ЗУБЧАТЫЙ СЕГМЕНТ ЗУБЧАТОГО ХОМУТА И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ ЗУБЧАТЫЙ ХОМУТ
GEAR SEGMENT OF GEAR CLAMP, AND CORRESPONDING GEAR CLAMP

Изобретение относится к зубчатому сегменту зубчатого хомута, содержащему основную часть и множество зубьев, ограничивающих области вершины выпуклого профиля, при этом профиль упомянутой области вершины или каждой области вершины имеет непрерывный изгиб, а основная часть сегмента содержит наружную и внутреннюю поверхности.
Изобретение может быть использовано в зубчатых хомутах, предназначенных для стопорения трубных соединений.
Известны зубчатые хомуты для стопорения герметичных соединений концов двух труб.
Эти зубчатые хомуты содержат зубчатые сегменты, выполненные с возможностью проникновения в наружную поверхность соединяемых концов труб.
Сегменты имеют множество зубьев, концы которых, входящие в контакт с соединяемыми концами труб, имеют иногда заостренную, например V-образную, форму, а иногда - прямоугольную форму.
С одной стороны, эти сегменты обладают сопротивлением давлению, которое может быть ограниченным по причине компромисса, который необходимо находить между размером поверхности контакта зуба с соединяемым концом трубы, а значит эффективностью проникновения зуба в соединяемый конец, и собственной прочностью зуба.
С другой стороны, поскольку эти зубчатые сегменты в основном содержат острые углы и острые кромки, то при действии больших усилий в них может проявиться тенденция к разрыву. Кроме того, они иногда представляют опасность при работе с ними, так как являются режущими.
Наконец, эти зубчатые сегменты являются сложными в изготовлении, учитывая, что конец каждого зуба часто требует сложной операции резания или механической обработки с использованием хрупких инструментов с учетом углов, которые необходимо получить.
Задачей изобретения является создание безопасного в работе зубчатого сегмента, экономичного в изготовлении, а также получить хорошие характеристики с точки зрения надежности зубчатого хомута.
Поставленная задача решена в зубчатом сегменте вышеуказанного типа, в котором согласно изобретению профиль области вершины или каждой области (30) вершины ограничен образующей (GS) вершины, наклоненной на 90° относительно наружной (20) и внутренней (22) поверхностей.
Предпочтительно профиль упомянутой области вершины или каждой области вершины имеет либо форму дуги окружности, либо синусоидальную форму.
Предпочтительно две смежные области вершин разделены областью впадины, имеющей вогнутый профиль, причем профиль упомянутой области впадины или каждой области впадины имеет непрерывный изгиб.
Предпочтительно профиль упомянутой области впадины или каждой области впадины имеет форму дуги окружности, либо синусоидальную форму.
Предпочтительно профили области впадины и смежных областей вершин сопряжены друг с другом.
Предпочтительно наружная и/или внутренняя поверхность представляет собой поверхность усеченного конуса, ограниченную наклонной образующей, имеющей наклон под первым углом по отношению к плоскости, перпендикулярной к центральной оси, а образующая вершины или каждая образующая вершины имеет наклон под вторым углом по отношению к этой центральной оси.
Предпочтительно образующая профиля области впадины или каждой области впадины наклонена относительно центральной на угол, идентичный второму углу областей вершин.
Объектом настоящего изобретения является также стяжной хомут, содержащий основной корпус (8) и зубчатый сегмент (14), в котором согласно изобретению зубчатый сегмент является описанным выше зубчатым сегментом.
Настоящее изобретение будет более понятно из дальнейшего описания, представленного исключительно в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан в перспективе зубчатый хомут в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг.2 - зубчатый сегмент хомута, показанного на фиг.1, осевой вид;
на фиг.3 - разрез по плоскости III-III на фиг.2;
Зубчатый хомут в соответствии с настоящим изобретением, показанный на фиг.1, обозначен общей позицией 2.
Зубчатый хомут 2 выполнен с возможностью взаимного стопорения двух соединяемых концов труб (условно не показаны) с исключением их осевого разъединения при наличии в них текучей среды под давлением.
Зубчатый хомут 2 образован вокруг центральной оси Х-Х. В дальнейшем термины «осевой», «радиальный» и «окружной» используются по отношению к центральной оси Х-Х.
Зубчатый хомут 2 содержит первый узел 4 и второй узел 6. Если не считать средств стягивания, первый и второй узлы 4 и 6 идентичны, в связи с чем далее будет описан только первый узел 4.
Узел 4 зубчатого хомута содержит основной корпус 8 или полукожух, который содержит центральную часть 10 и два крепежных фланца 12. Основной корпус 8 образован вокруг центральной оси Х-Х на угловом секторе, меньшем 180°, для обеспечения стягивания двух соединяемых концов труб.
Узел 4 оборудован также двумя зубчатыми сегментами 14, по одному с каждой осевой стороны основного корпуса 8.
Каждый зубчатый сегмент 14 образован вокруг центральной оси Х-Х в угловом секторе меньшего углового сектора основного корпуса 8.
Более детально зубчатый сегмент показан на фиг.2.
