Результат интеллектуальной деятельности: УПЛОТНЕНИЕ С КРОМОЧНЫМИ ВЫСТУПАМИ

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] Данный документ является международной подачей заявки на патент США № 14/963,361, которая была подана 9 декабря 2015 г., которая включена в данный документ в своем полном объеме посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] Настоящее изобретение относится к уплотнениям для механических муфт и фитингов для соединения трубопроводных элементов.

Уровень техники

[0003] В механических муфтах и фитингах (таких как коленчатые и тройниковые фитинги) для соединения трубопроводных элементов используют гибкие упругие уплотнения для образования герметичных соединений, способных выдерживать рабочие давления для конкретного применения. В рабочем состоянии уплотнение размещается между сегментами или корпусными частями, которые соединяют болтами вместе, чтобы соответственно образовать муфту или фитинг. Уплотнение содержит кольцеобразные уплотнительные поверхности, которые сцепляются с внешними поверхностями трубопроводных элементов, когда трубопроводные элементы вставляют в или как-то иначе приводят в контакт с муфтой или фитингом. После надлежащего затягивания болтов уплотнение зажимается между сегментами муфты или корпусными частями и трубопроводными элементами, при этом сегменты или корпусные части захватывают и механически удерживают трубопроводные элементы и образуется герметичное соединение, способное выдерживать требуемое расчетное рабочее давление.

[0004] Однако в трубопроводной сети, содержащей десятки или сотни механических муфт или фитингов, одна или несколько муфт или фитингов могут быть установлены ненадлежащим образом. Наиболее распространенной проблемой являются незатянутые или недостаточно затянутые болты. Такая муфта или фитинг может быть негерметичным при рабочем давлении, а поскольку уплотнение содержит уплотнительные поверхности, которые сцепляются с трубопроводными элементами до затягивания болтов, такие ненадлежащим образом установленные муфты или фитинги могут поддерживать герметичное уплотнение при относительно низком испытательном давлении, используемом для проверки целостности трубопроводной сети, и соответственно могут выдавать ложную индикацию надлежащей установки. Поскольку установленные ненадлежащим образом муфты не подтекают под испытательным давлением, они не могут быть обнаружены до тех пор, пока к сети не будет приложено полное рабочее давление. Желательно предотвратить данную ситуацию и соответственно предпочтительно иметь уплотнения, которые заведомо подтекают, если муфта или фитинг, частью которого они являются, установлен ненадлежащим образом.

Сущность изобретения

[0005] Изобретение относится к уплотнению. В одном примерном варианте осуществления упомянутое уплотнение содержит кольцо, содержащее периферийную стенку, проходящую в окружном направлении вокруг него. К периферийной стенке прикреплен первый лепесток. первый лепесток продолжается в окружном направлении вокруг упомянутого кольца. На упомянутом первом лепестке расположена первая уплотнительная поверхность. Упомянутая первая уплотнительная поверхность продолжается в окружном направлении вокруг упомянутого кольца. По меньшей мере первый выступ проходит из первой уплотнительной поверхности. первый выступ образует закрываемый путь утечки через первую уплотнительную поверхность.

[0006] В качестве примера, первый лепесток может содержать свободный край, при этом первый выступ расположен около упомянутого свободного края. В другом примере первый лепесток содержит свободный край, при этом первый выступ расположен на расстоянии от упомянутого свободного края. Также в качестве примера, упомянутое уплотнение содержит по меньшей мере один второй выступ, продолжающийся из первой уплотнительной поверхности, причем второй выступ образует закрываемый путь утечки через первую уплотнительную поверхность.

[0007] В примерном варианте осуществления, первый лепесток содержит свободный край, и первый и второй выступы расположены около упомянутого свободного края. В качестве примера, первый и второй выступы могут быть расположены рядом друг с другом. В другом примере, первый и второй выступы расположены на расстоянии друг от друга в угловом направлении вокруг кольца. В конкретном примере, первый и второй выступы расположены под углом 180° друг от друга. В другом примере, первый лепесток содержит свободный край, и первый и второй выступы расположены на расстоянии от упомянутого свободного края. В другом примере, первый и второй выступы расположены рядом друг с другом. В другом примере, первый и второй выступы расположены на расстоянии друг от друга в угловом направлении вокруг кольца. В конкретном примере, первый и второй выступы расположены под углом 180° друг от друга

[0008] Также в качестве примера, первый лепесток может содержать свободный край, и первый выступ расположен рядом с свободным краем, при этом второй выступ расположен на расстоянии от упомянутого свободного края. В другом примере, первый и второй выступы расположены рядом друг с другом. Также в качестве примера, первый и второй выступы расположены на расстоянии друг от друга в угловом направлении вокруг кольца. В конкретном примере, первый и второй выступа расположены под углом 180° друг от друга. В конкретном примерном варианте осуществления, первый выступ имеет выпукло изогнутую форму. В конкретном примере, первый выступ имеет полусферическую форму.

