być kontynuowany, nacisk promieniowy wywierany przez stopkę 13 na bosy koniec 70 rury nie będzie wzrastać, pomimo wzrostu osiowych nacisków odporowych. Należy zwrócić uwagę na ciągły wzrost nacisku promieniowego, jakiego należałoby się spodziewać przy braku obrotowego mechanizmu hamulcowego. Wynalazek można wykorzystać do spowodowania wystąpienia plateau na tej linii nacisku, jeżeli sporządzono by wykres, poniżej nacisku, przy którym jak się uważa, bosy koniec 70 rury ulegnie prawdopodobnie uszkodzeniu.

Jak opisano, za pomocą hamowania obrotowego, skierowany promieniowo do wewnątrz nacisk, wywierany na bosy koniec 70 rury może zostać ograniczony. Rzeczywiście, mechanizm zamykający ujawniony w niniejszym dokumencie, spowoduje zaprzestanie ruchu obrotowego segmentu 1 w jego pożądanym maksymalnym punkcie obrotu nawet przy braku bosego końca rury. Matematycznie rzecz biorąc, mimo ograniczenia nacisku promieniowego poprzez zamykanie, siły w układzie muszą dać w bilansie zero. W rzeczywistości wynalazcy wierzą (nie chcąc ograniczać się do teorii), że efekt wspornika ze strony zamykania zwielokrotnia siły osiowe, z jakimi segment blokujący 1 działa na pierwszą ściankę 43 aby przesunąć siły nie przekształcone w nacisk promieniowy na bosy koniec 70 rury, choć uznaje się, iż układ jest wystarczająco dynamiczny z wieloma zmiennymi tak, że mechanizm ten może nie zawsze lub całkowicie wchodzić w grę.

W przedstawionej postaci, profil hamulca 12 jest dopełnieniem wewnętrznego profilu pierścieniowego wgłębienia 47. Fachowcy w tej dziedzinie zrozumieją, w odniesieniu do zastrzeżeń i powyższego omówienia, że profile nie muszą pasować dokładnie, a nawet nie muszą wcale pasować, dopóki tylko hamulec 12 jest zamontowany w pierścieniowym wgłębieniu 47 w taki sposób, aby był zamykany pomiędzy pierwszą ścianką 43 i drugą ścianką 41 po osiągnięciu maksimum ruchu obrotowego. Ponadto fachowcy w tej dziedzinie zrozumieją, że podczas gdy pierwsza ścianka 43 i druga ścianka 41 są omawiane w niniejszym dokumencie tak, jak gdyby były dyskretnymi ściankami pierścieniowego wgłębienia 47, ścianki mogą być schodkowe albo mogą mieć zmienne podziały osiowe. Na zasadzie przykładu, fig. 1 przedstawia pierwszą ściankę 43 jako pokrywającą się z wewnętrzną powierzchnią obrzeża 44 kielicha. Jak jeszcze pokazano na tym rysunku, ząb hamujący 2 w rzeczywistości opierałby się o część pierwszej ścianki 43, która jest bardziej wysunięta promieniowo do wewnątrz niż jakikolwiek istniejący punkt na drugiej ściance 41. Możliwe jest, że konfiguracja kielicha może mieć biegnącą promieniowo ściankę, odsuniętą od pierścieniowego wgłębienia 47. W takich przypadkach, przesunięta ścianka promieniowa będzie uważana za przedłużenie pierwszej ścianki 43, mimo iż jest odsunięta osiowo od pierwszej ścianki 43.