Зубчатый сегмент 14 содержит основную часть 16 и множество зубьев 18, выполненных на радиально внутренней части основной части 16.
Зубья 18 выполнены с возможностью сцепления с наружной поверхностью соединяемого конца трубы.
Основная часть 16 зубчатого сегмента имеет общую форму усеченного конуса и ограничена наружной усеченной конической поверхностью 20 и внутренней усеченной конической поверхностью 22 (фиг.3). Обе поверхности 20 и 22 параллельны одна другой.
Наружная поверхность 20 ограничена наружной образующей GE, а внутренняя поверхность 22 - внутренней образующей GI. Каждая из образующих GE и GI наклонена относительно оси Х-Х с образованием первого угол α наклона относительно плоскости P, перпендикулярной этой оси. В свободном состоянии стяжного хомута, а значит и зубчатого сегмента, угол α предпочтительно составляет от 30° до 50°.
Образующие GE и GI являются образующими огибающих поверхностей зубчатого сегмента 14.
Основная часть 16 зубчатого сегмента ограничена гладким радиально наружным краем 24 и радиально внутренним краем 26, на котором выполнены зубья 18.
Наружный край 24 ограничен поверхностью, имеющей наклон под углом 90° по отношению к наружной 20 и внутренней 22 поверхностям.
Внутренний край 26 показан на чертежах пунктирной линией с учетом того, что основная часть 16 зубчатого сегмента и зубья 18 выполнены за одно целое. Как показано на фиг.1, внутренние края 26 двух зубчатых сегментов 14 направлены навстречу друг другу.
Как показано на фиг.2 и 3, каждый зуб 18 содержит вершину 28, которая является радиально внутренним концом зуба 18. Эта вершина 28 во время стягивания входит в контакт с поверхностью соединяемого конца трубы в первую очередь.
Каждый зуб 18 ограничивает область 30 вершины, расположенную в окружном направлении по обе стороны от вершины 28. Область 30 вершины имеет выпуклый профиль, который имеет непрерывный изгиб по всей своей окружной длине. Профиль рассматривается в направлении, перпендикулярном к наружной поверхности 20 (или в развертке сегмента 14 на плоскость).
Предпочтительно профиль области 30 вершины имеет форму дуги окружности или синусоидальную форму.
Две смежные области 30 вершин разделены областью 32 впадины, имеющей вогнутый профиль. Профиль каждой области 32 впадины тоже имеет непрерывный изгиб по всей окружной длине области 32 впадины. Например, профиль области 32 впадины имеет форму дуги окружности или синусоидальную форму. Профиль области 32 впадины тоже рассматривается в направлении, перпендикулярном к наружной поверхности 20, или развертке сегмента 14 на плоскость.
Предпочтительно профили области 32 впадины и смежных областей 30 вершин сопряжены друг с другом.
Иначе говоря, зубчатый сегмент 14 ограничивает зубья 18, которые имеют зигзагообразную форму. Эта предпочтительная форма позволяет ему входить в контакт с соединяемыми концами в начале стягивания на очень небольшой поверхности, теоретически точечной для каждого зуба, что дает возможность по мере усиления стягивания и, следовательно, увеличения глубины проникновения зуба в соединяемый конец, регулировать внутренние напряжения зуба за счет увеличения поверхности контакта.
Области 30 вершин и области 32 впадин образуют фронтальную поверхность 34. Профиль каждой поверхности 30 вершины ограничен образующей GS вершин. Профиль каждой области 32 впадины ограничен образующей GV впадин.
Образующая GS вершин и образующая GV впадин имеют наклон под вторым углом β по отношению к центральной оси Х-Х. Предпочтительно образующая GS вершин и образующая GV впадин и, следовательно, фронтальная поверхность 34 имеют наклон 90° по отношению к наружной 20 и внутренней 22 поверхностям.
Кроме того, зубчатый сегмент 14 может содержать два крепежных выступа 50 для взаимодействия с крепежными выемками 52, выполненными в основном корпусе 8.
Изготовление зубчатого сегмента осуществляют следующим образом.
Прежде всего вырезают заготовку зубчатого сегмента путем вырубки из листовой заготовки. Заготовка сегмента имеет по существу плоскую форму, соответствующую развертке зубчатого сегмента 14 на плоскость.
После этого заготовку сегмента сгибают и придают ей форму зубчатого сегмента 14.
Наконец при необходимости сегмент можно подвергнуть термической обработке для получения его необходимых свойств, например, поверхностной твердости в зоне зубьев или коррозионной стойкости.
Следует отметить, что форму зубчатого сегмента 14 и, в частности, фронтальной поверхности 34 можно получить исключительно при помощи этих двух способов вырубки и сгибания без какой-либо дополнительной операции, такой как пробивание или заточка.
Зубчатый сегмент 14 в соответствии с настоящим изобретением является исключительно легким в изготовлении при помощи менее хрупких инструментов, не требующих обслуживания, а зигзагообразная форма его зубьев обеспечивает хорошее удержание стяжного хомута и одновременно снижает риски получения травм лицами, занимающимися их соединением или использованием.