МНОГОУГЛОВОЕ СОЕДИНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
MULTI-ANGLE CONNECTING DEVICE

Настоящее изобретение относится к соединению труб или трубопроводов для транспортировки жидкостей или газов.
Более конкретно, согласно изобретению, предложены недорогие многоугловые регулируемые соединительное устройство и муфта, пригодные для круглых трубопроводов, воздуховодов или дренажных труб. Муфта особенно успешно может использоваться в случае больших размеров, примерно свыше 100 мм. Каждый конец муфты приспособлен для соединения с трубой, фильтром, насосом или другим элементом для протекания текучей среды.
В настоящее время известны три группы угловых соединительных устройств для труб.
Первая группа включает соединительные устройства, которые могут изгибаться в центральной части. К этим устройствам относится известный армированный резиновый шланг. Однако шлангов большого диаметра, как правило, не изготавливают или они слишком дороги по сравнению с альтернативными устройствами, а при изгибе происходит сужение их внутреннего канала, если они не снабжены дополнительными металлическими ограничительными элементами. Примеры металлических гибких соединительных устройств для труб известны из патента США №4965357, где описаны металлические гофрированные трубки, и из патента США №6059338, согласно которому предлагается выполнить на периферийной поверхности наружную выпуклость из тонкого деформируемого металла. Недостаток обоих решений состоит в том, что гибкий элемент тоньше, чем стенка трубы, и легко ломается. Другой недостаток состоит в том, что при использовании обеих конструкций несколько сужается внутренний диаметр трубы, что повышает гидравлическое сопротивление.
Вторая группа включает устройства на базе одношаровых или двухшаровых соединительных устройств. Примером такого устройства, доступного на рынке, является устройство Flexijoint™ от Romac Industries, Inc. При использовании двух соединительных устройств можно получить параллельное смещение трубопроводов. Из патента США № Des. 283833 известен соединительный угольник, в котором размещена шаровая головка. Главный недостаток клапана этого типа состоит в том, что при больших размерах соединительное устройство становится очень дорогим и громоздким, поскольку отверстие, проходящее через шар, должно быть равно внутреннему диаметру трубы.
К третьей группе относятся специальные конструкции, например, описанные в патентах США №4494777 и №5101915. Эти конструкции допускают только ограниченное угловое перемещение, как правило, менее 10°.
Целью изобретения является устранение недостатков известных угловых соединительных устройств и создание соединительного устройства и муфты, которые имеют умеренные размеры и стоимость и которые могут регулироваться по углу изгиба в широком диапазоне, составляющем по меньшей мере ±15°.
Другая цель изобретения состоит в том, чтобы при этом соединительное устройство или муфту можно было быстро присоединять и отсоединять, а также изменять установленный в них угол.
Еще одной целью изобретения является создание соединительного устройства и муфты, которые не сужают внутреннего диаметра.
Указанные цели достигаются тем, что предложено многоугловое соединительное устройство для двух круглых трубопроводов или труб, содержащее:
первую круглую трубу, имеющую первый круглый внутренний фланец, расположенный под углом А к ее оси;
вторую круглую трубу, имеющую второй круглый внутренний фланец, расположенный под углом В к ее оси и соответствующий по размерам первому внутреннему фланцу, причем когда два фланца прилегают друг к другу, трубы можно плавно поворачивать друг относительно друга так, что наибольший угол С между их осями составляет по меньшей мере 30° и равен сумме углов А и В; и
эластомерный уплотнительный элемент, расположенный по наружным краям обоих фланцев внутри затягиваемого зажимного элемента, охватывающего основную часть уплотнительного элемента.
Предпочтительно, чтобы в описанном выше соединительном устройстве угол А был равен углу В.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, эластомерный уплотнительный элемент удерживается в по существу U-образной части.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения, затягиваемый зажимной элемент представляет собой металлическую ленту с U-образным сечением, концы которой выполнены в виде двух выступающих наружу проушин, каждая из которых имеет по меньшей мере одно отверстие и расстояние между которыми может уменьшаться путем затягивания по меньшей мере одного винтового элемента, вставленного в указанные отверстия.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления изобретения, предложена многоугловая муфта для двух круглых трубопроводов или труб, содержащая:
первую втулку, имеющую первый круглый внутренний фланец, расположенный под углом А к оси втулки;
вторую втулку, имеющую второй круглый внутренний фланец, расположенный под углом В к оси второй втулки и имеющий такой же наружный диаметр, что и первый внутренний фланец, причем когда указанные внутренние фланцы прилегают друг к другу, их можно поворачивать друг относительно друга так, что угол С между осями указанных двух втулок составляет по меньшей мере 30° и равен сумме углов А и В, и
эластомерный уплотнительный элемент, расположенный по наружным краям обоих фланцев внутри затягиваемого зажимного элемента, охватывающего основную часть уплотнительного элемента;
причем муфта по существу имеет форму полого цилиндра и может регулироваться по углу изгиба в диапазоне от 0° до по меньшей мере ±25°.
Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления изобретения, центральная разъемная часть муфты по существу представляет собой полую сферу, срезанную на противоположных сторонах, причем диапазон углов изгиба муфты составляет от 0° до по меньшей мере ±30°.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения, центральная разъемная часть муфты по существу представляет собой два полых цилиндра, пересекающихся под углом около 145-165°, причем диапазон углов изгиба муфты составляет от 0° до по меньшей мере 50°.
Согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления изобретения, центральная разъемная часть муфты выполнена полой и имеет грушевидную форму, причем диапазон углов изгиба муфты составляет от 0° до по меньшей мере 60°.
Согласно еще более предпочтительному варианту осуществления изобретения, центральная разъемная часть муфты выполнена полой и имеет грушевидную форму, причем диапазон углов изгиба муфты составляет от 0° до по меньшей мере 90°.
Угол между осями соединительного устройства или муфты может иметь любую величину в диапазоне углов, при этом соединительное устройство или муфта могут плавно регулироваться для установки требуемого угла.
Как будет понятно из чертежей, внутренние фланцы соединительного устройства и муфты загнуты наружу вблизи наружного периметра трубы или втулки. Поэтому не требуется сварка, и в результате получаются легкие, компактные и недорогие соединительное устройство и муфта. На выходе и входе муфты предусмотрен фланец или соединитель труб, составляющие предмет предыдущих патентов настоящего заявителя. Эти элементы показаны на чертежах только с целью полноты описания, они не являются новыми и потому подробно не описаны.
Далее изобретение описано со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены в качестве примера предпочтительные варианты осуществления изобретения. Конструктивные детали изображены настолько подробно, насколько это требуется, чтобы получить о них общее представление. После рассмотрения описанных примеров и чертежей специалистам будут очевидны другие формы реализации изобретения.
На фиг.1 показан вертикальный разрез предпочтительного варианта выполнения соединительного устройства согласно изобретению;
На фиг.2 - вертикальный разрез трубной муфты согласно первому варианту осуществления изобретения;
На фиг.3 - вертикальный разрез муфты, центральная часть которой выполнена в виде части сферы;
На фиг.4 - вертикальный разрез муфты в изогнутом положении;
На фиг.5 - вертикальный разрез грушевидной муфты, изогнутой на угол 45°;
На фиг.6 - муфта, изображенная на фиг.5, в аксонометрии;
На фиг.7 - вертикальный разрез грушевидной муфты, изогнутой на угол 90°; и
На фиг.8 - муфта, изображенная на фиг.7, в аксонометрии.
На фиг.1 показано многоугловое регулируемое соединительное устройство 10 для двух круглых трубопроводов или труб 12, 14. Первая круглая труба 12 заканчивается первым круглым внутренним фланцем 16, расположенным под углом А к оси трубы 18. Линия 15 перпендикулярна к поверхности фланца. В данном примере угол А между осью 18 трубы и перпендикуляром 15 составляет около 15°.
Вторая круглая труба 14 имеет второй круглый внутренний фланец 20, расположенный под углом В к оси 22 трубы. Размер второго внутреннего фланца 20 соответствует размеру первого внутреннего фланца 16. В данном варианте осуществления трубы 12, 14 тонкостенные, а фланцы 16, 20 образованы путем развальцовки концов 24 труб наружу.
Когда фланцы 16, 20 прилегают друг к другу, как это показано на чертеже, а наружный зажим 26 не зажат, одна из труб 12, 14 может плавно поворачиваться относительно другой трубы. Трубы 12, 14 показаны в положении, когда наибольший полный угол С между их осями 18, 22 составляет около 30° и равен сумме углов А и В. При повороте одной трубы 14 примерно на 180° соединительное устройство обеспечивает угол, близкий к нулю, равный разности между углами А и В. В данном предпочтительном варианте осуществления угол А равен углу В, так что соединительное устройство может быть отрегулировано на угол 0° или на любой другой угол до величины С° максимум.
