Быстроразъемное фланцевое соединение труб Советский патент 1980 года по МПК F16L37/04 

(54) БЫСТРОРАЗЪЕМНОЕ ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ ТРУБ

1

Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к вакуумной технике и может быть использовано для герметизации вакуумных трубопроводов любого диаметра, работающих в вакууме.

Известны вакуумные уплотнения вращающихся валов с применением жидкого металла 1. Больщое количество элементов крепления снижает его надежность.

Известно также быстроразъемное фланцевое соединение труб, корпус которого герметично связан с сильфоном и с цилиндрическим экраном с лабиринтным предохранительным устройством, установленным в обогреваемую кольцевую ванну, с расплавленным металлом-уплотнителем и. снаружи снабженную нагревателем и охлаждающим змеевиком, причем фланцы корпуса соединены друг с другом через подпружиненные направляющие с ограничительными буртиками 2.

Однако и это соединение имеет тот недостаток, что ресурс его работы ограничивается пленками окислов, образующихся на поверхностях металла-уплотнителя в результате его взаимодействия с остаточной газовой средой вакуумного объема или атмосферой при высоких температурах.

С целью повышения надежности предохранительное устройство выполнено в виде кольцевого вкладыща с упорным винтом, 5 причем на внутренней поверхности ванны на кольцевых кром«ах цилиндрического экрана и кольцевого вкладыща выполнены кольцевые пояски из слоя металла, например, серебра.

На чертеже представлено быстроразъем ное фланцевое соединение, продольный разрез.

Быстроразъемное соединение состоит из корпуса 1,сильфона 2, цилиндрического экрана 3 с лабиринтным 4 предохранительным 15 устройством, обогреваемой кольцевой ванны 5, с расплавленным металлом-уплотнителем 6 и снаружи снабженную нагревателем 7 и охлаждающим змеевиком 8. Причем фланцы 9 корпуса соединены друг с другом через пружину 10 и направляющую

20 11, снабженную ограничительными бурта-. ми 12.

Предохранительное устройство выполнено в Виде кольцевого вкладыща 13 с упорным винтом 14, а на внутренней поверхности ванны 15, на кольцевых кромках 16 цилиндрического экрана и кольцевого вкладыша выполнены кольцевые пояски 17 из слоя металла, например серебра. Быстроразъемное сверхвысоковакуумное фланцевое соединение работает следующим образом. Фланец 9, отжатый пружинами 10 до нижнего ограничительного буртика 12 направляющей 11, вводят в контакт с другим фланцем, осуществляя их герметизацию уплотнителем из .органического материала. Затем производится откачка образованного герметичного объема, при этом сила атмосферного давления уравновешивается пружинами 10, предварительно сжатых до усилия, превышающего силу атмосферного давления. По достижении определенного вакуума включают нагреватель 7 и расплавляют металлуплотнитель 6. После этого опускают экран 3 в расплавленный металл-уплотнитель. Для ясности необходимо отметить, что в исходном положении между нижней частью экрана 3 и зеркалом металла-уплотнителя 6, расположенного в ванне, имеется зазор 5-8 мм. Для обеспечения надежной работы соединения нижняя часть экрана 3 и кольцевого вкладыща 13, составляющих лабиринтное уплотнение 4, должны быть предварительно герметично соединены посредством пайки металлом-уплотнителем 6. Такое соединение исключает возможность воздействия внешней газовой среды на рабочие (герметизирующие) поверхности соединения и тем самым исключает возможность их окисления. При вхождении экрана 3 и кольцевого вкладыша 13 в расплавленный металл-уплотнитель, последние начинают разогреваться до температуры, при которой металлуплотнитель, расположенный между ними, начинает расплавляться. При дальнейшем опускании экрана 3, упорные винты 14 касаются поверхности ванны 5, что приводит к увеличению зазора между экраном и шайбой. При этом происходит заполнение образовавшегося зазора между шайбой и экраном чистым (неокисленным) металлом-уплотнителем, расположенным под пленкой окислов, находящейся на поверхности. Не окисленный металл-уплотнитель, смачивая кольцевые пояски 17, предотвращает миграцию газа по поверхности экрана 3 и кольцевого вкладыща 13, тем самым обеспечивая герметичность соединения. Отделение кольцевого вкладыща 13 от поверхности экрана 3 в неокисленном металле-уплотнителе (под слоем окислов) достигается за счет соответствующей регулировки упорных винтов 14. Опускание экрана 3 прекращается при достижении некоторого зазора (0,5-2 мм) между нижней частью экрана 3 и дном ванны 5, что обеспечивается положение.м ограничительных буртиков 12. Затем нагреватель 7 выключают и в охлаждающий змеевик 8 подается охладитель, например, вода. После затвердения металла-уплотнителя форвакуумная откачка прекращается. Процесс разгерметизации происходит в следующем порядке: производят форвакуумную откачку кольцевой полости, расположенной между сильфоном 2 и экраном 3, а также высоковакуумную откачку основного вакуумного объема, расположенного внутри экрана 3. Затем включают нагреватель 7 и расплавляют металл-уплотнитель. После этого экран 3 поднимают с помощью любого привода. По мере подъема экрана 3 зазор между кольцевым вкладь шем 13 и нижней частью уменьшается до полного соприкосновения и-х рабочих поверхностей, образовавших вакуумное лабиринтное уплотнение за счет герметичного спаивания. В таком «закрытом состоянии кольцевой вкладыщ 13 и нижняя часть экрана 3 выходят из расплавленного металла, образуя зазор. При этом нижний ограничительный буртик 12 направляющей 11 соприкасается с одним из фланцев 9. Затем выключается нагреватель 7, в охлаждающий змеевик 8 подается охладитель, в вакуумный объем напускается воздух или инертный газ. После этого производится подъем верхней трубы с сопряженными частями, обеспечивая доступ в вакуумную полость соединения. Формула изобретения Быстроразъемное фланцевое соединение труб, корпус которого герметично связан с сильфоном и с цилиндрическим экраном с лабиринтным предохранительным устройством, установленным в обогреваемую кольцевую ванну, с расплавленным металломуплотнителем и снаружи снабженную нагревателем и охлаждающим змеевиком, причем фланцы корпуса соединены друг с другом через подпружиненные направляющие с ограничительными буртиками, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, предохранительное устройство выполнено в виде кольцевого вкладыша с упорным винтом, причем на внутренней поверхности ванны, на кольцевых кромках цилиндрического экрана и кольцевого вкладыща выполнены кольцевые пояски из слоя металла, например, серебра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 2536602, кл. 285-305, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 500411, кл. F 16 L 39/04, 1975.