[0009] В качестве другого примера, упомянутое уплотнение содержит третий и четвертый выступы, продолжающиеся из первой уплотнительной поверхности. Третий и четвертый выступы образуют соответствующие закрываемые пути утечки через первую уплотнительную поверхность. В одном примерном варианте осуществления, третий и четвертый выступы расположены рядом друг с другом около упомянутого свободного края. В конкретном примере, третий и четвертый выступы расположены рядом друг с другом на расстоянии от упомянутого свободного края. В другом примере, третий и четвертый выступы расположены на расстоянии относительно первого и второго выступов в угловом направлении вокруг кольца.

[0010] Примерный вариант осуществления уплотнения может содержать пятый и шестой выступы, продолжающиеся из первой уплотнительной поверхности. Пятый и шестой выступы образуют соответствующие закрываемые пути утечки через первую уплотнительную поверхность. В конкретном примере, пятый и шестой выступы расположены рядом друг с другом около свободного края. В другом примере, пятый и шестой выступы расположены рядом друг с другом на расстоянии от свободного края. Также в качестве примера, пятый и шестой выступы расположены на расстоянии относительно третьего и четвертого выступов в угловом направлении вокруг кольца, и третий и четвертый выступы расположены на расстоянии относительно первого и второго выступов в угловом направлении вокруг кольца. В конкретном примерном варианте осуществления, пятый и шестой выступы расположены под углом 120° от третьего и четвертого выступов, и третий и четвертый выступы расположены под углом 120° от первого и второго выступов.

[0011] В качестве примера, упомянутое уплотнение может дополнительно содержать второй лепесток, прикрепленный к периферийной стенке напротив первого лепестка. На втором лепестке расположена вторая уплотнительная поверхность. Вторая уплотнительная поверхность продолжается в окружном направлении вокруг кольца. В другом примере, по меньшей мере один второй выступ продолжается из второй уплотнительной поверхности, причем второй выступ образует закрываемый путь утечки через вторую уплотнительную поверхность.

[0012] Другое примерное уплотнение содержит первое кольцо, содержащее первую периферийную стенку, проходящую в окружном направлении вокруг него. К первой периферийной стенке прикреплен первый лепесток. Первый лепесток проходит в окружном направлении вокруг первого кольца. На первом лепестке расположена первая уплотнительная поверхность. Первая уплотнительная поверхность проходит в окружном направлении вокруг первого кольца. По меньшей мере один первый выступ продолжается из первой уплотнительной поверхности. Первый выступ образует закрываемый путь утечки через первую уплотнительную поверхность. Второе кольцо содержит вторую периферийную стенку, проходящую в окружном направлении вокруг второго кольца. К второй периферийной стенке прикреплен второй лепесток. Второй лепесток проходит в окружном направлении вокруг второго кольца. Вторая уплотнительная поверхность расположена на втором лепестке. Вторая уплотнительная поверхность проходит в окружном направлении вокруг второго кольца. Патрубок соединяет первое и второе кольцо друг с другом.

[0013] В качестве примера, первый лепесток содержит свободный край. Первый выступ расположен около упомянутого свободного края. В другом примере, первый лепесток содержит свободный край, и первый выступ расположен на расстоянии от упомянутого свободного края. В другом примере, по меньшей мере один второй выступ продолжается из первой уплотнительной поверхности. Второй выступ образует закрываемый путь утечки через первую уплотнительную поверхность. В примерном варианте осуществления, первый лепесток содержит свободный край, и первый и второй выступы расположены около упомянутого свободного края. В качестве примера, первый и второй выступы расположены рядом друг с другом. В другом примере, первый и второй выступы расположены на расстоянии друг от друга в угловом направлении вокруг кольца. В конкретном примерном варианте осуществления, первый и второй выступы расположены под углом 180° друг от друга.

[0014] В примерном варианте осуществления, первый лепесток содержит свободный край, и первый и второй выступы расположены на расстоянии от упомянутого свободного края. В другом примере, первый и второй выступы расположены рядом друг с другом. Также в качестве примера, первый и второй выступы расположены на расстоянии друг от друга в угловом направлении вокруг кольца. В конкретном примере, первый и второй выступы расположены под углом 180° друг от друга.

[0015] В примерном варианте осуществления, первый лепесток содержит свободный край, и первый выступ расположен около упомянутого свободного края, при этом второй выступ расположен на расстоянии от упомянутого свободного края. В качестве примера, первый и второй выступы расположены рядом друг с другом. В другом примере, первый и второй выступы расположены на расстоянии друг от друга в угловом направлении вокруг кольца. В конкретном примере, первый и второй выступы расположены под углом 180° друг от друга.

