用于连接管道、包括套环和垫圈的夹紧系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于连接第一管道和第二管道的夹紧系统，该第一管道和第二管道的相对端部具有相对于该管道的圆柱形外表面突出的支承表面，该系统包括套环和垫圈，套环能够围绕管道的支承表面夹紧。


背景技术：

2.专利ep1 451 498、ep2 598 785和ep3 232 107公开了一种夹紧系统，其包括套环和预先安装在套环中的垫圈，该套环具有能够通过减小其直径而被夹紧的皮带。更具体地，该系统包括垫圈，该垫圈包括形成密封件的封闭环形部分和将该密封件连接到套环的凸耳。该垫圈首先相对于该套环的皮带被固定，使得在该垫圈的环形部分与该皮带的内周边之间形成环形空间，以允许在该垫圈的环形部分与该皮带之间的管道的端部的接合。然后，内管道本身被接合以与垫圈的环形部分接触。该装置特别适于夹紧装配在一起并且具有径向突出表面的两个管道，该径向突出表面用作夹紧套环的轴承，该夹紧套环包括能够容纳这些径向突出表面的凹部，垫圈的环形部分自身具有适于这些突出表面的形状。
3.具体地，垫圈可以由不锈钢类型的金属制成，也可以由套环的皮带制成。
4.在上述专利中，特别是在ep1 451 498和ep2 598 785中，通过不同类型的凸耳将垫圈相对于处于松开状态的套环保持就位。一些凸耳是内部凸耳，其完全容纳在皮带的内部并且具有径向凸起的凸舌的形式，以支承在皮带的侧面中的一个的内周边上，并且保持垫圈相对于套环在该侧面向外的第一方向上的轴向位移。比内部凸耳更长的其他凸耳成形为钩形，其头部向外突出超过该皮带侧面的边缘，以便钩在其上，从而相对于沿相反方向的轴向位移保持垫圈。因此，这两种类型的凸耳在夹紧套环之前保持垫圈相对于套环的轴向定位，并确保存在上述环形空间。还有其他凸耳用于使垫圈相对于套环居中。
5.这些系统是令人满意的，但是需要相对复杂的几何形状和不同的制造步骤来为凸耳的垫圈装备这些不同的类型凸耳。


技术实现要素：

6.本公开旨在至少基本上克服上述缺点。
7.因此，本发明涉及一种用于连接第一管道和第二管道的夹紧系统，第一管道和第二管道的相对端部具有相对于管道的圆柱形外表面突出的支承表面，该系统包括能够被夹紧的套环和垫圈，该套环包括皮带，该皮带能够通过其限定凹部的内周边与支承表面配合，该支承表面能够插入凹部中，垫圈包括设置在皮带内部的环形部分，以及承载凸耳，该凸耳具有配置成钩在皮带的边缘上的钩子和在环形部分与钩子之间延伸的链接部分，该链接部分承载至少一个保持翼，该保持翼径向向外弯曲并且具有与钩子间隔开的保持边缘，该保持翼具有朝向其自由端部减小的轴向测量的宽度，皮带的边缘容纳在保持边缘与钩子之间形成的空间中。
8.因此，同一支撑凸耳通过其钩子和弯曲的保持翼允许在两个相对的轴向方向上相
对于套环保持垫圈，并在垫圈和皮带的相邻侧面之间保持接合管道端部所需的环形空间，以将夹紧系统预先安装在该管道上。因此，它执行垫圈的双轴向保持功能和间隔件功能。根据本发明，保持翼的轴向宽度朝向其自由端部减小。在夹紧套环的过程中，支撑凸耳、特别是保持翼变形以使皮带有效地夹紧在支承表面上。实际上重要的是，在套环夹紧在管道上的状态下，将支撑凸耳、尤其是保持翼的径向空间需求减至最小。保持翼的这种变形——例如通过将保持翼径向向内弯折——减小了其径向高度，效果与保持翼相对于承载保持翼的链接部分展开一样。