Крупногабаритное разъмное уплотнительное устройство высокого давления Советский патент 1988 года по МПК F16J15/02 

со ;о со ел ел

фиг. 2

15

Изобретение относится к уплотнительной технике, и может быть использовано для уплотнения разъемных крупногабаритных соединений, работающих при повышенных уровнях давления с многократным циклом нагружении, в широком диапазоне темпера- тур, в том числе и при низких температурах, при наличии пульсации и вибронагрузок, с использованием как жидких, так и газообразных сред.

Целью изобретения является повышение 10 надежности устройства при многоцикловом нагружении давлением уплотняемой среды за счет уменьшения влияния монтажных зазоров и жесткости фланцев.

На фиг. 1 показан узел уплотнения, разрез; на фиг. 2 - то же, при сборке.

Устройство включает фланцы 1 и 2, уп- лотнительную металлическую прокладку 3 и крепежные детали 4-6. Во фланце 2 выполнена выемка 7 с цилиндрической центровочной поверхностью 8, торцовой уплотняемой поверхностью 9 и конической заходной поверхностью 10. Уплотняемая поверхность 11 фланца контактирует с поверхностью 12 фланца 2.

Уплотнительная прокладка 3 содержит силовое кольцо 13, с двух сторон которого расположены упругие усы 14 и 15, содержащие бурты 16 И 17 с уплотнительными поверхностями 18 и 19 торовой формы. На силовом кольце 13 со стороны уса 15 выполнен упорный выступ 20 с уплотнительной поверхностью 21 преимущественно торовой формы, а с другой стороны кольца 13 на его периферии расположен угловой скос 22, который является продолжением боковой поверхности уса 14, выполненной эквидистантно конической заходной поверхпрокладки при ее сжатии. Прокладка изготавливается из высокопрочных сталей и сплавов и покрывается мягким металлом (золото, серебро, медь, кадмий и др.) или фторопластом в зависимости от температурных условий работы устройства. При сборке устройства уплотнительная прокладка 3 устанавливается в выемку фланца 2 до упора углового скоса 22 в заходную поверхность 10. При затяжке крепежных деталей 4-6 уплотняемая поверхность. 11 фланца 1 первоначально входит в контакт с уплотняемой поверхностью 19 уса 15, затем после его обжатия поверхность 11 входит в контакт с упорной поверхностью 21 выступа 20 и за счет перемещения углового скоса 22 по конической заходной поверхности 10 прокладки, упруго сжимаясь в радиальном направлении, заходит в выемку, перемещается в ней до упора поверхности 18 уса 14 с поверхностью 9 выемки, обеспечивая при этом заданный радиальный натяг.

При окончательной затяжке соединения фланцев 1 и 2 до упора контактирующих поверхностей 11 и 12 за счет усилия на поджатие упругого уса 14 происходит обжатие поверхностей 18 и 21 с обеспечением 25 необходимого контактного давления. При подаче давления уплотняемой среды контактное давление на уплотняемых поверхностях усов прокладки возрастает от действия эффекта са.моуплотнения, а сама прокладка, предварительно сжатая в радиальном направлении при сборке, разгружается за счет растяжения фланца. При этом смещение уплотнительной поверхности 18 прокладки относительно поверхности 9 выемки 7 практически не происходит, что имело бы место при установке прокладки в выемку с гаран20

30

ности 10 выемки 7. При этом поверхность 19 тированным радиальным зазором, поэтому бурта 17 выступает над уплотнительной по- его влияние на герметичность сводится до ми- верхностью 21 выступа 20 на величину осе- нимума.

вого натяга, определяемого из условия обес-Поверхность 21 выступа 20 прокладки

печения необходимого контактного давления выполняет роль дополнительного барьера уп- на уплотнительной поверхности 19, а жест- 40 лотнения и способствует повышению степени герметичности устройства.

При сбросе давления система прокладка-посадочное место возвращается в исходное положение, при этом на уплотнитель- ных поверхностях 18, 19, 21 прокладки за счет

45

кость уса 14 больше, чем у уса 15.

Это обусловлено тем, что за счет обжатия уса 15 обеспечивается требуемое контактное давление не только на поверхности 18, но и на поверхности 21. Поджатие усов 14 и 15 прокладки осуществляется за счет осевого натяга, определяемого разностью осевых размеров прокладки между поверхностями 18 и 19 и размером выемки между поверхностями 9 и 12 в собранном устройстве.

