ФЛАНЦЕВЫЙ РАЗЪЕМ Российский патент 2002 года по МПК F16J15/02 

Описание патента на изобретение RU2191940C1

Изобретение относится к конструкции уплотнений фланцевых соединений большого диаметра. Его можно использовать в энергетических установках, например в ядерных, а также в аппаратах химических производств, работающих при высоких температурах и давлениях.

Уплотнение главного разъема насосного агрегата энергетических ядерных установок работает при температурах 270-300oС под давлением порядка 150 кг/см2. Необходимость выдерживать высокое рабочее давление и обеспечивать герметичность разъема требуют сжимающего усилия на фланцах разъема порядка 6000 кг/см2.

Главный разъем известной конструкции включает два фланца, один из которых, находящийся на корпусе насосного агрегата, частично охватывает фланец выемной части (крышки). Между фланцами размещены основная и вторичная прокладки. Диаметры охватывающей и охватываемой поверхностей фланцев по крайней мере дважды ступенчато меняются, образуя кольцевые уступы на разной глубине охвата, а прокладки расположены на разной высоте с возможностью фиксации в осевом направлении между плоскими поверхностями соответствующих уступов. Основная прокладка из нержавеющей стали расположена глубже в разъеме и обеспечивает необходимую плотность разъема при устойчивых рабочих температурах. Сжимающее усилие на фланцах приводит к деформации прокладки, материал которой заполняет неровности уплотняемых поверхностей и таким образом герметизирует разъем. Поскольку деформация прокладки не является упругой, ее практически невозможно использовать повторно после разборки фланцевого соединения. Кроме того, надежность прокладки из нержавеющей стали резко снижается при переменных тепловых режимах работы.

Вторичная прокладка (как правило, из резины) выполняет вспомогательную функцию. В разъеме она расположена выше основной прокладки и не рассчитана на сколь-нибудь продолжительную работу, если основная прокладка перестает обеспечивать необходимую плотность соединения.

Известен фланцевый разъем, включающий два фланца, крепежные элементы, основную и вторичную прокладки, размещенные между фланцами (SU 1195098 А, 30.11.1985).

Предлагаемое изобретение позволяет устранить или значительно снизить указанные недостатки и одновременно заметно упростить конструкцию фланцевого разъема.

Фланцевый разъем включает два фланца, крепежные элементы и размещенные между фланцами основную и вторичную прокладки. Прокладки установлены на одном уровне между торцевыми поверхностями фланцев. Каждая из прокладок выполнена из трех неразъемно соединенных кольцевых слоев, причем средний слой выполнен из расширенного графита, а наружный и внутренний слои представляют собой концентрические металлические кольца.

Высота графитового слоя в прокладках больше высоты металлических колец. Наружное и внутреннее металлические кольца могут быть одинаковыми по ширине, но поскольку в направлении, перпендикулярном осевой нагрузке, наружное кольцо будет работать на растяжение, а внутреннее - на сжатие, ширину наружного металлического кольца делают несколько больше.

Основную и вторичную прокладки размещают в кольцевых каналах на торцевой поверхности одного из фланцев, причем глубина каналов меньше высоты графитового слоя, но больше высоты металлических колец прокладки.

Графитовый слой в прокладках желательно выполнять путем спиральной намотки ленты из графитовой фольги, при которой боковые кромки намотанной графитовой ленты выходили бы на торцевые уплотняемые поверхности прокладки.

У каждой из прокладок на поверхностях металлических колец, обращенных к графитовому слою, сделаны кольцевые выемки, а ребра графитового слоя снабжены окантовкой, не доходящей до кольцевых выемок на металлических кольцах.

Плотность расширенного графита в основной прокладке выше плотности расширенного графита во вторичной прокладке.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана часть осевого сечения фланцевого уплотнения, расположенная левее оси симметрии сечения.

Для большей наглядности соотношение размеров между отдельными элементами конструкции на чертеже изменено.

Фланцевый разъем включает нижний фланец 1 корпуса, верхний фланец 2 выемной части, крепежные элементы (на чертеже не показаны) и размещенные между фланцами основную прокладку 3 и вторичную прокладку 4. Прокладки 3 и 4 установлены на одном уровне между торцевыми поверхностями фланцев. Каждая из прокладок выполнена из трех неразъемно соединенных кольцевых слоев, причем средний слой (3с или 4с) выполнен из расширенного графита, а наружные слои (3н или 4н) и внутренние слои (3в или 4в) представляют собой концентрические металлические кольца.

При отсутствии осевой нагрузки высота графитового слоя (3с и 4с) в прокладках 3 и 4 больше высоты металлических колец (3н и 3в) и (4н и 4в) соответственно.

Основная и вторичная прокладки 3 и 4 размещены в кольцевых каналах на торцевой поверхности одного из фланцев (на чертеже каналы показаны в нижнем фланце 1), причем глубина каналов меньше высоты графитового слоя (3с и 4с), но больше высоты металлических колец (3н и 3в) и (4н и 4в) прокладок.

