Разъемное герметичное фланцевое соединение Советский патент 1992 года по МПК F16D1/00 

Изобретение относится к разъемным соединениям сосудов, аппаратов и трубопроводов и может быть использовано в химической нефтехимической и других отраслях промышленности

Известно фланцевое соединение с упругой прокладкой и ограничительным кольцом, расположенным за диаметром болтовой окружности Недостатком соединения являются незначительные герметизирующие его свойства: не исключается утечка среды через контактирующие поверхности прокладки и фланца и, затем, через отверстия для болтов во фланцах Это соединение не применимо для затвора с прокладкой из полимерного материала (например, фторопласта): вследствие значительной хладотеку- чести материала прокладки, необходимо периодически подтягивать болты, чему будет препятствовать ограничительное к;оль- цо.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является разъемное герметичное фланцевое соединение, содержащее два полимерных трубчатых элемента, выполненных с отбортованными наружу и контактирующими друг с другом торцевыми

участками, соединенные посредством фланцев и резьбовых деталей Недостатком этого соединения является интенсивная разгрузка уплотняемых поверхностей при увеличении давления среды в аппарате (трубопроводе), значительное уменьшение герметизирующих свойств уплотнения вследствие хладотекучести полимерного материала трубчатого элемента.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности соединения.

Эта цель достигается тем, что разъемное герметичное фланцевое соединение, содержащее два полимерных трубчатых элемента, выполненных с отбортованными наружу и контактирующими друг с другом торцевыми участками, соединенные посредством фланцев и резьбовых деталей, согласно изобретению, снабжено опорной вставкой, размещенной между фланцами и установленной на совмещенные цилиндрические поверхности отборюванных участков с натягом, при этом размер вставки по поверхности, контактирующей с отбортов- ками, и суммарный размер оппозитно расположенных отбортованных торцев связаны следующим соотношением:

,94-0,97,

М

0

Ь,

ю

о

где h - размер вставки по стороне, неконтактирующей с отбортовками; ho - суммар- ный размер отбортованных торцев, контактирующих со вставкой. Для повышения герметизирующих свойств соединения на взаимообращенных поверхностях фланцев, в зоне их контакта со вставкой, выполнены оппозитно расположенные проточки, в которых размещены прокладки из пластичного металла. Для увеличения долговечности работы соединения опорная вставка может быть выполнена составной из набора аналогичных вставок меньшей толщины. Для повышения надежности соединения на вазимообращенных поверхностях фланцев могут быть выполнены оппозитно расположенные кольцевые проточки, опорная вставка выполнена в сечении криволинейной формы с выпуклостью, обращенной в сторону резьбовых деталей, при этом центр ее кривизны расположен на оси симметрии вставки, торцы которой размещены в проточках фланцев.

На фиг.1 представлен общий вид разъемного герметичного фланцевого соединения; на фиг.2, 3 и 4 - варианты выполнения узла уплотнения.

Разъемные герметичные фланцевые соединения содержат фланцы 1, обечайку 2, крепежные болты 3 и гайку 4, два полимерных трубчатых элемента 5, отбортованные части б которых размещены между фланцами 1 и выполняют роль прокладки, С натягом по совмещенным цилиндрическим поверхностям отбортовки 6 установлена опорная вставка 7. Для обеспечения требуемой удельной нагрузки на уплотняемые поверхности отбортовки 7 высота опорной вставки h определяется из условия ,94-0,97, где ho - суммарная высота отбортовки. Из практического опыта и проведенных исследований при величине h/h0H),97 деформация отбортовки и, следовательно, нагрузка на уплотняемые поверхности недостаточна для герметизации фланцевого соединения. При ,94 герметизация соединения обеспечивается, но при этом на крепежные детали действует повышенная нагрузка, что приводит к необходимости увеличения диаметра крепежных ч шпилек, т.е. металлоемкости соединения.