[0016] В качестве примера, первый выступ имеет выпукло изогнутую форму. В конкретном примере, первый выступ имеет полусферическую форму.

[0017] Примерный вариант осуществления может дополнительно содержать третий и четвертый выступы, продолжающиеся из первой уплотнительной поверхности. Третий и четвертый выступы образуют соответствующие закрываемые пути утечки через первую уплотнительную поверхность. В примерном варианте осуществления, третий и четвертый выступы расположены рядом друг с другом около свободного края. В другом примере, третий и четвертый выступы расположены рядом друг с другом на расстоянии от свободного края. Также в качестве примере, третий и четвертый выступы расположены на расстоянии относительно первого и второго выступов в угловом направлении вокруг кольца. В конкретном примерном варианте осуществления, третий и четвертый выступы расположены под углом 180° от первого и второго выступов. В другом примерном варианте осуществления, упомянутое уплотнение дополнительно содержит по меньшей мере один второй выступ, продолжающийся из второй уплотнительной поверхности. В качестве примера, первое и второе кольца ориентированы под углом относительно друг друга. В конкретном примере, первое и второе кольца имеют угол ориентации, равный 90°.

[0018] Изобретение также включает фитинг для соединения оп меньшей мере двух трубопроводных элементов вместе. В одном примерном варианте осуществления фитинг содержит первую и вторую корпусные части, прикрепленные друг к другу и образующие по меньшей мере первое и второе гнезда для приема трубопроводных элементов. корпусные части дополнительно образуют канал для текучей среды, проходящий между первым и вторым гнездами. Уплотнение расположено между первой и второй корпусными частями. В примерном варианте осуществления уплотнение содержит первое кольцо, содержащее первую периферийную стенку, проходящую в окружном направлении вокруг него. Первое кольцо размещается в пределах первого гнезда. Первый лепесток прикреплен к первой периферийной стенке. Первый лепесток проходит в окружном направлении вокруг первого кольца. Первая уплотнительная поверхность расположена на первом лепестке. Первая уплотнительная поверхность проходит в окружном направлении вокруг первого кольца. По меньшей мере один первый выступ продолжается из первой уплотнительной поверхности. Первый выступ образует закрываемый путь утечки через первую уплотнительную поверхность. Второе кольцо, содержащее вторую периферийную стенку, проходит в окружном направлении вокруг второго кольца. Второе кольцо размещается в пределах второго гнезда. Второй лепесток прикреплен к второй периферийной стенке. Второй лепесток проходит в окружном направлении вокруг второго кольца. Вторая уплотнительная поверхность расположена на втором лепестке. Вторая уплотнительная поверхность проходит в окружном направлении вокруг второго кольца. Патрубок соединяет первое и второе кольцо друг с другом и проходит вдоль канала для текучей среды. Множество регулируемых соединительных элементов прикрепляют первую и вторую корпусные части друг к другу. Корпусные части поддерживаются на расстоянии друг от друга, достаточном для того, чтобы обеспечить возможность введения трубопроводных элементов в гнезда, в то время как корпусные части прикреплены друг к другу. Первая и вторая уплотнительные поверхности соответственно контактируют с трубопроводными элементами. Первый выступ сцепляется с одним из трубопроводных элементов и удерживает часть первой уплотнительной поверхности на расстоянии от него. Каждый соединительный элемент является затягиваемым с возможностью регулирования, для того чтобы подтягивать корпусные части друг к другу и поджимать упомянутую часть первой уплотнительной поверхности в уплотнительное сцепление с одним трубопроводным элементом, тем самым закрывая путь утечки.

[0019] В конкретном примерном варианте осуществления, корпусные части поддерживаются в предварительно собранном состоянии на уплотнении на расстоянии друг от друга, достаточном для того, чтобы обеспечить возможность введения трубопроводных элементов в гнезда.

[0020] Изобретение также включает муфту для соединения трубопроводных элементов торец к торцу. В примерном варианте осуществления упомянутая муфта содержит множество сегментов, прикрепленных друг к другу торец к торцу и окружающих центральное пространство. Каждый из упомянутых сегментов содержит канал, проходящий в окружном направлении вокруг и обращенный к упомянутому центральному пространству. Соединительные элементы расположены на противоположных концах сегментов. Соединительные элементы являются затягиваемыми с возможностью регулирования, для того чтобы подтягивать сегменты друг к другу. Уплотнение расположено между сегментами. В качестве примера, уплотнение содержит кольцо, содержащее периферийную стенку, проходящую в окружном направлении вокруг него. Упомянутое кольцо размещается в упомянутых каналах. Первый лепесток прикреплен к периферийной стенке. Первый лепесток проходит в окружном направлении вокруг кольца. Первая уплотнительная поверхность расположена на первом лепестке. Первая уплотнительная поверхность проходит в окружном направлении вокруг кольца. По меньшей мере один первый выступ продолжается из первой уплотнительной поверхности. Второй лепесток прикреплен к периферийной стенке напротив первого лепестка. Второй лепесток проходит в окружном направлении вокруг кольца. Вторая уплотнительная поверхность расположена на втором лепестке. Вторая уплотнительная поверхность проходит в окружном направлении вокруг кольца. Сегменты поддерживаются на расстоянии друг от друга, достаточном для того чтобы обеспечить возможность введения трубопроводных элементов в центральное пространство, в то время как сегменты прикреплены друг к другу. Первая и вторая уплотнительные поверхности соответственно контактируют с трубопроводными элементами. Первый выступ сцепляется с одним из трубопроводных элементов и удерживает часть первой уплотнительной поверхности на расстоянии от него. Затягивание соединительных элементов подтягивает сегменты друг к другу, тем самым поджимая упомянутую часть первой уплотнительной поверхности в уплотнительное сцепление с одним трубопроводным элементом, тем самым закрывая путь утечки. В примерном варианте осуществления сегменты поддерживаются в предварительно собранном состоянии на упомянутом уплотнении на расстоянии друг от друга, достаточном, для того чтобы обеспечить возможность введения трубопроводных элементов в центральное пространство.

Краткое описание чертежей

[0021] Фиг.1 представляет собой аксиальный вид примерного варианта осуществления уплотнения в соответствии с изобретением;

Фиг.1А и 1В представляют собой частичные виды дополнительных примерных вариантов осуществления уплотнения в соответствии с изобретением;

Фиг.2 представляет собой вид в разрезе по линии 2-2, показанной на фиг.1;

Фиг.3 представляет собой аксиальный вид примерной муфты с использованием примерного уплотнения, показанного на фиг.1;

Фиг.4 представляет собой вид в разрезе по линии 4-4, показанной на фиг.3;

Фиг.5 показывает вид в продольном разрезе, показывающий образование трубного соединения с использованием примерного уплотнения, показанного на фиг.1;

Фиг.5А показывает часть фиг.5 в увеличенном масштабе;

Фиг.5В и 5С показывают частичные аксиальные виды в увеличенном масштабе в разрезах, выполненных соответственно по линиям 5В и 5С, показанным на фиг.5;

Фиг.6 представляет собой вид в продольном разрезе, показывающий образование трубного соединения с использованием примерного уплотнения, показанного на фиг.1;

Фиг.6А показывает часть фиг.6 в увеличенном масштабе;

Фиг.6В и 6С показывают частичные аксиальные виды в увеличенном масштабе в разрезах, выполненных соответственно по линиям 6В и 6С, показанным на фиг.6;

Фиг.7 представляет собой вид в продольном разрезе другого примерного варианта осуществления уплотнения в соответствии с изобретением;

Фиг.8 представляет собой изометрическое изображение уплотнения, показанного на фиг.7;

Фиг.9 представляет собой изометрическое изображение с пространственным разделением элементов другого варианта осуществления примерного уплотнения в соответствии с изобретением;

Фиг.10 представляет собой изометрическое изображение примерного фитинга с использованием примерного уплотнения, показанного на фиг.7;

Фиг.11 представляет собой вид фитинга в продольном разрезе, выполненном по линии 11-11, показанной на фиг.10;

Фиг.12 представляет собой изометрическое изображение примерного фитинга с использованием примерного уплотнения, показанного на фиг.7;

Фиг.13 представляет собой вид фитинга в продольном разрезе, выполненном по линии 13-13, показанной на фиг.12.

Подробное описание

[0022] На фиг.1 и 2 показано примерное уплотнение 10 в соответствии с изобретением. Уплотнение 10 выполнено из гибкого упругого материала, такого как этилен-пропиленовый каучук (ethylene-propylene-diene monomer - EPDM), нитрильный каучук, а также другие эластомеры, и содержит кольцо 12, содержащее периферийную стенку 14, которая проходит в окружном направлении вокруг упомянутого кольца. Первый лепесток 16 прикреплен к периферийной стенке 14, при этом первый лепесток проходит также в окружном направлении вокруг упомянутого кольца. Первая уплотнительная поверхность 18 расположена на первом лепестке. Уплотнительная поверхность 18 проходит в окружном направлении вокруг кольца 12 и сцепляется с трубопроводным элементом для осуществления герметичного уплотнения, как описано ниже (см. также фиг.5 и 6). По меньшей мере один выступ 20 продолжается из уплотнительной поверхности 18. Когда уплотнительная поверхность 18 сцепляется с трубопроводным элементом, выступ образует закрываемый путь 22 утечки через уплотнительную поверхность посредством удерживания части уплотнительной поверхности на расстоянии от трубопроводного элемента.

