Разъемное неподвижное уплотнительное устройство Советский патент 1991 года по МПК F16J15/00 F16L23/02 

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к уплотнениям неподвижных разъемных соединений, и предназначено для магистралей текучей среды (преимущественно, для молочной, ли- . воваренной и нефтехимической промышленности) в /ex местах, где сложная обвязка трубопроводов или особенности их монтажа затрудняют перемещение трубопроводов при их стыковке и расстыковке.

Известны прокладки V-образного сечения, содержащие тарельчатые пружины, вставленные симметрично вовнутрь прокладки.

Известны фланцевые соединения, в которых уплотнительный элемент выполнен в виде упругой детали, стыкуемой с фланцами.

Известно разъемное неподвижное уп- лотнительное устройство с эластичной прокладкой V-образного сечения, которое позволяет компенсировать перекосы стыкуемых фланцев на угол а. Недостатком такого устройства является необходимость взаимного осевого перемещения стыкуемых фланцев для монтажа и демонта&а это го соединения.

ч

о

ю

00 х| VI

ы

Цель изобретения -улучшение компенсации несоосности и перекосов стыкуемых фланцев. . . .

Цель изобретения достигается тем, что. устройство имеет два фланца, эластичную прокладку V-образиого сечения, соединяемый болтами и гайками хомут из двух половин с-участками конических, поверхностей и внутреннюю цилиндрическую поверхность, а также содержит два кольца, имеющие тороидальные скосы и внутренние кольцевые1 выступы, которые вставлены этими выступами в V-образную эластичную прокладку, кольца в своей внутренней части могут содержать торцовый кольцевой бурт. Кроме того, устройство содержит два установленных между кольцами и хомутом полукольца с внутренними кольцевыми выступами, образованными двумя симметричными коническими поясами, и наружной цилиндрической поверхностью, которой они центрируются по внутренней цилиндриче- соки поверхности хомута. .

На фиг. 1 представлено неподвижное разъемное уплотнительное устройство, вид по оси; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - устройство, собранное с перекосом стыкуемых, фланцев; на фиг. 4 - то же, собранное с несоосностью фланцев; на фиг. 5 --.схема разложения сил, возникающих при затяжке стыка. На представленных фиг. 1-4 приняты следующие обозначения: 1 и 2 - фланцы стыкуемых трубопроводов; 3 - эластичная уплотнительная прокладка V-образнрго сечения; 4 и 5 - уп- лотнительные поверхности фланцев 1 и 2; б и 18 кольца, симметрично вставленные в прокладку 3 и имеющие тороидальные скосы 7 и 19, плоские торцы 29 и 30, внутренние кольцевые выступы 27 и 28, а также торцовые кольцевые выступы 8 и 20; 9 и 21 - полукольца, которые имеют внутренний кольцевой выступ 10, образованный двумя симметричными коническими поясами 11 и 22, расположенными между собой (в сечении) под углом а; хомут, состоящий из двух половин 12 и 23, стянутых болтами 13 и гайками 17, при этом хомут имеет участки конических поверхностей 14 и 24, взаимодействующих с ответными коническими по- верхностями 15 и 16 на стыкуемых фланцах 1 и 2 и внутреннюю цилиндрическую поверхность 25, взаимодействующую с ответной наружной цилиндрической поверхностью 26 полуколец 9 и 21. Поверхности 14 и 24 образуют между собой (в сечении) угол /.

Сборка устройства осуществляется следующим образом.

В исходном положении фланцы 1 и 2 занимают положение, обеспечивающее

возможность установки сбоку (в направления, перпендикулярном оси устройства) эластичной уплотнитель юй прокладки 3 с вставленными в нее двумя кольцами 6 и 18.