Графитовый слой (3с и 4с) в прокладках 3 и 4 преимущественно выполнен путем спиральной намотки ленты из графитовой фольги, причем боковые кромки намотанной ленты выходят на торцевые уплотняемые поверхности прокладок. Если слои фольги в графитовом материале прокладки располагать параллельно уплотняемым поверхностям, то наружные слои графита, соприкасающиеся с металлом фланцев, могут отслаиваться и переходить на поверхность металла, что загрязняет фланцы и приводит к повышенному износу прокладок.

У каждой из прокладок 3 и 4 на поверхностях металлических колец (3н и 3в) и (4н и 4в), обращенных к графитовому слою, сделаны кольцевые выемки 5, а ребра графитового слоя снабжены окантовкой 6, не доходящей до кольцевых выемок 5 на металлических кольцах.

Плотность расширенного графита в основной прокладке 3, как правило, выше плотности расширенного графита во вторичной прокладке 4, поскольку вторичная прокладка выполняет только вспомогательную функцию.

Фланцевый разъем работает следующим образом. Основную и вторичную прокладки 3 и 4 размещают в кольцевых каналах на торцевой поверхности одного из фланцев По мере затягивания болтов фланцевого соединения графитовый слой 3с основной прокладки 3 будет упруго деформироваться, обеспечивая уплотнение, а высота его - уменьшаться до тех пор, пока не станет равной высоте металлических колец (3н и 3в). Дальнейшее затягивание болтов необходимо уже не для уплотнения, а для компенсации рабочих давлений в агрегате, снабженном фланцевым разъемом согласно изобретению. При этом осевая нагрузка будет действовать уже и на металлические кольца (3н и 3в) основной прокладки 3.

Вторичная прокладка 4 работает аналогично основной прокладке 3.

Кольцевая полость 7, образующаяся между прокладками 3 и 4 при собранном фланцевом разъеме, используется для контроля за надежностью работы основной прокладки 3. В случае даже незначительного просачивания рабочей среды через основную прокладку 3 это может быть обнаружено с помощью датчика, который вводится в кольцевую полость 7 через канал 8 в верхнем фланце 2 выемной части.

После снятия нагрузки графитовый слой 3с основной прокладки 3 за счет упругой деформации увеличивает свою высоту, вновь превышая высоту металлических колец 3н и 3в, и прокладка может использоваться неоднократно.

Похожие патенты RU2191940C1

название год авторы номер документа
ФЛАНЦЕВЫЙ РАЗЪЕМ 2001
  • Воронин В.П.
  • Уланов Г.А.
  • Ремезов А.Н.
  • Авдеев В.В.
  • Герасимов В.С.
  • Никифоров С.А.
  • Паутов Ю.М.
  • Горбунцов О.П.
  • Анисимов С.А.
  • Шкиров В.А.
RU2191939C1
УПЛОТНЕНИЕ ГЛАВНОГО РАЗЪЕМА НАСОСНОГО АГРЕГАТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЯДЕРНЫХ УСТАНОВОК 2014
  • Исаев Олег Юрьевич
RU2561813C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПЛОТНЕНИЯ ИЗ РАСШИРЕННОГО ГРАФИТА 2000
  • Уланов Г.А.
  • Авдеев В.В.
  • Серебряников Н.И.
  • Воронин В.П.
  • Гамидов М.З.
  • Середкин В.П.
  • Шкиров В.А.
  • Бледных С.А.
  • Новиков А.В.
RU2177092C1
МЕТАЛЛИЧЕСКОЕ УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ КОЛЬЦО 2002
  • Епишов А.П.
  • Клепцов И.П.
RU2218495C1
УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ФЛАНЦЕВОГО РАЗЪЕМА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 1997
  • Серебряников Н.И.
  • Воронин В.П.
  • Мостовой Г.И.
  • Хорловский В.В.
  • Горюнов И.Т.
  • Махортов В.П.
  • Саков Б.А.
  • Тренкле Э.В.
  • Уланов Г.А.
  • Авдеев В.В.
RU2119110C1
ФЛАНЦЕВЫЙ РАЗЪЕМ 2009
  • Евтушенко Сергей Павлович
  • Казанцев Родион Петрович
  • Комаров Александр Сергеевич
  • Паутов Юрий Михайлович
  • Ремизов Михаил Аркадьевич
  • Щуцкий Сергей Юрьевич
RU2406909C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛОСКОЙ УПЛОТНИТЕЛЬНОЙ ПРОКЛАДКИ ИЗ РАСШИРЕННОГО ГРАФИТА 1996
  • Епишов А.П.
  • Клепцов И.П.
  • Серебрянников Н.И.
  • Ломакин Б.В.
  • Воронин В.П.
  • Махортов В.П.
  • Горюнов И.Т.
  • Тренкле Э.В.
  • Авдеев В.В.
  • Уланов Г.А.
RU2125674C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛОСКОЙ УПЛОТНИТЕЛЬНОЙ ПРОКЛАДКИ ИЗ РАСШИРЕННОГО ГРАФИТА 1994
  • Ломакин Б.В.
  • Зройчиков Н.А.
  • Саков Б.А.
  • Цыпин Б.Я.
  • Епишов А.П.
  • Уланов Г.А.
  • Авдеев В.В.
RU2076970C1
Уплотнительная лента 2002
  • Епишов А.П.
  • Клепцов И.П.
RU2224937C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПЛОТНЕНИЯ 1999
  • Епишов А.П.
  • Клепцов И.П.
RU2168085C1