用于夹紧套环所施加的力的一部分被消耗以引起保持翼的变形，并且因此对于皮带在支承表面上的夹紧力不是直接有用的。申请人已经认识到，在保持翼的自由端部处提供小的宽度使得保持翼对径向变形力更敏感。换言之，由于其特定的形状，保持翼在适度的力的作用下开始变形，并且一旦这种变形开始，随着套环的夹紧变形继续，而不消耗显著的夹紧力。因此，尽管保持翼在其基部具有足够的宽度以使其能够承受轴向变形并执行垫圈的双轴向保持功能和间隔件功能，但在套环的夹紧期间，保持翼变形而不消耗为夹紧而施加的力的显著部分。保持翼的宽度可以不从其基部连续减小，而是至少在其径向外自由端部的区域中，保持翼具有随着其径向向外前进直到该自由端部而减小的宽度。然而，保持翼的宽度从其基部到其自由端部减小是有利的。
9.可选地，保持翼具有三角形形状。
10.可选地，保持翼在其自由端部处的宽度小于或等于保持翼在其基部的宽度的1/4，可选地小于或等于保持翼在其基部的宽度的1/10。
11.可选地，保持翼在其自由端部处的宽度小于或等于链接部分的长度的1/5，可选地小于或等于链接部分的长度的1/15。
12.可选地，保持翼在其基部处的宽度小于或等于链接部分的长度的1/3。
13.可选地，保持翼的自由端部形成尖端。
14.可选地，当径向观察时，保持翼的保持边缘具有凹形形状。
15.可选地，当径向观察时，保持翼的与保持边缘相对的边缘具有凸形形状。
16.可选地，链接部分在其两个边缘中的每一个上具有保持翼。
17.可选地，支撑凸耳具有向内的突起，该向内的突起被配置成抓握插入到套环中的管道的支承表面。
18.可选地，向内的突起包括凸舌，该凸舌由链接部分承载并且相对于该部分径向向内弯曲。
19.可选地，该凸舌在链接部分中切出。
20.可选地，该凸舌指向远离钩子的方向。
21.可选地，该链接部分大致轴向地延伸。
22.可选地，支撑凸耳与环形部分一体地形成。
附图说明
23.图1是从第一侧面截取的根据本公开的夹紧系统的透视图。
24.图2是从另一侧面截取的图1所示的系统的透视图。
25.图3是分解透视图，示出了分别表示的构成夹紧系统的不同元件，以及使用该系统组装的两个管道的端部。
26.图4是在图1的平面iv中的轴向截面视图，一方面示出了根据本公开的夹紧系统，并且另一方面示出了有待使用这个夹紧系统组装的两个管道的端部。
27.图5是图1的细节v的放大视图。
28.图6是图2的细节vi的放大视图。
29.图7是图4的细节vii的视图。
30.图8是类似于图4的一个变型的局部轴向截面图。
31.图9是示出密封件的一个变型的局部透视图。
32.图10示出了支撑凸耳的一个变型。
具体实施方式
33.图1示出了夹紧套环10，该夹紧套环包括皮带12，该皮带的端部径向地升高以分别形成夹紧凸耳12a和12b。为了夹紧套环，通过夹紧螺钉14与夹紧凸耳12a和12b的配合来减小皮带的直径。螺钉的柄14b穿过夹紧凸耳的孔，其头部14a与凸耳12a配合，并且相对端部设置有螺母14c，螺母14c在这种情况下经由间隔件14d与凸耳12b配合。
34.皮带12具有形成在该皮带的两个侧面(分别为12c和12d)之间的内凹部15(在图4中更好地可见)。在这种情况下形成密封的垫圈20设置在皮带的内部。如图4中最佳所示，该夹紧系统用于连接两个管道1和2，管道1和2的端部配备有支承表面1a和2a。为了连接这些管道，将其端部放在一起，直到它们轴向地位于凹部15中，并且减小皮带的直径，使得侧面12c和12d夹紧在支承表面1a和2a上。在这种情况下，在管道1、2的端部的径向凸缘上形成有支承面1a和2a。
