RU2649717C2 - Зажимное устройство для герметичного соединения гладких труб между собой - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к зажимному устройству для герметичного соединения гладких труб между собой. Устройство содержит уплотнительное кольцо (10), которое зажимается вокруг противолежащих торцов двух труб и у которого имеются первый и второй свободные концы, каждый из которых снабжен уплотнительным приспособлением (11A, 11'B, 11B, 11'B, 11C, 11'C), которые выполнены с возможностью создания герметичного соединения. Первый и второй стягивающие хомуты (12, 112) закреплены к уплотнительному кольцу (10) вблизи указанных первого и второго свободных концов (10A, 10B). У устройства имеется перемычка (20), закрывающая уплотнительные приспособления, перемычка установлена неподвижно относительно первого свободного кольца и выполнена с возможностью скольжения относительно второго свободного конца кольца. Изобретение повышает герметичность соединения. 16 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к зажимному устройству для герметичного соединения двух расположенных встык гладких труб, которое содержит уплотнительное кольцо, установленное с возможностью обжима вокруг противолежащих торцов двух труб и у которого имеются первый и второй свободные концы, каждый из концов снабжен уплотнительным приспособлением, предназначенным для создания герметизации соединения между указанными свободными концами, когда кольцо находится в затянутом положении, устройство дополнительно содержит первый и второй стягивающие хомуты, которые выполнены с возможностью перемещения относительно друг друга с целью приведения кольца в затянутое положение.

В целом устройство изготовлено из металла.

Устройство подобного типа известно из заявки WO 00/75548. В известном устройстве уплотнительное кольцо находится внутри муфты, на которую установлены стягивающие хомуты. Муфта является относительно жесткой и образует оболочку для кольца, которое является более гибким, уплотнительные приспособления, расположенные у свободных концов в виде язычка и прорези, деформируются при соприкосновении указанных свободных концов с целью обеспечения герметичного соединения.

Подобное устройство не вызывает нареканий, однако требует большого количества материала, что нежелательно, особенно в устройствах с большим диаметром, например с диаметром примерно 200 миллиметров (мм) и более.

В документе US 4 165 109 также раскрывается зажимное устройство для герметичного соединения между собой двух гладких труб, подобное устройство содержит кольцо, к которому крепится стягивающий узел, содержащий хомут в виде песочных часов, и болты. В подобном устройстве кольцо не полностью охвачено по всей окружности. Между тем, подобное кольцо не является уплотнительным кольцом, на торцах кольца имеются уплотнительные приспособления, обеспечивающие герметичное соединение между свободными концами кольца в затянутом положении. Указанные свободные концы никогда не соприкасаются, между ними находится резиновая уплотнительная прокладка или аналогичный элемент. Кроме этого, подобное кольцо является более жестким, чем стягивающий хомут, поскольку отрезок ленты, на которой расположен указанный хомут, должен распрямляться во время затягивания для того, чтобы уплотнительная прокладка могла выполнять соответствующую функцию. Поэтому для подобного устройства требуется большое количество материала, поскольку толстое кольцо должно проходить почти по всей окружности труб. Еще одним недостатком устройства является использование отдельных прокладок, изготовленных из резинового материала, который может преждевременно изнашиваться.

Цель изобретения заключается в том, чтобы устранить недостатки предшествующего уровня техники, предложив зажимное устройство для соединения между собой двух гладких труб, в котором количество используемого материала может быть уменьшено, а торцы уплотнительного кольца могут герметично соприкасаться.

Данная цель достигается за счет того, что первый и второй стягивающие хомуты закреплены к уплотнительному кольцу вблизи первого свободного конца указанного кольца и вблизи второго свободного конца указанного кольца соответственно, а также за счет того, что у устройства имеется перемычка, закрывающая уплотнительные приспособления, перемычка установлена неподвижно относительно первого свободного конца кольца и выполнена с возможностью скольжения относительно второго свободного кольца при затягивании кольца.

В контексте настоящего документа под внутренними сторонами различных элементов понимаются те их стороны, которые обращены в направлении оси кольца, а под внешними сторонами - оппозитные им стороны. Направление «вперед» означает направление, в котором хомуты перемещаются при затягивании, а направление «назад» означает противоположное направление. Боковые кромки - кромки, разнесенные друг от друга вдоль оси кольца. Соответственно боковыми кромками кольца являются кромки, проходящие по окружности кольца, разнесенные друг от друга на ширину кольца.

В целом, уплотнительное кольцо имеет небольшую толщину для того, чтобы оно могло выполнять свою уплотнительную функцию. Хомуты, которые должны быть достаточно жесткими для выдерживания затягивающего усилия, закреплены к кольцу. Поэтому, в отличие от ситуации, описанной в WO 00/75548, в изобретении не нужно использовать муфту, поскольку хомуты закреплены непосредственно к кольцу. Перемычка закрывает снаружи уплотнительные приспособления, которые, в свою очередь, обеспечивают герметичный контакт между торцами кольца. Поскольку перемычка установлена неподвижно относительно первого торца, с ней не нужно совершать отдельные манипуляции при установке устройства по месту и при его затягивании. Кроме этого, за счет скольжения относительно второго торца перемычка позволяет выравнивать затягивающее усилие и направлять затягивание.

