Разъемное неподвижное уплотнительное устройство Советский патент 1990 года по МПК F16J15/02 

1

(21)437У014/40-29

(22)15.02.83

(Д6) 1b.01.yt). Бюл. № 2

(72) Л.И. Горбачев, А.В. Новиков

и В.Н. Чепурнов

(53)62-762 (088.3)

(Ь6) Авторское свидетельство СССР № 81У463, кл. F 16 J 15/02, 1977.

(54)РАЗЪЕМНОЕ НЕПОДВИЖНОЕ У11ЛОТ- НИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

(57) Изобретение может быть использовано для герметизации разьемногх неподвижных соединений магистралей и трубопроводов. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и расширение области его применения. Внутрь уплотнительной прокладки 3 в виде цилиндрического кольца отходят два упругих конических уса. Прокладка 3 размещена в посадочной канавке 6, выполненной на одном из сопрягаемых по сферической поверхности 7 фланцев. Усы выполнены симметрично относительно плоскости, перпендикулярной оси устройства и проходящей через канавку 6. Кольцо смещено в сторону канавки 6 с образованием дополнительного выступа, размещенного в последней. Поверхность канавки 6 взаимодействует с кольцом и выполнена цилиндрической, переходящей в кольцевой карман. Стенка канавки 6 со стороны оси уст- оойства выполнена в виде цилиндрической оболочки 8,контактирующей со сферической поверхностью 7 фланца 1. Па поверхности 7 установлен уплотни- тельный элемент. Образующийся зазор между сферическими поверхностями фланцев 1,2 компенсируется их упругой деформацией при затяжке соединения. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

о Ј

сл

Изобретение может быть использовано для герметизации разъемных неподвижных соединений магистралей и трубопроводов. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства и расширение области его применения. Внутрь уплотнительной прокладки 3 в виде цилиндрического кольца отходят два упругих конических уса. Прокладка 3 размещена в посадочной канавке 6, выполненной на одном из сопрягаемых по сферическойй поверхности 7 фланцев. Усы выполнены симметрично относительно плоскости, перпендикулярной оси устройства и проходящей через канавку 6. Кольцо смещено в сторону канавки 6 с образованием дополнительного выступа, размещенного в последней. Поверхность канавки 6 взаимодействует с кольцом и выполнена цилиндрической, переходящей в кольцевой карман. Стенка канавки 6 со стороны оси устройства выполнена в виде цилиндрической оболочки 8, контактирующей со сферической поверхностью 7 фланца 1. На поверхности 7 установлен уплотнительный элемент. Образующий зазор между сферическими поверхностями фланцев 1, 2 компенсируется их упругой деформацией при затяжке соединения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

ел

со

о

СП

Изобретение относится к уплотни- тельной технике и может быть использовано для герметизации разъемных неподвижных соединений магистралей и трубопроводов.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства и расширение обласуи его применения за сче.т разгрузки прокладки от напряжений изгиба и создания дополнительного барьера уплотнения.

На фиг.1 показано устройство, в разрезе; на фиг.2 - сечение поса-. дочного гнезда; на фиг.З - сечение прокладки; на фиг.А - положение фланцев и прокладки в сборе до затяжки; на фиг. 5,6 - варианты исполнения зоны уплотнения цилиндрической оболочки с фланцем.

Устройство включает фланцы 1,2, металлическую уплотнительную прокладку 3, крепежные болты 4 со сферическими головками и сферические шайбы 5. Во фланце 1 выполнены посадочное гнездо 6 под уплотнительную прокладку 3, сферическая контактирующая поверхность 7 и цилиндрическая оболочка 8. Для подвода давления контрольной среды в полость гнезда 6 во фланце предусмотрен канал 9, оканчивающийся штуцером, выполненным на

внешней поверхности фланца.

i

Во фланце 2 выполнена сферическая уплотнительная поверхность 10, с которой взаимодействует сферическая поверхность 7, цилиндрическая оболочка 8,а также уплотнительная прокладка 3.

