Удерживающая уплотнительная прокладка для механических соединений труб

Удерживающая уплотнительная прокладка для механических соединений труб

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится, в общем, к соединениям между отрезками труб или между трубами и фитингами. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству и способу соединения двух отрезков трубы, который максимизирует преимущества как удерживаемых вставных соединений, так и механических соединений, которые известны на предшествующем уровне техники. Настоящее изобретение имеет применение для отрезков длинных труб, а также фитингов, дополнительных приспособлений и соединений.

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вследствие осевых усилий, движения земли и внешних механических сил, прикладываемых к трубам, в промышленности обращается существенное внимание проблеме сохранения соединений между соседними отрезками трубы после монтажа. Результатом этого внимания является библиотека различных решений и способов, известных на предшествующем уровне техники. Большинство этих решений может быть отнесено к категории "вставных" соединений или "механических соединений". Ссылки на "трубу", делаемые изобретателем в отношении применения или использования настоящего изобретения, должны подразумевать включение фитингов, соединений и любых других дополнительных приспособлений для труб.

Самые обычные соединительные устройства, используемые на известном уровне техники для соединения прямолинейных отрезков трубы, представляют собой "вставную" трубную/раструбную конфигурацию. Примеры этих вставных решений описаны в патенте США №2953398 и принимаются во внимание для большинства прямолинейных трубных соединений. В типовой конфигурации охватываемый (вставляемый) конец одной трубы скользит в раструбном конце другой трубы после плотно пригнанной уплотнительной прокладки. Во вставном соединении, как правило, отсутствует вспомогательное кольцо, набивной сальник или другое внешнее компрессионное средство. Помимо всего прочего, типовое вставное соединение не включает в себя удерживающего средства, хотя такие средства, как стяжки, бетонные упоры, винты и дополнительные кольцевые приспособления, использовали в некоторых случаях для осуществления удерживания для соединений. Успехи в технике привели к инновациям и модификациям вставных соединений для введения удерживающих средств. Примеры таких удерживаемых вставных соединений описаны в патентах США №5295697, №5464228 и №5067751. Крепление соединения в таких продвинутых устройствах могут осуществляться посредством стопорных сегментов или клиньев в уплотнительной прокладке, которая входит в контактное взаимодействие с охватываемой частью трубы. Стопорные сегменты ориентированы таким образом, чтобы обеспечивать возможность входа охватываемой части трубы в раструб, но при противодействующих усилиях, стремящихся осуществить извлечение охватываемой части трубы, сегменты поворачиваются в контактное взаимодействие с возможностью сцепления с охватываемой частью трубы, останавливая дальнейшее извлечение. Этот эффект очень напоминает детскую забаву с "блокировкой пальца", чем сильнее попытка извлечения трубы, тем больший стопорный эффект прикладывается вкладышами. Эти соединения вставного типа обладают превосходной гибкостью и сопротивлением аксиальным и парааксиальным силам. Однако в промышленности имеются значительные трудности при применении таких соединений к фитингам, где может оказать непрактичным существенное крепление фитинга для приложения высоких давлений при монтаже, необходимых первоначально для толкания охватываемой части трубы в раструб в такой конфигурации.

"Механическое соединение" является хорошо известным стандартным соединительным устройством, широко используемым в трубной промышленности. Такое соединение обеспечивает гидродинамическое уплотнение двух отрезков трубы вместе путем сжатия уплотнительной прокладки вокруг охватываемой части трубы и в раструбе в месте пересечения. Механические соединения отличаются имеющим внешний фланец раструбом приемной трубы, в который вставляют охватываемую часть второй трубы. Раструб адаптирован для размещения уплотнительной прокладки, которая установлена по плотной посадке вокруг периферии охватываемой части второй трубы, и дополнительно для приема опорного компрессионного кольца или сальника. При сборке охватываемую часть трубы полностью продвигают в раструб, а уплотнительную прокладку плотно устанавливают в раструбе и вокруг охватываемой части трубы. После этого сальник побуждают прикладывать давление к уплотнительной прокладке путем его надежного соединения с фланцем раструба посредством таких средств, как крепежные болты, затягиваемые при относительно большом крутящем моменте. Такая конфигурация, как правило, включает в себя выступ вокруг внутреннего диаметра сальника, который при соединении проходит в раструбе в осевом направлении. Конфигурация сальника такова, что, когда выступ прикладывает давление к уплотнительной прокладке, уплотнительная прокладка сжимается под действием давлений, достаточных для деформации уплотнительной прокладки. Когда уплотнительная прокладка сжата между раструбом и сальником, уплотнительная прокладка вдавливается внутрь и в уплотнительное контактное взаимодействие с внешней частью секции вставленной трубы и внутренней частью раструба. Такая деформация увеличивает эффективность уплотнения уплотнительной прокладки выше той эффективности, которая может быть легко получена в отсутствии сжатия или высоких усилий вставки.