Уплотнительные приспособления на первом и втором свободных концах уплотнительного кольца соответственно могут содержать по меньшей мере один язычок и по меньшей мере одну прорезь, при затягивании кольца язычок входит в прорезь и заставляет деформироваться контактные области между язычком и прорезью.

Таким образом, уплотнительные приспособления создаются за счет создания простых форм у свободных концов кольца.

Хомуты и кольцо могут быть изготовлены из металлической ленты, при этом толщина (e) ленты, из которой изготовлено кольцо, составляет от 30% толщины лент, из которых изготовлены хомуты, до 80% указанной толщины лент, из которых изготовлены хомуты, предпочтительно находится в диапазоне от 40 до 60% указанной толщины лент, из которых изготовлены хомуты.

Поскольку хомуты должны быть жесткими для того, чтобы выдерживать затягивающее усилие, они имеют относительно большую толщину. В свою очередь кольцо имеет значительно меньшую толщину, тем самым обеспечивая существенную экономию материала.

Перемычка также может быть изготовлена из металлической ленты, толщина которой, по существу, равна толщине (е) ленты, из которой изготовлено кольцо.

Например, перемычка может быть изготовлена из того же металлического листа, что и уплотнительное кольцо. В целом, концепция «по существу равной» толщины предполагает, что толщина перемычки может быть равна толщине уплотнительного кольца или может отличаться от данной толщины в пределах примерно от 10 до 20%.

Хомуты могут быть изготовлены из отрезков ленты, закрепленных к кольцу, каждый из подобных отрезков ленты закрывает указанное кольцо в угловом секторе охвата в диапазоне от 10 до 50°, предпочтительно в диапазоне от 25 до 35°.

Длина отрезков ленты, из которых образованы хомуты, выбирается таким образом, чтобы их можно было закрепить к уплотнительному кольцу, позволяя при этом хомутам выполнять их функцию затягивания. Длина подобных металлических отрезков небольшая, поскольку Заявитель заметил, что вышеуказанного углового сектора охвата оказывается достаточно. Если суммировать длину отрезков ленты, то получится совокупный угловой сектор охвата, который находится в диапазоне примерно от 20 до 100°, т.е. примерно одна четверть оборота, что значительно меньше полного оборота, упоминаемого в документе WO 00/75548.

По меньшей мере у одного из стягивающих хомутов, во-первых, может быть затягивающая стенка, образованная вывернутым сегментом отрезка ленты, из которого образован хомут, подобный вывернутый сегмент выполнен таким образом, чтобы он сдерживал затягивающие средства, а во-вторых, имеется петля, торец которой загнут назад между указанным отрезком ленты и кольцом.

В подобной ситуации, по одному из возможных вариантов осуществления, когда устройство находится в незатянутом положении, часть внутренней стороны торца петли образует дополнительную радиальную толщину, проходящую внутрь относительно основной внутренней поверхности части ленты, а когда устройство находится в затянутом положении, указанная дополнительная толщина рассасывается. «Основная внутренняя поверхность» части ленты является внутренней поверхностью, которая образована на участках кольца, которые изогнуты таким образом, чтобы компенсировать изогнутость уплотнительного кольца, без учета специальных элементов внутренней поверхности отрезка ленты, таких как локальные лунки, вентиляционные отверстия или уступы.

Например, можно сделать так, чтобы загнутый назад торец входил в уступ на отрезке ленты, глубина которого, по существу, равна толщине загнутого назад торца, а один из элементов, образуемых внутренней стороной указанного уступа и внешней стороной торца петли, имел по меньшей мере один несущий выступ, взаимодействующий с другим из указанных элементов.

При затягивании устройства хомуты стремятся согнуться в направлении оси уплотнительного кольца. За счет подобного сгибания отрезки ленты, из которых образованы хомуты, слегка раздвигаются наружу. Для каждого из хомутов первоначальная дополнительная радиальная толщина внутренней стороны загнутого назад торца (необязательно полученная при помощи вышеуказанных выступов) компенсирует подобное перемещение таким образом, что в затянутом положении внутренняя сторона загнутого назад торца остается, по существу, продолжением основной внутренней поверхности части ленты (за исключением уступа, в который входит указанный загнутый назад торец) так, чтобы обеспечить непрерывный нажим на внешнюю поверхность уплотнительной прокладки, а следовательно, исключить протечки. Кроме этого, торец петли, загнутый назад между отрезком ленты, из которого образован загнутый назад сегмент, и кольцом, выступает в качестве реагирующей опоры, когда хомут стремится наклониться в направлении оси, указанная реагирующая опора соответственно ограничивает указанный наклон.

У устройства могут быть средства для направления скольжения перемычки относительно второго свободного конца кольца.

Например, вблизи второго свободного конца кольца на кромках указанного кольца имеются планки, которые взаимодействуют с кромками перемычки.

За счет этого устройство легко затягивается, поскольку перемычка продолжает оставаться выровненной с кольцом вдоль их соответствующих продольных осей.

У устройства могут быть по меньшей мере одна пара первых стягивающих хомутов и одна пара вторых стягивающих хомутов, расположенных напротив друг друга, вторые хомуты могут быть образованы из двух отрезков ленты, которые закреплены к кольцу с зазором между ними.