[0023] В примерном уплотнении 10 предусмотрено шесть выступов 20, размещенных тремя парами 24, 26 и 28, при этом выступы 20 каждой пары расположены рядом друг с другом. Каждый выступ образует потенциальный путь 22 утечки как между, так и рядом с выступами 20. Пары 24, 26 и 28 выступов расположены на уплотнительной поверхности 18 на расстоянии друг от друга в угловом направлении вокруг кольца. В данном конкретном примере пары расположены под углом 120° друг от друга (см. фиг.1). Возможны, конечно, другие угловые конфигурации.

[0024] Лепесток 16 содержит свободный край 30, и на фиг.1 и 2 показаны выступы 20, расположенные на уплотнительной поверхности 18 около свободного края 30. Предполагается, что другие конфигурации также будут эффективными при создании закрываемого пути 22 утечки, как показано на фиг.1А, где соседние выступы 20 расположены на уплотнительной поверхности на расстоянии от свободного края, разнесенные друг от друга в угловом направлении вокруг кольца 12. На фиг.1В показана другая конфигурация, в которой пара соседних выступов 20 расположена на уплотнительной поверхности 18 так, что один выступ расположен рядом со свободным краем, а другой на расстоянии от него. В данном примере выступы 20 разнесены друг от друга в угловом направлении вокруг кольца 12.

[0025] В примерном варианте осуществления уплотнения 10 выступы имеют выпукло изогнутую форму. Как показано на фиг.1 и 2, выступы имеют форму полусферы 32. Возможны также другие выпуклые формы, такие как эллипсоиды, овалы и др. Предполагается также, что невыпуклые формы, такие как конусы, кубы, параллелепипеды и пирамиды, будут эффективными в качестве выступов 20.

[0026] Примерный вариант осуществления уплотнения 10, показанный на фиг.1 и 2, приспособлен для использования с механической муфтой 34, пример которой показан на фиг.3 и 4. Уплотнение 10 для использования с муфтой 34 содержит второй лепесток 36, прикрепленный к периферийной стенке 14 напротив первого лепестка 16, причем второй лепесток проходит в окружном направлении вокруг кольца 12. Вторая уплотнительная поверхность 38 расположена на втором лепестке 36, причем вторая уплотнительная поверхность проходит также в окружном направлении вокруг кольца 12. Второй лепесток 36 содержит свободный край 40. Как показано на фиг.2, выступы 20 могут быть также расположены на втором лепестке 36 в разных конфигурациях, как описано выше. В данном примерном варианте осуществления на втором лепестке 36 расположен только один выступ 20.

[0027] Как показано на фиг.3 и 4, муфта 34 содержит множество сегментов, в данном примере два сегмента 42 и 44, прикрепленные друг к другу торец к торцу, тем самым окружая центральное пространство 46. Как показано на фиг.4, каждый сегмент 42 и 44 содержит канал 48, который проходит в окружном направлении вокруг и обращен к центральному пространству 46. Как показано на фиг.3, соединительные элементы 50 расположены на противоположных концах каждого сегмента 42 и 44. Соединительные элементы 50 являются затягиваемыми с возможностью регулирования, для того чтобы подтягивать сегменты 42 и 44 друг к другу. В данном примере соединительные элементы 50 содержат консоли 52, которые выступают наружу из концов сегментов 42 и 44. Консоли 52 принимают крепежные элементы, которые обеспечивают механическое регулирование для подтягивания сегментов друг к другу при затягивании.

[0028] Как показано на фиг.4, уплотнение 10 размещается в каналах 48 каждого сегмента 42 и 44 и расположено между сегментами. В конкретном примерном варианте осуществления, уплотнение 10 выполнено так, что оно поддерживает сегменты на расстоянии друг от друга, достаточном, для того чтобы обеспечить возможность введения трубопроводных элементов в муфту в предварительно собранном состоянии, показанном на фиг.3. В предварительно собранном состоянии сегменты 42 и 44 поддерживаются на расстоянии друг от друга и удерживаются относительно уплотнения 10 посредством крепежных элементов 54.

[0029] На фиг.5 и 6 показано, как образовать трубное соединение с использованием примерного уплотнения 10 в соответствии с изобретением. Как показано на фиг.5, трубопроводные элементы 56 и 58 вводят в центральное пространство 46, образованное посредством сегментов 42 и 44 муфты 34 в ее предварительно собранном состоянии. Отмечается, что трубопроводные элементы входят в контакт и деформируют уплотнительные поверхности 18 и 38 уплотнения 10. При отсутствии одного или более выступов 20 на по меньшей мере одной из уплотнительных поверхностей 18 или 38, возможно образование уплотнение низкого давления между уплотнением 10 и трубопроводными элементами несмотря на то, что крепежные элементы 54 еще не затянуты или затянуты недостаточно для образования надлежащего уплотнительного соединения. В результате, во время испытаний трубопроводной сети при низком давлении, сеть может выдерживать давление и оказываться герметичной, тем самым создавая ложную индикацию, что все муфты установлены надлежащим образом. Однако, когда к сети прикладывают (значительно более высокое) рабочее давление, данные незатянутые или недостаточно затянутые соединения могут подтекать.

[0030] В другом варианте осуществления, упомянутая муфта предварительно не собирается, для того чтобы принимать трубопроводные элементы посредством введения, а должна вначале быть разобрана для удаления уплотнения между сегментами. После удаления уплотнение сначала смазывают и затем растягивают для приема первого из упомянутых трубопроводных элементов, при этом уплотнение целиком размещают на упомянутом одном трубопроводном элементе. Затем второй трубопроводный элемент размещают торец к торцу с первым трубопроводным элементом и уплотнение перемещают так, что соответствующие уплотнительные поверхности сцепляются с соответствующими трубопроводными элементами. Затем при уплотнении, установленном на обоих трубопроводных элементах, по одному размещают сегменты, накрывая концы трубопроводных элементов и захватывая кольцевое уплотнение между ними.

[0031] Как показано на фиг.5А и 5В (для предварительно собранных или предварительно несобранных муфт), если один или более выступов 20 находятся на одной или обеих уплотнительных поверхностях 18 и 38 (показана 38), то они предотвращают преждевременное уплотнение благодаря наличию путей 22 утечки между уплотнительными поверхностями 18 и 38 и трубопроводными элементами 56 и 58, когда муфта 34 еще находится в предварительно собранном состоянии (или до затягивания крепежных элементов для предварительно несобранной муфты). Пути утечки образуются, поскольку выступы 20 удерживают часть одной или обеих уплотнительные поверхности 18 и 38 на расстоянии от трубопроводных элементов. Пути 22 утечки, образованные посредством выступов 20, гарантируют, что испытание при низком давлении надежно покажет, все ли муфты установлены надлежащим образом. Как показано на фиг.6, 6А и 6В, пути 22 утечки закрываются и образуется эффективное уплотнение, когда крепежные элементы 54 (см. также фиг.3) затянуты в достаточной степени, для того чтобы подтягивать сегменты 42 и 44 друг к другу, тем самым сжимая и деформируя уплотнение 10 и усиливая сцепление между сегментами и трубопроводными элементами для образования герметичного механического соединения. Сравнение фиг.5А и 6А показывает подробно, что закрытие пути утечки осуществляется посредством деформирования лепестка 36 для приведения внешней части 38а уплотнительной поверхности 38 в контакт с трубопроводным элементом 58. На фиг.5С и 6С показана аналогичная работа лепестка 16, который содержит два выступа 20 и в котором внешняя часть 18а уплотнительной поверхности 18 осуществляет уплотнение к трубопроводному элементу 56. Достаточность затягивания может быть определена, например, посредством контакта «площадка к площадке» между противоположными консолями 52 на сегментах 42 и 44 (см. фиг.3) или посредством затягивания крепежных элементов с заданным крутящим моментом, известным из расчетов и экспериментов, для осуществления герметичного механического соединения. Сцепление между муфтой 34 и трубопроводными элементами может быть осуществлено посредством выступающих внутрь шпонок 60 на каждом сегменте, входящих в зацепление с кольцеобразными пазами 62 в трубопроводных элементах, как показано на фиг.6. Хотя в качестве примера показаны трубопроводные элементы с пазами, понятно, что уплотнения в соответствии с изобретением также эффективны при использовании трубопроводных элементов с ровными концами, а также трубопроводных элементов с концами с буртиками.