Należy zauważyć, że w przedstawionej postaci oś obrotu mechanizmu blokującego podczas wkładania jest usytuowana w punkcie podparcia wprowadzającego albo w pobliżu punktu podparcia wprowadzającego 46, podczas gdy oś obrotu występuje w różnych punktach podczas wyjmowania. W szczególności wynalazcy wierzą, że oś obrotu podczas wyjmowania jest osią „pływającą, która jest usytuowana w samym hamulcu 12. Ta pływająca charakterystyka osi pozwala segmentowi blokującemu na poszukiwanie swej własnej orientacji do blokowania bosych końców rur i kielichów o zmiennych tolerancjach (np. w sytuacjach, w których pierścieniowa szczelina 60 zmienia się z połączenia na połączenie). Możliwe jest, że w pewnych instalacjach, zewnętrzne naroże 4 może nigdy nie zetknąć się z jakąkolwiek częścią pierścieniowego wgłębienia 47. Wariantowo, w ciaśniejszych instalacjach (np. w mających węższą szczelinę pierścieniową 60), zewnętrzne naroże 4 może stykać się z zakończeniem 42 wgłębienia i może nawet pod pewnymi względami działać jak krzywka. W normalnym działaniu, przedstawiona postać nie przynosi korzyści polegającej na wykazywaniu jakiegokolwiek działania typu krzywki na zewnątrz pierścieniowego wgłębienia. Ponadto segment blokujący 1 według niniejszego wynalazku nie wymaga żadnych powierzchni kielicha przed hamulcem 12, które wywierają jakiekolwiek naciski promieniowe do wewnątrz, bądź też które opierają się skierowanemu osiowo na zewnątrz ruchowi segmentu blokującego 1.

Powyższe przedstawia pewne przykładowe postacie wynalazku wybrane w celu wyjaśnienia zasad i praktycznej realizacji wynalazku w sposób ogólny fachowcom w tej dziedzinie tak, aby mogli oni wykorzystać swe standardowe umiejętności w tej dziedzinie do zrealizowania tych postaci albo odmian opartych na umiejętnościach przemysłowych, pozostając równocześnie w zakresie i praktycznej realizacji wynalazku, jak również nowatorskiego aspektu niniejszego ujawnienia. Wynalazca kładzie nacisk na fakt, że wynalazek ma liczne szczególne postacie, których zakres nie powinien być ograniczany bardziej niż pozwalają na to zastrzeżenia. Jeżeli nie powiedziano wyraźnie inaczej, zgłaPL 204 587 B1 szający nie ma zamiaru, w wyniku konsekwentnego stosowania dowolnego terminu w szczegółowym opisie w powiązaniu z przykładową postacią, ograniczania znaczenia tego terminu do szczególnego znaczenia węższego, niż znaczenie przyjmowane dla tego terminu w sensie ogólnym.

Claims (11)

1. Połączenie rurowe obejmujące kielich z pierścieniowym wgłębieniem mającym pierwszą ściankę wyznaczającą jego osiowo zewnętrzny koniec i drugą ściankę wyznaczającą jego osiowo wewnętrzny koniec, przy czym te ścianki znajdują się naprzeciw siebie, oraz zakończenie wgłębienia wyznaczające jego promieniowo zewnętrzny koniec, segment blokujący umieszczony wewnątrz kielicha, mający część umieszczoną we wgłębieniu, przy czym ta część ma przednią krawędź hamującą na osiowo wewnętrznej powierzchni oraz ząb hamujący na osiowo zewnętrznej powierzchni, przy czym segment blokujący ma co najmniej jeden ząb wystający promieniowo do wewnątrz, przy czym ten segment blokujący jest obrotowy w kierunku promieniowym, oraz element ustalający utrzymujący ten segment blokujący w kielichu, znamienne tym, że odległość pomiędzy przednią krawędzią hamującą (3) i zębem hamującym (2) jest większa niż odległość pomiędzy pierwszą ścianką (43) i drugą ścianką (41), przy czym ruch obrotowy do wewnątrz segmentu blokującego (1) jest ograniczony do zakresu mniejszego niż maksymalne możliwe przemieszczenie do wewnątrz co najmniej segmentu blokującego (1) i/lub zęba hamującego (2) i/lub zęba (7).

2. Połączenie rurowe według zastrz. 1, znamienne tym, że co najmniej jeden ząb (7) jest umieszczony osiowo do wewnątrz względem pierwszej ścianki (43).

3. Połączenie rurowe według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że segment blokujący (1) ma szereg zębów (7).

4. Połączenie rurowe według zastrz. 3, znamienne tym, że końce zębów (7) są w łukowej zależności.

5. Połączenie rurowe według zastrz. 1, znamienne tym, że ma uszczelkę (30), przy czym segment blokujący (1) jest umieszczony co najmniej częściowo w tej uszczelce (30).