В этом случае, по одному из возможных вариантов осуществления, у перемычки имеется направляющая планка, входящая в указанный зазор.

Формирование хомутов каждой пары из разных отрезков ленты позволяет прикладывать затягивающее усилие предпочтительно вокруг одной из двух труб, плоскость соединения между двумя трубами выровнена с зазором между отрезками ленты, на которых расположены хомуты. Поэтому если диаметры труб немного различаются, например, из-за производственных допусков, то зажим вокруг каждой из труб оптимизируется, тем самым оптимизируя герметичность создаваемого узла. За счет указанного зазора направляющая планка на перемычке участвует в вышеуказанном направлении.

У устройства могут быть по меньшей мере одна первая пара стягивающих хомутов и по меньшей мере одна пара вторых стягивающих хомутов, расположенных напротив друг друга, и два гаечно-болтовых узла, которые взаимодействуют с указанными первым и вторым хомутами, кроме этого устройство снабжено средствами ограничения продольного перемещения одного из гаечно-болтовых узлов во время затягивания другого гаечно-болтового узла.

Например, гайки выполнены с возможностью их удержания хомутами одной из пар, указанные хомуты образованы из двух отрезков ленты, закрепленных к кольцу с зазором между ними, а на перемычке имеется удерживающая планка, которая входит в указанный зазор и в которую по меньшей мере одна из гаек может упираться встык стороной, наиболее удаленной от хомутов.

Поэтому пока происходит затягивание одного из гаечно-болтовых узлов, в результате чего стержень болта входит в гайку, гайка другого гаечно-болтового узла остается примерно в исходном положении, не позволяя гаечно-болтовому узлу продвигаться вперед вместе со стержнем другого узла. В результате, после затягивания первого гаечно-болтового узла другой гаечно-болтовой узел остается в своем исходном положении, обеспечивая беспрепятственный доступ для его последующего затягивания.

Изобретение станет более понятно, а его преимущества станут более очевидны после ознакомления с последующим подробным описанием одного из вариантов его осуществления, приведенного в качестве неограничивающего примера. Описание дано со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:

на фиг.1 показан вид в перспективе зажимного устройства по изобретению в незатянутом положении;

на фиг.2 и 3 показаны укрупненные виды областей II и III по фиг.1;

на фиг.4 показан вид в сечении в плоскости IV-IV по фиг.1;

на фиг.5 показан вид в перспективе устройства по фиг.1 при виде под другим углом, на котором видна внутренняя сторона кольца в районе его свободных концов;

на фиг.6 показан местный вид в перспективе, на котором видно уплотнительное кольцо в районе его свободных концов;

на фиг.7 показан вид в перспективе, на котором видна перемычка;

на фиг.8 показан вид в перспективе снизу, на котором виден стягивающий хомут, расположенный на отрезке ленты при виде изнутри указанной части ленты;

на фиг.9 показан вид, аналогичный виду по фиг.8, но с внешней стороны отрезка ленты;

на фиг.10 показан вид в сечении в плоскости Х-Х по фиг.8;

на фиг.11 показан вид, который аналогичен виду по фиг.1, но на котором устройство показано в момент его затягивания;

на фиг.12 показан местный вид в перспективе, на котором показано положение свободных концов уплотнительного кольца во время затягивания устройства; и

на фиг.13 показан вид в плане устройства в затянутом положении, при котором оно затянуто вокруг двух труб, которые оно соединяет между собой.

Как показано на фиг.1, зажимное устройство содержит уплотнительное кольцо 10, к которому закреплены стягивающие хомуты. В данном примере хомуты содержат пару первых стягивающих хомутов 12, 112 и пару вторых стягивающих хомутов 14, 114, первые и вторые хомуты каждой пары расположены напротив друг друга. Для затягивания устройства первый и второй противолежащие хомуты перемещаются относительно друг друга (в данном примере они перемещаются в направлении друг друга) при помощи стягивающего узла. В данном примере два стягивающих узла 16, 116 используются для каждого из соответствующих противолежащих хомутов 12, 14 и противолежащих хомутов 112, 114. В данном примере подобные затягивающие средства являются затягивающими средствами гаечно-болтового типа.

В данном примере каждый из стягивающих хомутов расположен на отрезке ленты. Таким образом, соответствующие первые хомуты 12, 112 расположены на отрезках 22, 122 ленты, а соответствующие вторые хомуты 14, 114 расположены на отрезках 24, 124 ленты. Отрезки ленты закреплены к уплотнительному кольцу 10 в точках 18 крепления, которые в данном примере являются местами сварки. Точнее отрезки ленты, из которых образованы хомуты, приварены к уплотнительному кольцу 10 на участках кольца, которые образуют углубления с внутренней стороны указанного кольца. Это более наглядно показано на фиг.4, где углубления 10D хорошо видны. Поэтому любые неровности в результате сварки убраны в углубления, не влияют на геометрическую форму внутренней окружности кольца 10 и, соответственно, не влияют на плотность его прилегания к трубам. Как вариант, точки крепления могут быть образованы путем заклепывания, скрепления скобами или обжима. Вне зависимости от выбранного способа крепления, желательно предусмотреть возможность крепления отрезков ленты к кольцу на участках указанного кольца, где имеются углубления на внутренней поверхности кольца, как это было рассмотрено выше применительно для сварки. Это позволит избежать снижения качества соединения между кольцом и трубами; если крепление отрезков ленты к кольцу повлияет на их внутреннюю геометрическую форму, то подобное влияние будет ограничено торцевыми стенками углубления.

