Узел зубчатого хомута, хомут и соответствующее трубное соединение

Изобретение относится к трубным соединениям. Узел зубчатого хомута предназначен для трубных соединений под давлением. Узел содержит два основных корпуса, выполненные на первом угловом секторе, меньшем 180°, четыре зубчатых сегмента, выполненные на втором угловом секторе, меньшем первого, и оборудованные зубьями, средства упора, выполненные с возможностью ограничения наклона и деформации изгиба зубчатого сегмента. При этом средства упора закреплены на базовом корпусе и выполнены на третьем угловом секторе вокруг центральной оси (Х-Х), который составляет не менее 30% второго углового сектора. Изобретение повышает надежность соединения. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к узлу зубчатого хомута, содержащему основной корпус, образованный вокруг центральной оси на первом угловом секторе, меньшем 180°, и зубчатый сегмент, образованный вокруг центральной оси на втором угловом секторе, меньшем первого, зубья которого выполнены с возможностью зацепления с наружной поверхностью трубы.

Изобретение может быть использовано в зубатых хомутах, предназначенных для соединения и стопорения концов двух труб.

Из документа ЕР 1245889 А известен зубчатый хомут, содержащий основной корпус, концы которого могут быть стянуты двумя болтами. Кроме того, зубчатый хомут содержит зубчатый сегмент, образованный на основном корпусе с возможностью зацепления с наружной поверхностью трубы.

Чтобы удерживать зубчатый сегмент в положении, обеспечивающем зацепление зубьев с трубой, основной корпус содержит язычки, вырезанные и загнутые радиально внутрь, к которым прижимается внутренний край зубчатого сегмента.

Число этих вырезанных язычков и их размер являются небольшими, и они не обеспечивают хорошего удержания зубчатого сегмента. Кроме того, эти язычки ослабляют сечение основного корпуса.

Задача изобретения состоит в улучшении удержания зубчатых сегментов, предпочтительно средствами, упрощающими операции изготовления.

Поставленная задача решена в узле вышеуказанного типа, который согласно изобретению содержит средства упора, выполненные с возможностью ограничения деформации кручения зубчатого сегмента вокруг оси, перпендикулярной к радиальной плоскости, при этом средства упора закреплены на основном корпусе и расположены непрерывно или пунктирно вдоль всего углового сектора упора вокруг центральной оси, который составляет не менее 30% второго углового сектора, а предпочтительно - не менее 70% второго углового сектора.

Предпочтительно зубчатый сегмент содержит два разделенных основной частью окружных конца, каждый из которых выполнен на третьем угловом секторе, составляющем от 3% до 10% второго углового сектора, а основная часть выполнена на четвертом угловом секторе.

Предпочтительно средства упора выполнены на угловом секторе не менее 70% четвертого углового сектора основной части зубчатого сегмента.

Предпочтительно зубчатый сегмент удерживается на месте в основном корпусе своими двумя окружными концами, средствами упора и фронтальной стенкой основного корпуса.

Предпочтительно средства упора расположены симметрично относительно центра окружности основной части.

Предпочтительно средства упора и зубчатый сегмент образуют точку контакта, ограничивающую наклон зубчатого сегмента относительно центральной оси.

Предпочтительно в не собранном состоянии узла основная часть зубчатого сегмента и средства упора ограничивают между собой осевой зазор, обеспечивающий ограниченное перемещение основной части по отношению к основному корпусу.

Предпочтительно средства упора содержат пластически деформированную часть основного корпуса.

Предпочтительно средства упора содержат внутреннее ребро основного корпуса.

Предпочтительно основной корпус содержит центральную часть и два крепежных фланца, причем толщина стенки двух крепежных фланцев больше толщины стенки центральной части.

Предпочтительно каждый крепежный фланец содержит прокладку, выполненную за одно целое с центральной частью основного корпуса, и усилительную накладку, закрепленную на прокладке.

Объектом настоящего изобретения является также зубчатый хомут, который согласно изобретению содержит по меньшей мере два описанных выше узла, а предпочтительно - два, три или четыре таких узла.

Согласно частному варианту выполнения зубчатого хомута закрепленные на прокладках усилительные накладки обеспечивают стягивание двух соединяемых концов, позволяющее выдерживать давление, когда крепежные фланцы узлов входят в контакт.

Кроме того, объектом настоящего изобретения является трубное соединение, содержащее зубчатый хомут, уплотнительную муфту и два соединяемых уплотнительной муфтой конца, при этом зубчатый хомут стопорит соединение между двумя соединяемыми концами, причем согласно изобретению зубчатый хомут является описанным выше зубчатым хомутом.

