SE459038B - Skarv foer hoegtrycksroerledning - Google Patents

Description

“ 459 038 10 15 20 25 30 35 2 eller kröks, kan skarven fortfarande läcka, vilket vid extremt höga tryck kan vara katastrofalt.

En förbättrad skarv eller tillslutning av ovannämnt slag har utvecklats, i vilken tätningsringen utformades med en radiellt riktad läpp. Denna âstadkom en synlig indikation pá korrekt inriktning av delarna då han- resp* honorganen pressades samman. Skarvarna eller tillslut- ningarna med de trapetsformade läppförsedda ringarna blev emellertid föremål för missöden på grund av oriktiga storleksförhállanden mellan hanorganet, tätningsringen och honorganet. Via åtdragningen av skarven rör sig läppen mot honorganet. Om ursprungsavstándet mellan läppen och honorganet är för litet, kommer vid åtdrag- ningen läppen och honorganet i'kontakt med varandra och läppen kan skäras av, eller också kan de krafter som utövas av honorganet på läppen få ringen att brista. Om á andra sidan ursprungsavstàndet mellan läppen och hon- organet är för stort, kan man erhålla otillräcklig ytkon- takt mellan tätningsringen och honorganet för åstadkom- mande av en korrekt tätning.

En förbättrad skarv eller tillslutning med en tät- ningsring som har en radiellt utåtriktad läpp framgår av den samtidiga amerikanska patentansökan nr 411 498 av den 25 augusti 1982 enligt vilken tätningsringen, hanorganet, och honorganet är storleksanpassade relativt till varandra så att en tillräcklig tätning utvecklas och att tätnings- ringens läpp kvarstannar àtskild från honorganets ände.

Vid användning under extremt höga tryck är emellertid de erforderliga bultspänningarna så höga att läppen fort~ farande kan skäras av.

Därför är det ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en skarv eller tillslutning som övervinner bristerna hos tidigare teknik. Mera bestämt är det ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en sådan skarv- eller tillslutninganordning där kombinationen av hanorganet, tätningsringen med en radiellt utåtriktad läpp, och honorganet vilka är så storleksanpassade rela- 10 15 20 25 30 35 459 038 3 tivt till varandra att korrekt axiell inriktning mellan delarna upprätthålls och en korrekt tätning uppnås och läppen kvarstannar âtskild från honorganets ände oavsett bultspänningen.

Det sistnämnda och andra syften uppnås med skarven för högtrycksrörledningar enligt föreliggande uppfinning.

Skarven innefattar ett hanorgan, ett honorgan, och'en tätningsring. Hanorganet har ett ändparti med en inåt avsmalnande stympat konisk ytteryta med en konvinkel.

Hanorganets ytteryta har en maximal ytterdiameter och en minimal ytterdiameter. De minimala och maximala ytterdia- metrarna är underkastade tillverkningstoleranser. Han- organet innefattar en radiellt utåtriktad fläns intill ändpartiets maximala ytterdíameter. Honpartiet innefattar ett ändparti som har en utåt avsmalnande stympat konisk inneryta med en konvinkel som är mindre än konvinkeln hos hanorganets ändparti. Innerytan av honorganets ändparti slutar vid en yttre ände med maximal innerdiameter och vid en inre ände med minimal innerdiameter med en radiellt inàtriktad ansats därintill. Honorganet har ett axiellt djup. Tätningsringen har en stympat konisk inneryta med en konvinkel som huvudsakligen är lika med konvinkeln hos hanorganets ändparti och en stympat konisk ytteryta som har en konvinkel som huvudsakligen är lika med konvinkeln hos honorganets ändparti. Tätningsringen har en ringformig kant som sträcker sig radiellt utåt från tätningsringens ytteryta intill dess maximala ytterdiameter.

