УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ ПРОКЛАДКА ДЛЯ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F16J15/00 

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для уплотнения фланцевых соединений промышленных трубопроводов, в частности в химической и нефтегазовой промышленности и в тепловой энергетике.

Одной из причин часто встречающегося повреждения трубопроводных сетей является пробивание уплотнительных прокладок во фланцевых соединениях. Пробивание уплотнительных прокладок может быть вызвано некачественным монтажом фланцевого соединения в связи с перекосом фланцев или неравномерной затяжкой болтов, некачественной очисткой зеркала фланцев перед установкой новой уплотнительной прокладки или наличием дефектов на зеркалах фланцев, неправильной установкой уплотнительной прокладки между зеркалами фланцев. Поэтому при ремонте поврежденного фланцевого соединения, связанного с заменой уплотнительной прокладки, необходимо устранить причины, способствующие ее пробиванию. При этом необходимо учитывать, что такие ремонты, как правило, проводятся в сложных условиях. Поэтому возникает насущная потребность иметь уплотнительную прокладку, которая могла бы в какой-то мере компенсировать некачественный монтаж фланцевого соединения, упростить подготовку зеркала фланцев при ремонте соединения и упростить замену уплотнительной прокладки. Последнее особенно актуально при вертикальном положении зеркала фланцев.

Известна уплотнительная прокладка для фланцевого соединения [SU № 1516700 А1, публ. 23.10.89 г.]. В процессе ремонта соединения уплотнительную прокладку выглаживают путем помещения ее между двумя дисками, один из которых приводится во вращение, а другим создают давление на уплотнительную прокладку, оставляя его неподвижным. В результате уплотнительная прокладка выглаживается и электролизуется вследствие трибоэлектрического эффекта. На поверхности уплотнительного материала образуются электрические заряды плотностью, достаточной для удерживания уплотнительной прокладки на поверхности вертикально расположенных фланцев. Такой способ замены поврежденной уплотнительной прокладки не может быть применен при ремонте трубопроводных сетей в химической и нефтегазовой промышленности и в тепловой энергетике.

Известна уплотнительная прокладка для фланцевого соединения [FR № 2093415 А1, публ. 03.03.72 г.], состоящая из пластины, с обеих сторон которой расположены кольцевые выступающие ребра, сжимаемые при сборке соединения. От пластины в радиальном направлении отходит язычок, толщина которого меньше толщины пластины. Пластина, ребра и язычок выполнены из одного и того же материала. Язычок предназначен для удобства установки уплотнительной прокладки в процессе ремонта фланцевого соединения, поскольку позволяет упростить центровку уплотнительной прокладки между фланцами соединения в процессе его ремонта. Данное изобретение предназначено для использования в моющих машинах и не может быть использовано для уплотнения трубопроводных систем, в частности в химической и нефтегазовой промышленности и в тепловой энергетике.

Наиболее близкой по своей технической сущности по отношению к заявляемому изобретению является уплотнительная прокладка для фланцевого соединения (US № 6367802, публ. 09.04.02 г.), предназначенная для уплотнения фланцевых соединений трубопроводов в химической и нефтяной промышленности. Известная уплотнительная прокладка содержит жесткую металлическую кольцевую часть и несколько радиально расходящихся лапок, упрощающих центровку уплотнительной прокладки между фланцами соединения в процессе его ремонта. Лапки образуют с жесткой кольцевой частью единое целое путем прочного с ней соединения. Жесткая металлическая кольцевая часть образует жесткую зону для уплотнительной части уплотнительной прокладки и имеет не прилипающее к ней покрытие из расширенного графита либо из политетрафторэтилена. Толщина лапок меньше толщины уплотнительной части уплотнительной прокладки.

