СТЯЖНОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ЛЕНТУ И УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ КОЛЬЦО
CLAMPING DEVICE CONTAINING A TAPE AND A SELING RING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к стяжному устройству, содержащему ленту, имеющую первый и второй концы, уплотнительное кольцо, расположенное внутри ленты, и первую и вторую стяжные лапки, поддерживаемые лентой, соответственно вблизи первого и второго ее концов, причем лапки могут смещаться относительно друг друга для стягивания ленты.
В частности, такое устройство предназначено для герметичного соединения двух труб. Последние могут представлять собой две гладкие трубы, расположенные торец к торцу, т.е. в этом случае уплотнительное кольцо взаимодействует с линией контакта между концами труб, или две трубы, запрессованные друг в друга и имеющие опорные поверхности с выпуклостями и т.п., причем в любом случае уплотнительное кольцо может взаимодействовать с вершинами этих выпуклостей для образования между ними замкнутого уплотненного пространства.
Предшествующий уровень техники
В документе US 2011/210546 приведено описание устройства, содержащего наружную стяжную ленту, оснащенную стяжными лапками, внутреннюю ленту, расположенную внутри наружной ленты, и уплотнительное кольцо, расположенное в углублении внутренней ленты. Наружная лента обеспечивает стягивание, в то время как уплотнительное кольцо и внутренняя лента совместно обеспечивают уплотнение. Концы внутренней ленты имеют формы выступов и вырезов, причем выступы проникают в вырезы для создания уплотнительного контакта во время стягивания наружной ленты. Эта система относительно сложная, поскольку она подразумевает манипулирование и сборку трех различных элементов, к которым относятся наружная лента, внутренняя лента и уплотнительное кольцо, причем эти элементы должны быть точно расположены и зажаты относительно друг друга.
В документе US 2003/015872 приведено описание устройства, содержащего в одном из вариантов ленту, лапки, прикрепленные к этой ленте, и уплотнительное кольцо, установленное внутри указанной ленты. Эта система является более простой, поскольку она не требует стяжной ленты в дополнение к ленте, которая содержит уплотнительное кольцо. Однако зажимание уплотнительного кольца внутри ленты осуществляется произвольно, и уплотнение места контакта между концами ленты является неудовлетворительным.
Раскрытие изобретения
Изобретение предназначено для усовершенствования вышеуказанного состояния существующего уровня техники посредством устройства, которое, по существу, не имеет вышеуказанных недостатков, в частности, надежного и удобного в использовании устройства.
Таким образом, изобретение относится к стяжному устройству, содержащему ленту, имеющую первый и второй концы, уплотнительное кольцо, расположенное в кольцевом углублении ленты, и первую и вторую стяжные лапки, поддерживаемые лентой, соответственно вблизи ее первого и второго концов, причем лапки выполнены с возможностью смещения относительно друг друга для стягивания ленты, углубление имеет края, которые образуют зажимные ступени для краев уплотнительного кольца, причем последнее занимает, по существу, всю ширину углубления между указанными ступенями, первый и второй концы ленты имеют уплотнительную конструкцию, которая содержит два боковых выступа, образованных на втором конце, причем каждый из этих боковых выступов проходит по ширине ленты от одного края ленты до углубления таким образом, что каждый боковой выступ содержит часть одной из зажимных ступеней.
Таким образом, уплотнительное кольцо помещено в кольцевое углубление ленты, и поскольку оно, по существу, занимает всю ширину углубления, оно, по существу зажимается между ступенями, которые ограничивают это углубление. Это зажимание остается эффективным при соединении между первым и вторым концами ленты, поскольку уплотнительное кольцо удерживается в боковом направлении с помощью частей ступеней, содержащихся в боковых выступах. Уплотнительная конструкция выполнена непосредственно на концах ленты, выполненных с ней как одно целое, тем самым, обеспечивая уплотнительный контакт между этими концами в стянутом состоянии ленты. Однако уплотнительное кольцо, расположенное внутри ленты, лишь незначительно открыто с наружной стороны, поскольку его края защищены боковыми выступами, в ступенчатых частях которых помещено уплотнительное кольцо.