De relativa dimensionerna hos tätningsringen respek- tive de stympat koniska ytorna hos han- och honorganen är så valda att de maximerar den ästadkomna tätningens effektivitet och minimerar riskerna för att tätnings- ringen axiellt felinriktas eller skadas vid användning och sammansättning. Mera bestämt är tätningsringens axiella längd mellan läppen och änden med maximal ytter- diameter huvudsakligen lika med honorganets djup. Tät- ningsringens maximala invändiga diameter är mindre än den maximala ytterdiametern av hanorganets ändparti, 459 038 10 15 20 25 30 35 4 . medan tätningsringens minimala invändiga diameter är mindre än den minimala ytterdiametern av hanorganets ändparti. Tätningsringytterytans maximala utvändiga diameter intill läppen är större än honorganändpartiets maximala invändiga diameter, så att läppen kvarstannar àtskild från änden av honorganets ändparti ände då han- och honorganen är sammanpressade. Oavsett hur hårt samman- pressade han- och honorganen är kommer tätningsringens ände att ligga an mot honorganets ansats innan läppen skärs sönder.

Uppfinningen skall nu det följande närmare beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna där: fig 1 är en delsektion av en skarv för högtrycksrörledningar enligt uppfinningen. Pig 2 är en detaljerad delsektion av hur hanorganet, tätningsringen och honorganet är anordnade enligt ett föredraget utförande av föreliggande uppfinning.

En skarv för en högtrycksrörledning enligt uppfin- ningen anges allmänt i fig l med hänvisningsbeteckning ll. Skarven ll innefattar allmänt ett hanorgan 13, ett honorgan 15 och en tätningsring 17.

Hanorganet 13 är allmänt rörformigt och är avsett för anslutning till en högtrycksledning genom svetsning eller liknande vid 19. Hanorganet 13 har en radiellt utåtriktad fläns 21 som har ett flertal bulthål, ett visas vid 31.

VâIâV Honorganet 15 är huvudsakligen rörformigt och är avsett för anslutning till en högtrycksrörledning genom svetsning vid 33. Honorganet 15 innefattar en radiellt riktad fläns 35 vilken har ett flertal bulthål, varav ett visas vid 37- Flänsen 35 är således avsedd att för- bindas med flänsringen 21 med ett flertal bultar eller liknande, för att därigenom ansluta och axiellt pressa samman hanorganet 13 och honorganet 15.

Honorganet 15 innefattar ett radiellt förstorat utàt avsmalnande ändparti 39. Ändpartiet 39 bildar en stympat konisk inneryta som har en konvinkel med avse- 10 15 20 25 30 35 459 038 5 ende på honorganets 15 axel. Ãndpartiet 39 ansluter till honorganets 15 hål 41 via en radiellt inátriktad ansats 43. _ Hanorganet 13 innefattar ett inát avmalnande ändparti 45 vilket bildar en stympat konisk ytteryta. Konvinkeln' hos ändpartiet 45 med avseende pá hanorganets 13 axel är större än konvinkeln hos ändpartiet 39 pá honorganet 15.

Tätningsringen 17 innefattar en stympat konisk yttertya 47 och en stympat konisk inneryta 49. Konvink- larna hos ytterytan 47 och innerytan 49 är huvudsakligen lika med konvinklarna hos ändpartiet 39 på honorganet 15 respektive ändpartiet 45 pà hanorganet 13. Tätnings- ringen 17 är således inkilad mellan hanorganets 13 änd- parti 45 och honorganets 15 ändparti 39. Inneboende tryck i skarven ll verkar pá tätningsringen 17 för att tvinga tätningsringen till en tätare anslutning till ändpartierna 45 och 39, för att därigenom effektivt göra tätnings- ringen 17 självverkande. Ju större det inre trycket är desto effektivare är tätningen.

