Соединение высокого давления Советский патент 1984 года по МПК F17C13/06 F16J13/02 

Изобретение относится к уплотнению разъемных соединений в оборудовании высокого давления, например затворов сосудов давления, соединений трубопровода, используемых в химической, нефтехимической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известно уплотнительное соединение высокого давления, содержащее соединяемые элементы цилиндрической формы, на которых выполнены конические уплотнительные поверхности и уплотнительное кольцо с коническими уплотнительными поверхностями 1.

Недостатком этой конструкции является необходимость в ограничении величины радиальной деформации уплотнительного кольца, что делает это устройство применимым только для соединения корпуса и крышки сосуда при повышенной его металлоемкости за счет введения ограничительного упорного выступа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является уплотнительное соединение высокого давления, содержащее соединяемые элементы цилиндрической формы, на KOTOpbix выполнены конические уплотнительные поверхности, крепежное устройство для стягивания соединяемых элементов и уплотнительное кольцо, включающее две кольцевые упругие губки с коническими уплотнительными поверхностями, контактирующими с уплотнительными поверхностями соединяемых- элементов, и упор, ограничивающий сближение соединяемых элементов при их стягивании крепежным устройством 2.

Недостатком этого соединения является повышение требования к точности изготовления сопрягаемых уплотняемых поверхностей соответственно на соединяемых элементах и губках уплотнительного кольца, так как от этого зависит степень прилегания губок к уплотнительным поверхностям, их деформация и величина контактных напряжений в уплотнении соединения. При наличии даже незначительных неточностей, допущенных при изготовлении, могут возникнуть ситуации, когда уплотнительные губки не прилегают или прилегают недостаточно плотно к соответствующим уплотняемым поверхностям, в результате чего не достигается герметизация соединения.

Целью изобретения является повышение надежности герметизации соединения высокого давления при снижении требований к точности изготовления элементов соединения.

Поставленная цель достигается тем, что в соединении высокого давления, содержащем соединяемые элементы цилиндрической формы, на которых выполнены конические уплотнительные поверхности, крепежное

устройство для стягивания соединяемых элементов и уплотнительное кольцо, включающее кольцевые упругие губки с коническими уплотнительными поверхностями, контактирующими с уплотнительными поверхностями соединяемых элементов, и упор, ограничивающий сближение соединяемых элементов при их стягивании крепежным устройством, в упоре выполнен кольцевой паз, боковые поверхности которого параллельны сопрягаемым с упором торцовым поверхностям соединяемых элементов, при этом щирина паза должна быть не менее суммы величин пределов допусков на изготовление сопрягаемых уплотнительных поверхностей уплотнительного кольца и соединяемых элементов.

Целесообразно в кольцевом пазу упора разместить сегменты, выполненные из мягкого металла.

На чертеже схематически показан фрагмент предложенного соединения, разрез.

Разъемное уплотнительное соединение элементов оборудования, предназначенного для работы под давлением, включает соеди5 няемые элементы 1 и 2, имеющие цилиндрическую форму. Такими элементами могут быть две трубы, корпус аппарата и крыщка. На внутренней стенке смежно с торцами элементы 1 и 2 имеют конические кольцевые уплотняемые поверхности 3 и 4. Между со единяемыми элементами 1 и 2 находится уплотнительное кольцо 5, включающее цилиндрическую часть б, переходящую в уплотнительные кольцевые губки 7 и 8. На внешней стороне каждой уплотнительной губки 7

и 8 предусмотрена кольцевая коническая уплотнительная поверхность, соответственно 9 и 10, взаимодействующая при сборке соединения с конической уплотняемой поверхностью соответствующего соединяемого элемента. Угол наклона уплотнительной поверхности губки относительно оси соединения несколько меньше угла наклона сопрягаемой с ней уплотняемой поверхности соединяемого элемента, что позволяет при затягивании соединения (с помощью любого известного

, крепежного устройства) обеспечить упругую деформацию губки и получить необходимое для герметизации контактное давление на уплотняемой поверхности. Уплотнительное кольцо 5 имеет отходящий от цилиндрической части 6 радиальный кольцевой упор 11,

0 который при сборке соединения помещается между торцами 12 и 13 соединяемых элементов 1 и 2 и ограничивает сближение этих элементов при затягивании крепежного устройства (не показано).

Упор состоит из двух ргадиально расположенных ребер 11 и 11, выполненных в виде кольцевых пластин и имеющих опорные поверхности параллельные торцовым поверхностям соединяемых элементов. В упоре 11

выполнен кольцевой паз 14 параллельно опорным поверхностям упора. Ширина паза 14 должна быть не менее суммы величин пределов допусков на изготовление сопрягаемых уплотнительных поверхностях. Наличие паза 14 позволяет компенсировать неточность изготовления сопрягаемых уплотнительных поверхностей в пределах полей допусков. Радиальный размер паза выполняется с учетом сохранения равнопрочиости цилиндрической части кольца с губками 7 и 8. В кольцевом пазу 14 могут быть размещены сегменты 15, выполненные из мягкого металла, при этом они размещаются таким образом, чтобы по внутренней периметрии паза оставалась полость 16, достаточная для размещения части металла сегмента 15, пластически деформируемого при стягивании соединяемых элементов 1 и 2.

При сборке соединения элементы 1 и. 2 стягиваются между собой в осевом направлении до контактирования их торцовых поверхностей 12 и 13 с ребрами II и 11 упора уплотнительного кольца 5. За счет разности

углов наклона конических уплотняемых 3 и 4 и уплотнительных 9 и 10 поверхностей губки 7 и 8 уплотнительного кольца упруго деформируются до полного прилегания сопрягаемых уплотняемых и уплотнительных поверхностей. При этом ребра 11 и 11, разделенные кольцевым пазом, деформируются, зазор между ними уменьшается. При соответствующем выборе толщин ребер их изгибная жесткость может быть подобрана так, что сближение ребер и соответственно соединяемых элементов будет достаточно для создания полного контакта сопрягаемых уплотняемых и уплотнительных поверхностей.

Выполнение упора уплотнительного кольца с кольцевым пазом позволяет в случае неполного контакта уплотнительных поверхностей уменьшить зазор между торцами соединяемых цилиндрических элементов, тем самым обеспечить необходимую величину контакта уплотнительных поверхностей, 0 что в предлагаемой конструкции соединения позволяет повысить надежность герметиза- ции, а также снизить требования к точности обработки элементов соединения.

I. СОЕДИНЕНИЕ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержаш,ее соединяемые элементы цилиндрической формы, на которых выполнены конические уплотнительные поверхности, крепежное устройство для стягивания соединяемых элементов и уплотнительное кольцо, включаюшее кольцевые упругие губки с коническими уплотнительными поверхностями, контактирующими с уплотнительными поверхностями соединяемых элементов, и упор, ограничивающий сближение соединяемых элементов при их стягивании крепежным устройством, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности герметизации и снижения требований к точности изготовления деталей соединения, в упоре выполнен кольцевой паз, боковые поверхности которого параллельны сопрягаемым с упором торцовым поверхностям соединяемых элементов, при этом паз выполнен с шириной не менее суммы величин пределов допусков на изготовление сопрягаемых уплотнительных поверхностей уплотнительного кольца и соединяемых элементов. 2. Соединение высокого давления по п. 1, отличающееся тем, что в кольцевом пазу упора размешены сегменты из мягкого металла.