Изобретение будет более понятно из дальнейшего описания, представленного исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показано трубное соединение в соответствии с настоящим изобретением, вид в продольном разрезе;

на фиг.2 - зубчатый хомут в соответствии с настоящим изобретением, вид в перспективе;

на фиг.3 - зубчатый хомут, изображенный на фиг.2, осевой вид;

на фиг.4 - разрез по линии III-III на фиг.3;

на фиг.5 - место IV на фиг.4 в увеличенном масштабе;

на фиг.6 - трубное соединение, содержащее зубчатый хомут в соответствии с настоящим изобретением, осевой вид;

на фиг.7 - место VII на фиг.1 в увеличенном масштабе;

на фиг.8 - узел зубчатого хомута в соответствии с настоящим изобретением, вид в перспективе.

На фиг.1 в осевом разрезе показано трубное соединение в соответствии с настоящим изобретением, обозначенное общей позицией 2.

Трубное соединение 2 содержит два соединяемых конца 4 и 6, каждый из которых образован концом трубы или патрубком, уплотнительную муфту 8, герметично соединяющую конец 4 с концом 6, и зубчатый хомут 10.

Соединяемые концы 4 и 6 выполнены либо из металла, такого как чугун, либо из пластического материала, такого как полиэтилен.

Уплотнительная муфта 8, сама по себе известная, предназначена для герметичного соединения двух концов 4 и 6. Уплотнительная муфта 8 содержит кольцо с по меньшей мере двумя уплотнительными кромками. Кольцо охвачено стяжным хомутом. Имеются также средства стягивания этого хомута.

Зубчатый хомут 10 выполнен с возможностью стопорения двух соединяемых концов 4 и 6 относительно друг друга с исключением их осевого разъединения, когда в них находится текучая среда под давлением.

Хомут 10 образован вокруг центральной оси Х-Х, которая является также центральной осью трубного соединения 2. В дальнейшем термины «осевой», «радиальный» и «окружной» будут использованы по отношению к центральной оси Х-Х.

Зубчатый хомут 10 содержит первый узел 12 и второй узел 14. Кроме средств стягивания (которые будут описаны ниже), первый и второй узлы 12 и 14 идентичны, в связи с чем далее будет описан только первый узел 12.

Как показано на фиг.2 и 3, узел 12 зубчатого хомута содержит основной корпус 16 или полукожух, который имеет центральную часть 54 (фиг.6), образованную вокруг центральной оси Х-Х на первом угловом секторе 20, меньшем 180°, для обеспечения стягивания двух соединяемых концов.

Кроме того, узел 12 оборудован двумя зубчатыми сегментами 18, по одному с каждой осевой стороны основного корпуса 16.

Зубчатый сегмент 18 образован вокруг центральной оси Х-Х во втором угловом секторе 22, меньшем первого углового сектора 20. На своей радиально внутренней части зубчатый сегмент 18 оборудован зубьями 24, выполненными с возможностью зацепления с наружной поверхностью одного из соединяемых концов 4, 6. Зубчатый сегмент 18 имеет общую форму части усеченного конуса, ограниченного гладким наружным краем 26 и внутренним краем 28 с зубьями 24 (4 и 5). Как показано на фиг.4, два внутренних края 28 сегментов 18 узла 12 направлены в осевом направлении навстречу друг другу.

Как показано на фиг.3, зубчатый сегмент 18 содержит два окружных конца 30. Каждый окружной конец 30 выполнен в третьем угловом секторе 32, который составляет от 3% до 10% второго углового сектора 22 для облегчения монтажа сегмента в основном корпусе 16 и для оптимизации его действия на соединяемые концы 4 и 6. Кроме того, зубчатый сегмент 18 содержит основную часть 34, ограниченную с двух сторон двумя окружными концами 30.

Основная часть 34 зубчатого сегмента 18 расположена в четвертом угловом секторе 36.

Зубчатый сегмент 18 изготавливают и обрабатывают таким образом, чтобы поверхностная твердость его зубьев превышала твердость материала соединяемых концов 4 и 6. Например, зубчатый сегмент 18 выполняют из стали.

Узел зубчатого хомута 10 дополнительно оборудован средствами 40 упора (фиг.8), ограничивающими деформации кручения зубчатого сегмента 18 вокруг оси, перпендикулярной к плоскости сечения или к радиальной плоскости, проходящей через центральную ось Х-Х. В частности, средства 40 упора выполнены с возможностью блокировки кручения основной части 34 во время стягивания зубчатого хомута 10 на соединяемых концах 4 и 6. Эти средства 40 упора содержат ребро 42 (фиг.4 и 5), выполненное на основном корпусе 16. Ребро 42 проходит непрерывно в окружном направлении в угловом секторе 44 упора (фиг.2), который составляет не менее 70% углового сектора 36 основной части 34 зубчатого сегмента 18. В результате предотвращается деформация зубчатого сегмента 18 на большей части его окружности и зубья 24 хорошо сцепляются с соединяемыми концами 4 и 6.