При установке прокладки 3 с кольцами 6 и 18 между фланцами 1 и 2. прокладка 3 свободно скользит по уплотнительным поверх- ностям 4 и 5 стыкуемых фланцев 1 и 2. Затем вставляются полукольца 9 и 21 (два полукольца) и на их наружную цилиндрическую поверхность 26 устанавливается хомут, состоящий из двух половин 12 и 23. При стягивании половинок хомута 12 и 23 болтами 13 и гайками 17 происходит,обжатие внутренней цилиндрической поверхностью 25 хомута полуколец 9 и 21 с уменьшением их диаметральных размеров, при зтом полукольца своими коническими поверхностями 11 и 22 воздействуют на тороидальные.

скосы 7 и 19 и обеспечивают перемещение колец 6 и 18 в осевом направлении до упора торцами 29 и 30 в уплотнительные поверхности 4 и 5 фланцев 1 и 2, прижимая края прокладки 3 к этим уплотнительным поверхностям своими внутренними кольцевыми выступами 27 и 28, при этом кольцевыми торцовыми буртами 8 и 20 создается необходимое для обеспечения герметичности обжатие эластичной прокладки 3 в осевом

направлении. Это видно из приведенной схемы разложения сил, возникающих при затяжке половинок хомута 12 и 23 болтами (см. фиг. 5).

Устройство позволяет фиксировать то положение фланцев, какое они занимали перед монтажем уплотнения в пределах допускаемых конструкцией перекосов и несоосностей и при условии обеспечения для

каждого типоразмера (Dy) своего конкретного расстояния между стыкуемыми фланцами . (по оси фланцев), т.е. в процессе стыковки не происходит деформации стыкуемых магистралей ввиду наличия пакета деталей 3,

6 и 18, способного перемещаться вдоль поверхностей 4 и 5 под воздействием деталей 12,23 и 9, 21, имеющих поверхности с углами а и /5, с которыми контактируют детали 1, 2 и 6, 18.

В случае несоосности стыкуемых фланцев компенсация происходит следующим образом: половинки хомута своими коническими поверхностями 14 и 24 фиксируются по смещенным коническим поверхностям

15 и 16 (см. фиг. 4), полукольца 9 и 21, цент- рируясь своей наружной поверхностью 26 по внутренней поверхности 25 хомута, определяют положение пакета деталей 3, 6 и 18, перемещая их/своими коническими поверх- между угшотнительнымм поверхностями 4 и 5 фланцев 1 и 2, как показано на фиг. 4.

При наличии перекосов стыкуемых фланцев, как показано на фиг. 3, компенсация происходит следующим образом: половинки хомута 12 и 23 своими коническими поверхностями 14 и 24 фиксируются по коническим поверхностям 15 и 16 фланцев 1 и 2, при этом ось хомута смещается относительно осей стыкуемых фланцев в сторону большего зазора между фланцами, вместе с хомутом смещаются оба полукольца 9 и 21, сцентрированные своими наружными поверхностями 26 по внутренней поверхности 25 хомута, и перемещают своими коническими поверхностями 11 и 22 пакет деталей б, 18 и 3 в ту же сторону, что и хомут, на величину смещения хомута п люс на величи- .ну, необходимую для обеспечения взаимного контакта деталей: фланцев 1 и 2, колец б и 18 и полуколец 9 и 21. Чем меньше угол а, тем больше смещение оси детали 3, чем больше угол а, тем меньше это смещение, Для обеспечения надежного обжатия прокладки 3 кольцами 6 и 18 выгоден малый угол, как это явствует из приведенной на фиг. 5 схемы разложения сил, Но при малом угле а вследствие большого смещения прокладки 3 в сторону, перпендикулярную оси стыка, проточная часть с одной стороны загромождается выступающей прокладкой, а с.другой стороны, диаметрально противоположной, получается карман, который может засоряться и плохо промываться, что может быть важно для некоторых магистралей, например в молочной промышленности, поэтому, учитывая, что в практике применения стяжных хомутов приняты углы / 40...50° как оптимальные с конструктивной точки зрения, а также то, что при угле а 40...50° получается достаточное усилие обжатие прокладки 3 с одной стороны и приемлемое смещение прокладки 3 с другой стороны: (в опытном образце для Dy 80 мм смещение прокладки 2 мм при перекосе 1°30 и полная герметичность до давления 20 атм), то наиболее выгодное соотношение углов а и/ это