Механическое соединение имеет широкое признание в промышленности и является объектом национальных и международных стандартов, например, стандарта ANSI/AWWA С111/А21.11-95. При данном промышленном сходстве таких соединений и внедренности этих стандартов в технические требования любое механическое соединение должно соответствовать этим техническим требования для обеспечения оптимального признания. Для улучшения стандартного механического соединения было сделано много попыток. Эти попытки почти постоянно характеризуются включением дополнительного механизма или крепления, создающего механическое соединение, противодействующее разделению труб. Примеры таких попыток, которые требуют модификации раструба или сальника (или как раструба, так и сальника), описаны в патенте США №784400, выданном Хауи, который использует стопорные вставки, углубленные в сальнике; в патенте США №1818493, выданном МакВейну, который описывает модифицированный сальник, в котором используются специально модифицированные болты, имеющие зубчатые кулачки, которые поворачиваются и внедряются в охватываемую часть трубы, когда болты входят в зацепление под модифицированным выступом раструба и побуждаются к движению в пазы сальника.

В дополнительных решениях используются дополнительные удерживающие устройства или зубцы, расположенные между уплотнительной прокладкой и сальником, которые приводятся в движение в охватываемую часть трубы при затягивании сальника. Среди этих устройств находятся устройства, описанные в патенте США №4664426, выданном Уеки, и в патенте США №5297826, выданном Персебойсу, каждое из которых требует использования множества дополнительных стопорных устройств в дополнении к простой конфигурации раструб-уплотнительная прокладка-сальник стандартного механического соединения. Устройства, описанные в патенте США №4878698, выданном Гилхристу, патенте США №5335946, выданном Денту и др., и в патенте США №5398946, выданном Хантеру и др., являются чувствительными к возможному раннему (преждевременному) контактному взаимодействию внедряющихся зубцов до полной опоры на сальник. В устройстве, описанном в патенте США №5803513, выданном Ричардсону, и других работах пытаются решить эту потенциальную проблему путем использования убыточной прокладки для предотвращения преждевременного контактного взаимодействия зубцов.

В дополнительных решениях используют сболченный узел, соединенный с раструбом (или включенный в раструб), причем этот узел ориентирован так, чтобы при затягивании определенных специально конфигурированных болтов болты или устройство, приводимые в движение в соответствии с этим, вводились во внешнюю поверхность охватываемой части трубы. Примерами таких схем сболчивания являются устройства, продаваемые компанией ЕВАА Iron, обычно известными в технике под торговыми названиями MEGALUG (регистрационный номер 1383971). Дополнительные примеры этого типа решения включают в себя патент США №4647083, выданный Хашимото, который модифицирует стандартный сальник для включения болтов, которые при затягивании действуют на стопорные клинья. Если трубу монтируют в среде пластового грунта, то, как правило, неудобно иметь множество дополнительных требований к сболчиванию на нижней стороне трубы, когда она уложена. Такие сболчивания нижней стороны увеличивают затраты и трудоемкость монтажа. Однако, если в схеме стопорного сболчивания используется только несколько местоположений для сболчивания, то направленное внутрь давление болтов может в некоторых условиях приводить к деформации профиля поперечного сечения охватываемой части трубы. Например, использование только трех мест сболчивания в некоторых обстоятельствах может привести к нежелательной возможности деформации охватываемой части трубы, придающей ее поперечному сечению слегка треугольную форму.