В целом, средства 40 упора можно выполнять непрерывно или пунктирно в угловом секторе 44 упора вокруг центральной оси Х-Х, который соответствует по меньшей мере 30% второго углового сектора 22, а предпочтительно - по меньшей мере 70% этого второго сектора 22.

В продольном сечении ребро 42 имеет в основном V-образную или U-форму, при этом концы двух ветвей 42А и 42В закреплены на основных корпусах 16 (фиг.4 и 5). Ребро 42 открыто в радиальном направлении наружу.

Предпочтительно внутреннее ребро 42 выполняют путем пластической деформации основного корпуса 16, в частности путем штамповки. Таким образом, средства 40 упора выполнены за одно целое с этим корпусом. Разрезание основного корпуса 16 не является необходимым, и его сечение не ослабляется, следовательно, основной корпус 16 обладает высоким сопротивлением к деформации.

Как правило, средства 40 упора расположены симметрично относительно центра окружности С основной части 34.

Как показано на фиг.5 и 7, ребро 42 выполнено так, чтобы обязательно образовывалась точка контакта 18А (фиг.7) между сегментом 18 и этим ребром 42. Точка контакта 18А находится вблизи половины радиальной высоты сегмента 18. Эта точка контакта 18А ограничивает наклон сегмента 18 и позволяет ему избежать воздействия слишком большого усилия растяжения в зоне, где находятся зубья, во время установки зубчатого хомута 10 на соединяемых концах 4 и 6 независимо от размеров, включая допуски, и от погрешностей позиционирования этих соединяемых концов 4 и 6.

Как показано на фиг.5, основной корпус 16 содержит фронтальную стенку 46. Зубчатый сегмент 18 вставляют между ребром 42 и этой фронтальной стенкой 46. В разобранном состоянии узла 12 основная часть 34 зубчатого сегмента 18 и ребро 42 ограничивают между собой осевой зазор JA, обеспечивающий ограниченное осевое перемещение основной части 34 относительно основного корпуса 16.

Узел 12 оборудован средствами 48 (фиг.6) удержания зубчатого сегмента 18 радиально внутри основного корпуса 16. Эти средства 48 удержания содержат два выступа 50, выполненные на окружных концах 30 зубчатого сегмента 18 и входящие в два ответных отверстия 52 в основном корпусе 16. Таким образом, зубчатый сегмент 18 удерживается в основном корпусе 16 своими двумя концами 30, ребром 42 и фронтальной стенкой 46.

Основной корпус 16 содержит центральную часть 54 и два крепежных фланца 56 (фиг.6). Каждый крепежный фланец 56 содержит прокладку 58, выполненную за одно целое с центральной частью 54, и усилительную накладку 60, закрепленную на прокладке 58. Толщина стенки двух крепежных фланцев 56 больше толщины стенки центральной части 54. Таким образом, во время стягивания хомута 10 крепежные фланцы 56 подвергаются меньшей и контролируемой деформации, обеспечивая стягивание двух соединяемых концов 4 и 6, независимо от размеров, включая допуски, и от погрешностей позиционирования этих соединяемых концов 4 и 6.

Зубчатый хомут 10 дополнительно содержит средства стягивания первого узла 12 и второго узла 14. Эти средства стягивания содержат винты 62 и гайки 64. Предпочтительно все гайки 64 установлены на одном из узлов, в данном случае на крепежных фланцах 56 узла 14, тогда как другой узел, например узел 12, не содержит гаек, а имеет отверстия 66, выполненные в каждом крепежном фланце 56 (см. фиг.8) для прохода винтов 62.

За исключением отверстий 66 для прохода винтов 62 и гаек 64, узлы 12 и 14 идентичны, что облегчает логистику и изготовление.

Таким образом, оба узла 12 и 14 могут быть разделены, и центральная часть 54 одного из узлов 12 может быть наложена на центральную часть 54 другого узла 14, что уменьшает габариты во время транспортировки.

Основной корпус 16 содержит также проем F для прохода средств стягивания уплотнительной муфты 8.

Как вариант, ребро 42 выполняют отдельно от основного корпуса 16 и жестко соединяют с ним, например, сваркой.

