Уплотнительная арматура из эластомера для соединения труб

 

Сущность изобретения: арматура установлена в раструбе одной из труб, содержит герметизирующий участок со стороны одного торца и анкерный выступ на внешней поверхности арматуры со стороны другого торца. На внешней радиальной поверхности выступа выполнены выемки. Соотношение между высотой выступа и толщиной герметизирующего участка превышает 0,2. 4 ил.

Изобретение относится к уплотнению из эластомера с одинаковой твердостью для соединения труб с узким концом и с раструбом, имеющему тело сжатия и кольцевой анкерный выступ, выходящий за наружную радиальную поверхность уплотнения.

Такое уплотнение предназначено для радиального сжатия между внутренней поверхностью раструба одной из соединяемых труб и наружной поверхностью узкого конца другой соединяемой трубы.

Для установки указанного уплотнения в раструбе, для которого оно предназначено, необходимо его сгибать, что в определенных случаях представляет большие трудности из-за естественной жесткости уплотнения.

Известно уплотнение указанного типа, в котором анкерный выступ продолжен в радиальном внутреннем направлении к внутренней поверхности уплотнения кольцевым основанием сжатия.

Уплотнение этого типа эффективно обеспечивает герметичность, но с учетом его жесткости установка в раструбе/ еще более затрудняется/ чем в указанном случае, особенно при использовании труб небольшого диаметра (менее 250 мм).

Целью изобретения является обеспечение удобства установки уплотнения в раструбе.

На фиг. 1 приведен частичный вид предложенного уплотнения, осевой разрез; на фиг. 2 - соединение, состоящее из узкого конца, раструба и уплотнения; на фиг. 4 - вариант предложенного уплотнения.

Уплотнение 1 с осью Х-Х имеет анкерную структуру 2 с осевой длиной L2 и тело герметичности 3 осевой длиной L3, продолжающее анкерную структуру 2 по оси Х-Х, при этом промежуточная соединительная структура 4 осевой длиной L4 соединяет анкерную структуру 2 с телом герметичности 3.

Осевая длина L2 анкерной структуры 2 составляет 25-35% общей осевой длины L1 уплотнения 1, т. е. объем анкерной структуры 2 составляет 25-35% общего объема уплотнения 1.

Уплотнение 1 имеет наружную радиальную поверхность, состоящую из анкерного выступа 5 структуры 2, наружной цилиндрической поверхности диаметром D, соединенной с поверхностью в форме усеченного конуса 6 соединительной структуры 4 посредством плоской или несколько конической стороны 7, сходящейся к телу герметичности 3 и к наклонной поверхности 8.

Поверхность в форме усеченного конуса 6 продолжена на оси Х-Х, цилиндрической поверхностью 9 тела герметичности 3.

Поверхность 6 (см. фиг. 1) имеет конусность, открытую в сторону тела герметичности 3, при этом поверхности 6-8 образуют вогнутую поверхность, а поверхность 7 и 8 образуют стенку высотой Н и, следовательно, внутренним диаметром, равным (D1 - 2×H).

Как показано на фиг. 1, диаметр D2 цилиндрической поверхности 9 тела герметичности меньше или равен D1 и больше (D1 - 2×H).

Уплотнение 1 имеет на своей внутренней поверхности кольцевое основание 10 во внутреннем радиальном продолжении анкерного выступа 5, т. е. напротив выступа.

Это кольцевое основание 10 образовано внутренней цилиндрической поверхностью 11 диаметром D11 и входной поверхностью 12 в форме усеченного конуса с осью Х-Х, соединенной с анкерным выступом 5 посредством слегка конической поверхности 13 с осью Х-Х.

Тело герметичности 3 имеет на своей внутренней поверхности, расположенной вблизи кольцевого основания 10, поверхность в форме усеченного конуса 14 с полууглом в вершине примерно 40^о, конусностью, открытой в сторону анкерной структуры 2, продолженную второй внутренней цилиндрической поверхностью 15 с осью Х-Х и внутренним диаметром D12, оканчивающейся поверхностью в форме усеченного конуса 19 с полууглом в вершине 10-20^о и с конусностью, открытой в сторону анкерной структуры 2.

Внутренний диаметр D12 внутренней поверхности 15 меньше диаметра D11 поверхности 11 кольцевого основания 10.

Поперечная сторона тела герметичность 3, противоположная стороне 13 анкерной структуры 2, имеет лепесток 16, выступающий в осевом направлении по отношению к этой поперечной стороне, и две стороны 17 и 18, образующие часть указанной поперечной стороны по обе стороны от лепестка 16.

Поверхность 18 образует вместе с поверхностью 19 небольшую треугольную кромку 20, при этом плоская или несколько коническая поверхность 17 перпендикулярна оси Х-Х, соединяется с наружной цилиндрической стороной 9 тела герметичности 3.