35.在下文中，垫圈20将被称为密封件，尽管该密封功能仅仅是用于垫圈的功能的一个示例。它可以主要用于将套环预先安装在管道之一上。如图所示，密封件20设置在套环内。为了连接管道1和管道2，管道1a和管道2a的端部的前表面1'a和2'a放置在存在于密封件20中的环形密封部分21的任一侧上。
36.在本公开的含义内，管道1或2的向前方向是当它们的端部聚在一起以组装管道时朝向另一个管道2或1的方向。因此，支承面1a和2a形成在位于管道端部的径向凸缘的背面上。向后的方向显然是相反的方向。对于一个元件，向内方向是朝向轴线a的方向。向外的方向是相对的方向。
37.在这种情况下，环形密封部分包括金属垫圈22和固定到金属垫圈的非金属基垫圈24。在这种情况下，通过结合考虑图1、2和3将理解，环形密封部分包括金属垫圈22，设置在金属垫圈的第一面上的非金属基垫圈24和设置在金属垫圈的另一面上的另一非金属基垫圈26。因此，金属垫圈被夹在非金属基垫圈22和24之间。
38.例如，金属垫圈22可以由与皮带12相同的金属例如不锈钢制成。非金属基垫圈24、26可以由复合材料形成，例如云母基材料。
39.非金属基垫圈24和26由金属垫圈22承载。如图1至3所示，该金属垫圈22带有支撑凸耳，通过该支撑凸耳，金属垫圈和非金属基垫圈相对于套环10被支撑。因此，密封件被预安装在皮带中，也就是说，在将套环放置在管道上并将其夹紧之前，密封件是由套环承载的，这样使得套环和密封件可以作为整体来处理。
40.此外，金属垫圈还可以承载用于将配备有垫圈的套环预先安装在待组装的管道中
的一个上的支撑凸耳。因此，在放置另一个管道的端部并夹紧套环之前，由套环和密封件形成的组件可设置在其中一个管道的端部处并在该端部处保持就位。这些相同的凸耳可以具有双重功能：将密封件预先安装在皮带中，以及将由套环和密封件形成的组件预先安装在管道之一的端部处。这些支撑凸耳由金属垫圈22的外周边(远离皮带的轴线a)承载。
41.在这种情况下，示出了三种不同类型的凸耳。如图7和图9中最佳可见，支撑凸耳30具有弯曲成钩子以便能够钩在皮带12的侧面12c的边缘13上的端部30a。在凸耳30与金属垫圈22的外周边22'的连接区域与该钩子30a之间，凸耳30具有链接部分30b，该链接部分在这种情况下基本上轴向地，也就是说基本上平行于轴线a延伸。如在图7中更好地看到的，链接部分30b具有钩凸舌30c，该钩凸舌在链接部分30b中切出并且在从钩子30a到金属垫圈的外周边22’的方向上朝向其自由端部延伸的同时径向向内弯曲。凸舌30c用于将垫圈夹紧在管道1的支承表面1a上，以便将预安装的套环保持在管道的端部。可以看出，凸舌30c在远离钩子30a的方向上的定向防止管道沿着图4中指示的箭头r1沿管道1的向后方向从垫圈松脱。凸耳30的凸舌30c是被配置成抓握/夹紧插入到套环中的支承表面1a的内部突出的一个示例。
42.此外，支撑凸耳30具有保持翼30d，保持翼30d从链接部分30b的纵向边缘径向向外弯曲，即，远离轴线a移动。此外，保持翼30d具有保持边缘30d'，当密封件被预安装在垫圈中时，保持边缘30d'指向钩子30a的内表面并且因此指向皮带12的侧面12c的内表面。这些保持边缘30d'与钩子30a的内表面间隔开。侧面12c的边缘13容纳在由此形成在钩子30a和保持边缘30d之间的空间中。这允许通过在两个轴向方向上保持金属垫圈22而使其相对于套环的皮带被保持。