Как показано на фиг.5, на первом свободном конце 10А и втором свободном конце 10B уплотнительного кольца 10 имеются соответствующие уплотнительные приспособления. В данном примере подобные приспособления соответственно содержат по меньшей мере один язычок и по меньшей мере одну прорезь, при затягивании кольца язычок входит в прорезь и заставляет контактные участки между язычком и прорезью деформироваться. За счет этого обеспечивается уплотнение подобно тому, как это описано в документе WO 00/75548.

Можно заметить, что в данном примере на первом торце 10А кольца 10 имеются две прорези, соответственно 11A и 11'A, тогда как на втором торце 10B имеются два язычка, соответственно 11B и 11'B. Как отмечается в документе WO 00/75548, язычки чуть шире прорезей таким образом, чтобы при входе язычков в прорези происходило деформирование контактных участков, создавая тем самым уплотнение. Для этого по бокам прорезей 11A и 11'A имеются планки, соответственно ПС и 1 ГС, которые могут быть немного гибкими.

Так же как и в документе WO 00/75548, ширина язычков может немного уменьшаться в направлении их свободных концов, а ширина прорезей, аналогичным образом, может уменьшаться в направлении их торцевых стенок.

Следует отметить, что для обеспечения уплотнительной функции уплотнительное кольцо изготовлено из очень тонкой металлической ленты. Это упрощает незначительную деформацию, которая необходима для обеспечения уплотнения как при совмещении внешних габаритов труб, обжимаемых друг с другом при помощи устройства, так и при деформировании вышеуказанных контактных участков между язычками и прорезями.

В частности, из фиг.1 и 4 видно, что устройство также содержит перемычку 20, которая закрывает уплотнительные приспособления. Подобная перемычка расположена между внешней окружностью кольца 10 и стягивающими зажимами. Поэтому когда система установлена по месту и затянута вокруг торцов труб, которые она соединяет между собой, а соединительная плоскость между указанными трубами проходит почти посередине ширины ленты 10, радиальное уплотнение обеспечивается за счет наличия перемычки 20, тогда как боковое уплотнение обеспечивается за счет взаимодействия между вышеуказанными уплотнительными приспособлениями.

Фиг.6 и 7 позволяют лучше понять конструкцию перемычки и ее крепление к уплотнительному кольцу. Как видно из фиг.7, перемычка имеет форму металлической пластины, которая изогнута таким образом, чтобы ее радиус изогнутости, по существу, соответствовал начальному радиусу изогнутости кольца. Перемычка сконструирована таким образом, чтобы ее можно было закрепить к первому торцу 10А кольца, на фиг.6 и 7 показано положение крепежной точки 21, которая также видна на фиг.5. Подобное крепление осуществляется, в частности, при помощи сварки. Поскольку перемычка и кольцо имеют небольшую толщину и поскольку, в отличие от сварных точек 18, при помощи которых хомуты приварены к кольцу, сварная точка 21 не подвергается воздействию растягивающего усилия, сварная точка 21 может быть не столь прочной как сварные точки 18. Поэтому не нужно формировать сварные точки 21 в углублениях, поскольку места сварки являются достаточно небольшими и не влияют на внутреннюю геометрическую форму кольца 10. Аналогичным образом, вместо сварной точки 21 можно использовать другие средства крепления, например скрепление скобами, заклепывание или обжим. Можно, например, закрепить перемычку при помощи боковых планок на кольце, которые входят в прорези, предусмотренные для этого в боковых кромках перемычки, и отгибаются назад к внешней поверхности перемычки.

Из фиг.7 показано, что вблизи ее первого торца 20А у перемычки 20 имеется отогнутая планка 30. Данная планка образована за счет прорезания первого торца 20А и его последующего сгибания таким образом, чтобы он оказался отвернутым. Также можно заметить, что с каждой стороны от центрального выреза, в котором образована планка 30, на первом торце 20А перемычки имеются два выступа в виде язычков, обозначенных соответственно позициями 34А и 34'А. При монтаже перемычки подобные язычки помещаются под соответствующими отрезками 22 и 122 ленты, из которых образованы первые хомуты 12 и 112.

Аналогичным образом на втором торце 20B перемычки 20 имеются два выступа в виде язычков, обозначенных соответственно позициями 34B и 34'B, которые после крепления перемычки помещаются под соответствующими отрезками 24 и 124, на которых расположены хомуты 14 и 114. Между двумя язычками 34B и 34'B у перемычки имеется направляющая планка 32, которая проходит вдоль ее окружности и свободный конец 32А которой вывернут наружу. Функциональность планок 30 и 32 будет рассмотрена ниже.

