Уплотнительное устройство Советский патент 1981 года по МПК F16J15/02 

1 .:;Изобретение относится к уплотннтельной технике, а более конкретно к уплотнению стыка неподвижных друг-Относительно друга деталей, между которыми установлено уплотнительное металлическое кольцо.

Известны уплотнительные устройства разъемных неподвижных соединений деталей, предназначенные для герметизаipiH полостей магистралей, трубопроводов транспортировки,, жидкостей и tasos высоких давлений и высоких и криогенных температур. Такие устройства,как правило, состоят из двух, сопрягаемых деталей (фланцев, соединенных посред-, ством крепежных элементов, и уплотиительной прокладки, установленной между сопрягаемыми деталями (фланца).

Известны, например, зттлотнительныеустройства, рабочие поверхности сопря -д гаемыми деталями (фпанцами)1

Известны, например, yплoтнитeлi ныe устройства, рабочие поверхности сопрягаемых деталей которых представляют собой часть сферы, что поз.воляеу обеспечивать герметичность соединения при повороте деталей друг относительно друга на угол от О до 3,5.

Известно разъемное неподвижное уплотнительное устройство, состоящее также из двух фланцев со сферическими сопрягаец{лми поверхностям, в одном из которых выполнено посадочное место для установки уплотнительной прокладки, болтов со сферической головкой и сферических шайб. Уплотнительная прокладка содержит два упругих кольцевых конических злемента, П ;жчем на одном, более длинном, упругом элементе, расположено два кольцевых уплотнительных , на другом - один згплотнительный выступ, а посадочное место под прокладку имеет коническую опорную и цилиндрическую посадочную поверхности. Рабочие поверхности уплотнительных выступов прокладки покрыты мягким материалом Однако известное уплотнительное устройство имеет ряд недостатков: во-первых, отсутствие подпора более длинного упругого кольцевого конического элемента в случаях отклонений от номинальной геометрии сопрягае мых сферических поверхностей в процессе затяжки соединения с угловыми перекосами фланцев, особенно при пере борках устройства, может привести к нарушению стабильности контактного давления по уплотнительным выступам, что снижает .надежность устройства; во-вторых, при воздействии на разъемные соединения, циклически меняющихся ВЫСОКИХ давлений (до 600 кгс/см, температур в Интервале от минус 200 до плюс вибронагрузок, примене ния .агрессивных сред, необходимы уплотнительные устройства, имекяцие два равноценных барьера уплотнения, с брганизацией отвода возможных утечек уплотняемой среды после первого барье ра уплотнения. Наличие канала отвода утечек позволит проводить контроль работоспособности барьеров уплотнения при эксплуатации устройства. Для выполнения этого требования в известном устройстве требуется введение дополнительной аналогичной прокладки и посадочного места под нее с организацией полости и канал отвода утечек, что сзпцественно усложняет технологию изготовления и сборки такого устройства, а самое главное увеличит габариты и вес устройства. Цель изобретения - повьпцение герметичности ЗА счет обеспечения стабильности контактного давления и создания двух барьеров уплотнения. Поставленная цель достигается тем что длинный упругий элемент вьшолнен с направленш 1м по нормам к сферическим поверхностям фланцев коническим кольцевым выступом, взаимодействующим с посадочной поверхностью для проклад ки, причем в последней, и фланце выполнены отверстия для отвода утечек На фиг, 1 представлено уплотнитель нов устройство; на фиг. 2 - уплотнительная прокладка, разрез; на фиг. 3 посадочйое место над прокладкой, разрез. Устройство состоит из фланцев 1 и 2, уплотнительной прокладки 3, стяжных болтов со сферической головкой 4 и сферических щайб 5. Уплотнительная прокладка 3, изображенная на фиг. 2, 3 СОСТОИТ из двух упругих кольцевых элементов - короткого 6 и более длинного 7. На упругом- элементе 8 выполнена центрирующая поверхность В и кольцевой выступ 9, имеющий опорную уплотнитепьную поверхность А с углом конусностис. На длинном упругом элементе 7 с одной стороны, на корневом участке 10 сверху выполнен опорный кольцевой выступ 1I, имеющий коническую поверхность Б с углом конусности . снизурасположенный по нормали к сферическим сопрягаемым поверхностям фланцев упругий кольцевой конический выступ 12. Упругий кольцевой выступ имеет опорную коническую уплотнитёльную поверхность Д с углом конусности и цилиндрическую направляющую поверхность Е. е другой стороны длинный упругий элемент имеет кольцевой выступ 13, имекнций коническую опорную уплотнитёльную поверхность 7 с углом конусности ОС. . В корневом участке В выполнены отверстия которые соединяют кольцевую полость Т с дренажной полостью И ( фиг. I и через отверстиял с каналом отвода утечки. Уплотнительное устройство работает следующим обр аз ом. При затяжке стяжных болтов 4 охватывающая поверхность П фланца 2 входит в контакт с поверхностью Г выступа 3 и перемещает уплотнитёльную прокладку 3 до соприкосновения поверхности А кольцевого выступа 9 с поверхностью И посадочного места.