[0032] Фиг.7 и 8 показывают другое примерное уплотнение 64 в соответствии с изобретением. Уплотнение 64 выполнено из гибкого упругого материала, такого как как этилен-пропиленовый каучук (ethylene-propylene-diene monomer - EPDM), нитрильный каучук, а также другие эластомеры, и используется с фитингом, таким как коленчатый фитинг, показанный на фиг.10-13. Уплотнение 64 содержит первое кольцо 66, содержащее периферийную стенку 68, которая проходит в окружном направлении вокруг первого кольца. Первый лепесток 70 прикреплен к периферийной стенке 68, при этом первый лепесток проходит также в окружном направлении вокруг упомянутого кольца. Первая уплотнительная поверхность 72 расположена на первом лепестке. Уплотнительная поверхность 72 проходит в окружном направлении вокруг первого кольца 66 и сцепляется с трубопроводным элементом для осуществления герметичного уплотнения, как описано ниже. По меньшей мере один выступ 74 продолжается из первой уплотнительной поверхности 72. Когда первая уплотнительная поверхность 72 входит в контакт с трубопроводным элементом, выступ образует закрываемый путь 76 утечки через уплотнительную поверхность. Уплотнение 64 также содержит второе кольцо 78, содержащее периферийную стенку 80, которая проходит в окружном направлении вокруг второго кольца. Второй лепесток 82 прикреплен к периферийной стенке 80, при этом второй лепесток проходит также в окружном направлении вокруг упомянутого кольца. Вторая уплотнительная поверхность 84 расположена на втором лепестке. Уплотнительная поверхность 84 проходит в окружном направлении вокруг второго кольца 78 и сцепляется с трубопроводным элементом для осуществления герметичного уплотнения, как описано ниже. По меньшей мере один выступ 74 продолжается из второй уплотнительной поверхности 84. Когда вторая уплотнительная поверхность 84 входит в контакт с трубопроводным элементом, выступ образует закрываемый путь 76 утечки через уплотнительную поверхность. Патрубок 86 соединяет первое и второе кольца друг с другом. Патрубок 86 может быть выполнен за одно целое с первым и вторым кольцами 66 и 78 или он может представлять собой отдельный элемент, как показано на фиг.9.

[0033] В примерном уплотнении 64, показанном на фиг.8, предусмотрено четыре выступа 74, размещенные двумя парами 88 и 90, причем выступы 74 каждой пары расположены рядом друг с другом. Каждый выступ образует потенциальный путь 76 утечки как между, так и рядом с выступами 74. Пары 88 и 90 выступов расположены на одной или обеих уплотнительных поверхностях 72 и 84 (см. также фиг.7) на расстоянии друг от друга в угловом направлении вокруг кольца. В данном конкретном примере пары расположены под углом 180° друг от друга (см. фиг.8). Возможны, конечно, другие угловые конфигурации.

[0034] Как показано на фиг.7, первый и второй лепестки 70 и 82 каждый содержит соответствующие свободные края 92 и 94. На фиг.7 показаны выступы 74, расположенные на уплотнительных поверхностях 72 и 84 рядом со свободными краями 92 и 94. Предполагается, что другие конфигурации будут также эффективными при создании закрываемого пути 76 утечки, как показано на фиг.9, где соседние выступы 74 расположены на уплотнительной поверхности 72 на расстоянии от свободного края 92 разнесенные друг от друга в угловом направлении вокруг кольца 66. На фиг.9 показана другая конфигурация, в которой пара соседних выступов 74 расположена на уплотнительной поверхности так, что один выступ расположен около свободного края 92, а другой на расстоянии от него. В данных примерах выступы 74 разнесены друг от друга в угловом направлении вокруг кольца 66.

[0035] В примерном варианте осуществления уплотнения 64 выступы 74 имеют выпукло изогнутую форму. Как показано на фиг.7-9, выступы имеют форму полусферы 96. Возможны также другие выпуклые формы, такие как эллипсоиды, овалы и др. Предполагается, что невыпуклые формы, такие как конусы, кубы, параллелепипеды и пирамиды, также будут эффективными в качестве выступов 74.

[0036] Как показано на фиг.7, первое и второе кольца 66 и 78 ориентированы под углом относительно друг друга; другими словами, плоскость 66а, содержащая кольцо 66, ориентирована под углом относительно плоскости 78а, которая содержит кольцо 78. В показанном примерном варианте осуществления угол 98 ориентации равен 90°, в соответствии с коленчатым фитингом, но возможны, конечно, другие углы ориентации.

[0037] Примерные варианты осуществления уплотнения 64, показанные на фиг.7 и 9, используются с фитингом 100, показанным на фиг.10-13. Фитинг 100 содержит первую и вторую корпусные части 102 и 104, которые прикрепляются друг к другу и тем самым образуют первое и второе гнезда 106 и 108 и канал 110 для текучей среды, проходящий между (фиг.11). Гнезда 106 и 108 принимают трубопроводные элементы 112 и 114. Как показано на фиг.10 и 11, уплотнение 64 расположено между первой и второй корпусными частями 102 и 104. Кольцо 66 уплотнения 64 размещается в гнезде 106, а кольцо 78 уплотнения 64 размещается в гнезде 108. Патрубок 86 проходит вдоль канала 110 для текучей среды, образованного посредством корпусных частей 102 и 104.