По наружным краям 24 обоих фланцев 16, 20 проложен эластомерный уплотнительный элемент 28. Уплотнительный элемент 28 расположен внутри металлического ленточного зажимного элемента 26 с U-образным сечением. Металлический зажимной элемент 26 окружает основную часть уплотнительного элемента 28.
Эластомерный уплотнительный элемент 28 предотвращает протечки и удерживается в зажимном элементе 26, который прижимает уплотнительный элемент 28 к краям 24 фланцев, а также предотвращает разъединение труб 12 и 14 под действием осевых сил.
Как видно на фиг.2, концы ленты 26 выполнены в виде двух выступающих наружу проушин 30, в каждой из которых имеется по меньшей мере одно отверстие 32. При завинчивании винта 34, вставленного в отверстие 32 в проушине, или гайки 38, частично видной на фиг.6, расстояние между проушинами 30 уменьшается. Таким образом, простым и дешевым способом можно прикладывать давление к уплотнительному элементу 28.
Следует отметить, что любая из двух частей соединительного устройства может поворачиваться на угол 360° относительно другой.
На остальных чертежах идентичные детали обозначены одинаковыми цифровыми позициями.
На фиг.2 показана многоугловая трубная муфта 40, предназначенная для соединения двух круглых трубопроводов или труб 12, 14, изображенных на фиг.1.
Первая втулка 42 имеет первый круглый внутренний фланец 44, расположенный под углом А к ее оси 46.
Вторая втулка 48 имеет второй круглый внутренний фланец 50, расположенный под углом В к ее оси 52. Второй внутренний фланец 52 имеет такой же наружный диаметр, как и первый внутренний фланец 44. Когда внутренние фланцы 44, 50 прилегают друг к другу, они могут поворачиваться друг относительно друга так, что полный угол С между осями 46, 52 втулок можно регулировать в пределах от 0°, как показано на чертеже, до по меньшей мере 25°. Угол С равен сумме углов А и В.
По наружным краям 54 обоих фланцев 44, 50 проложен эластомерный уплотнительный элемент 28, который расположен внутри затягиваемого зажимного элемента 26, охватывающего его основную часть.
Если не принимать во внимание фланцы 44, 50, уплотнительный элемент 28 и ленточный зажимной элемент 26, то муфта имеет вид по существу полого цилиндра.
Втулка 42 оканчивается известным стандартным фланцем 56, а вторая втулка 48 снабжена ленточным зажимным соединителем 58. Согласно изобретению, фланцы 56 или ленточные зажимные соединители 58 могут находиться по обеим сторонам.
На фиг.3 показана муфта 60, центральная разъемная часть 62 которой по существу представляет собой полую сферу, срезанную на противоположных сторонах. Благодаря круглой форме поперечного сечения наружный металлический ленточный элемент 64, имеющий U-образное сечение, может быть несколько глубже, однако ножки 66 буквы U не контактируют с корпусом муфты. В результате муфта 60 имеет диапазон углов изгиба от 0° до по меньшей мере ±30°. В среднем положении муфта уже имеет угол изгиба около 25°, как видно в центральной разъемной части 70. Эта часть выполнена по существу в виде двух полых цилиндров, пересекающихся под углом около 155°. Таким образом, муфта имеет диапазон изгиба от 0° до по меньшей мере 50°.
На фиг.4 показана муфта 68, в основном аналогичная муфте 40 на фиг.1. Муфта 68 имеет больший размер и обе ее втулки оканчиваются ленточным зажимным соединителем 58. Муфта 68 имеет две прямые части 70, расположенные под углом около 30°.
Больший угол изгиба обеспечивает муфта 72, изображенная на фиг.5. Центральная разъемная часть 74 представляет собой полое тело грушевидной формы. Муфта 72 имеет диапазон углов изгиба от 0° до по меньшей мере 60°.
Муфта 72 показана в аксонометрии на фиг.6.
Когда требуется еще больший угол изгиба, используют муфту 72, показанную на фиг.7. Центральная разъемная часть 74 представляет собой полое тело грушевидной формы. Муфта 72 имеет диапазон углов изгиба от 0° до по меньшей мере 90°.
Фиг.8 изображает эту муфту 72 в аксонометрии.
Объем изобретения не ограничен описанными примерами, а определяется его формулой. Специалисты могут предложить другие варианты и модификации изобретения в пределах его объема.