Обычным специалистам в этой области техники будет очевидно, что каждая из этих конфигураций также страдает от практических проблем, например дороговизны производства дополнительных компонентов и тем, что дополнительные компоненты увеличивают возможность недопустимого отказа.

Кроме того, каждое из этих решений может рассматриваться как "статическое" соединение. Хотя трубопроводы традиционно считаются жесткими и неподвижными конструкциями, долговечное соединение должно обеспечивать возможность определенной величины гибкости и "люфта" в соединениях. Такая аккомодация движения необходима, поскольку окружающие условия, в которых проложены трубопроводы, фактически не являются статическими. Силы толчков могут создавать непродольные или парааксиальные нагрузки, которые стремятся приводить отрезки трубы в движение и устанавливать их под углом к продольной оси отрезков по каждую сторону такой оси. Когда давления материала, транспортируемого в трубе, изменяется, эти силы будут изменяться подобным образом. Помимо всего прочего, местоположения, в которых прокладывают трубы, редко бывают такими стабильными, как обычно считают. Фактически трубы могут проходить над грунтом, причем в таких случаях такие трубы не обладают преимуществом каких-либо факторов увеличения стабильности монтажа на фундаменте или в траншее. Наконец, даже типовые трубы, монтируемые на грунтовом фундаменте, должны выдерживать смещения вследствие осаждения, эрозии, уплотнения, механических усилий (например, соседней конструкции) и движения земли (например, землетрясений).

Изменение вставного соединения очевидно благодаря патенту США №2201372, выданного Миллеру, в котором используется компрессионное пружинное стопорное кольцо, установленное в специальном выступе раструба, для приложения давления к стопорным сегментам и, таким образом, для направления их к охватываемой части трубы. Альтернативы у Миллера подобным образом направляют стопорные сегменты в охватываемую часть трубы при монтаже. В патенте США №3445120, выданном Барру, подобным образом используется уплотнительная прокладка с упрочняющими сегментами, полностью заключенными в ней, которые, в общем, расположены в конструкции, которая имеет конфигурацию усеченного конуса. Такие сегменты установлены, чтобы придать уплотнительной прокладке сопротивление сжатию вдоль плоскости, которая включает в себя оба конца сегмента. Когда охватываемая часть трубы подвергается воздействию усилий извлечения, уплотнительная прокладка вальцуется движением трубы. Предполагается, что при вальцовке уплотнительной прокладки, в конечном счете, сталкиваются с положением, в котором упрочненная плоскость нуждается в сжатии для дополнительной вальцовки. В оптимальных условиях вследствие этого упрочнения уплотнительная прокладка не может сжиматься и по этой причине не может вальцеваться дальше. При прекращении вальцовки уплотнительная прокладка становится стопором на основе статического трения между охватываемой частью трубы и раструбом. Следует отметить, что среди других отличий конструкция, описанная Барром, остается фрикционным соединением резины с трубой.

ОБЪЕКТЫ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следующие указанные объекты настоящего изобретения являются только альтернативными и характерными объектами и ни один не должен считаться как требуемый для практической реализации настоящего изобретения или как исчерпывающий перечень объектов.

Как предлагается в вышеупомянутом описании, характерный и неисключительный альтернативный объект настоящего изобретения должен обеспечивать уплотнительную прокладку, заменимую уплотнительными прокладками стандартных механических соединений, которая обеспечивает возможность трансформации соединения в удерживаемое соединение без необходимости какой-либо реконфигурации или адаптации раструба, охватываемой части трубы или сальника механического соединения.

Дополнительный характерный и неисключительный альтернативный объект должен обеспечить динамическое соединение для труб, которое не требует высоких давлений вставки.

Дополнительный характерный и неисключительный альтернативный объект должен обеспечить рентабельные способ и устройство удержания типично конфигурированного трубного соединения.