На фиг.6 показано, что на боковых кромках кольца 10 имеются планки 36, 36', расположенные близи второго свободного конца 10B кольца. Подобные планки выполнены с возможностью взаимодействия с кромками перемычки 20 для ее направления по мере скольжения относительно второго торца 10B кольца 10. В данном примере на боковых кромках перемычки имеются прорези 38, 38', соответствующие уменьшающейся ширине указанной перемычки. Таким образом, планки 36, 36' также могут взаимодействовать с торцевыми стенками прорезей 38 и 38' без бокового смещения наружу. Кроме этого планки 36 и 36' на фиг.6 отогнуты назад таким образом, чтобы они немного радиально закрывали кромки перемычки 20 (или торцевые стенки прорезей). Это упрощает удержание перемычки по месту, предотвращая ее радиальное перемещение.

Для установки перемычки на кольцо она помещается таким образом, чтобы она закрывала торцы кольца и так, чтобы обеспечивался доступ к месту 21 сварки. Планки 36 и 36' отгибаются назад после установки перемычки по месту.

Придание формы стягивающим хомутам рассмотрено ниже со ссылкой на фиг.8 и 10. Хотя на фигурах в качестве примера использован первый стягивающий хомут 12, следует понимать, что в используемом примере все стягивающие хомуты аналогичны.

Стягивающий хомут 12 образован из отрезка 22 ленты, радиус изогнутости которого соответствует радиусу изогнутости уплотнительного кольца 10. Хомут образован у переднего торца отрезка ленты. Из фиг.9 видно, что у стягивающего хомута 12 имеется стягивающая стенка 40, которая образована вывернутым сегментом отрезка ленты, из которой образован указанный хомут. Поэтому указанный вывернутый сегмент 40 выполнен таким образом, чтобы он удерживал стягивающие средства (гайку или головку болта). Со стороны его переднего торца, расположенного оппозитно заднему торцу 22' отрезка 22 ленты, у хомута 12 имеется петля 46, торец 46А которой загнут назад под отрезок 22 ленты. Поэтому когда отрезок 22 ленты установлен по месту на кольце 10, указанный торец 46А загнут назад между указанным отрезком ленты и кольцом. В стягивающей стенке 40 и петле 46 имеются отверстия, обозначенные соответственно позициями 40' и 46', которые выровнены для помещения в них стержня стягивающего болта или т.п. (осевой стяжки, шпильки и т.п.). Можно заметить, что отверстие 46' является продолговатым, поскольку петля 46 имеет тенденцию к наклону при затягивании.

В целом, придание формы стягивающему хомуту происходит аналогично тому, как это описано в документе FR 2902175. В данном примере стягивающая стенка 40 выполнена в виде выштампованного сегмента из отрезка 22 ленты, поэтому кромки 42 выштампованного сегмента образуют ребра жесткости с каждой из сторон стягивающей стенки. При виде со стороны подобные ребра имеют, по существу, форму треугольников.

В целом у хомута имеются выштампованные сегменты или ребра для увеличения прочности отрезков ленты и, в частности, жесткости хомутов. Формирование выштампованного сегмента, из которого образована стягивающая стенка 40, было рассмотрено выше. Также следует отметить, что выштампованное ребро 44 выступает от внешней поверхности отрезка 22 ленты, подобное ребро расположено непосредственно сзади хомута по направлению к противоположному свободному концу 22' отрезка ленты.

Кроме этого, у подобного отрезка 22 ленты имеется выштампованный сегмент 48, который на внутренней поверхности указанного отрезка ленты образует уступ 49 (см. фиг.8), в который помещается толщина загнутого назад торца 46А петли 46. Поэтому внутренняя поверхность указанного загнутого назад торца проходит непрерывно с внутренней поверхностью остальной части отрезка 22 ленты.

У выштампованного сегмента 48 имеется первый отрезок, который расположен рядом с хомутом 40 и который проходит по всей ширине отрезка ленты таким образом, чтобы он перекрывал по ширине загнутый назад торец 46А. В направлении свободного конца 22' отрезка 22 ленты у выштампованного сегмента 48 имеется торцевой участок 48А, который сужается в направлении свободного конца 22' отрезка ленты. Из фиг.8 видно, что длина загнутого назад торца 46А меньше длины выштампованного сегмента 48 для того, чтобы загнутый назад торец 46А не доходил до торца 48А выштампованного сегмента. На самом деле, в целях экономии материала, длина загнутого назад торца не столь велика. Между тем, выштампованный сегмент 48 специально наставлен торцевым отрезком 48А. Это позволяет увеличить прочность отрезка за пределами свободного конца 46А, на некотором расстоянии от хомута 12. При затягивании, под действием растягивающего усилия, воздействующего на стяжку или на стержень затягиваемого болта, хомуты стремятся перекручиваться в направлении центра зажимного кольца, в направлении, обозначенном стрелками F. Поэтому загнутый назад торец 46А петли 46 прикладывает реактивное усилие к внутренней поверхности выштампованного сегмента 48 для предотвращения чрезмерного сгибания хомутов. Наставка 48А выштампованного сегмента повышает жесткость отрезка 22 ленты таким образом, чтобы увеличить интенсивность реактивных сил.