В посадочном гнезде 6 выполнены цилиндрическая поверхность 11, коническая уплотнительная поверхность 12 и кольцевой карман 13. Кольцевой карман 13, предназначенный для размещения цилиндрического кольца 14 прокладки 3, содержит внешнюю посадочную поверхность 15, выполненную как продолжение цилиндрической посадочной поверхности 11 посадочного гнезда, торцовую поверхность 16 и угловой скос 17.

Цилиндрическая оболочка 8 фланца 1 разделяет полость посадочного гнезда 6 от рабочей полости 18 устройства, содержит торовую уплотнительную поверхность 19, которая выступает над контактирующей сферической поверхностью 7 фланца 1 на наперед заданную величину.

Жесткость цилиндрической оболочки 8 и неличина ее выступания над сферической поверхностью фланца (обычно

0,3...О,6 мм) выбираются из условия работоспособности и обеспечения герметичности в зоне ее взаимодействия оболочки с ответным фланцем 2 при максимальном давлении контрольной

среды.

Образующийся при этом зазор между сферическими поверхностями фланцев компенсируется их упругой деформацией при затяжке соединения, а оболочка 8

5 дополнительно выполняет роль упруго- демпферной опоры между фланцами, повышая работоспособность устройства при наличии слабых ударных нагрузок. Для исключения смятия уплотнитель0 нои поверхности ответного фланца при сборке устройства сферическая контактирующая поверхность 7 фланца 1 сопряжена с цилиндрической посадочной поверхностью 11 посадочного гнезда

5 6 радиусом II2.

Уплотнительная прокладка 3 содержит два упругих уса 20, 21 равной длины, образующих в сечении симметричный V-образный профиль, на периQ ферии которого раз мещено цилиндрическое кольцо 14, содержащее цилиндрическую посадочную 22, торцовую

23поверхности и угловой скос 24. При этом цилиндрическое кольцо 14 выполнено со смещением в сторону посадочного гнезда фланца относительно профиля усов прокладки. Для повышения технологичности угловой скос

24прокладки выполнен эквидистантно 0 угловому скосу 17 кольцевого кармана 13 посадочного гнезда 6 фланца 1.

На концах упругих усов прокладки выполнены уплотиительные выступы 25, 26 с уплотнительными поверхнос- 5 стями 27, 28 преимущественно торовой формы.

Прокладка может быть покрыта мягким материалом: медью, серебром, кадмием, свинцом, фторопластом и др., .« что снижает контактное давление и уменьшает момент затяжки крепежных болтов.

Устройство работает следующим образом.

При сборке устройства уплотнитбль- ная прокладка 3 устанавливается в посадочное гнездо 6 фланца 1 до упора ее ушю нительной поверхности 23 выступа 26 упругого уса 20 в коничес5

5

кую ушютнительную поверхность 12 посадочного гнезда 6 и центрируется посадочной поверхностью 22 цилиндрического кольца 14 по посадочной поверхности 11 и поверхности 15 кольцевого кармана 13 посадочного гнезда. Фланец 2 устанавливается до упора уплотнительной поверхности 10 в уп- лотнительную поверхность 27 выступа 25 упругого уса 21 прокладки 3. При этом между уплотнительной сферическо поверхностью 10 фланца 2 и уплотнительной торовой поверхностью 19 цилиндрической оболочки 8 фланца 1 обеспечивается гарантированный зазор 1, , равный заданной величине обжатия упругих усов прокладки для обеспечения требуемого из условия герметичности контактного давления на их уплотнительных поверхностях 26 27. При затяжке крепежных болтов 5 происходит заданное обжатие упругих усов прокладки без нагружения ее цилиндрического кольца изгибными на- пряжениями, а уплотнительная поверхность 10 фланца 2 доводится до упора с поверхностью 19 цилиндрической оболочки 8, при этом между сферическими поверхностями 7 и 10 фланцев 1 и 2 обеспечивается гарантированный зазор з- При окончательной загяжке болтов члстично за гчет упругого разворота фланцев относительно цилиндрической оболочки 8 и частично за счет упругого сжатия самой оболочки поверхности 6 и 10 фланцев 1 и 2 доводятся до упора, а в зоне контакта уп- лотннтельных поверхностей 19 и 10 создается требуемое для обеспечения герметичности контактное давление. В собранном устройстве между торцовыми поверхностями 16, 23 и углоными скосами 17, 24 кольцевого кармана и прокладки обеспечиваются гарантированные зазоры 1, 4.

Для контроля работоспособности уплотнительной прокладки, например по степени герметичности ее усов, через

каналы Ь лодтетси давление контрольной среды под прокладку и по стыку фланцев фиксируется величина утечки любым существующим методом. При этом исключается нагружеиие рабочей полост 18 устройства давлением среды, так как она надежно изолирована о т полос ти под уплотнительной прокладкой гер- метичным взаимодействием цилиндрической оболочки S с уплотни тельной по

5361

tnй $ 20 25 30 .-

35

45

и 50

55

156

верхностью 10 фланца 2. При работе устройства, особенно при наличии динамических ударных нагрузок, цилиндрическая оболочка 8 дополнительно выполняет роль демпфирующей опоры, а герметичное ее взаимодействие с фланцем 2 обеспечивает дополнительный барьер уплотнения. Жесткость упругих усов прокладки и величина их обжатия, а также жесткость цилиндрической оболочки выбираются с учетом их работоспособности на рабочих параметрах.

Величина li выбирается расчетным путем из условия обеспечения требуемого для заданной герметичности контактного давления в зоне уплотнения при упругой деформации фланцев и самой оболочки от затяжки соединения до соприкосновения поверхностен 7 и 10, фланцев 1 и 2 (обычно 0,3... О,6 мм).

Величина радиуса К, уплотнительной поверхности 13 цилиндрической оболочки 8 фланца 1 выбирается таким образом, чтобы при заданной степени герметичности и величине затяжки стыка не происходило повреждение уплотнительных поверхностей в зоне контакта данной оболочки с поверхностью ответного фланца.

Радиус 11 .J сопряжения сферической контактирующей поверхности 7 фланца 1 с посадочной поверхностью 11 гнезда выполняется в пределах 0,3...О,5 мм, что достаточно для исключения замятия поверхности ответного фланца.

Защита контактирующей поверхности оболочки 8 от повреждения возможна путем установки в специально выполненную на конце оболочки проточку тонкостенной обечайки 29 из мягкого материала, например меди, алюминия, кадмия и др. Обечайка закреплена развальцовкой, пайкой, посадкой на клей или другими способами. А также возможна установка резинового или фторопластового кольца и нанесение покрытия на контактирующую зону цилиндрической оболочки (медь, серебро, кадмий, фторопласт и др.) .

Таким образом, симметричное наг- ружение упругих усов прокладки, выполненных равной длины, в совокупности с исключением нагружения ее цилиндрического кольца напряжениями изгиба повышает упругую податливость усов, сохраняет работоспособность прокладки при больших раскрытиях стыка фланцев, а следовательно, расширяет диапазон рабочих давлений. Обеспечение возможности автономного контроля работоспособности прокладки без нагружения давлением уплотняемой среды рабочей полости устройства придает ему качественно новые характеристики, поскольку позволяет его использование в целом ряде технических объектов, где для указанной операции нагружение внутренних полостей технологически неоправданно или вообще затруднено.

Формула изобретения 1. Разъемное неподвижное уплотни- тельное устройство, содержащее уплотнительную прокладку в виде цилиндрического кольца с отходящими от него внутрь прокладки двумя упругими коническими усами с кольцевой канавкой между ними и уплотнительными буртами, контактирующими с уплотняемыми поверхностями, размещенную в посадочной канавке, выполненной на одном

15

фиг. 2

0

5

0

$

из сопрягаемых по сферической поверхности фланцев, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства и расширения области его применения, упругие усы выполнены симметрично относительно плоскости, перпендикулярной оси устройства и проходящей через кольцевую канавку, цилиндрическое кольцо смещено в сторону посадочной канавки с образованием дополнительного выступа, размещенного в последней, при этом поверхность посадочной канавки, взаимодействующая с цилиндрическим кольцом, выполнена цилиндрической, переходящей в кольцевой карман, а стенка посадочной канавки со стороны оси устройства выполнена в виде цилиндрической оболочки, контактирующей со сферической поверхностью фланца.

17

IS

Фиг.З

Фиг. 5

f 2

Фиг.Ј

Фи.г.6