43.尽管附图示出了链接部分30b在其两个纵向边缘30b'中的每一个上具有保持翼30d(基本上平行于轴线a')，但是其可以仅具有一个保持翼。
44.从图7可以看出，保持翼30d具有轴向测量的宽度130d，该宽度朝向其自由端部30d”减小。因此，在套环的夹紧过程中，保持翼30d可以自然地滑动抵靠侧面12c的内周边并且弯曲或破碎而不阻碍夹紧。
45.可以看出，保持翼在其自由端部处的宽度非常小，从而在套环未夹紧的状态下几乎与侧面12c的内周边点接触。保持翼在其自由端部处的宽度小于或等于保持翼在其基部30d
”’
处的宽度的1/4，该基部是保持翼的一部分，保持翼通过该基部附接到承载该保持翼的链接部分30b。保持翼在其自由端部30d”处的宽度甚至小于或等于其在其基部30d
”’
处的宽度的1/10。
46.保持翼30d在其自由端部30d”处的宽度小于或等于链接部分30b的长度130b的1/5，该长度130b是轴向测量的。保持翼30d在其自由端部30d”处的宽度甚至小于或等于链接部分30b的长度130b的1/15。
47.保持翼30d在其基部30d
”’
处的宽度小于或等于链接部分30b的长度130b的1/3。
48.这些尺寸特征和这些几何比率允许在确保保持翼对轴向力具有良好阻力的需要与允许保持翼在径向力的作用下相当容易地变形以免消耗太多的夹紧力的需要之间获得优异的折衷。
49.通常，保持翼的自由端部30d”形成尖端，从而在套环的未夹紧状态下提供抵靠侧面12c内周边的大致点支承。
50.通常，保持翼具有三角形形状。在某种程度上，它具有溜冰鞋翼的形状，其在径向力的作用下非常容易弯曲，同时抵抗轴向力。制造保持翼的材料的量被最小化，这促进了保持翼在夹紧力作用下变形的能力，但是保持翼的基部足够宽，并且保持翼在径向上足够长以使保持翼执行其轴向保持功能和间隔件功能，只要套环未被夹紧。
51.当如图7中径向观察时，保持翼30d的保持边缘30d'具有凹形形状。这允许在夹紧过程中当该边缘向周围伸展以形成凸形表面时在该保持翼的保持边缘与该皮带侧面的边缘之间的弧到弧的枢转运动。这种枢转运动促进了保持翼在夹紧期间的摆动。
52.相反，保持翼30d的与其保持边缘30d”相对的边缘30dl具有凸形形状。
53.支撑凸耳可以与成条带状的垫圈整体形成。在进行连续弯折之前，先将支撑凸耳切出并整平。在平坦时，保持翼可形成三角形，该三角形的基部附接到链接部分，并且其旨在形成保持边缘的一侧大致上垂直于链接部分的纵向方向，而旨在形成与保持边缘相对的边缘的另一侧相对于该纵向方向倾斜约45
°
。在平坦时，用于形成保持边缘的保持翼的侧面可以是非常轻微的凹形，例如具有大曲率半径的圆弧形状，这不会消除保持翼的整体三角形形状。
54.支撑凸耳还包括凸耳32，这些凸耳在其自由端部处也具有钩子32a——该自由端部与这些钩子附接到垫圈22的外周边22'上的区域相对。这些凸耳32还包括轴向部分32b，该轴向部分在这些凸耳与垫圈22的附接部和钩子32a之间基本上轴向地延伸。这些凸耳32还具有与上述凸舌30c类似的钩凸舌32c。最后，这些凸耳32还包括定心翼32d，然而定心翼与前述保持翼30d背对地定向。实际上，定心翼32d从轴向部分32b的纵向边缘径向向内弯曲。这些定心翼32d具有纵向边缘32d'，该纵向边缘通过将垫圈相对于管道以径向间隙保持而有助于将套环预安装地保持在管道1的端部上。纵向边缘32d'可以局部地具有倾斜突出以促进其在夹紧过程中的弯折。