Tätningsringen 17 innefattar en radiellt utåtriktad läpp 51. Läppen 51 är sà belägen pá tätningsringen 17 att den är âtskild från änden S3 av honorganet 15 och flänsen 21 pà hanorganet 13. Vid sammansättning av skarven ll, kan arbetaren inspektera kantens 51 läge med avseende pà hanorganet 13 och honorganet 15 och kan därigenom veri- fiera att avståndet mellan kanten 51 och honorganets 15 ände 53 är huvudsakligen lika runt hela skarven ll. Läppen 51 åstadkommer således en visuell indikation på att delarna är bringade i korrekt läge.

Med ledning av fig 2 visas detaljerna i konstruk- tionen av det föredragna utförandet av föreliggande uppfinning. Konvinkeln för hanorganets 13 ändparti 45 anges som vinkeln a och är i det föredragna utförandet 20°. Konvinkeln för honorganets 15 ändparti 47 anges som vinkeln b och är i det föredragna utförandet 10°. Man har empiriskt bestämt att det finns en optimal tvärsek- tionsutformning för tätningsringen 17 oavsett diametern. 459 038 10 15 20 25 30 35 6 I den optimala utformningen är tätníngsringens 17 axiella längd, vilken anges med L1, 0,875 tum (22,2 mm), och är tätningsringens maximala tjocklek, vilken anges med Tr 0,316 tum (8,03 mm). Det optimala avståndet mellan läppen 51 och honorganets 15 ände 53, vilket anges med L I , ar 0,151 tum (3,84 mm). I det föredragna utförandet,4är läppens 51 tjocklek, vilken anges med L3, 0,125 tum (3,l8 mm). För en given maximal ytterdiameter hos han- organet 13, vilken anges med dl, är det nödvändigt att bestämma den axiella längden av hanorganets 13 ändparti 45, den maximala invändiga diametern d4 av honorganets 15 ändparti 47, det axiella djupet av honorganets 15 ändparti 47, och åtminstone en av tätningsringens 17 diametrar, såsom exempelvis tätningsringens 17 maximala invändiga diameter, vilken anges med Br.

I det föredragna utförandet, är den axiella längden av hanorganets 13 ändparti 45 lika med L1 + L2 - LG, där L2 är det axiella avståndet mellan dl, ändpartiets 45 maximala diameter, och Br, den maximala invändiga dia- metern hos tätningsringen 17, och LG är det axiella avståndet mellan dz, som är ändpartiets 45 minimala utvändiga diameter och Cr. som är tätningsringens 17 minimala invändiga diameter. Lzzs minimala längd, bestäms via de sammansatta tillverkningstoleranserna på hanorganet 13 och tätningsringen 17 och ett utvalt avstånd mellan flänsen 21 och läppen 51, vilket avstånd utmärks med bokstaven X. Exempelvis är i det föredragna utförandet tillverkningstoleransen på hanorganets 13 diameter plus 0,000 tum och minus 0,010 tum, och tillverkningstoleransen pà tätningsringens 17 diameter är plus eller minus 0,003 tum. Br måste alltid vara mindre än dl. Således måste Br vara mindre än dl minus den totala negativa toleransen på hanorganet 13 och tätningsringen 17. Med trigonometri uttrycks minimalt L2 enligt följande: Lz = (fšígi cot a,där toln är absolutvärdet av de totala negativa toleranserna hos hanorganet 13 och tät- ningsringen 17. V ' 10 15 20 25 30 35 459 038 7 L6, avståndet mellan Cr, den minimala invändiga diametern hos tätningsringen 17 och D2, den minimala utvändiga diametern hos_hanorganets 13 ändparti 45, är lika med de sammansatta positiva tillverkninstoleranserna hos hanorgnet 13 och tätningsríngen 17, och uttrycks _ matematiskt enligt följande: L6 = (t:l ) totala positiva toleransen hos hanorganet 13 och tätninga- cot a,där tolp är absolutvärdet av den ringen 17.