При дальнейшей затяжке болтов 4 происходит упругая деформация кольцевого элемента 7, которая продолжается до тех пор, пока сферическая поверхность П не приходит а контакт с поверхностью Б кольцевого выступа П. В процессе дальнейшей затяжки болтов 4 поверхность Д кольцевого выступа 12 прокладки упрется в опорную поверхность К посадочного места фланца 1. При перемещении уплотнительной прокладки 3, когда поверхность А кольцевого выступа 9 скользит по конической поверхности И посадочного места,происходит упругая деформация кольцевого элемента 6, Затяжку болтов 4 продолжают до тех пор, пока сферическая поверхность П фланца 2(фиг. 1)не придет в соприкосновение со сферической поверхностью Р фланца 1 (фиг. 3jlnpH этом после контакта поверхностей Д и К происходит упругая деформация кольцевого выступ а 12 уплотнительной прокладки 3. Упругая деформация кольцевых элементов 6 и 7 и кольцевого выступа 12 обеспечивает герметизацию уплотнительного устройства по поверхностям А, Б, Г, Д уплотнительной прокладки 3 и сопрягаемыми с ними поверхностями фланца 2 и посадочного места фотан ца 1. При этом между кольцевыми элементами 10 и кольцевым выступом 12 в посадочном месте Образовьгоается дре нажная кольцевая полость Н (фиг. 1). С целью обеспечения необходимой деформации упругих кольцевых элементов 6 и 7 и кольцевого выступа 12 уп лотнительной прокладки 3 и соприкосновения поверхности П фланца 2 с поверхностью Р фланца 1, в уплотнительном устройстве предусмЪтрен зазор а 5При транспортировке жидкости или газа высокого давления по магистрали включающей в себя предлагаемое уплотнительное устройство, под действием сил давления элемент 7 и выс-туп 12 уплотнительной прокладки 3 работает как самоуплотняющиеся элементы. Пред аварийшэй ситуацией для уплотнительного устройства считается момент когда происходит раз герметизация стыков кольцевого выступа 13 и кольцево выступа 12 одновременно или одного и них. При этом разгерметизация этих стыков не приводит к разгерметизации уплотнительного устройства, ибо/как следует из приведенного выше описания, герметичность кольцевых полостей Т И Н обеспечивается стыками коль цевых выступов 1 и 9 соответственно При разгерметизации стыка кольцевого выступа 13 транспортируемое вещество проникает через oTBepcTtie .из полости Т в кольцевую полость Н и через отверстия а и а,. во фпан- це 1 направляется в канал отвода утечек (не показан). Аналогично этому при нарушении герметизации в стыке кольцевого выступа 12 транспортируемо вещество из дренажной полости Н также направляется в канал отвода утечек Таким .образом, как видно из описания предлагаемой конструкции, выполнение на более длинном, упругом элементе прокладки конического упругого кольцевого выступа, направленного по нормали к сферическим контактирующим поверхностям фланцев устройства И имеющего на конце цилиндрическую направляющую и коническую опорную уплотнительную поверхности, а , посадочном месте - фланца, в зоне контакта с коническим упругим кольцевым выступом (подпорным), ответных коническойопорной уплотнительной и цилиндрической направляющей поверхностей, а также вьтолнение в прорсладке и посадочном месте фланца отверстий (каналов)для организованного отвода возможных утечек уплотняемой среды позволяет: во-первых V за счет подпора коническим выступом упругого элемента обеспечить независимость контакта обеих уплотнительных выступов на длинном упругом коническом элементе прокладки от точности изготовления сопрягаемых сферических поверхностей фланцев, а также создать требуемую величину этого контактного давления, так как упругость длинного элемента сохранена прежней; во-вторых,- обеспечить два ,равноценных барьера уплотнения с образованием полости для отбора утечки через первый барьер уплотнения. Испытания опытных образцов, предлагаемого устройства показали, что оно обеспечивает герметичность по двум барьерам уплотнения: при испытаниях на воздухе давлением до 600 кгс/см при температуре 20°С и до 300 кгс/см при испытаниях на гелии при температуре минус 196 С(.указанные величины давлений ограничивались возможностями оборудования). Формула изобретения Уплотнительное устройство, состоящее из уплотнительной прокладки с двумя коническими упругими элементами разной длины, из которых длинный вьшолнен с двумя уплотнитепьными выступами, а более короткий - одним фланцев со сферическими сопрягаемыми поверхностями, в одном из которых выполнено посадочное место для плотнительной прокладки, отлиающееся тем,что с целью по-, .-., ьшения герметичности за счет обесечения стабильности контактного авления и создания двух барьеров плотнения, длинный упругий элемент ыполнен с направленным по нормали сферическим поверхностям фланцев