[0038] Как показано на фиг.10, соединительные элементы 116 расположены на корпусных частях 102 и 104. Соединительные элементы 116 являются затягиваемыми с возможностью регулирования, для того чтобы подтягивать корпусные части 102 и 104 друг к другу. В данном примере соединительные элементы 116 содержат консоли 118, которые выступают наружу из корпусных частей 102 и 104. Консоли 118 принимают крепежные элементы 120, которые обеспечивают механическое регулирование для подтягивания корпусных частей друг к другу при затягивании.

[0039] Для конкретного примерного варианта осуществления, показанного на фиг.10-13, кольца 66 и 78 уплотнения 64 выполнены с возможностью удерживания корпусных частей 102 и 104 в предварительно собранном состоянии на расстоянии друг от друга, достаточном для обеспечения возможности введения трубопроводных элементов в фитинг, как показано на фиг.10. В предварительно собранном состоянии корпусные части 102 и 104 поддерживаются на расстоянии друг от друга и удерживаются относительно колец 66 и 78 посредством крепежных элементов 120.

[0040] Фиг.10-13 показывают, как образовать трубное соединение с использованием примерного уплотнения 64 в соответствии с изобретением. Как показано на фиг.10, трубопроводные элементы 112 и 114 вставляют в гнезда 106 и 108, образованные посредством корпусных частей 102 и 104 фитинга 100 в его предварительно собранном состоянии. Как показано на фиг.11, при введении трубопроводные элементы 112 и 114 входят в контакт и деформируют уплотнительные поверхности 72 и 84 уплотнения 100. При отсутствии одного или более выступов 74 на по меньшей мере одной из уплотнительных поверхностей 72 или 84, возможно образование уплотнения низкого давления между уплотнением 100 и трубопроводными элементами несмотря на то, что крепежные элементы 120 еще не затянуты или затянуты недостаточно для образования надлежащего уплотнительного соединения. В результате, во время испытаний трубопроводной сети при низком давлении, сеть может поддерживать давление и оказываться герметичной, тем самым создавая ложную индикацию, что все фитинги установлены надлежащим образом. Однако когда к сети прикладывают (гораздо более высокое) рабочее давление, эти незатянутые или недостаточно затянутые соединения могут подтекать.

[0041] Если, как показано, один или более выступов 74 расположены на одной или обеих уплотнительных поверхностях 72 и 84, то они предотвращают преждевременное уплотнение посредством образования путей 76 утечки между уплотнительными поверхностями 72 и 84 и трубопроводными элементами 112 и 114, когда фитинг 100 еще находится в предварительно собранном состоянии. Пути утечки образуются, поскольку выступы 74 удерживают часть одной или обеих уплотнительных поверхностей 72 и 84 на расстоянии от трубопроводных элементов. Пути 76 утечки, образованные посредством выступов 74, гарантируют, что испытание при низком давлении надежно покажет, все ли фитинги установлены надлежащим образом. Как показано на фиг.12 и 13, пути 76 утечки закрываются и образуется эффективное уплотнение, когда крепежные элементы 120 затянуты в достаточной степени, для того чтобы подтягивать корпусные части 102 и 104 друг к другу, тем самым сжимая и деформируя уплотнение 64 и усиливая сцепление между корпусными частями и трубопроводными элементами для образования герметичного механического соединения. Как видно в сравнении фиг.11 и 13, работа уплотнения 64 аналогична работе уплотнения 10 тем, что при затягивании крепежных элементов лепестки 70 и 82 деформируются так, что внешние части 72а и 84а уплотнительных поверхностей 72 и 84 сцепляются с трубопроводными элементами 112 и 114 соответственно, образуя уплотнение. Достаточность затягивания может быть определена, например, посредством контакта «площадка к площадке» между противоположными консолями 118 на корпусных частях 102 и 104, как показано на фиг.12, или посредством затягивания крепежных элементов 120 с конкретным крутящим моментом, известным из расчетов и экспериментов, для осуществления герметичного механического соединения. Контакт между фитингом 100 и трубопроводными элементами 112 и 114 может быть осуществлен посредством выступающих внутрь шпонок 122, окружающих каждое гнездо, входящих в зацепление с кольцеобразными пазами 124 в трубопроводных элементах, как показано на фиг.13. Хотя в качестве примера показаны трубопроводные элементы с пазами, понятно, что уплотнения в соответствии с изобретением также эффективны при использовании трубопроводных элементов с ровными концами, а также трубопроводных элементов с концами с буртиками.

[0042] Предполагается, что уплотнения для муфт и фитингов, содержащие путь утечки, как в примерах, описанных в данном документе, повышают надежность испытания трубопроводной сети под давлением и соответственно повышают эффективность монтажа механических соединений.