В известной уплотнительной прокладке для центрирования используют периферийную поверхность одного из фланцев соединения. Поэтому уплотнительный элемент размещают на центрирующем средстве в виде жесткой металлической кольцевой части с лапками, которые загибают на фланец соединения. Лапки могут быть либо приварены к жесткой металлической кольцевой части, либо могут составлять с ней одно целое. В кольцевой металлической части при приварке лапок возникают термические напряжения, которые могут привести к нарушению плоскостности. Поэтому для обеспечения высокой плоскостности уплотнительной прокладки необходимо осуществить специальные технологические мероприятия для компенсации термических напряжений, что приводит к повышению себестоимости изготовления уплотнительной прокладки. Когда же лапки и жесткое металлическое кольцо составляют одно целое, имеет место большой отход металла, поскольку лапки имеют большую длину. С учетом того, что в химической, нефтегазовой и тепловой энергетике при изготовлении уплотнительных прокладок используют нержавеющую сталь в качестве материала для жесткой кольцевой части, себестоимость уплотнительной прокладки в этом случае также резко возрастет. Уплотнительная прокладка с радиальными лапками неудобна в транспортировке и требует принятия соответствующих мер по обеспечению сохранности покрытия уплотнительной прокладки. Наличие неприлипающего покрытия указывает на то, что такое покрытие либо наносится непосредственно на месте ремонта трубопроводной системы, либо уплотнительная прокладка должна быть снабжена удаляемым средством для фиксирования покрытия на жесткой кольцевой части, что также вызывает определенные неудобства при проведении ремонтных работ.

В основу настоящего изобретения была поставлена задача, разработать уплотнительную прокладку, применение которой значительно упростило бы проведение ремонтных работ на трубопроводных системах.

Технический результат при использовании заявляемого изобретения заключается в упрощении изготовления уплотнительной прокладки и в упрощении ремонтных работ, связанных с заменой уплотнительной прокладки.

Технический результат достигается тем, что в уплотнительной прокладке для фланцевого соединения с крепежными элементами, содержащей уплотнительный элемент со средством ее центрирования относительно фланцев соединения, согласно изобретению уплотнительный элемент выполнен в виде кольца расширенного графита, плакированного пористым политетрафторэтиленом, а охватывающее его и соединенное с ним средство центрирования выполнено в виде кольца из гофрированного картона с возможностью размещения на крепежных элементах фланцевого соединения, при этом плотность кольца из гофрированного картона ниже плотности уплотнительного элемента.

Технический результат достигается также тем, что в уплотнительной прокладке для фланцевого соединения на торцевой поверхности кольца из гофрированного картона расположены сквозные отверстия под крепежные элементы фланцевого соединения.

Технический результат достигается также тем, что в уплотнительной прокладке для фланцевого соединения кольцо из гофрированного картона снабжено U-образными сквозными пазами, радиально расположенными на его торцевой поверхности под крепежные элементы фланцевого соединения.

Технический результат достигается также тем, что в уплотнительной прокладке для фланцевого соединения, по крайней мере, на одной из торцевых поверхностях кольца из гофрированного картона нанесены концентрические окружности с центром, совпадающим с центром уплотнительного элемента.

Технический результат достигается также тем, что в уплотнительной прокладке для фланцевого соединения кольцо из гофрированного картона снабжено радиально направленным язычком, выступающим над фланцами соединения.

Отличительная особенность заявляемой уплотнительной прокладки для фланцевого соединения состоит в том, что для ее центрирования на фланце соединения используют крепежные элементы фланцевого соединения. Средство центрирования и уплотнительный элемент выполнены в виде отдельно изготовленных частей с последующим соединением между собой. Уплотнительный элемент выполнен в виде кольца расширенного графита, плакированного пористым политетрафторэтиленом, а охватывающее его средство центрирования выполнено в виде кольца из гофрированного картона. Периферийная поверхность кольца из гофрированного картона представляет собой ячеистую структуру. При соединении с натягом средства центрирования с уплотнительным элементом достигается образование достаточно прочного соединения за счет затекания пористого политетрафторэтилена в ячеистую структуру кольца из гофрированного картона. В результате упрощается изготовление уплотнительной прокладки. При проведении ремонтных работ такая уплотнительная прокладка легко центрируется на крепежных элементах фланцевого соединения, что упрощает проведение ремонтных работ, а подготовка зеркала фланцев при замене уплотнительной прокладки не вызывает затруднений.