Den axíella längden av hanorganets 13 ändparti 45 är således L2 + L1 - L6. Genom iakttagelse kan dz, den minimala utvändiga diametern hos detta ändparti uttryckas enligt följande: d2 = dl - 2(L2 + Ll - LG) Efter att ha bestämt dimensionerna hos hanorganets änaparti 45, och efter att ha erhållit tätningšringens 17 optimala tvärsektionsutformning, bestäms tätningsringens l7 återstående dimensioner relativt lätt. Från uträkningen av L2 framgår att Br, som är den maximala invändiga dia- metern hos tätningsringen 17, kan uttryckas enligt föl- jande: Br = dl sätt kan tätningsringens 17 minimala invändiga diameter - 2(L2 + X) tan a = dl - (tolp). På samma uttryckas enligt följande: Cr = dl - 2(L1 + L2 + X) tan a.

Tätningsringens 17 minimala utvändiga diameter, vilken anges med Dr, uttrycks således enligt: D_=c l I tjocklek. Tätningsringens 17 maximala utvändiga diameter + Tr, där Tr är tätningsringens l7 maximala intill kanten 51, vilken anges med Er, beräknas enligt: Er = Dr + 2(L1 - L3) tan b, där L3, som är läppens 51 tjocklek, givits värdet 0,125 tum (3,l8 mm).

Då nu dimensionerna för hanorganets 13 ändparti 45 och för tätningsringen 17 bestämts återstår endast att beräkna dimensionerna för honorganets 15 ändparti 47.

Den maximala invändiga diametern B4 av honorganets 15 ändparti måste väljas så att optimal distans upprätt- "459 038 10 8 hálls mellan kanten_51 och ändpartiets 47 ände 53. Således uttrycks den maáimala invändiga diametern enligt följande: d4 = Er - 2L4 tan b. 7 Djupet av honorganet 15 ändparti 47, vilket djup anges med L7, väljes så att tätningsringens ände ligger an mot ansatsen 43 innan läppen 51 kommer i kontakt med flänsen 53. Djupet hos ändpartiet 47 är_sà1edes lika med tätningsringens 17 axiella längd minus läppens 51 bredd, eller L7 = LI - L3. Då djupet L7 av honorganets 15 änd- parti 47 bestämts, blir den återstående dimensionen d3, som är den minimala invändíga diametern av honorganets 15 ändparti 47, följande: Ö3 = d4 - 2L7 tan b.

Claims (6)

10 15 20 25 30 459 038 PATENTKRAV

1. l. Skarv för högtrycksrörledning, k ä n n e - t e c k n a d av: ett rörformigt hanorgan (13) med ett ändparti (45). som har en i ändpartiets fria ändes riktning avsmalnande stympat konisk ytteryta med en maximal ytterdiameter (dl), en konvinkel (a) med avseende på hanorganets (13) axel och en axiell längd, varvid den koniska ytterytan slutar vid en ände med minimal ytterdiameter (dz), vilka minimala respektive maximala ytterdiametrar är under- kastade tillverkningstoleranser, vilket hanorgan (13) vidare har en radiell utåtriktad fläns (21) intill den maximala ytterdiametern (d1); ett rörformigt honorgan (15), som är väsentligen koaxiellt passande inriktat med hanorganet (13), vil- ket honorgan har ett ändparti (39) som har en i sin fria ändes riktning sig vidgande stympat konisk inner- yta, vars konvinkel (b), med avseende på honorganets (15) axel, är mindre än konvinkeln hos hanorganets (13) ändparti (45) och som avslutas vid en yttre ände med maximal innerdiameter (dl) och vid en inre ände med minimal innerdiameter (d3), vilket honorgan (15) vidare innefattar en radiellt riktad fläns (35) intill den maximala innerdíametern (d4) och en radiellt inåtriktad ansats (43) intill den minimala innerdiametern och dess inneryta har en axiell längd (L7) mellan ansatsen (43) och honorganets fläns (35); don (31) för att pressa han- resp honorganets flän- sar (21, 35) mot varandra; och en tätningsring (17) med en stympat konisk inner- yta (49), vars konvinkel huvudsakligen är lika med kon- vinkeln (a) hos ytterytan av hanorganets ändparti, med en stympat konisk ytteryta (47), vars konvinkel huvud- sakligen är lika med konvinkeln (b) hos innerytan av honorganets ändparti, och med en ringformig läpp (51) 459 038 10 som sträcker sig utàt från tätningsringens ytteryta (47) intill dennas maximala ytterdiameter (Er), vilken tätningsríng (17) är placerad koaxiellt mellan han- och honorganen (13, 15) med tätningsorganens inneryta (49) i kontakt med ytterytan av hanorganets ändparti och ett parti av tätningsringens ytteryta (47) i kon- takt med innerytan av honorganets ändparti, varvid tät- ningsringens (17) minimala innerdiameter (Cr) är mindre än den minimala ytterdiametern (d2) av hanorganets änd- l0 parti (45) och tätningsringens maximala innerdiameter (Br) är mindre än den maximala ytterdiametern (di) av hanorganets ändparti (45). så att då tätningsringen (17) är placerad på hanorganets ändparti (45) tätnings- ringsänden med maximal innerdiameter är åtskild från 15 hanorganets fläns (21) och tätningsringsänden med mini- mal innerdiameter sträcker sig axiellt förbi hanorganets (13) ände, varvid tätningsringens (l7) minimala respek- tive maximala innerdiametrar (Br, Cr) är underkastade tillverkningstoleranser, och vilken tätningsring (17) 20 har en sådan axiell längd (LI) mellan läppen (51) och sin ände med minimal innerdiameter som åtminstone är lika med djupet (L7), hos honorganets (15) fria ände, och vilken tätningsringytterytas maximala ytterdiameter (Er) intill läppen är större än den maximala innerdia- 25 metern (d4) av honorganets ändparti (39).