В частности, уплотнительная конструкция является конструкцией типа выступ-впадина, причем первый конец ленты имеет охватываемую конструкцию, которая проникает между боковыми выступами второго конца в стянутом состоянии ленты. Взаимодействие этой охватываемой конструкции и внутренних краев боковых выступов, другими словами, краев этих выступов, которые расположены напротив кольцевых краев ленты, способствуют обеспечению уплотнения.
При необходимости уплотнительная конструкция содержит центральный выступ, образованный на первом конце ленты, и центральный вырез, образованный на втором конце ленты и ограниченный боковыми выступами, причем центральный выступ проникает в центральный вырез в стянутом состоянии ленты.
При необходимости углубление имеет плоское дно, которое проходит от одной зажимной ступени до другой зажимной ступени.
При необходимости стяжные лапки образованы на полосах, помещенных на ленте.
При необходимости полосы, на которых образованы стяжные лапки, имеют ширину меньше или равную ширине углубления и прикреплены на радиально наружной стороне углубления.
При необходимости полоса, на которой образована первая лапка, прикреплена к ленте, по меньшей мере, в первом месте крепления, которое расположено на центральном выступе.
При необходимости полоса, на которой образована первая лапка, также прикреплена к ленте, по меньшей мере, во втором месте крепления, которое в стянутом состоянии ленты проходит за концами боковых выступов в направлении от первого конца ко второму концу ленты по окружности ленты.
При необходимости ширина углубления составляет, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 70% или даже 80% ширины ленты.
При необходимости минимальная ширина центрального выступа составляет, по меньшей мере, 50%, предпочтительно, по меньшей мере, 60% или даже 70% ширины ленты.
При необходимости длина боковых участков составляет 50 – 150%, при необходимости 70 – 120% ширины ленты.
По усмотрению устройство содержит две стяжных лапки, расположенных вблизи первого конца ленты на двух разных частях по ширине ленты, и две стяжных лапки, расположенных вблизи второго конца ленты на двух разных частях по ширине ленты.
По усмотрению разные части по ширине ленты, на которых расположены две первых лапки и/или две вторых лапки, разделены прорезью в ленте в окружном направлении.
По усмотрению устройство содержит стяжной стержень, удерживаемый относительно двух лапок.
В устройстве согласно изобретению уплотнительное кольцо занимает объем углубления и зажато по краям ступенями, которые ограничивают это углубление. Стяжные лапки могут быть образованы непосредственно как одно целое с лентой или могут быть образованы на полосах, установленных на ленте. Таким образом, лента может быть выполнена из материала, который деформируется более легко, чем стяжные лапки. В частности, стяжные лапки и лента могут быть выполнены из металлических полос, причем лапки могут иметь бóльшую механическую прочность, например, за счет большей толщины. Следует принять во внимание, что, с другой стороны, в зависимости от применений лента может быть выполнена из полосы большей толщины, в частности, когда форма стяжных лапок обеспечивает усиления, противодействующие их наклону во время стягивания. Это усиление может занимать существенную долю ширины ленты, тем самым, позволяя использовать уплотнительное кольцо значительной ширины, пригодное для уплотнения в некоторых конструкциях, в частности, когда уплотнение обеспечивается посредством контакта уплотнительного кольца и выпуклостей двух труб, соединенных друг с другом и стянутых с помощью стяжного устройства. Когда это устройство снабжено двумя первыми стяжными лапками и двумя вторыми стяжными лапками, усилия стягивания, прикладываемые к разным лапкам, могут разделяться за счет прорезей, выполненных в окружном направлении.
Изобретение и его преимущества станут более понятными из приведенного далее подробного описания вариантов его осуществления, представленных с помощью неограничивающего примера. Описание выполнено со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано стяжное устройство согласно изобретению, вид в перспективе;
на фиг. 2 – вид в разрезе по плоскости II-II на фиг. 1;
на фиг. 3 – устройство на фиг. 1 без уплотнительного кольца на виде по стрелке III на фиг. 1, вид в перспективе;
на фиг. 4 – устройство на фиг. 1 – 3, стянутое поверх двух труб, вид в перспективе;
на фиг. 5 – вид в разрезе по плоскости V-V на фиг. 4;
на фиг. 6 – вид, аналогичный виду на фиг. 1, поясняющий другой вариант осуществления;
на фиг. 7 – вид в разрезе по плоскости VII-VII на фиг. 6;
на фиг. 8 – вид, аналогичный виду на фиг. 6, поясняющий устройство без стяжных лапок;
на фиг. 9 – внутренняя сторона устройства без уплотнительного кольца по стрелке IX на фиг. 6, вид в перспективе;
на фиг. 10 – вид в разрезе в плоскости, параллельной оси ленты, на котором показаны диаметр ленты и устройство, стянутое на концах двух труб;
на фиг. 11 – часть радиально наружной стороны ленты согласно другому варианту осуществления в области ее концов, вид сверху;
на фиг. 12 – вид в разрезе по линии XII-XII на фиг. 11.