Вышеуказанные объекты и преимущества не являются ни исчерпывающими, ни индивидуально критичными для сущности и практического использования настоящего изобретения за исключением того, что констатируется в прилагаемой формуле изобретения. Другие объекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными для квалифицированных специалистов в этой области техники из следующего описания изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение может быть описано, в основном, как уплотнительная прокладка для преобразования стандартного механического соединения в удерживаемое механическое соединение без необходимости изменения конфигурации раструба, охватываемой части трубы или сальника соединения и без необходимости дополнительных фитингов или приспособлений. При практическом использовании настоящего изобретения конфигурация раструба и сальника стандартного механического соединения может быть использована для соединения охватываемого конца одного отрезка трубы с раструбным концом отрезка другой трубы в удерживаемой взаимосвязи (удерживание определяется как противодействие аксиальному разделению сопряженных раструба и охватываемой части трубы), причем удержание основано на силах, превосходящих трение резина-труба. В более конкретном описании некоторых из вариантов осуществления показано, что настоящее изобретение предусматривает образование уплотнительной прокладки для установки в раструбе таким образом, чтобы в течение состояния покоя существовала полость, в которую деформируется уплотнительная прокладка и которая, в свою очередь, влияет на поворотное движение сегмента. В этом случае конфигурация уплотнительной прокладки влияет на синхронизацию и степень поворота в течение технологического процесса соединения сальника с раструбом. Чрезмерное проникновение может быть предотвращено, тогда как в то же самое время гарантируется достаточное проникновение в нужный момент времени. Регулирование синхронизации и степени поворота стопорного сегмента влияет на эффективность уплотнительной прокладки и используется в описанных вариантах осуществления настоящего изобретения. Степень поворота сегмента оказывает влияние на величину удерживающего усилия. Как только имеет место удержание, которое, как правило, имеет место тогда, когда сегмент повернут в интерференсное положение между раструбом и охватываемой частью, дополнительного значительного содействия сжатию уплотнительной прокладки, как правило, больше не имеет места. Слишком ранний поворот сегмента не дает достаточного сжатия (компрессии) уплотнительной прокладки для адекватного уплотнения. Слишком поздний поворот сегмента не может обеспечивать достаточного удержания соединения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРЕТЕЖЕЙ

Фиг.1 - схематическое изображение типового механического соединения, имеющего уплотнительную прокладку, установленную по месту.

Фиг.2 - поперечное сечение ненапряженной уплотнительной прокладки, соответствующей настоящему изобретению, в начальной фазе и в местоположении, в котором можно видеть положение и поперечное сечение стопорного сегмента.

Фиг.3 - иллюстрация поперечного сечения варианта осуществления уплотнительной прокладки.

Фиг.4 - иллюстрация уплотнительной прокладки и сегмента в соединении в течение осуществления сборки, в переходной фазе.

Фиг.5 - иллюстрация варианта осуществления конфигурации стопорного сегмента, пригодного для использования в настоящем изобретении.

Фиг.6 - иллюстрация соединения, соответствующего настоящему изобретению, после компрессии (сжатия) и в блокированном состоянии, удерживающем соединение.

Фиг.7 - иллюстрация альтернативного варианта осуществления стопорного сегмента, пригодного для использования в уплотнительной прокладке, соответствующей настоящему изобретению.

Фиг.8 - поперечное сечение уплотнительной прокладки для использования в настоящем изобретении, иллюстрирующее альтернативный вариант осуществления стопорного сегмента, установленного по месту.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже приведено подробное описание настоящего изобретения. Квалифицированным специалистам в этой области техники будет очевидно, что специфичность, описываемая в этом разделе, предназначена для иллюстрации самых предпочтительных по мнению изобретателя вариантов осуществления настоящего изобретения и не должна интерпретироваться как ограничение объема настоящего изобретения. Ссылки на "трубу" должны, очевидно, в равной степени относиться к любому отрезку трубы, дополнительному приспособлению, фитингу или любому другому соединенному устройству или элементу безотносительно к способу или производственному материалу.