Помимо этого, как показано на фиг.8 и 10, на внешней стороне торца 46А петли 46 имеются несущие выступы 50, которые взаимодействуют с внутренней стороной отрезка 22 ленты. Допустима обратная компоновка, в которой выступы образованы на внутренней стороне отрезка 22 ленты, взаимодействуя с внешней стороной загибаемого назад торца 46А. Как видно на фиг.10, подобные выступы 50 локально поддерживают небольшое расстояние между торцевой стенкой уступа 49 и остальной поверхностью торца 46А. Глубина углубления 49, при измерении в радиальном направлении, равна или, по существу, равна толщине загнутого назад торца 46А. За счет этого, и как показано на фиг.9, внутренняя сторона загнутого назад торца 46А образует небольшую дополнительную толщину, по сравнению с основным сегментом 22" внутренней стороны отрезка 22 ленты. Когда хомут 12 стремится согнуться под действием растягивающих усилий, возникающих при затягивании, сегмент отрезка 22 ленты, расположенный непосредственно сзади хомута, стремится сместиться в сторону от оси отрезка ленты (которая, после крепления отрезка ленты к кольцу 10, является осью C кольца). Величина подобного смещения в сторону соответствует радиальной высоте выступов 50, поэтому, несмотря на подобное смещение в сторону, внутренняя сторона загнутого назад торца 46А сохраняет требуемый радиус и, соответственно, продолжает непрерывно прижиматься к поверхности трубы, окруженной кольцом.

Как отмечалось выше, у перемычки 20 имеется наставка в виде язычков 34А, 34'A, 34B и 34'B, которые проходят под отрезками ленты, на которой находятся хомуты. Во время затягивания подобные наставки в виде язычков проходят под загнутыми назад торцами 46А хомутов и под областями отрезков 22, 122, 24 и 124 ленты, которые находятся сзади указанных загнутых назад торцов. Поэтому в областях, подверженных воздействию изгибающих напряжений, реактивные изгибающие усилия, прикладываемые к областям, где толщина кольца 10 увеличена за счет наставок в виде язычков, способность подобных областей выдерживать подобные усилия увеличивается.

Отрезки ленты, из которой образованы хомуты, не окружают уплотнительное кольцо. Подобные участки закрывают кольцо лишь в относительно небольшом угловом секторе охвата. Как можно заметить из фиг.5, угловой сектор α охвата между отрезками ленты и уплотнительным кольцом находится в диапазоне от 10 до 50°, предпочтительно в диапазоне примерно от 25 до 35°.

Хомуты и отрезки ленты, на которых они расположены, подвергаются значительным нагрузкам при затягивании устройства. Поэтому указанные хомуты и отрезки ленты должны быть достаточно жесткими и обладать достаточной прочностью для выдерживания усилий, именно поэтому используются вышеупомянутые выштампованные сегменты и именно поэтому отрезки ленты должны иметь достаточную большую толщину. Между тем, как отмечалось выше, необходимо, чтобы уплотнительное кольцо могло слегка деформироваться для осуществления своей уплотнительной функции. Следовательно, толщина указанного уплотнительного кольца должна быть ограничена. За счет того, что отрезки ленты закрывают уплотнительное кольцо лишь под относительно небольшими углами, обеспечивается значительная экономия материала по сравнению с тем, как это раскрыто в документе WO 00/75548.

Например, толщина е кольца составляет от 30% толщины E отрезков ленты, из которых образованы хомуты, до 80% данной толщины E, предпочтительно находится в диапазоне от 40 до 60% от указанной толщины E.

После соединения труб между собой при помощи устройства, как это показано на фиг.13, ширина L уплотнительного кольца 10 закрывает торцы на достаточном расстоянии.

Изобретение относится, в частности, к зажимным устройствам с относительно большим диаметром, диаметр D уплотнительного кольца, например, находится в диапазоне от 200 до 400 мм, более предпочтительно в диапазоне от 250 до 350 мм. Например, толщина е уплотнительного кольца находится в диапазоне от 1/400 до 1/200 диаметра D указанного кольца.

Толщина е перемычки 20 равна толщине е кольца 10, оба данных элемента могут изготавливаться из одного и того же металлического листа.

У зажимного устройства по изобретению может быть лишь один первый хомут и один второй хомут, которые расположены напротив друг друга и перемещаются относительно друг друга при помощи любых подходящих стягивающих средств. В этом случае, как отмечалось выше, кольцо имеет достаточно большой диаметр D, его ширина L, измеряемая параллельно оси C кольца, также является достаточно большой, например, в диапазоне от 45 до 70 мм, в частности примерно в диапазоне от 50 до 60 мм.

Поэтому, так же как и в приведенном примере, желательно использовать несколько первых хомутов и несколько вторых хомутов, в частности два первых хомута и два вторых хомута.

Помимо этого, для использования в зажимном устройстве двух первых хомутов и двух вторых хомутов допустимо изготавливать первые хомуты из одного и того же отрезка ленты, ширина которого, по существу, равна ширине кольца, то же самое относится и ко вторым хомутам.

Между тем, в устройстве, приведенном в качестве примера, каждый из хомутов изготовлен из определенного отрезка ленты. Кроме этого, два отрезка ленты, из которых изготовлены первые хомуты 12 и 112, закреплены к кольцу 10, образуя между ними зазор 123. Кроме этого, два отрезка 24, 124 ленты, из которых изготовлены хомуты 14 и 114, закреплены к кольцу 10, образуя между ними зазор 125. Это, во-первых, позволяет сэкономить материал, поскольку ширина отрезков ленты ограничена размерами, позволяющими хомутам выполнять их соответствующую функцию. Во-вторых, зазоры 123 и 125 предпочтительно также выполняют определенную функцию.