Варианты осуществления изобретения
Стяжное устройство, показанное фиг. 1, содержит ленту 10, имеющую первый и второй концы, соответственно 10A и 10B. Эта лента имеет первую и вторую стяжные лапки, соответственно 12A и 12B, расположенные вблизи первого и второго концов 10A и 10B. В данном случае стяжные лапки 12A и 12B образованы на полосах 14A и 14B, которые, расположены на ленте. В этом случае каждая лапка выполнена за одно целое с поддерживающей ее полосой, причем эта полоса имеет пластинчатую часть, соответственно 15A и 15B, которая расположена на радиально наружной стороне ленты 10 и ориентирована, по существу, в окружном направлении указанной ленты, и поднятую часть, которая образует лапку, соответственно 12A и 12B.
В этом случае каждая полоса 14A и 14B прикреплена к ленте в двух местах крепления, соответственно 16A, 18A и 16B, 18B, из которых, по меньшей мере, одно, например, второе место 18A, 18B крепления, образовано на выступе. Первое место 16A и 16B крепления также может быть образовано на выступе и может быть получено с помощью сварки. Оно также может быть образовано иным образом, например, с помощью заклепывания или в форме центрирующего шипа, который взаимодействует с отверстием в ленте. В представленном примере каждое из двух мест крепления каждой полосы образовано с помощью выступа, выполненного в пластинчатой части рассматриваемой полосы и выступающего в направлении ленты. Может быть выполнено обратное расположение, когда выступ выполнен в ленте и выступает в направлении пластинчатой части полосы, или смешанное расположение, когда один выступ выполнен в пластинчатой части полосы, а другой – в ленте.
Однако могли бы быть осуществлены другие способы прикрепления полос, поддерживающих лапки, без отклонения от объема раскрытия. Лапки также могли бы быть образованы как одно целое с лентой.
В любом случае понятно, что лапки можно смещать относительно друг друга для стягивания ленты. В показанном примере это стягивание выполняют посредством сближения лапок с помощью стяжного стержня, который взаимодействует с ними. В данном случае стяжной стержень образован стержнем 20A винта 20, головку 20B которого (или гайку, взаимодействующую со стержнем) удерживают сзади одной из лапок, в то время как гайку 20C, взаимодействующую со стержнем 20A, удерживают за другой лапкой. В этом случае стержень проходит сквозь отверстия в лапках.
Как можно лучше видеть на фиг. 2 и 3, лента имеет кольцевое углубление 11, образованное на ее радиально внутренней стороне.
Как обычно, выражение «радиально внутренний» относится к элементам, которые расположены по направлению к оси A ленты, в то время как выражение «радиально наружный» относится к элементам, которые расположены по направлению от этой оси. Также следует принять во внимание, что как обычно, направление вперед является направлением смещения лапки во время стягивания. Таким образом, в этом случае при сближении лапок друг с другом для выполнения стягивания передняя сторона лапки является стороной, которая повернута к другой лапке, в то время как задняя сторона является противоположной стороной.
Кольцевые края углубления образуют зажимные ступени, соответственно 11A и 11B. В углублении 11 установлено уплотнительное кольцо 22 (не показано на фиг. 3 для упрощения чертежа). Это уплотнительное кольцо образовано из плоской полосы, намотанной вокруг себя. Кольцо может быть замкнутым или разомкнутым.
