РАЗЪЕМНОЕ УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК F16J15/08 

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям разъемных неподвижных соединений осевого типа.

Известно крупногабаритное разъемное уплотнительное устройство высокого давления (патент РФ 1113617 от 13.06.83, F 16 J 15/08, опубликован 15.09.84, Бюл. 34), состоящее из фланцев, каждый из которых содержит коническую уплотнительную поверхность, переходящую в торовую, с которой контактируют рессоры-пружины прокладки, установленной между фланцами.

При сборке уплотнительного устройства за счет пружинящего эффекта по уплотнительным выступам рессор создаются усилия, обеспечивающие определенную степень герметичности.

Недостатком данной конструкции является увеличенная величина радиального перемещения уплотнительных буртов по конической и торовой поверхностям фланцев по сравнению с плоскими поверхностями фланцев. При этих перемещениях возникают радиально направленные микроканалы на уплотняемых поверхностях, что приводит к снижению герметичности устройства.

Известно разъемное неподвижное уплотнительное устройство (патент РФ 1268851 от 28.06.85, F 16 J 15/02, опубликован 07.11.86, Бюл. 41), включающее уплотнительную прокладку с двумя барьерами уплотнения. Устройство содержит уплотняемые фланцы и установленную в посадочное место во фланцах уплотнительную прокладку. Последняя имеет упругие усы-рессоры, образующие два барьера уплотнения, и кольцевой выступ, ограничивающий перемещение прокладки в посадочном месте.

К недостаткам данного технического решения относится сложность конструкции разъемного неподвижного уплотнительного устройства, заключающаяся во введении второго барьера уплотнения и, как следствие, необходимости для обеспечения его работы выполнения конических поверхностей на фланцах.

Известны также:
1) статическая металлическая прокладка V-образной формы и получаемое герметичное соединение (патент Франции 2726879 от 10.11.94, F 16 J 15/06, опубликован 15.05.96),
2) статическая металлическая прокладка К-образной формы и получаемое герметичное соединение (авторы: В.Т. Бабкин, А.А. Зайченко, В.В. Александров, Б. Ф. Бызалов, В.Н. Иванов, Л.П. Юрченко. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем. М., "Машиностроение", 1977, стр.17), состоящие из кольцевой части и двух конических рессор-пружин.

При сборке герметизируемых соединений консольные части прокладок (рессоры) прогибаются и за счет пружинящего эффекта их концы образуют зону контакта, обеспечивая уплотнение.

Недостатком такой конструкции является образование дефектов в виде радиальных рисок и каналов на уплотнительных поверхностях рессор. Эти дефекты возникают от воздействия неровностей на уплотняемых поверхностях фланцев на более мягкий материал, которым покрыты поверхности рессор, при скольжении их относительно уплотняемых поверхностей фланцев при сборке устройства. Данные дефекты снижают герметичность устройства.

Последнее из рассмотренных уплотнительное устройство выбрано в качестве прототипа.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение герметичности разъемного неподвижного уплотнительного устройства.

Технический результат выражается в отсутствии радиального перемещения уплотнительных выступов рессор при их деформации во время сборки герметизируемого соединения. В результате этого исключаются радиальные риски и канавки на уплотнительных поверхностях усов, что приводит к повышению герметичности.

Технический результат достигается за счет того, что в разъемное уплотнительное устройство, содержащее прокладку осевого типа, представляющую собой кольцевую рессору с уплотнительными буртами, установленную между фланцами с плоскими уплотнительными поверхностями, введена из того же материала дополнительная прокладка осевого типа, представляющая собой кольцевую рессору, сечение которой имеет зеркальное отображение сечения основной прокладки, при этом дополнительная прокладка установлена внутри основной, а ее рессоры расположены без зазора с рессорами основной прокладки.

Применение дополнительной прокладки, устанавливаемой внутри основной без зазора между рессорами, позволяет за счет симметрии нагрузок реализовать только осевые перемещения, исключив радиальные. Тем самым исключается образование снижающих герметичность рисок, канавок и других аналогичных дефектов в радиальном направлении, в результате этого повышается герметичность разъемного уплотнительного соединения.