Направляющая планка 32 перемычки 20 входит в зазор 125, как это, в частности, показано на фиг.1, 11 и 13. Поскольку каждая из противолежащих боковых кромок отрезков 24 и 124 ленты расположена в плоскости, перпендикулярной оси кольца 10, подобные кромки проходят параллельно и поэтому выступают в качестве направляющих кромок для направления планки 32. Тот факт, что свободный конец 32А указанной планки вывернут, упрощает его контакт с внутренними боковыми кромками отрезков 24 и 124 ленты, не опасаясь за то, что указанная планка может оказаться зажата между указанными отрезками ленты и кольцом.

Кроме этого, как показано на фиг.11, два стягивающих узла 16 и 116 не обязательно должны стягиваться одновременно. В ситуации, показанной на фиг.11, первый стягивающий узел 16 уже был затянут, тогда как второй стягивающий узел 116 пока еще находится в незатянутом положении.

Как отмечалось выше, каждый из стягивающих узлов может быть гаечно-болтового типа. Таким образом, каждый из стягивающих узлов 16 и 116 содержит гайку, соответственно 16А и 116А, упирающуюся встык в первый хомут 12 и 112, болт со стержнем, соответственно 16B и 116B, проходящим через отверстия в хомутах, и головкой, соответственно 16C и 116C, прижимаемой ко второму хомуту 14, 114. Как показано на фиг.9, первые хомуты 12 и 112 могут быть снабжены противоповоротными приспособлениями, предотвращающими поворот гаек 16А и 116А. Например, как показано на фиг.9, у гаек имеется множество граней, грани 41 также имеются и у торцевой стенки выштампованных сегментов, из которых образованы стягивающие стенки. В этом также заключается различие между первым и вторым хомутами, которые в остальном аналогичны. Между тем, в зависимости от формы головок 16С и 116С болтов или от наличия любых разделительных шайб 16D, 116D между указанными головками болтов и вторыми хомутами, в указанных вторых хомутах можно использовать грани, аналогичные граням 41, которые не препятствуют вращению болтовых головок.

Кроме этого, необходимо исключить вероятность отхода гаек от стягивающих стенок первых хомутов 12 и 112 при затягивании стягивающих узлов 16 и 116. Именно для этих целей используется удерживающая планка 30. В частности, из фиг.1, 11 и 13 видно, что подобная планка 30 входит в зазор 123, а ее фланцы (планка имеет T-образную форму, как показано на фиг.7) проходят соответственно сзади гаек 16А и 116А, т.е. со стороны гаек, наиболее удаленной от первых хомутов 12 и 112. Поэтому фланцы планки 30 образуют упоры, препятствующие смещению гаек при затягивании. Со ссылкой на фиг.11 можно заметить, что гайка 16А может оставаться на месте при затягивании первого стягивающего узла. Поскольку второй стягивающий узел пока не был нагружен, существует вероятность того, что стержень 116B болта указанного узла может продолжать удерживаться первым хомутом 114, перемещаясь одновременно с затягиванием болта другого узла 16. Это может затруднить доступ для затягивающего инструмента к головке 116С болта второго стягивающего узла. Таким образом, планка 30 предотвращает подобное перемещение при перемещении хомутов в направлении друг друга.

Разумеется, аналогичная функция удержания гаек может быть обеспечена за счет двух планок, т.е. по одной планке для каждой гайки.

На фиг.13 показано устройство, затянутое таким образом, что оно охватывает торцы двух труб 1 и 2. Соединительная плоскость P между двумя трубами находится в средней части ширины устройства и обозначена пунктирной линией Р. Со ссылкой на данную фигуру можно заметить еще одно преимущество использования определенного отрезка ленты, на котором расположен соответствующий хомут. Соединительная плоскость P находится в области устройства, соответствующей зазорам 123, 125 между отрезками ленты. Поэтому отрезки 22 и 24 и 122 и 124 ленты служат для затягивания устройства соответственно к трубе 1 и к трубе 2. Следовательно, если диаметр указанных труб немного различается, то необходимо оптимизировать затягивание для каждой из труб.

Устройство, например, может быть изготовлено из отожженной нержавеющей стали. Можно использовать аустенитную нержавеющую сталь или ферритную нержавеющую сталь, которая чуть дешевле. Например, отрезки ленты, на которых расположены хомуты, могут быть изготовлены из ферритовой нержавеющей стали 1.4509, тогда как уплотнительное кольцо и перемычка могут быть изготовлены из ферритовой нержавеющей стали 1.4016.