Кольцевая канавка 21, расположенная между кольцевым основанием 10 и телом герметичности 3 на внутренней поверхности уплотнения 1, соединяет внутреннюю поверхность 11 основания 10 с внутренней поверхностью в форме усеченного конуса 14 тела герметичности 3 и образует внутреннюю радиальную границу соединительной структуры 4.

Гребень (см. фиг. 1), образованный поверхностью 1 основания 10 и кольцевой канавкой 21, расположен напротив поверхности 7, ограничивающей анкерный выступ 5 в боковом направлении.

Таким образом, соотношение между минимальной толщиной е уплотнения 1 напротив канавки 21 и наклонной поверхности 8 и высотой Н анкерного выступа 5е составляет 1,3-2,5. Соотношение между высотой Н анкерного выступа 5 и толщиной Е тела герметичности должно превышать 0,2 для того, чтобы оставался достаточным анкерный эффект, обеспеченный анкерным выступом 5, в комбинации с кольцевым основание 10.

Предпочтительно соотношение Н/Е равное 0,25-0,38.

Кроме того, с целью соблюдения разумных коэффициентов сжатия уплотнения 1, которые исключают преждевременное старение эластомера, из которого выполнено уплотнение 1, с одновременным обеспечением эффективной герметичности в диапазоне допусков, которые должно поглощать уплотнение. Если А представляет толщину уплотнения напротив выступа 5 и основания 10, следует, с одной стороны, чтобы соотношение А/Е составляло 0,80-1, предпочтительно 0,85-0,85, и, с другой стороны, чтобы соотношение (D11 - D12) (2*Е) превышало 0,18, и, предпочтительно, составляло 0,2-0,3.

Как показано на фиг. 2, уплотнение 1 описанного типа предназначено для установки внутри раструба 22 с осью Х-Х соединяемой трубы.

Анкерный выступ 5 размещается в канавке 23 указанного раструба, при этом поверхности 6-9 уплотнения 1 вступают в контакт с соответствующими поверхностями раструба 22.

Для установки уплотнения в раструбе, уплотнение сгибают, например, ручным способом или с помощью инструмента до его достаточной деформации. Уплотнение подвергается деформации в форме двух лепестков, разделенных инвагинацией. Однако жесткость уплотнения очень затрудняет эту операцию.

Не прибегая к изменению характеристик уплотнения, можно получить уменьшение жесткости этого уплотнения путем выполнения на наружной поверхности уплотнения, в анкерном выступе 5, выемок 24, выходящих на эту наружную поверхность и выполненных по всей осевой длине указанного выступа.

Каждая выемка 24 (см. фиг. 2 и 3) имеет глубину, которая может достигать высоты Н выступа 5 и превышать 0,66хН.

Кроме того каждая выемка 24 (см. фиг. 3) имеет в плоскости разреза, перпендикулярной оси Х-Х уплотнения, сечение в форме души окружности. Для достаточного уменьшения жесткости уплотнения следует выполнять по меньшей мере три выемки 24, равномерно распределенные по периферии анкерного выступа 5; в примере выполнения, показанном на фиг. 3, имеется шесть таких выемок 24.

Согласно варианту, показанному на фиг. 4, уплотнение предназначено для приема металлических прокладок 25 блокировки узкого конца трубы, подлежащей соединению, в раструбе, снабженном уплотнением, с другой трубой.

При установке уплотнения этого типа прокладки 25 при сгибании уплотнения имеют тенденцию к отслаиванию от уплотнения, в котором она размещаются. Это особенно ярко проявляется в наружных радиальных зонах уплотнения, подвергающихся натяжению при сгибании уплотнения.

Таким образом, использование выемок 24 уплотнения позволяет уменьшить жесткость указанного уплотнения, а также концентрировать нагрузки на уровне этих выемок, значительно уменьшая эти нагрузки и особенно натяжение на уровне поверхностей контакта между блокировочными прокладками 25 и эластомером, из которого выполняется уплотнение, т. е. исключается отслаивание.

Изобретение позволяет выполнять уплотнение с анкерным выступом и с телом сжатия, работающим в режиме радиального сжатия и обладающим меньшей жесткостью, с одновременным обеспечением отличной герметичности.

Формула изобретения

1. УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА ИЗ ЭЛАСТОМЕРА ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ, установленная в раструбе одной из них и содержащая герметизирующий участок со стороны одного торца и радиальный анкерный выступ на внешней поверхности арматуры со стороны другого торца, отличающаяся тем, что на внешней поверхности анкерного выступа выполнены выемки, при этом отношение высоты анкерного выступа к толщине герметизирующего участка превышает 0,2.

2. Арматура по п. 1, отличающаяся тем, что выемок в анкерном выступе выполнено не менее трех, и они расположены по его периферии равномерно по окружности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4