6. Połączenie rurowe według zastrz. 3, znamienne tym, że ma uszczelkę (30), przy czym segment blokujący (1) jest umieszczony co najmniej częściowo w tej uszczelce (30).

7. Połączenie rurowe według zastrz. 5, znamienne tym, że kielich (40) ma zgrubienie (48) ściskające uszczelkę.

8. Uszczelka utwierdzająca do stosowania przy tworzeniu połączenia rurowego zdefiniowanego w dowolnym z poprzednich zastrzeżeń poprzez szczelne połączenie bosego końca rury z kielichem mającym pierścieniowe wgłębienie do przyjęcia części uszczelki, przy czym uszczelka ma elastomerowe zgrubienie, obrzeże ustalające oraz co najmniej segment blokujący mający hamulec i stopkę mającą co najmniej jeden ząb, przy czym hamulec jest usytuowany w obrzeżu ustalającym, znamienna tym, że hamulec (12) ma co najmniej dwie krawędzie oddzielone odległością większą niż szerokość obrzeża ustalającego (31), przy czym ruch obrotowy do wewnątrz segmentu blokującego (1) jest ograniczony do zakresu mniejszego niż maksymalne możliwe przemieszczenie do wewnątrz co najmniej segmentu blokującego (1) i/lub zęba hamującego (2) i/lub zęba (7).

9. Segment blokujący do stosowania w utwierdzającym połączeniu wciskanym w połączeniu rurowym zdefiniowanym w jednym z zastrz. 1 do 6, przy czym segment ten obejmuje ogólnie prostokątny hamulec, stopkę mającą ogólnie trójkątny przekrój poprzeczny, przy czym hamulec ma przednią krawędź hamującą i ząb hamujący na przeciwległych stronach, znamienny tym, że przednia krawędź hamująca (3) i ząb hamujący (2) są oddzielone przez odległość większą niż szerokość hamulca (12), przy czym ta stopka (13) ponadto ma górną powierzchnię (8) i ząbkowaną powierzchnię (9), przy czym kąt pomiędzy górną powierzchnią (8) i sąsiednią powierzchnią (14) hamulca (12) wynosi w przybliżeniu 120° - 170°.

10. Sposób tworzenia połączenia rurowego pomiędzy rurą i bosym końcem rury, przy czym rura ma kielich z pierścieniowym wgłębieniem mający pierwszą ściankę wyznaczającą jego osiowo zewnętrzny koniec i drugą ściankę wyznaczającą jego osiowo wewnętrzny koniec, przy czym te ścianki znajdują się naprzeciw siebie, oraz zakończenie wgłębienia wyznaczające jego promieniowo zewnętrzny koniec, zgodnie z którym to sposobem umieszcza się element ustalający wewnątrz kielicha, przy czym ten element ustalający utrzymuje segment blokujący mający część umieszczoną we wgłębieniu, przy czym ta część ma przednią krawędź hamującą na osiowo wewnętrznej powierzchni oraz

PL 204 587 B1 ząb hamujący na osiowo zewnętrznej powierzchni, przy czym segment blokujący ma co najmniej jeden ząb wystający promieniowo do wewnątrz, przy czym ten segment blokujący jest obrotowy w kierunku promieniowym, wpycha się bosy koniec rury do tego kielicha i umożliwia się elementowi ustalającemu wymuszenie obrotu segmentu blokującego z wymuszeniem ruchu co najmniej jednego zęba na bosy koniec rury, znamienny tym, że stosuje się segment blokujący mający odległość pomiędzy przednią krawędzią hamującą i zębem hamującym większą niż odległość pomiędzy tą pierwszą ścianką i tą drugą ścianką, przy czym doprowadza się do zablokowania tej umieszczonej we wgłębieniu części o ścianki i zakończenie wgłębienia, z ograniczeniem wewnętrznego ruchu obrotowego segmentu blokującego do zakresu mniejszego niż maksymalne możliwe przemieszczenie do wewnątrz co najmniej segmentu blokującego (1) i/lub zęba hamującego (2) i/lub zęba (7).

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że obraca się segmentem blokującym wokół osi, która jest usytuowana w obrębie tego segmentu.