Как следует из приведенных чертежей, на фиг.1 приведено схематическое изображение типового механического соединения. Сборка соединения, соответствующего настоящему изобретению, осуществляется на практике, как сборка, известная из предшествующего уровня техники. В частности, но без ограничения известными вариантами, которые должны быть в равной степени применимы к настоящему изобретению, как они есть на известном уровне техники, соединение содержит следующие элементы, находящиеся в следующей взаимосвязи. Компрессионное кольцо или сальник 11 размещают на охватываемой части 10 трубы, после чего уплотнительное кольцо 2 размещают вокруг внешней поверхности охватываемой части 10. Охватываемую часть 10 затем продвигают в раструб 12 до тех пор, пока торец 41 охватываемой части 10 не остановится кольцевым буртиком 42 в раструбе 12. Затем сальник 11 упирают в уплотнительную прокладку 2 и крепят к раструбу 12 посредством крепежного устройства 44, которое для иллюстрации в этой заявке представлено в виде болтов 45, проходящих через отверстия 46 и сцепляемых гайками 47. Как очевидно, при навинчивании или затягивании гаек 47 сальник 11 прикладывает сжимающее усилие к уплотнительной прокладке 2, побуждая ее сжиматься. Квалифицированным специалистам в этой области техники будут очевидны альтернативные крепежные средства, например зажимы, расположенные не по оси, эксцентриковые затворы, наклонные клинья, наклонные перстневидные кольца и заклепки, и могут включать в себя любой механизм, который может быть использован для уменьшения аксиального расстояния между сальником 11 и раструбом 12. Вследствие ограничивающего наличия углубленной опорной поверхности 43 и сальника 11 деформирование уплотнительной прокладки 2 может быть направлено главным образом в радиальном направлении внутрь к уплотнительному контактному взаимодействию и в уплотнительное контактное взаимодействие с охватываемой частью 10. Настоящее изобретение основано на этой взаимосвязи и не требует изменений охватываемой части, раструба или сальника, так что такие изменения могут находиться в пределах сущности настоящего изобретения, если такие модификации потребуются.

Как известно на предшествующем уровне техники, традиционное понимание рекомендует, чтобы профиль уплотнительной прокладки 2 в состоянии покоя, по существу, соответствовал внутреннему профилю раструба 12 в местоположении, в котором уплотнительная прокладка 2 будет находиться в конце сборки. Целью такого согласующегося профиля является обеспечение возможности плотного сопряжения уплотнительной прокладки 2 в раструбе 12 для увеличения гидродинамического уплотнения. В иллюстрируемом варианте осуществления рекомендовано для внешнего в радиальном направлении профиля уплотнительной прокладки 2 иметь приблизительно подобную конфигурацию, как у углубленной опорной поверхности 43 раструба 12. Как показано на фиг.1, в состоянии покоя первичные согласующиеся поверхности уплотнительной прокладки, соответствующей предшествующему уровню техники, будут равномерно согласовываться с внутренними поверхностями раструба 12. В соответствии с этим в уплотнительных прокладках, соответствующих предшествующему уровню техники, в процессе сборки профиль уплотнительной прокладки в этих областях уплотнительной поверхности раздела, по существу, подобен профилю уплотнительной прокладки в состоянии покоя.

Как иллюстрируется на фиг.2 и 8, стопорный сегмент 1, соответствующий настоящему изобретению, может быть получен для установки в уплотнительной прокладке 2, которая конфигурирована для установки в любом стандартном механическом соединении без необходимых изменений конфигурации раструба, сальника или охватываемой части. Уплотнительная прокладка 2 является эластомерным или другим упругим или таким поддающимся деформации материалом, чтобы квалифицированным специалистам в этой области техники была очевидна возможность его использования в практике механического соединения. Пригодной конфигурацией уплотнительной прокладки 2, как показано на фиг.3, является перстневидное кольцо, имеющее внутреннюю в радиальном направлении поверхность 4, которая адаптирована для вхождения в контактное взаимодействие с охватываемой частью 10, поверхностью 7 сальника, которая адаптирована для сжатия посредством сальника или компрессионного кольца 11, переднюю поверхность 61, которая является передней при аксиальной вставке, и в радиальном направлении внешнюю поверхность, показанную на чертежах как имеющую конфигурацию, которая не согласуется равномерно с углубленной опорной поверхностью 43 в состоянии покоя. В частности, в иллюстрируемом варианте осуществления в радиальном направлении внешняя поверхность уплотнительной прокладки 2 имеет компрессионную упорную поверхность 9 в передней части уплотнительной прокладки 2 вблизи передней поверхности 61, которая предназначена для сопряжения с областью углубленной опорной поверхности 43 или уплотняться против области углубленной опорной поверхности 43. Также характеризующей иллюстрируемый вариант осуществления является поверхность 62 управления перекашиванием, которая в состоянии покоя отходит от углубленной опорной поверхности 43 для образования углубленного в радиальном направлении желоба 63 прежде, чем профиль уплотнительной прокладки 2 снова проходит в радиальном направлении наружу, чтобы встретиться с раструбом 12 в области заднего уплотнения 64. Хотя эти поверхности легко различимы на чертежах и являются такими, как описано в этой заявке, однако переход между поверхностями может не быть так вполне очевидным в несжатом состоянии, как это очевидно в иллюстрируемой конфигурации. В иллюстрируемом варианте осуществления уплотнительная прокладка 2 соответствует всем требованиям стандарта ANSI/AWWA С 111/А21.11-95. В частности, для любой данной охватываемой части 10 уплотнительная прокладка 2 стремится иметь немного меньший внутренний диаметр, чем внешний диаметр охватываемой части 10. В соответствии с этим размещение уплотнительной прокладки 2 поверх внешней поверхности охватываемой части 10, как правило, потребует приложения усилия для расширения уплотнительной прокладки 2 для установки вокруг охватываемой части 10.