Применение предлагаемого устройства позволяет осуществлять быструю замену выработавшего ресурс уплотнительного кольца или замену агрегата в гидросистеме, не разводя трубопроводы, т.е. не прибегая к демонтажу сложных разветвлений трубопроводов. Наличие торцовых выступов на кольцах обеспечивает увеличение удельного давления в местах уплотнения эластич- ной прокладки по уплотнительным поверхностям стыкуемых фланцев и, как

следствие, улучшение герметичности стыка или уменьшение усилия затяжки болтов и гаек.

Формула изобретения

1. Разъемное неподвижное уплотни- тельное устройство, содержащее эластичную прокладку V-образного сечения,

расположенную между плоскими уплотни- тельными поверхностями двух стыкуемых фланцев, два кольцевых элемента, вставленных в эластичную прокладку V-образного сечения, хомут, отличающееся тем,

что, с целью улучшения компенсации несоосности и перекосов фланцев при монтаже соединения без взаимного перемещения фланцев, кольцевые элементы выполнены в виде одинаковых колец, каждое из которых

выполнено с внутренним кольцевым выступом, сопряженным конической поверхностью с одной торцовой поверхностью кольца и расположенным в одной плоскости с другой торцовой поверхностью кольца, на

которой имеется тороидальный скос, выходящий на периферию кольца, при этом кольца расположены симметрично друг относительно друга, вставлены внутренними кольцевыми выступами в эластичную

прокладку V-образного сечения и обращены тороидальными скосами навстречу, а хомут стянут болтами с гайками и выполнен с одной внутренней цилиндрической поверхностью и двумя коническими поверхностями,

расположенными по каждую сторону от цилиндрической поверхности и охватывающими выполненную на наружной поверхности каждого фланца коническую поверхность, причем между цилиндрической поверхностью хомута и наружной поверхностью колец установлены два полукольца с внутренним выступом, образованным двумя симметрично расположенными коническими поясами, и наружной цилиндрической поверхностью, причем внутренний выступ полуколец расположен между кольцами и контактирует с тороидальными скосами, а наружная цилиндрическая поверхность полуколец охвачена хомутом.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ще е- с я тем, что угол между образующими конических поверхностей фланцев равен углу между образующими конических поверхностей внутреннего выступа полуколец.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что на внутреннем кольцевом высту- пе колец со стороны, обращенной к близлежащему выступу, выполнен торцовый кольцевой бурт.

Изобретение позволяет улучшить компенсацию иесоосности и перекосов фланцев при монтаже разъемного неподвижного уплотнительногоуст-ва без взаимного перемещения фланцев. Кольцевые элементы выполнены в виде одинаковых колец, каждое из к-рых выполнено с внутренним кольцевым выступом, сопряженным конической поверхностью с одной торцовой поверхно- стью кольца и имеющим на другой торцовой поверхности тороидальный скос, выходящий на периферию кольца. Кольца расположены симметрично друг относительно друга, вставлены выступами в эластичную прокладку V-образного сечения и обращены скосами навстречу. Хомут стянут болтами с гайками и выполнен с одной внутренней .цилиндрической и двумя коническими поверхностями, расположенными по обе стороны цилиндрической поверхности и охватывающими выполненную на наружной поверхности каждого фланца коническую поверхность. Между цилиндрической поверхностью хомута и наружной поверхностью колец установлены два полукольца с внутренним выступом, образованным двумя симметрично расположенными ко- ническими поясами, и наружной цилиндрической поверхностью. Выступ полуколец расположен между кольцами, и их наружная поверхность охвачена хомутом, 2 з.п. ф-лы, 5 ил. . м Ё

22

Фие. 1

А-А

6 .15 8

Щиг.З

Щиг4