Уплотнительный узел неподвижного соединения Советский патент 1984 года по МПК F16J15/02 

Изобретение относится к уплотнениям фланцев111Х разъемов трубопроводов и корпусов высокого давления. Известны спирально-навитые проклад ки, представляющие собой спиральнонавитую металлическую ленту V-образного профиля с размещенным между витками спирали наполнителем из эластичного неметаллического материала,которые устанавливаются с ограничительными кольцами снаружи, внутри или с обеих сторон прокладки Cl Недостатком известной прокладки является недостаточная надежность уплотнения, что обуславливается труд ностью обеспечения требуемой радиаль ной плотности между витками прокладки. При зтом с увеличением диаметра прокладки обеспечение требуемой ради альной плотности между витками прокладки все более затрудняется, что вызывается уменьшением ее устойчивос ти в осевом направлении. Кроме того, сжатие про ладки сопровождается ее боковьм расширением. С увеличением диаметра прокладки разница в удлинении наружных и внутренних слоев прокладки возрастает, что в конечном итоге приводит к расслоению прокладки и, следовательно, к уменьшению на дежности уплотнения Целью изобретения является повьше I ние надежности уплотнения. Для достижения указанной цели в известном уплотнительном узле неподвижного соединения, содержащем уплот нительное средство в виде спиральнонавитой прокладки, заключенной между внутренним и внеЕиним ограничительными кольцами, установленными между фланцами соединения, внутреннее ограничительное кольцо выполнено в виде ради ально-упругого элемента, что обеспечивает в прокладке появление радиальных сил, исключающих снижение ее радиальной плотности при ее сжатии. Кроме того, для создания упреждающего вьщавливания наполнителя еще до соприкосновения фланцев их торцовыми поверхностями радиально-упругий элемент вьтолнен в виде составного пружинного кольца, а на.прижимном фланце выполнен конический поясок. Для преимущественного выдавливания наполнителя из внутренних слоев прокладки (слоев, первыми воспринимающими рабочее давление) внутреннее ограничительное кольцо целесообразно вьтолнить в виде тонкостенного кольца 9 8 с высотой, равной исходной высоте прокладки. На фиг.1 представлен уплотннтельный узел до сжатия; на фиг.2 - уплотнительный узел в процессе сжатия, на фиг.3 - уплотнительный узел при сомкнутых фланцах; на фиг.4 - внутреннее ограничительное кольцо; на фиг.5 - вариант уплотнительного узла до сжатия, на фиг.6 - вариант уплотнительного узла при сомкнутых фланцах, Уплотнительньй узел содержит спирально-навитую прокладку 1, радиально-ограниченную внутренним кольцом 2 и внешним плаваюи им кольцом 3, установленную в уплотняемое гнездо фланцевого соединения, образованное фланцами 4 и 5, которые центрируются друг с другом сопрягаемыми ци;п1ндрическими поверхностями 6 и 7. Цилиндрическая поверхность 6 коническим пояском 8 в исходном до сжатия положении (см.фиг.1) входит в контакт с радиально-упругими элементами 9 и 10 (см.фиг.4) внутреннего ограничительного кольца 2, при этом торцовая уплотняемая поверхность 11 фланца 4 расположена в выточке ниже контактирующихся между собой торцовых поверхностей 12 и 13, причем глубина выточки равна рабочей высоте 11юкладки, а толщина внешнего ограничительного кольца выполнена на 10-15% меньше рабочей высоты сжатой прокладки. Внутреннее ограничительное кольцо 2 в зависимости от уплотняющего диаметра может быть выполнено с одним. Двумя или тремя Стыками. Рас1ииряюишйся при сжатии фланцев размер стыка между торцами проволочных полуколец (см.фиг.4) перекрывается тонкостенной трубчатой втулкой 14. Уплотнительный узел работает следующим образом. После установки элементов и деталей узла в исходное положение в соответствии с фиг.1 производят затяжку гаек болтового соединения равномерно по окружности. Фланец 5 стремится соединиться с фланцем 4 (см.фиг.2), при этом коническая поверхность пояска 8 растягивает внутреннее радиальноупругое ограничительное кольцо 2. Элементы 9-10 кольца переходят на окружность большего диаметра, что и обеспечивает радиальное сжатие прокладки 1 в направлении наружного диаметра прокладки, сопровож/дающееся 39 раскрытием V-образных гофр, увеличением межвиткового давления сжатия слоев наполнителя и, как следствие, более эффективным вытеснением наполнителя в сторону торцовых поверхностей 11 и 12. Это создает наиболее благоприятные условия для получения качественного уплотнения: наполнитель выступает вьпие кромок металлических гофр; процесс бокового расширения возможен только в сторону наружного диаметра. На втором этапе сжатия спиральнонавитой прокладки процесс радиального сжатия переходит в осевое сжатие торцовых поверхностей прокладки. Фланцы входят в контакт с наполнителем, который внедряется в микронеровности уплотняемых торцов, а кромки металлических гофр обеспечивают замкнутость объемов каждого слоя, при этом торцовые поверхности 12 и 13 (см.фиг.3) сомкнулись между собой. Такая схема последовательного сжатия (в начале радиальное, затем торцовое) обеспечивает узлу уплотнения большую плотность за счет более эффекРи18 тивного внедрения наполнитепя в микронеровности уплотняемых фланцев. Другой вариант обеспечения дополнительного радиального сжатия прокладки показан на фиг,5 и 6, где внутреннее ограничительное кольцо 15 выполнено из тонкостенной ленты, установленной вокруг центрирующего кольца 16, причем высота кольца 15 равна исходной высоте прокладки. Сжатие прокладки в таком узле уплотнения происходит с одновременной осадкой и выгибом тонкостенного упруг гого кольца 15 в сторону наружного диаметра прокладки, что обеспечивает эффективное проникновение наполнителя в микронеровности уплотняемых фланцев, а изменение места контакта кольца с прокладкой (контакт осуществляется по концам усов металлического гофра, что обеспечивает дополнительный выгиб усов профиля и приближение дугообразного участка профиля к его концам) увеличивает ее упругие качества за счет увеличения длины упругого участка гофра. Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении надежности уплотнения. 2

1. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ НЕПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ, содержащий спирально-навитую прокладку, заключенную между внутренним и внешним ограничительными кольцами, установленными между фланцами соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, внутреннее ограничительное кольцо выполнено в виде радиально-упругого элемента. 2.Уплотнительньй узел по п.1, отличающийся тем, что радиально-упругий элемент выполнен в виде составного пружинного кольца, а на одном из фланцев выполнен конический поясок. 3.Уплотнительный узел по п.1, отличающийся тем, что радиально-упругий элемент выполнен в виде кольца с высотой, равной исходной | высоте прокладки. (Л