2. Skarv för högtrycksrörledning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att tätningsringens maxi- mala innerdiameter (Br) är mindre än hanorganets maxi- mala ytterdiameter (dl) minus summan av absolutvärdena 30 av de negativa toleranserna hos hanorganets maximala ytterdiameter (dl) och tätningsringens maximala inner- diameter (Br).

3. Skarv för högtrycksrörledning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att den axiella längden av hanorganets ändparti (45) är lika med summan av: (a) tätningsringens (17) axiella längd (Ll); (b) den negativa hälften av summan av absolutvär- 35 10 15 20 25 30 459 038 ll dena av de negativa toleranserna på hanorganets ytter- diameter och tätningsringens maximala innerdiameter (BI), multiplicerat med cotangenten för konvinkeln (a) hos hanorganets ändparti (45); (c) den negativa hälften av summan av absolutvär- dena för den positiva toleransen pà hanorganets mini- mala ytterdiameter (dz) och tätningsringens minimala innerdiameter (Cr), multiplicerat med cotangenten för konvinkeln (a) hos hanorganets ändparti; (d) produkten mellan avståndet (L4) som skiljer läppen fràn änden av honorganets (45) ändparti (39), cotangenten för konvinkeln (a) hos hanorganets ändparti (45), och tangenten för konvinkeln (b) hos honorganets ändparti (39); och (e) ett valt avstånd mellan hanorganets fläns (21) och tätningsringens (17) läpp (51).

4. Skarv för högtrycksrörledning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att den maximala innerdia- metern (d4) av honorganets ändparti (39) är lika med den maximala ytterdiametern (Er) av tätningsringens ytteryta (47) intill läppen (51) minus produkten av åtskild för tvâ gånger det avstånd (L4) med vilket läppen år från änden av honorganets ändparti och tangenten konvinkeln (b) hos honorganets ändparti (39).

5. Skarv för högtrycksrörledning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att det avstånd (L4) som läppen (51) är átskild från änden av honorganets ändparti (39) är väsentligen lika med 3,81 mm.

6. Skarv för högtrycksrörledning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att tätningsringens (17) axiella längd (Ll) väsentligen är lika med 22,2 mm och att läppens (51) axiella längd är väsentligen lika med 3,20 mm.