Реферат патента 2002 года ФЛАНЦЕВЫЙ РАЗЪЕМ

Изобретение относится к конструкции уплотнений фланцевых соединений большого диаметра и может быть использовано в установках и аппаратах для работы при высоких температурах и давлениях. Фланцевый разъем включает два фланца, крепежные элементы и основную и вторичную прокладки, размещенные между фланцами. Прокладки установлены на одном уровне между торцевыми поверхностями фланцев. Каждая из прокладок выполнена из трех неразъемно соединенных кольцевых слоев, причем средний слой выполнен из расширенного графита, а наружный и внутренний слои представляют собой концентрические металлические кольца. Высота графитового слоя в прокладках больше высоты металлических колец. Изобретение позволяет повысить надежность уплотнения фланцевых соединений. 6 з.п.ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 191 940 C1

1. Фланцевый разъем, включающий два фланца, крепежные элементы и основную и вторичную прокладки, размещенные между фланцами, отличающийся тем, что прокладки установлены на одном уровне между торцевыми поверхностями фланцев, а каждая из прокладок выполнена из трех неразъемно соединенных кольцевых слоев, причем средний слой выполнен из расширенного графита, а наружный и внутренний слои представляют собой концентрические металлические кольца. 2. Фланцевый разъем по п.1, отличающийся тем, что высота графитового слоя в прокладках больше высоты металлических колец. 3. Фланцевый разъем по п.1, отличающийся тем, что основная и вторичная прокладки размещены в кольцевых каналах на торцевой поверхности одного из фланцев, причем глубина каналов меньше высоты графитового слоя, но больше высоты металлических колец прокладки. 4. Фланцевый разъем по п.1, отличающийся тем, что графитовый слой в прокладках выполнен путем спиральной намотки ленты из графитовой фольги, причем боковые кромки намотанной ленты выходят на торцевые уплотняемые поверхности прокладки. 5. Фланцевый разъем по п.1, отличающийся тем, что у каждой из прокладок на поверхностях металлических колец, обращенных к графитовому слою, сделаны кольцевые выемки, а ребра графитового слоя снабжены окантовкой, не доходящей до кольцевых выемок на металлических кольцах. 6. Фланцевый разъем по п.1, отличающийся тем, что плотность расширенного графита в основной прокладке выше плотности расширенного графита во вторичной прокладке. 7. Фланцевый разъем по п.1, отличающийся тем, что ширина наружного металлического кольца в прокладках больше ширины внутреннего металлического кольца.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2002 года RU2191940C1

Разъемное неподвижное уплотнительное устройство с двумя барьерами уплотнения 1984
  • Горбачев Александр Иванович
  • Головченко Сергей Сергеевич
  • Матвеев Евгений Михайлович
  • Петушков Николай Андреевич
  • Незнанов Анатолий Степанович
  • Новиков Анатолий Викторович
SU1195098A1
Уплотнительное устройство 1985
  • Иванов Юрий Васильевич
  • Храмой Александр Ильич
  • Коган Михаил Самуилович
  • Лапшин Сергей Леонидович
SU1307141A1
Герметичное разъемное соединение 1977
  • Баранов Николай Сергеевич
  • Богорад Наум Евгеньевич
  • Гимаев Рифкат Камалетдинович
  • Елькин Александр Иосифович
  • Ишевский Валентин Евграфович
  • Камышков Алексей Семенович
  • Фридштанд Маргарита Вениаминовна
SU696229A1
Уплотнение неподвижных соединений 1987
  • Кузнецова Инесса Александровна
  • Донцов Анатолий Андреевич
  • Кукин Генадий Мехайлович
  • Штительман Михаил Исаакович
  • Домчишин Игорь Максимович
SU1569462A1
DE 3006656 А1, 17.09.1981
DE 2919958 A1, 20.11.1980
US 3704021 А, 28.11.1972.

RU 2 191 940 C1

Авторы

Воронин В.П.

Уланов Г.А.

Ремезов А.Н.

Авдеев В.В.

Герасимов В.С.

Никифоров С.А.

Паутов Ю.М.

Горбунцов О.П.

Анисимов С.А.

Шкиров В.А.

Даты

2002-10-27Публикация

2001-09-17Подача