Другими словами, следует отметить, что желоб 63, являющийся кольцевым углублением (в радиальном направлении), отличается тем, что в том случае, если уплотнительная прокладка 2 в состоянии покоя (например, до деформации) продвинута, как можно более полно, в раструб 12 и повернута в контактное взаимодействие с раструбом 12 в области углубленной опорной поверхности 43, как можно более сильно, но без деформации, то между уплотнительной прокладкой 2 и углубленной опорной поверхностью 43 остается полость; причем такой полостью или углублением является желоб 63. Как показано на фиг.2 и 4, в этом варианте осуществления часть желоба 63 остается незаполненной материалом уплотнительной прокладки даже в течение некоторых продвинутых стадий сжатия и сборки. Следует отметить, что желоб 63 в других вариантах осуществления может быть покрыт пленкой резины или иначе быть полостью ниже внешней в радиальном направлении поверхностью уплотнительной прокладки 2 и еще будет работать как желоб 63 в соответствии с сущностью и объемом настоящего изобретения.

Без ограничения применения конструкции, эффектов или объема настоящего изобретения или других возможных преимуществ практического применения настоящего изобретения функциональные аспекты наличия этой полости, как представляется, в иллюстрируемом варианте осуществления дают, по меньшей мере, два преимущества, каждый один из которых является прогрессом в технике. Следует отметить, что заявитель не ограничивает настоящее изобретение этим описанием только вариантов осуществления, которые имеют одно или более этих преимуществ. Во-первых, сжатие компрессионной упорной поверхности 9 и отдельно поверхности 62 управления перекашиванием против углубленной опорной поверхности 43 в разных местоположениях, как представляется, создает две отдельные области уплотнения с градиентами компрессии между точками первоначального контакта с углубленной опорной поверхностью 43, так что эффективность уплотнения увеличивается. Заднее уплотнение 64 в компрессионном контактном взаимодействии с контактной площадкой 49 для уплотнительной прокладки также может создать еще одну область уплотнения. Это, как представляется, создает максимальное давление, по меньшей мере, в одном месте в области уплотнительной прокладки 2, которая служит для противодействия высоким давлениям утечки жидкости, тогда как еще обладает преимуществом гибкости и другими преимуществами уплотнения с высокой площадью поверхности при низком давлении.

Вторым воспринимаемым преимуществом является функциональное влияние на движение сегмента 1, которое более подробно описано ниже.