55.金属垫圈还具有凸耳34，如图1和3所示，凸耳34在其与垫圈22的外周边22'相对的自由端部位置处具有钩子34a，并具有从该垫圈延伸到这些钩子的轴向部分。这些凸耳用于将垫圈相对于皮带成角度地楔入，钩子34a被接合在皮带侧面12c的边缘13中的凹口13a内。
56.通常，支撑凸耳30和32交替地设置在垫圈22的外周上。这些凸耳30和32用于通过防止密封件相对于皮带沿与图4中所示的方向r1相对的方向移动而钩在皮带12侧面12c的边缘13上。保持翼30d用于通过限制垫圈相对于皮带沿方向r1位移来相对于皮带保持垫圈。这些凸耳以及凸耳32还具有用于将管道的端部保持在垫圈内的凸舌30c或32c。凸耳32还具有用于使管道相对于垫圈定心的定心翼32d。
57.特别是在图3中可以看出，支撑凸耳30和32与金属垫圈一体地形成。实际上，该金属垫圈通过切割、冲压和弯折而由条带整体地形成。
58.在图1至4所示的示例中，金属垫圈22和非金属垫圈24和26基本上是平面的。实际上，凸缘的前表面1'a和2'a——在其上形成有管道1和2的支承表面——径向地定向。
59.然而，如专利ep 1 451 498，ep 2 598 785或ep 3 232 107中所指出的，套环可以预先安装在其支承表面为截头圆锥体的管道上。在这种情况下，如图8所示，金属垫圈122可以具有截头圆锥形表面，特别是冲压的截头圆锥形表面。图8的截面示出了具有垫圈122和凸耳30、32和34的密封件120，凸耳30、32和34类似于先前描述的凸耳。皮带112类似于皮带12，除了其侧面112c和112b可以像v形的分支一样倾斜，适于管道101和102的喇叭形状。实
际上，管道101的支承表面101a具有形成喇叭形状的截头圆锥形状，并且管道102的支承表面102a具有正面102'a，该正面102'a也形成截头圆锥形表面以便适于前述喇叭形状。在相反方向上，相对于截头圆锥形部分102'a沿方向r2形成于后部的支承表面102a也是截头圆锥形的，基本平行于皮带112的侧面112b。如图所示，金属垫圈具有冲压的截头圆锥形表面122a，其与必须使用密封件120密封其连接的管道的表面101'a和102'a的形状相适应。非金属基垫圈124的一部分形成为平面环，该平面环变形以匹配金属垫圈122的截头圆锥形表面的截头圆锥形状。
60.例如，对于初始平坦的非金属基垫圈，由上述管道的截头圆锥形表面相对于垂直于轴线a的方向形成的角度α约为最大20度。然而，可以具有更大的角度α，例如大约45
°
，使用最初不是平面的、但因此例如通过加热成形的非金属基垫圈，特别是在垫圈包括可热成形的粘合剂的情况下。
61.与金属垫圈22不同，非金属基的垫圈24可以是完全环形的，没有固定凸耳等。非金属基垫圈由金属垫圈22承载。它可以以不同的方式固定到金属垫圈22上。例如，可以通过粘接固定到金属垫圈上。非金属基垫圈24可由金属垫圈22通过纯机械手段来支撑，该机械手段不需要外部材料如胶。因此，金属垫圈可承载保持凸耳，该保持凸耳与非金属基垫圈配合以相对于金属垫圈保持非金属基垫圈。因此，在图1和图5中可以看出，金属垫圈22具有由在该垫圈中的切口形成的凸耳36，该切口在轴向上略微拉直以形成其自由端部朝向轴线a定向的凸舌。这些保持凸耳36因此用于通过与非金属基垫圈24的外径向边缘24a配合来楔紧和保持非金属基垫圈24。同样地，如图2和6所示，金属垫圈22具有保持凸耳38，其类似于保持凸耳36，但轴向地定向在另一侧上，以保持位于垫圈22的另一个面上的非金属基垫圈26。