Claims (20)

1. Зажимное устройство для герметичного соединения встык двух гладких труб, содержащее уплотнительное кольцо (10), выполненное с возможностью обжима вокруг противолежащих торцов двух труб и имеющее первый и второй свободные концы (10A, 10B), каждый из которых снабжен уплотнительным приспособлением (11A, 11'A, 11B, 11'B, 11C, 11'C), которые предназначены для обеспечения герметичного соединения между указанными свободными концами, когда кольцо (10) находится в затянутом положении, при этом устройство содержит первый и второй стягивающие хомуты (12, 112; 14, 114), выполненные с возможностью перемещения относительно друг друга для затягивания кольца,

отличающееся тем, что

первый и второй стягивающие хомуты (12, 112; 14, 114) закреплены к уплотнительному кольцу (10) соответственно вблизи первого свободного конца (10А) указанного кольца и вблизи второго свободного конца (10B) указанного кольца,

устройство содержит перемычку (20), закрывающую уплотнительные приспособления (11A, 11'A, 11B, 11'B, 11C, 11'C), установленную неподвижно относительно первого свободного конца (10А) кольца (10) и выполненную с возможностью скольжения относительно второго свободного конца (10B) при затягивании кольца.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что уплотнительные приспособления первого и второго свободных концов (10A, 10B) уплотнительного кольца (10) соответственно содержат по меньшей мере один язычок (11B, 11'B) и по меньшей мере одну прорезь (11A, 11'A) так, что при затягивании кольца язычок входит в прорезь, деформируя контактные области между язычком и прорезью.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что хомуты (12, 14, 112, 114) и кольцо (10) выполнены из металлических лент, при этом толщина (е) ленты, из которой выполнено кольцо, составляет от 30 до 80% толщины (E) ленты, из которой выполнены хомуты.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что хомуты (12, 14, 112, 114) и кольцо (10) выполнены из металлических лент, при этом толщина (е) ленты, из которой выполнено кольцо, составляет от 40 до 60% толщины (Е) ленты, из которой выполнены хомуты.

5. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что кольцо (10) выполнено из металлической ленты, перемычка (20) выполнена из металлической ленты, толщина (е) которой, по существу, равна толщине (е) ленты, из которой изготовлено кольцо (10).

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что хомуты (12, 112; 14, 114) выполнены из отрезков (22, 122; 24, 124) лент, которые закреплены к кольцу (10), каждый из которых закрывает указанное кольцо в угловом секторе охвата в диапазоне от 10 до 50°.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что хомуты (12, 112; 14, 114) выполнены из отрезков (22, 122; 24, 124) лент, которые закреплены к кольцу (10), каждый из которых закрывает указанное кольцо в угловом секторе охвата в диапазоне от 25 до 35°.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что хомуты (12, 112; 14, 114) выполнены из отрезков (22, 122, 24, 124) лент, которые имеют выштампованные участки или ребра (44, 48), предназначенные для увеличения прочности указанных отрезков лент.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что хомуты (12, 14; 112, 114) выполнены из отрезков (22, 122, 24, 124) лент, которые закреплены к кольцу в областях кольца, которые образуют углубления (100) на внутренней стороне кольца (10).

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере один из стягивающих хомутов (12, 14, 112, 114) выполнен из отрезка (22, 24, 122, 124) ленты, имеет стягивающую стенку (40), которая образована отвернутым сегментом указанного отрезка (22, 24, 122, 124) ленты, выполненным с возможностью удержания стягивающих средств, и имеет петлю (46), торец (46А) которой загнут назад между указанным отрезком ленты и кольцом (10).

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что когда устройство находится в незатянутом положении, часть внутренней стороны торца (46А) петли (46) образует дополнительную радиальную толщину, проходящую внутрь относительно основной внутренней поверхности (22'') отрезка (22) ленты, а когда устройство находится в затянутом положении, указанная дополнительная толщина отсутствует.

12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что на одном из элементов, образованном внутренней стороной отрезка (22, 24, 122, 124) и внешней стороной торца (46А) петли (46), имеется по меньшей мере один несущий выступ (50), который взаимодействует с другим из указанных элементов.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено средствами (36, 36', 38, 38'), предназначенными для направления скольжения перемычки (20) относительно второго свободного конца (10B) кольца (10).

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что рядом со вторым свободным концом (10B) на кромках кольца (10) выполнены планки (36, 36'), которые взаимодействуют с кромками перемычки (20).

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере одной парой первых стягивающих хомутов (12, 112) и одной парой вторых стягивающих хомутов (14, 114), расположенных напротив друг друга, при этом вторые хомуты выполнены из двух отрезков (24, 124) ленты, которые закреплены к кольцу с зазором (125) между ними, а на перемычке (20) выполнена направляющая планка (32), которая входит в указанный зазор.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что снабжено по меньшей мере одной парой первых стягивающих хомутов (12, 112) и по меньшей мере одной парой вторых стягивающих хомутов (14, 114), расположенных напротив друг друга, и двумя гаечно-болтовыми узлами (16, 116), которые взаимодействуют с указанными парами первых и вторых хомутов, а также средствами (30) ограничения продольного перемещения одного из гаечно-болтовых узлов (16, 116) во время затягивания другого гаечно-болтового узла.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что гайки (16А, 116А) удерживаются хомутами (12, 112) одной из пар, выполненными из двух отрезков (22, 122) ленты, закрепленных к кольцу с зазором (123) между ними, при этом на перемычке (20) выполнена удерживающая планка (30), которая входит в указанный зазор (123) и в которую по меньшей мере одна из гаек упирается встык стороной, наиболее удаленной от хомутов.

Images