Уплотнительная прокладка 2 включает в себя, по меньшей мере, один стопорный сегмент 1, который может быть конфигурированным так, как показано на фиг.5, а также, как показано на фиг.8, внедренным в уплотнительную прокладку 2. В обычной практике настоящего изобретения некоторое число стопорных сегментов 1 будет периферийно распределено вокруг уплотнительной прокладки 2 и в уплотнительной прокладке 2, и хотя это и предпочтительно, но такое размещение не обязательно должно быть точным или даже почти симметричным. Число таких сегментов 1 может быть выбрано со ссылкой на ожидаемые разделительные усилия, с которыми будет сталкиваться это соединение, при более высоких усилиях рекомендуется использовать большее число сегментов 1. Изобретатель (автор этой заявки) предпочитает использовать не менее трех таких сегментов 1, но настоящее изобретение этим не ограничено. Например, предпочтительная конфигурация сегментов 1 для использования с трубой диаметром восемь дюймов (20, 32 мм), предназначенной для транспортировки жидкостей под давлением 350 фунтов на квадратный дюйм (2415 кПа), содержит от восьми до десяти сегментов 1, равномерно разнесенных вокруг обращенной к охватываемой части периферии уплотнительной прокладки 2 (например, внутренней в радиальном направлении поверхности 4). Альтернатива позволит одному сегменту 1 периферии быть существенным для (по меньшей мере, половины размера) периферии уплотнительной прокладки 2.

Разделительные силы (схематически показанные на фиг.1 как векторы 50, 50а и 50b) стремятся извлечь охватываемую часть 10 из раструба 12. Как указано направленной стрелкой 50, некоторые разделительные силы следуют в линию с общей осью отрезков собранной трубы. Другие разделительные силы являются парааксиальными, как показано векторами 50а и 50b, которые могут возникать вследствие смещения основы или неравномерного крепления вокруг периферии охватываемой части 10. Сегмент 1 предназначен для захвата охватываемой части 10 и для преобразования разделительных сил в силы, по меньшей мере, частично противостоящие раструбу 12. В конечном счете, сегмент 1 имеет зубцы 6, которые адаптированы для выступания из внутренней поверхности 4 уплотнительной прокладки 2, по меньшей мере, при сжатии прокладки 2 сальником 11. Зубцы 6 адаптированы для контактного взаимодействия с охватываемой частью 10 и предпочтительнее всего получены из материала, который тверже материала, из которого образована внешняя поверхность охватываемой части 10. В конкретном варианте осуществления зубцы 6 в несжатом состоянии уплотнительной прокладки 2 уже обнажены из внутренней поверхности 4, как показано на фиг.8. Это обнажение может быть обеспечено благодаря выступанию из внутренней поверхности 4 или благодаря небольшому углублению во внутренней поверхности 4 в комбинации с отсутствием материала уплотнительной прокладки, покрывающего зубцы, которое используется в варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг.3 и последующих изображениях. Как показано на фиг.3 и 8, уплотнительная прокладка 2 может быть конфигурирована с углублением вокруг зубцов 6 для предотвращения помехи проникновению таких зубцов 6 в охватываемую часть 10. Альтернативный вариант осуществления предпочтительного варианта осуществления имеет зубцы 6, немного углубленные в уплотнительную прокладку 2 и покрытые мембраной или тонким слоем поддающегося сжатию или проколу материала. Изобретатели предполагают, что, по меньшей мере, подобная область между зубцами 6 или непосредственно смежная зубцам 6 является свободной от резины, чтобы разрешать проникновение в охватываемую часть 10. Преимуществом первоначального маскирования является то, что это обеспечивает возможность большего продвижения сальника 11 и, таким образом, большей компрессии уплотнительной прокладки 2 до существенного контактного взаимодействия зубцов 6 с охватываемой частью 10. По этой причине может быть достигнута большая эффективность уплотнения.