Как вариант, средства 40 упора содержат отдельные ребра упора, отстоящие друг от друга в окружном направлении, каждое из которых выполнено на части углового сектора упора. Эти отдельные ребра упора точечно прижимаются к зубчатому сегменту. В этом случае угловой сектор упора определяют как угловой сектор, включенный в совокупность отдельных ребер упора, связанных с зубчатым сегментом.

Как вариант, зубчатый сегмент 10 содержит три и даже четыре узла. В этом случае основной корпус 16 или его центральную часть 54 выполняют по существу на секторе соответственно 120° или 90° вокруг центральной оси Х-Х. В этом случае средства стягивания можно распределить в соответствии с критериями, отличными от критериев, указанных в связи с описанным выше вариантом осуществления изобретения.

1. Узел (12, 14) зубчатого хомута, содержащий основной корпус (16), образованный вокруг центральной оси (Х-Х) на первом угловом секторе (20), меньшем 180°, и зубчатый сегмент (18), образованный вокруг центральной оси (Х-Х) на угловом секторе (22), меньшем первого, зубья (24) которого выполнены с возможностью зацепления с наружной поверхностью трубы, отличающийся тем, что содержит средства (40) упора, выполненные с возможностью ограничения деформации кручения зубчатого сегмента (18) вокруг оси, перпендикулярной к радиальной плоскости, при этом средства упора закреплены на основном корпусе и расположены непрерывно или пунктирно вдоль всего углового сектора (44) упора вокруг центральной оси (Х-Х), который составляет не менее 30% второго углового сектора (22), а предпочтительно - не менее 70% второго углового сектора (22).

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что зубчатый сегмент содержит два разделенных основной частью (34) окружных конца (30), каждый из которых выполнен на третьем угловом секторе (32), составляющем от 3% до 10% второго углового сектора (22), а основная часть (34) выполнена на четвертом угловом секторе (36).

3. Узел по п.2, отличающийся тем, что средства (40) упора выполнены на угловом секторе не менее 70% четвертого углового сектора (36) основной части (34) зубчатого сегмента (18).

4. Узел по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что зубчатый сегмент (18) удерживается на месте в основном корпусе своими двумя окружными концами (30), средствами (40) упора и фронтальной стенкой (46) основного корпуса (16).

5. Узел по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что средства (40) упора расположены симметрично относительно центра окружности (С) основной части (34).

6. Узел по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что средства (42) упора и зубчатый сегмент (18) образуют точку контакта (18А), ограничивающую наклон зубчатого сегмента относительно центральной оси (Х-Х).

7. Узел по п.6, отличающийся тем, что точка контакта (18А) расположена на половине радиальной высоты зубчатого сегмента (18).

8. Узел по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что в несобранном состоянии основная часть (34) зубчатого сегмента и средства (40) упора ограничивают между собой осевой зазор (JA), обеспечивающий ограниченное перемещение основной части (34) по отношению к основному корпусу (16).

9. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что средства (40) упора содержат пластически деформированную часть (42) основного корпуса.

10. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что средства (40) упора содержат внутреннее ребро (42) основного корпуса.

11. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что основной корпус (16) содержит проем (F) для прохода средств стягивания уплотнительной муфты (8).

12. Узел по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что базовый корпус (16) содержит центральную часть (54) и два крепежных фланца (56), причем толщина стенки двух крепежных фланцев (56) больше толщины стенки центральной части (54).

13. Узел по п.12, отличающийся тем, что каждый крепежный фланец (56) содержит прокладку (58), выполненную за одно целое с центральной частью (54) основного корпуса, и усилительную накладку (60), закрепленную на прокладке (58).

14. Зубчатый хомут, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, два узла (12, 14) по любому из пп.1-13, а предпочтительно - два, три или четыре таких узла.

15. Зубчатый хомут по п.14, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, один узел по п.13, при этом усилительные накладки, закрепленные на прокладках (58), обеспечивают стягивание двух соединяемых концов (4, 6), позволяющее выдерживать давление, когда крепежные фланцы (56) узлов (12) и (14) входят в контакт.

16. Трубное соединение, содержащее зубчатый хомут (10), уплотнительную муфту (8) и два соединяемых конца (4, 6), при этом уплотнительная муфта соединяет два соединяемых конца (4, 6), а зубчатый хомут (10) стопорит соединение между двумя соединяемыми концами, отличающееся тем, что зубчатый хомут является зубчатым хомутом (10) по п.14 или 15.

17. Трубное соединение по п.16, отличающееся тем, что уплотнительная муфта (8) содержит кольцо, содержащее, по меньшей, мере две уплотнительные кромки, а стяжной хомут охватывает кольцо, а трубное соединение содержит средства стягивания стяжного хомута.