В этом случае углубление 11 имеет плоское дно 11', которое проходит от одной зажимной ступени 11A до другой зажимной ступени 11B. Глубина P углубления, по существу, соответствует толщине E уплотнительного кольца 22. Глубина P углубления 11 ограничена цилиндрическим дном последнего и цилиндрической поверхностью, касательной к радиально внутренней поверхности ленты 10 на краях последней с любой стороны углубления. Таким образом, уплотнительное кольцо помещают в углубление, где оно зажимается. На фиг. 2 можно видеть, что ширина L уплотнительного кольца, измеренная между двумя его кольцевыми кромками, расположенными в радиальных плоскостях, соответствует ширине LR углубления. Точнее, ширина LR равна ширине L или незначительно превышает последнюю. Таким образом, уплотнительное кольцо не только помещается по всей толщине в углубление, но также зажимается в боковом направлении между двумя ступенями 11A и 11B. Как можно видеть на фиг. 2, кольцевые края уплотнительного кольца 22, в частности, его наружные края, могут быть немного скошены или притуплены, так чтобы они соответствовали переходу между зажимными ступенями 11A и 11B и дном 11C углубления 11.
В частности, уплотнительное кольцо выполнено из материала типа графита или на основе графита, но оно также может состоять из материала на основе слюды или может быть выполнено из керамических волокон или стекловолокон или, в общем, из композиционного материала, пригодного для обеспечения уплотнения, в частности, посредством сжатия или деформации.
Первый конец 10A ленты 10 имеет охватываемую уплотнительную конструкцию, в этом примере центральный выступ 24, в то время как второй конец 10B имеет центральный вырез 26, образующий охватывающую уплотнительную конструкцию. Понятно, что во время стягивания ленты центральный выступ 24 проникает в центральный вырез 26. Этот центральный вырез 26 ограничен боковыми выступами, соответственно 28A и 28B. Выступ 28A проходит по ширине ленты, другими словами, параллельно оси A ленты, от кольцевого края 10'A этой ленты до углубления 11.
Сходным образом, выступ 28B проходит от противоположного кольцевого края 10'B до углубления 11. Таким образом, каждый боковой выступ 28A и 28B содержит часть одной из зажимных ступеней. На фиг. 2 и 3 можно видеть, что зажимная ступень 11A проходит в выступе 28A, в этом случае по всей длине этого выступа, и что сходным образом зажимная ступень 11B проходит в выступе 28B по всей длине этого выступа.
Как можно видеть, в частности, на фиг. 2, уплотнительное кольцо 22 также зажимается в боковом направлении в области выступов 28A и 28B. Таким образом, это уплотнительное кольцо 22 защищено на его краях, а также защищено центральным выступом 24 на радиально наружной стороне.
Во время стягивания ленты два ее конца 10A и 10B сближаются друг с другом за счет сжатия уплотнительного кольца 22. Зажимание этого уплотнительного кольца в области боковых выступов способствует указанному сжатию и его однородности, исключая использование или повреждение уплотнительного кольца в том месте, которое особенно подвержено рискам утечек.
Как указано, уплотнительное кольцо может быть иметь форму замкнутого кольца. Если оно имеет форму разомкнутого кольца, линия контакта между концами этого кольца может быть расположена на расстоянии от концов ленты.
На фиг. 4 показано стяжное устройство в стянутом состоянии на двух трубах 1 и 2, соединенных внутри этого устройства. Можно видеть, что в этом стянутом состоянии у свободного конца боковых выступов 28A и 28B с боковой стороны уплотнительное кольцо открыто на небольшом участке длины.
Как можно лучше видеть на фиг. 5, трубы 1 и 2 имеют в этом случае кольцевую выпуклость, а именно, 2A на трубе 2 и 1A на трубе 1. В этом случае труба 2 имеет свободный конец 2B, запрессованный в трубу 1. В этом запрессованном состоянии две кольцевые выпуклости 1A и 1B закрыты стяжным устройством и, в частности, уплотнительным кольцом 22. Таким образом, полость EN, образованная между выпуклостями 1A и 2A труб и уплотнительным кольцом 22, закрыта по отношению к наружной стороне.
В показанном примере ширина LR углубления составляет в этом случае, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 70% или даже 80% ширины LC ленты, измеренной от одного кольцевого края до другого кольцевого края ленты.