Сегмент 1 предпочтительно имеет множество зубцов 6. В иллюстрируемой конфигурации кончики зубцов 6 расположены в дугообразной конфигурации. Дугообразная конфигурация увеличивает возможность зубцов 6 внедряться в охватываемую часть 10, несмотря на любые изменения в периферии охватываемой части 10 или внутренних размеров раструба 12. Это имеет место, поскольку больший зазор (часто вследствие производственных допусков) между охватываемой частью 10 и внутренними размерами раструба 12 (в частности, углубленной опорной поверхности 43 для кольцевой уплотнительной прокладки) будет побуждать сегмент 1 при сборке поворачиваться при компрессии (сжатии) уплотнительной прокладки 2 к более крутому углу относительно охватываемой части, чем существует в ненапряженной конфигурации, как показано на фиг.2. При данной дугообразной конфигурации зубцов 6 в случае поворота сегмента 1 самые в аксиальном направлении внутренние зубцы поворачиваются в контактное взаимодействие с охватываемой частью 10. Дугообразная конфигурация дополнительно побуждает, по меньшей мере, два зубца 6 приходить в контактное взаимодействие с охватываемой частью 10 независимо от поворота сегмента 1. Это имеет место, поскольку в дугообразной конфигурации прямая линия может быть проведена между двумя соседними зубцами 6. Наличие дополнительных зубцов 6 по любую сторону от любых внедряющихся зубцов 6 стремится содействовать в предотвращении чрезмерного проникновения сегмента 1 в охватываемую часть 10 вследствие того, что эти соседние зубцы будут расположены под углом к охватываемой части 10, так что они не являются оптимально позиционируемыми для внедрения; скорее всего соседние зубцы 6 будут стремиться к контактному взаимодействию с охватываемой частью 10 под углом, существенно более параллельным охватываемой части 10, чем те зубцы 6, которые внедряются в охватываемую часть 10. В соответствии с этим вследствие более параллельного угла соседние зубцы 6 действуют как стопоры дополнительному проникновению.

В иллюстрируемой конфигурации, как детализируется на фиг.5, сегмент 1 в поперечном сечении имеет зубчатый край 16 с зубцами 6, проходящими из него в дугообразной конфигурации, как описано выше; и заднюю поверхность 13, проходящую радиально и аксиально вдоль наклона к выступу 17. Задняя поверхность 13, как показано, адаптирована быть в тесной близости к сальнику 11 или даже в прямом контактном взаимодействии с сальником 11, когда механическое соединение смонтировано. Соединительный выступ 17 в аксиальном внутреннем направлении с зубчатым краем 16 является поверхностью или серией поверхностей, обозначенных компрессионных поверхностей 15. В этом варианте осуществления задняя поверхность 13 находится в тесной близости к сальнику 11, когда соединение собрано, а верхний выступ 17, являющийся в радиальном направлении самой внешней областью сегмента, находится в тесной близости к контактной площадке 49 для уплотнительной прокладки раструба. Больший объем эластомерного материала уплотнительной прокладки 2 существует между компрессионной упорной поверхностью 9 (в частности, буртиком 8) и сегментом 1, чем имеется между задней поверхностью 13 и сальником 11.

При вставке охватываемой части 10 в уплотнительную прокладку 2 зубчатый край 16 сегмента 1 может побуждаться в радиальном направлении наружу, благодаря наличию охватываемой части 10 и может вызывать поворот сегмента 1. Объем поддающегося сжатию материала между компрессионными поверхностями 15 и углубленной упорной поверхностью 43 позволяет такое движение или поворот без нарушения целостности уплотнительной прокладки 2. В данной дугообразной конфигурации зубцов 6 вдоль зубчатого края 16 даже при повороте в направлении наружу, по меньшей мере, один зубец 6 будет устойчив для контактного взаимодействия с охватываемой частью 10 при компрессии (хотя изобретатель признает, что в пределах сущности настоящего изобретения любой или все зубцы 6 могут быть удалены от прямого физического контактного взаимодействия с охватываемой частью 10 вследствие того, что зубцы 6 сегмента 1 являются углубленными в уплотнительную прокладку 2, или вследствие наличия тонкого слоя эластомерного материала или другого вещества, пока этого материала или другого вещества не является достаточным, чтобы мешать эффективному внедрению, по меньшей мере, одного из зубцов 6 в охватываемую часть 10 при полной компрессии уплотнительной прокладки 2, как описано ниже). Охватываемая часть 10 может быть продвинута как на предшествующем уровне техники до тех пор, пока она не остановится посредством кольцевого буртика 42.

После такой вставки охватываемой части 10 в раструб 12 уплотнительная прокладка 2 будет позиционирована в положении, которое, в общем, показано на фиг.2, и уплотнительная прокладка 2 уже может быть в контактном взаимодействии с углубленной опорной поверхностью 43 в некоторой точке. В любом случ