Эти и другие особенности заявляемого изобретения будут приведены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображены:

фиг.1 - фланцевое соединение;

фиг.2 - уплотнительная прокладка;

фиг.3 - разрез соединения уплотнительного элемента со средством центрирования;

фиг.4 - центрирование уплотнительной прокладки на крепежных элементах;

фиг.5 - центрирование уплотнительной прокладки с использованием отверстий средства центрирования;

фиг.6 - центрирование уплотнительной прокладки с использованием U-образных пазов средства центрирования;

фиг.7 - уплотнительная прокладка с концентрическими окружностями на средстве центрирования.

Заявляемая уплотнительная прокладка 1, предназначенная для уплотнения фланцевого соединения 2 открытого типа (фиг.1), устанавливается между двумя гладкими фланцами 3 и 4 соединения 2 с крепежными элементами 5. Крепежные элементы 5 могут быть выполнены в виде болтовых пар, шпилечных пар или в виде накидных болтов, шарнирно установленных на одном из фланцев соединения 2. Уплотнительная прокладка 1 (фиг.2) состоит из двух соединенных между собой частей уплотнительного элемента 6 и охватывающего его средства центрирования 7. Уплотнительный элемент 6 выполнен в виде кольца 8 расширенного графита, который плакирован пористым политетрафторэтиленом 9. Средство центрирования уплотнительной прокладки выполнено в виде кольца 10 из гофрированного картона, при этом плотность кольца 10 ниже плотности уплотнительного элемента 6. При вырезке из листа гофрированного картона кольца 10 его периферийные поверхности представляют ячеистую структуру, образованную элементами гофрированного картона. При соединении с натягом кольца 10 из гофрированного картона с уплотнительным элементом 6 пористый политетрафторэтилен 9 за счет присущего ему свойства неодинаковой податливости в поперечном и в продольном направлениях частично затекает в ячеистую структуру кольца 10 из гофрированного картона (фиг.3) с образованием прочного соединения средства центрирования с уплотнительным элементом. В результате этого упрощается изготовление уплотнительной прокладки.

При ремонте поврежденного фланцевого соединения, связанного с заменой уплотнительной прокладки 1, для получения надежного герметичного фланцевого соединения уплотнительную прокладку необходимо выставить вдоль продольной оси фланцев соединения. Центрирование уплотнительной прокладки 1 осуществляется с использованием крепежных элементов 5. В зависимости от вида фланцевого соединения, его размеров, а также условий, при которых проводятся ремонтные работы, может быть выбран наиболее целесообразный для данной конкретной обстановки способ центрирования уплотнительной прокладки. Она может быть установлена наружной кромкой 11 кольца 10 на два по соседству расположенных крепежных элемента 5 (фиг.4). Поскольку в большинстве своем фланцы фланцевого соединения стандартизованы, это означает, что все отверстия 12 фланцев под крепежные элементы 5 расположены с высокой точностью относительно его продольной оси. При таком способе центрирования желательно, чтобы кольцо 10 из гофрированного картона было снабжено радиально направленным язычком 13, выступающим над фланцами соединения. Наличие язычка упрощает установку уплотнительной прокладки и позволяет осуществить более высокую степень ее центрирования. Кроме того, язычок позволяет предохранить уплотнительную прокладку от повреждений, поскольку при установке всех остальных крепежных элементов фланцевого соединения он позволяет осуществлять незначительные ее смещения между крепежными элементами.

В тех случаях, когда ремонт осуществляется на фланцевых соединениях значительных размеров, кольцо 10 из гофрированного картона целесообразно снабдить сквозными отверстиями 14. Количество и место расположения этих отверстий должно точно совпадать с отверстиями 12 фланцев. Уплотнительное кольцо 1 нанизывается одним из отверстий 14 на крепежный элемент 5 и прижимается к фланцу (фиг.5). Затем, поворачивая уплотнительное кольцо 1 в вертикальной плоскости, вводится второй крепежный элемент 5, а затем все остальные крепежные элементы с последующим их введением в отверстия 12 ответного фланца. После этого осуществляют затяжку фланцевого соединения.

В тех случаях, когда ремонт осуществляют на фланцевом соединении с крепежными элементами, выполненными в виде накидных болтов 15, шарнирно установленными на одном из фланцев соединения, кольцо 10 из гофрированного картона снабжают U-образными сквозными пазами 16, радиально расположенными на его торцевой поверхности, под крепежные элементы фланцевого соединения (фиг.6). При ремонте такого фланцевого соединения уплотнительную прокладку 1 предварительно устанавливают U-образным пазом на накидной болт 15, предварительно установленный между двумя фланцами. Затем, поворачивая уплотнительную прокладку в вертикальной плоскости, добиваются совпадения следующего U-образного паза 16 со следующим накидным болтом 15, который вводят в паз 16 и эквивалентный ему паз 17, расположенный на втором фланце соединения. Затем последовательно замыкают фланцы остальными накидными болтами и осуществляют их затяжку.

В тех случаях, когда ремонт осуществляется на фланцевых соединениях с нестандартизированными фланцами, целесообразно применить уплотнительную прокладку, у которой, по крайней мере, на одной из торцевых поверхностей кольца из гофрированного картона нанесены с определенным шагом концентрические окружности 18 с центром, совпадающим с центром уплотнительного элемента (фиг.7). В этих случаях уплотнительная прокладка может быть приспособлена под фланцевое соединение путем ее уменьшения до нужного размера, поскольку свойства гофрированного картона и наличие на нем концентрических окружностей упрощает эту операцию, а также позволяет легко разместить на кольце из гофрированного картона отверстия 14 или пазы 16 под крепежные элементы 5.

Таким образом, при проведении ремонтных работ такая уплотнительная прокладка легко центрируется на крепежных элементах фланцевого соединения разного типа, что упрощает проведение ремонтных работ.

Выполнение уплотнительного элемента в виде кольца расширенного графита, плакированного пористым политетрафторэтиленом, предохраняет расширенный графит от разрушений, позволяет расширить диапазон размеров уплотнительной прокладки, упрощает ее транспортировку и хранение и позволяет сохранить при этом его высокие упругие свойства. Выполнение средства центрирования ниже плотности уплотнительного элемента не сказывается на усилии затяжки фланцевого соединения и не влияет на деформацию уплотнительного элемента. Поэтому такая уплотнительная прокладка обеспечивает надежную герметичность даже в случае перекоса фланцев в разумных пределах. Подготовка зеркала фланцев при замене уплотнительной прокладки не вызывает затруднений, поскольку пористый политетрафторэтилен не образует прочных соединений с фланцами, а удаление картона в случае его прилипания к фланцу легко осуществляется.

Изобретение относится к области уплотнительной техники. Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения с крепежными элементами содержит уплотнительный элемент со средством для ее центрирования относительно фланцев соединения. Уплотнительный элемент выполнен в виде кольца расширенного графита, плакированного пористым политетрафторэтиленом. Охватывающее уплотнительный элемент и соединенное с ним средство центрирования выполнено в виде кольца из гофрированного графита с возможностью размещения на крепежных элементах фланцевого соединения, при этом плотность кольца из гофрированного картона ниже плотности уплотнительного элемента. Изобретение упрощает проведение ремонтных работ на трубопроводных системах. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения с крепежными элементами, содержащая уплотнительный элемент со средством для ее центрирования относительно фланцев соединения, отличающаяся тем, что уплотнительный элемент выполнен в виде кольца расширенного графита, плакированного пористым политетрафторэтиленом, а охватывающее его и соединенное с ним средство центрирования выполнено в виде кольца из гофрированного картона с возможностью размещения на крепежных элементах фланцевого соединения, при этом плотность кольца из гофрированного картона ниже плотности уплотнительного элемента.2. Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения по п.1, отличающаяся тем, что кольцо из гофрированного картона снабжено расположенными на его торцевой поверхности сквозными отверстиями под крепежные элементы фланцевого соединения.3. Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения по п.1, отличающаяся тем, что кольцо из гофрированного картона снабжено U-образными сквозными пазами, радиально расположенными на его торцевой поверхности под крепежные элементы фланцевого соединения.4. Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, на одной из торцевых поверхностей кольца из гофрированного картона нанесены концентрические окружности с центром, совпадающим с центром уплотнительного элемента.5. Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения по п.1, отличающаяся тем, что кольцо из гофрированного картона снабжено радиально направленным язычком, выступающим над фланцами соединения.