62.金属垫圈22可具有环形凸出部或通常具有环形浮凸，使其具有轴向变形能力。例如，在图3中，可以看出垫圈22具有在其一个面上突出的环形卷边22a，非金属基垫圈24抵靠该环形卷边设置。该非金属基垫圈24或26可以是平面的或具有环形凸出部24a。垫圈26的一部分可以具有环形凸出部26a。
63.图9示出了一个示例，其中非金属基垫圈124实际上由两个基础垫圈形成，两个基础垫圈分别为123和123'，例如通过粘接固定在一起。这些基础垫圈123和123'中的每一个分别具有环形凸出部123a和123b。因此，垫圈124不仅在其朝向金属垫圈22的第一面上具有环形凸出部，而且在相对的第二面上也具有环形凸出部。环形凸出部123a和123b被设置在相同的径向尺寸上以便在其间形成环形空间124'。在图9中还可以看出，金属垫圈22具有在其第一面上突出的环形凸出部22a，垫圈124抵靠该第一面设置，使得环形凸出部22a和123a彼此抵靠地设置。
64.金属垫圈22可以具有形成微小褶皱22b(见图7)的波纹或变形，而不是纯凸形的环形凸出部。
65.在刚刚描述的示例中，垫圈20包括金属部分22和非金属部分24或124。然而，垫圈可以是单组分的，并且特别地仅由金属部件22形成。
66.本发明特别关注支撑凸耳30及其保持翼30d。通过相对于皮带在两个轴向方向上保持垫圈而执行垫圈的轴向保持功能，并通过在垫圈的环形部分与皮带该侧面的内表面之间形成环形空间——管道的端部可以插入到该环形空间中以将夹紧系统预先安装在该管道上——来执行间隔件功能，这些凸耳和这些翼可用于钩住皮带的侧面。
67.通过在同一支撑凸耳上执行这两个功能，可以优化其效率。实际上有可能根据所希望的轴向阻力来选择支撑凸耳的数目和角度分布。可以具有比ep 1 451 498中更多的支撑凸耳，因为不必为仅用于相对于套环沿方向r1的位移保持垫圈的内部凸耳保留位置。
68.利用它们的内部突出(凸舌)30c，这些支撑凸耳30还执行将管道轴向保持在套环中的功能。
69.如所示，垫圈还可承载也用于钩在皮带上的凸耳32。由于定心翼32d，这些凸耳32还用于使夹紧系统在管道上定心。
70.同一凸耳可以既具有以保持翼30d的类型向外弯折的保持翼又具有以定心翼32d的类型向内弯折的定心翼。然后，该凸耳结合了上述垫圈的轴向保持功能和间隔件功能。如果进一步设置有凸舌30c类型的内部突出，则其进一步确保了管道的轴向保持功能。例如，在图10中示出了这样的多功能凸耳230。其具有钩子230a、链接部分230b、凸舌230c、与支承凸耳30中类似的保持翼230d以及与凸耳32中类似的定心翼232d。特别可以看出，保持翼230d具有类似于保持边缘30'd的保持边缘230'd，并且定心翼232d具有类似于边缘32d的纵向定心边缘。在这种情况下，保持翼230d和定心翼232d形成在链接部分的两个相对边缘上。保持翼230d具有与前述保持翼30d相同的几何特征和相同的尺寸比。
71.凸耳30和32或凸耳230可以具有相同的长度，这简化了制造。如果存在的话，则垫圈的成角度的楔入凸耳34也可以具有相同的长度。