Вследствие пластической деформации отбортовки при затяжке соединения ее суммарная высота уменьшается. Для обеспечения возможности повторной сборки соединения опорная вставка выполняется составной из набора вставок 8 меньшей высоты, часть которых перед очередной сборкой вынимается из соединения. Для

повышения герметичности соединения вставка 7 снабжается прокладками 9 из мягкого металла (медь, алюминий), которые устанавливаются в проточках фланцев 1. При

этом создается вторая зона уплотнения, мс- ключающая утечку среды из соединения. Опорная вставка 7 может быть выполнена в виде кольца, имеющего в поперечном сечении криволинейную форму, установленного

0 в выточки 10 во фланцах 1.

Соединение работает следующим образом.

В соответствии с приведенным душе соотношением подбирается высота опор5 ной вставки 7 (или набора вставок 8). Опорная вставка устанавливается с натягом на совмещенные цилиндрические поверхности отбортовки 6 полимерных трубчатых элементов 5. При затяжке крепежных бол0 тов 3 происходит деформация отбортовки, увеличивается удельная нагрузка на ее уплотняемые поверхности, а также на ее торцевые поверхности, контактирующие с опорной вставкой 7. При этом образуется

5 две зоны уплотнения: между отбортовками и между отбортовками и опорной втулкой 7, что значительно повышает надежность соединения.

Заданное соотношение высот вставки и

0 отбортовкм позволяет обеспечить требуемую удельную нагрузку герметизации на уплотняемые поверхности отбортовки при соприкосновении фланцев 1 с торцевыми поверхностями опорной вставки 7, Вследст5 вне значительной жесткости вставки, выполняемой из стали, дальнейшая затяжка болтов практически не приведет к увеличению деформации отбортовки 6, что исключит ее пережатие, позволит увеличить

0 долговечность соединения.

При увеличении давления рабочей среды в аппарате (трубопроводе), в первую очередь, вследствие значительной жесткости опорной вставки 7, происходит уменьшение

5 нагрузки на ее торцевые поверхности. Нагрузка же на уплотняемые поверхности (торцевые и боковые) отбортовки 6 и нагрузка на крепежные болты 3 при этом не изменяется. Поэтому, в отличие от известных соедине0 ний, герметизирующие свойства предложенного соединения с ростом давления не ухудшаются. Для соединения по фиг.4 увеличение давления уплотняемой среды приведет к распрямлению деформированной

5 при затяжке опорной вставки и, следовательно, к дополнительному нагружению уплотняемых поверхностей отбортовки. Формула изобретения 1. Разъемное герметичное фланцевое

соединение, содежащее два полимерных

трубчатых элемнета, выполненных с отбортованными наружу торцевыми участками, расположенными в контакте друг с другом указанными участками, соединенные между собой посредством фланцев и резьбовых детапей, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, оно снабжено опорной вставкой, размещенной между фланцами и установленной на совмещенные цилиндри- ческие поверхности отбортованных участков с натягом, при этом размер вставки по поверхности, контактирующей с отбортов- ками и суммарный размер оппозитно расположенных отбортованных горцев связаны следующим соотношением:

,94...0,97,

где h - размер вставки по стороне, контактирующей с отбортовками,

h0 - суммарный размер отбортованных торцев, контактирующих со вставкой.

2Соединение по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что на взаимообращенных поверхностях фланцев, в зоне их контакта совстав- кой, выполнены оппозитно расположенные проточки, в которых размещены прокладки из пластичного металла.

3Соединение по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что опорная вставка выполнена составной из набора аналогичных вставок меньшей толщины.

4. Соединение по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что на взаимообращенных поверхностях фланцев выполнены оппозитно расположенные кольцевые проточки, опорная вставка выполнена в сечении криволинейной формы с выпуклостью, обращенной в сторону резьбовых деталей, при этом центр ее кривизны расположен на оси симметрии вставки, а торцы последней размещены в проточках фланцев.

5

Использование: в соединениях сосудов и аппаратов Сущность изобретения: соединение осуществляется при помощи фланцев 1, которые бортами 3 сжимают отбортовку б трубчатого элемента 5 Повышение надежности и долговечности достигается за счет установки между фланцами 1 опорной вставки 7. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг /