Уплотнительное устройство сферического стыка крупногабаритного агрегата Советский патент 1992 года по МПК F16J15/02 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для уплотнений фланцевых и штуцеро-стяжных разъемных соединений крупногабаритных гидропневмоагрегатов.

Цель изобретения - обеспечение надежности контроля работоспособности устройства без опрессивки полости агрегата за счет раздельной проверки каждого из барьеров на герметичность путем подачи рабочего давления в полость гнезда и определения утечек по первому барьеру со стороны полости агрегата, а по второму-со стороны внешней среды.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг, 1 показано устройство в разрезе; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1.

Устройство состоит из фланцев 1 и 2, контактирующих между собой по сферическим поверхностям 3 и 4. Во фланце 1 предусмотрено посадочное гнездо 5 под установку прокладки б, состоящей из упругих элементов 7 и 8, соединенных между собой кольцевой перемычкой 9, в которой выполнены перепускные отверстия 10. Упругие элементы 7 и 8 с одной стороны имеют уплотнительные поверхности 11 и 12, выполненные единым радиусом эквидистантно сферической поверхности 4, а с другой

ч

СЛ

о ч

о о

уплотнительные поверхности 13 и 14, имеющие горообразную форму, взаимодействующие с поверхностями гнезда 5.

Поверхность 15 дна гнезда 5 выполнена конической, образующая конуса в сечении параллельна касательной к сферической поверхности, проведенной в месте пересече- нкГя ее с нормалью, проведенной из середины дна гнезда 5. Одна боковая поверхность 16 гнезда 5 выполнена перпендикулярно к ее дну 15, а другая поверхность 17 цилиндрической, причем в месте ее пересечения с дном 15 выполнена кольцевая канавка 18. Прокладка 6 установлена в распор, при этом один упругий элемент 8 установлен в кольцевую проточку 18.

Во фланце 1 выполнены дренажные каналы 19, соединяющие полость гнезда 5 с индикатором негерметичности или с внешней средой. На сферической поверхности 3 фланца 1 предусмотрены продольные риски 20 и 21, обеспечивающие надежный контроль герметичности уплотнительного устройства как по 1-му, так и по 2-му барьерам уплотнения.

Уплотнительное устройство работает следующим образом.

Прокладка 6 устанавливается в гнездо 5 с гарантированными радиальными зазорами и выступает над сферической поверхностью 3 фланца 1 на величину, определяемую в каждом конкретном случае расчетным путем в зависимости от требуемой величины конкретного давления на уплотнительных поверхностях 11, 12, 13 и 14, При этом уп- лотнительная поверхность 14 за счет деформации упругого элемента 8 входит в кольцевую проточку 15, что обеспечивает надежное взаимодействие в распоре прокладки 6 с гнездом 5. Глубина кольцевой проточки 15 выполняется в пределах 0,2...0,5 мм. Конкретное значение глубины выбирается с учетом напряженно-деформированного состояния упругих элементов прокладки при заданных условиях эксплуатации из условия обеспечения надежного взаимодействия прокладки 6 с гнездом 5 при требуемых запасах прочности. Кроме этого, для надежного взаимодействия уплотнительной поверхности 14 с коническими поверхностями кольцевой проточки 18 радиус торовой поверхности 14 выполнен больше радиуса сопряжения этих конических поверхностей.

После затяжки соединения в местах контакта уплотнительных поверхностей 11. 12,13,14 обжатой прокладки б с поверхностью 4 фланца 2 и поверхностями гнезда 5 обеспечивается необходимая для достижения герметичности величина контактного давления.

При опрессовке уплотнительного устройства путем подачи давления газа, превышающего рабочее давление в агрегате, в полость гнезда 5 через каналы 19 проверяется раздельно герметичность как по упругому элементу -7 (2-й барьер уплотнения) со стороны внешней среды, так и по упругому

элементу 8 (1-й барьер уплотнения) со стороны полости агрегата.

При эксплуатации агрегата уплотни- тельное устройство работает как двухбарь- ерное, что существенно повышает его

надежность. При этом обеспечивается возможность непрерывного диагностирования утечки через уплотнительные поверхности 12 и 14 с ее отводом через отверстия 10 и каналы 19.

Формула изобретени я / Уплотнительное устройство сферического сты а крупногабаритного агрегата, со- держащзе фланцы со сферическими

сопрягаемыми поверхностями, в одном из которых выполнено посадочное гнездо с дренажными каналами и размещена металлическая двухбарьерная прокладка с перепускными отверстиями между барьерами

уплотнения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения надежности контроля работоспособности устройства без оп- рессовки полости агрегата, прокладка выполнена в виде двух симметрично расположенных, направленных под углом один к другому и соединенных кольцевой перегородкой упругих элементов, уплотнительные поверхности которых выполнены со стороны взаимодействующей с ними уплотняемой сферической поверхности одним радиусом эквидистантно последней, а со стороны гнезда торообразными, поверхность дна гнезда выполнена конической, образующая конуса которой параллельна в

сечении касательной к сферической поверхности, проведенной в месте пересечения ее с нормалью, проведенной из середины дна гнезда, боковая поверхность гнезда со стороны внешней среды выполнена перпендикулярно дну гнезда, а со стороны полости

агрегата - цилиндрической, при этом в месте ее пересечения с дном гнезда выполнена кольцевая проточка, прокладка установлена с предварительным натягом по уплотняемой поверхности и взаимодействием торообрэзными уплотнительными поверхностями с кольцевой проточкой и поверхностью - в месте пересечения боковой поверхности гнезда с дном

15

/ / 7 5 I П15 П 4

Фиа.1

20

11

К

Сущность изобретения: прокладка выполнена в виде двух симметрично расположенных, направленных под углом один к другому и соединенных кольцевой перегородкой упругих элементов. Уплотнительные поверхности элементов выполнены со стороны взаимодействующей с ними уплотняемой сферической поверхности одним радиусом эквидистантно последней, а со стороны гнезда торообразными. Поверхность гнезда выполнена конической, образующая конуса к-рой параллельна в сечении касательной к сферической поверхности, проведенной в месте пересечения ее с нормалью, проведенной из середины дна гнезда. Боковая поверхность гнезда со стороны внешней среды выполнена перпендикулярно дну гнезда, со стороны полости агрегата - цилиндрической. В месте пересечения боковой поверхности с дном выполнена кольцевая проточка. Прокладка установлена с предварительным натягом по уплотняемой поверхности и взаимодействием торообрззными уплотнительными поверхностями с кольцевой проточкой и поверхно- стью в месте пересечения боковой поверхности с дном. 2 ил. ел С