Наружный диаметр d силового кольца 13 прокладки 3 выполнен больше диаметра центровочной поверхности 8 выемки, например, на удвоенную величину радиального натяга прокладки, который выбран равным радиальной деформации фланца под деист- 55 вием давления. При этом максимальная величина радиального натяга выбирается из условия сохранения устойчивости сечения

50

упругости усов 14 и 15 сохраняется необходимое контактное давление для обеспечения герметичности при последующих циклах нагружения давлением рабочей среды.

Таким образом, при многократных нагру- жениях давлением наличие дополнительной уплотнительной поверхности 21 прокладки повышает ресурс работы устройства.

Формула изобретения

Крупногабаритное разъемное уплотни- тельное устройство высокого давления, содержащее фланцы, в одном из которых вы5

0

прокладки при ее сжатии. Прокладка изготавливается из высокопрочных сталей и сплавов и покрывается мягким металлом (золото, серебро, медь, кадмий и др.) или фторопластом в зависимости от температурных условий работы устройства. При сборке устройства уплотнительная прокладка 3 устанавливается в выемку фланца 2 до упора углового скоса 22 в заходную поверхность 10. При затяжке крепежных деталей 4-6 уплотняемая поверхность. 11 фланца 1 первоначально входит в контакт с уплотняемой поверхностью 19 уса 15, затем после его обжатия поверхность 11 входит в контакт с упорной поверхностью 21 выступа 20 и за счет перемещения углового скоса 22 по конической заходной поверхности 10 прокладки, упруго сжимаясь в радиальном направлении, заходит в выемку, перемещается в ней до упора поверхности 18 уса 14 с поверхностью 9 выемки, обеспечивая при этом заданный радиальный натяг.

При окончательной затяжке соединения фланцев 1 и 2 до упора контактирующих поверхностей 11 и 12 за счет усилия на поджатие упругого уса 14 происходит обжатие поверхностей 18 и 21 с обеспечением 5 необходимого контактного давления. При подаче давления уплотняемой среды контактное давление на уплотняемых поверхностях усов прокладки возрастает от действия эффекта са.моуплотнения, а сама прокладка, предварительно сжатая в радиальном направлении при сборке, разгружается за счет растяжения фланца. При этом смещение уплотнительной поверхности 18 прокладки относительно поверхности 9 выемки 7 практически не происходит, что имело бы место при установке прокладки в выемку с гаран0

0

При сбросе давления система прокладка-посадочное место возвращается в исходное положение, при этом на уплотнитель- ных поверхностях 18, 19, 21 прокладки за счет

упругости усов 14 и 15 сохраняется необходимое контактное давление для обеспечения герметичности при последующих циклах нагружения давлением рабочей среды.

Таким образом, при многократных нагру- жениях давлением наличие дополнительной уплотнительной поверхности 21 прокладки повышает ресурс работы устройства.

Формула изобретения

Крупногабаритное разъемное уплотни- тельное устройство высокого давления, содержащее фланцы, в одном из которых выполнена выемка с посадочным диаметром под металлическую прокладку в виде силового кольца с упругими усами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства при многоцикловом нагру- жении давлением уплотняемой среды, наружный дкаметр силового кольца прокладки выполнен больше посадочного диаметра выемки, а упругий ус со стороны выемки выполнен с жесткостью большей, чем жесткость другого уса, и сопряжен с силовым кольцом радиусами концентрических окружностей, при этом со стороны ответного фланца на силовом кольце выполнен выступ преимушественно торовой формы, контактирующий с ответным фланцем.

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для уплотнения разъемных крупногабаритных соединений, работаюш,их в условиях повышенных перепадов давления и температур с многократным циклом нагружения. Целью изобретения является повышение надежности устройства при многоцикловом нагру- жении давлением уплотняемой среды за счет уменьшения влияния монтажных зазоров и жесткости фланцев. В выемку 7, выполненную на фланце 2, установлена металлическая прокладка 3 в виде силового кольца 13 и упругих усов 14, 15 с разной жесткостью и буртами 16, 17, при этом жесткость уса 14 больше, чем уса 15. На силовом кольце 13 со стороны уса 15 выполнен выступ 20 преимущественно торовой формы, контактирующий с поверхностью 11 фланца 1, а с противоположной его стороны выполнен угловой скос 21. При этом наружный диаметр силового кольца 13 выполнен больше посадочного диаметра выемки 7, что обеспечивает наперед заданный радиальный натяг прокладки. 2 ил. (Л

фиг.1