Со ссылкой на описанные фигуры также можно видеть, что в показанном примере полосы 14A и 14B, в которых образованы стяжные лапки, имеют ширину LP, которая немного меньше ширины LR углубления 11. Эти полосы 14A и 14B, точнее их пластинчатые части 15A и 15B, прикреплены к радиально наружной поверхности углубления 11. В данном случае полоса 14A, на которой образована первая лапка 12A, прикреплена к ленте 10 в области центрального выступа 24. Можно видеть, что первое место 16A крепления полосы 14A расположено на центральном выступе 24. В этом примере ширина LP пластинчатой части 15A является сходной с шириной Ll центрального выступа 24. Это крепление на центральном выступе способствует радиальному опиранию этого выступа на уплотнительное кольцо во время стягивания. Однако можно видеть, что второе место 18A крепления расположено в задней части центрального выступа 24. Точнее, в стянутом состоянии стяжного устройства, как показано на фиг. 4, концы боковых выступов 28A и 28B расположены перед этим местом 18A крепления. Другими словами, в стянутом состоянии второе место 18A крепления находится за концами боковых выступов 28A и 28B в направлении от первого конца 10A ко второму концу 10B ленты 10 в окружном направлении без прохождения мимо линии контакта между двумя этими концами.
В описанном варианте осуществления устройство содержит одну единственную первую лапку 12A и одну единственную вторую лапку 12B.
Далее со ссылкой на фиг. 6 и последующие фигуры приведено описание другого варианта осуществления, в котором устройство содержит две первых лапки и две вторых лапки. На этих фигурах элементы, которые не имеют изменений по сравнению с предыдущими фигурами, обозначены теми же самыми номерами позиций. Можно видеть, что устройство содержит две первых лапки 12A и 12'A, расположенных рядом друг с другом по ширине ленты у ее первого конца 10A, и две вторых лапки, соответственно, 12B и 12'B, расположенных рядом друг с другом у второго конца 10B ленты. В этом случае лапки образованы сходным образом с первым вариантом выполнения, другими словами, на полосе, прикрепленной к ленте с помощью ее пластины. Например, на фиг. 6 можно идентифицировать полосу 14A, на которой образована первая лапка 12A, причем пластинчатая часть 15A этой полосы прикреплена к радиально наружной поверхности ленты, и полосу 14'A, на которой образована другая лапка 12'A, и пластинчатая часть 15'A которой прикреплена к ленте. Две первых лапки являются идентичными, как и две вторых лапки.
Пластинчатые части 15A и 15'A расположены бок о бок по ширине, и каждая из них имеет ширину, по существу, равную половине ширины LC ленты. Таким образом, первые две лапки расположены на двух разных частях по ширине ленты, и вторые две лапки расположены на двух разных частях по ширине ленты.
В частности, со ссылкой на фиг. 8 можно видеть, что соответствующие разные части разделены прорезями, выполненными в окружном направлении. Таким образом, первый конец 10A ленты имеет прорезь 30A, выполненную в окружном направлении, которая проходит назад от свободного конца указанного первого конца на длине, по существу, равной длине пластинчатых частей 15A и 15'A полос 14A и 14'A, которые поддерживают первые лапки 12A и 12'A. Таким образом, прорезь 30A, выполненная в окружном направлении, разделяет центральный выступ 24 на две части 24A и 24B выступа. Сходным образом, второй конец 10B ленты имеет прорезь 30B, выполненную в окружном направлении, которая проходит назад от свободного конца указанного первого конца на длине, по существу, равной длине пластинчатых частей 15B и 15'B полос 14B и 14'B, которые поддерживают вторые лапки 12B и 12'B.
Прорези 30A и 30B, выполненные в окружном направлении, расположены посередине ширины ленты. Следовательно, прорезь 30B, выполненная в окружном направлении, начинается от нижней части центрального выреза 26 и проходит назад, как указано. Длины прорезей 30A и 30B могут быть, по существу, равными. Однако в показанном примере прорезь 30A длиннее прорези 30B. В данном случае длины прорезей выбраны таким образом, что эти длины не превышают или незначительно превышают с задней стороны длины пластинчатых частей полос, на которых образованы лапки.
За исключением наличия прорезей 30A и 30B эта лента сходна с лентой варианта выполнения на предыдущих фигурах. В частности, она имеет вышеупомянутое углубление 11. На фиг. 7 можно видеть, что уплотнительное кольцо 22 помещено в это углубление посредством зажимания в боковом направлении с помощью ступеней 11A и 11B, что более наглядно показано на фиг. 9.
На фиг. 10 показано стяжное устройство на фиг. 6, расположенное на концах двух труб 1' и 2', для соединения которых предназначено это устройство. В этом примере можно видеть, что эти трубы являются гладкими, их свободные концы, соответственно 1'A и 1'B, обращены друг к другу и расположены торец к торцу с соединением торцов или без их соединения. В этом случае для упрощения чертежа эти концы показаны как несоединенные. Можно видеть, что уплотнительное кольцо 22 закрывает линию контакта между этими свободными концами. Также можно видеть, что первая лапка 12A расположена радиально над трубой 1', в то время как первая лапка 12'A расположена радиально над трубой 2'. Сходным образом вторые лапки 12B и 12'B соответственно расположены радиально над трубой 1' и трубой 2', и лапки 12A и 12B выровнены в окружном направлении, как и лапки 12'A и 12'B. Благодаря наличию прорезей 30A и 30B, выполненных в окружном направлении, действия частей ленты, на которых расположены, с одной стороны, лапки 12A и 12B, и, с другой стороны, лапки 12'A и 12'B, могут немного отличаться во время стягивания. Таким образом, обеспечивается, что лента полностью стягивается на каждой из двух труб, даже если их диаметры немного отличаются, или если смещения лапок каждой пары строго не синхронизированы.
В вышеприведенных примерах центральный выступ 24 имеет ширину, которая, по существу, является постоянной по всей его длине. Фактически, боковые края этого выступа параллельны окружному направлению ленты, которое соответствует направлению длины полосы, из которой образована эта лента. Сходным образом, боковые выступы 28A и 28B так же параллельны этому направлению, в частности, применительно к их внутренним краям, между которыми помещен центральный выступ.
На фиг. 11 и 12 показан другой вариант выполнения. На этих фигурах элементы, которые не имеют изменений по сравнению с предыдущими фигурами, обозначены теми же самыми номерами позиций. Таким образом, лента 10 имеет кольцевое углубление 11, как на предыдущих фигурах. Центральный выступ 124, расположенный на первом конце 10A ленты, имеет ширину, которая постепенно уменьшается в направлении его свободного конца до минимальной ширины Lm. Если смотреть сверху, этот центральный выступ имеет, по существу, трапециевидную форму. Центральный вырез 126 имеет форму, приспособленную к форме центрального выступа 124, и ширину, которая уменьшается до тех пор, пока она не достигнет донной части выреза. Боковые выступы 128A и 128B имеют наружные края BE, которые параллельны окружному направлению ленты, но внутренние края BI наклонены относительно этого направления. Следует отметить, что, в частности, в разрезе на фиг. 12 углубление 11 частично проходит в этих боковых выступах 128A и 128B таким образом, что каждый из боковых выступов содержит часть одной из ступеней 11A и 11B.
Ширина Ll центрального выступа 24 также является его минимальной шириной, принимая во внимание, что края этого выступа параллельны. Таким образом, в общем, минимальная ширина Ll выступа 24 или Lm выступа 124 могут составлять, по меньшей мере, 50%, предпочтительно, по меньшей мере, 60% или даже 70% ширины LC ленты.
В частности, как можно видеть на фиг. 3 и 11, длина La боковых выступов 28A и 28B или 128A и 128B, измеренная от донной части выреза 26 или 126 до свободного конца этих выступов в окружном направлении ленты составляет 50 – 150%, по усмотрению 70 – 120%, от ширины LC ленты. С одной стороны, это позволяет обеспечить надлежащий поверхностный контакт между внутренними краями боковых выступов и сопрягающимися краями охватываемой уплотнительной конструкции, в данном примере центрального выступа 24 или 124, обеспечивая надлежащую уплотнительную способность согласно техническим требованиям на ленту. С другой стороны, боковые выступы имеют достаточную длину для обеспечения полной защиты краев уплотнительного кольца. Длина центрального выступа, по существу, равна длине боковых выступов.