Наличие отличительных признаков от прототипа говорит о соответствии предлагаемого решения критерию изобретения "новизна".

Заявляемое уплотнительное устройство соответствует и критерию "изобретательский уровень", так как не выявлено источников известности, где был бы описан технический результат, достигаемый предложенной совокупностью признаков.

На фиг.1 приведен общий вид разъемного уплотнительного устройства, где:
1 и 2 - уплотняемые фланцы,
3 - основная уплотнительная прокладка,
4 - дополнительная уплотнительная прокладка,
5 и 6 - кольцевые рессоры основной прокладки,
7 и 8 - кольцевые рессоры дополнительной прокладки,
9 и 10 - силы в осевом направлении,
11, 12, 13, 14 - силы в радиальном направлении.

На фиг.2. приведена конструкция емкости, в которой использовано уплотнительное устройство, где:
1 и 2 - уплотняемые фланцы,
3 - крышка,
4 - корпус,
5 - вентиль,
6 - манометр.

Разъемное уплотнительное устройство работает следующим образом.

Между фланцами (1, 2) установлена прокладка (3) с кольцевыми рессорами (5, 6). Внутри прокладки (3) установлена прокладка (4) с кольцевыми рессорами (7, 8).

При затяжке стыка фланцев (1, 2) обеспечивается упругое деформирование рессор основной (3) и дополнительной (4) прокладок. При этом в зоне силового взаимодействия рессор и фланцев возникают осевые силы (9, 10) и радиальные силы (11, 12, 13, 14). В силу симметрии нагрузок радиальные силы (11, 12) и силы (13, 14) взаимно компенсируются и результатом этого является отсутствие радиального перемещения уплотнительных поверхностей рессор относительно фланцев. Этим самым исключается образование снижающих герметичность рисок, канавок и тому подобных дефектов в герметизируемом соединении.

В качестве подтверждения промышленной применимости рассмотрим пример конкретного выполнения разъемного уплотнительного устройства.

Конструкция емкости, в которой использовано уплотнительное устройство, приведена на фиг.2.

Емкость состоит из корпуса (3) и крышки (4) с фланцами (1) и (2) соответственно. Крышка (4) снабжена вентилем (5) и манометром (6).

Конструкция разъемного уплотнительного устройства емкости приведена на фиг.1.

Устройство состоит из фланцев (1) и (2) и двух уплотнительных прокладок: основной (3) и дополнительной (4), установленной без зазора внутри основной. Каждая из прокладок имеет рессоры, уплотнительные поверхности которых покрыты слоем фторопласта-3М толщиной 70 мкм. При сборке соединения было обеспечено давление на площадке контакта, равное 23 МПа. Перепад давления при проверке герметичности составил 1,0 МПа. В качестве контрольного газа использовался гелий. Объем емкости равен 56,2 л. Поток утечки при температуре 293 К составил 0,025 мкПа•м³/с, что на ~17% меньше результата контрольного опыта, в котором при сборке герметизируемого соединения дополнительная прокладка была выполнена с зазором по отношению к основной.

Уплотнения разъемных неподвижных соединений осевого типа предназначены для герметизации. Разъемное уплотнительное устройство содержит прокладку осевого типа, представляющую собой кольцевую рессору с уплотнительными буртами, установленную между фланцами с плоскими уплотнительными поверхностями. Установлена дополнительная прокладка осевого типа, представляющая собой кольцевую рессору, сечение которой имеет зеркальное отображение сечения основной прокладки, при этом дополнительная прокладка установлена внутри основной, а ее рессоры расположены без зазора с рессорами основной прокладки. В уплотнении исключаются радиальные риски и канавки на уплотнительных поверхностях усов, что приводит к повышению герметичности. 2 ил.

Разъемное уплотнительное устройство, содержащее прокладку осевого типа, представляющую собой кольцевую рессору с уплотнительными буртами, установленную между фланцами с плоскими уплотнительными поверхностями, отличающееся тем, что введена из того же материала дополнительная прокладка осевого типа, представляющая собой кольцевую рессору, сечение которой имеет зеркальное отображение сечения основной прокладки, при этом дополнительная прокладка установлена внутри основной, а ее рессоры расположены без зазора с рессорами основной прокладки.