Фланцевое соединение

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к созданию соединений корпусных деталей и трубопроводов. Цель изобретения - повышение эффекта самоуплотнения и упрощение конструкции. Соединение включает фланцы 1 и 2, накладные кольца 3 и 4,уплотнительный элемент 5, стянутые.крепежом 6. Накладные кольца 3 и 4 взаимодействуют с фланцами 1 и 2 по одной конической поверхности с углом конусности р. Форма и размеры элементов соединения связаны с углом конусности р соотношением tg tp r/le («1 ti +02 t2 - h lt L-0313 - «414/ ai ti (h/le) + «212 (l2/le) + + 03 гз() + од t/j (U/le) + + «5 ts (Is/le) - as te, где ругол конусности контактной поверхности кольца с фланцем; градиус установки крепежного элементах - коэффициент линейного (теплового) расширения; t - температура элемента соединения; I - линейный размер элемента в сечении, совпадающем с осью крепежного элемента. Угол р может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от сочетания материала фланцев и накладных колец. Соединение может найти применение во многих отраслях промышленности, где требуется герметичность соединения элементов конструкции в широком диапазоне положительных и отрицательных температур, например в химической промышленности , машиностроении, строительстве . 3 ил. со с о Сл 00 ГО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

© (гд

Ф ЬЭ

2г Z J д

2

/ г (21) 4612358/27 (22) 11.10.88 (46) 30.03.91. Бюл. ¹ 12 (72) Е.И.Репетя и M.M.Öâåòêîâ (53) 621.165(088,8) (56) Патент ФРГ ¹ 800516, кл.47 f 7/20, 1949. (54) ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к созданию соединений корпусных деталей и трубопроводов. Цель изобретения — повышение эффекта самоуплотнения и упрощение конструкции, Соединение включает фланцы 1 и 2, накладные кольца 3 и 4,уплотнительный элемент 5, стянутые крепежом 6. Накладные кольца 3 и 4 взаимодействуют с фланцами 1 и 2 по одной конической поверхности с углом конусности р. Форма и размеры элементов соединения связаны с углом конусности //1 соотношением tg p r/I6 ((ai t1+а2 t2—

„, . Ж „„1638424 А1

Isa)s F 16 1 23/032, F 16 О 1/00

-C3 <3 — Щ т4/(/21 t1 (11/16) + /t2 12 (12//!6) +

+ с з тз(3 16) + <4 t4 (I4/ Is) +

+ п5 <5 ° (15/16) — :г6 ts) где p — угол конусности контактной поверхности кольца с фланцем; г — радиус установки крепежного элемента;а — коэффициент линейного (теплового) расширения; t— температура элемента соединения; — линейный р83Мер элемента В сечении, совпадающем с осью крепежного элемента.

Угол р может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от сочетания материала фланцев и накладных колец, Соединение может найти применение во многих отраслях промышленности, где требуется герметичность соединения элементов конструкции в широком диапазоне положительных и отрицательных температур, например в химической промышленности, машиностроении. строительстве. 3 ил.

1638424

15 а1 t1 + Q2 тг — аз сз — Q4 t4

tg р—

16 11 а1 т1 +агС2 +аз(3 +а414 +а515 а61б

12 1з 14 15

16 16 16 16 16

Изобретение относится к машиностроению, а именно к созданию соединений корпусных деталей или трубопроводов, которые находят широкое применение в машиностроении, химической промышленности, криогенной технике и т.п.

Целью изобретения является повышение эффекта самоуплотнения и упрощение конструкции.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое соединение, исходное состояние;

" на фиг.2 — соединение после теплового воздействия; на фиг,3 — схема контактных поверхностей соединения. где р — угол конусности контактной поверхности кольца с фланцем; г — радиус установки крепежного элемента; 20

a — коэффициент линейного (теплового) расширения; — температура элемента соединения;

1 — линейный размер элемента конструкции в сечении, совпадающем с осью кре- 25 пежного элемента. индексы 1,2...,6 указывают на принадлежность параметра к тому или иному элементу конструкции (1 и 2 фланцы, 3 и 4 кольца, 6 крепеж).

Угол сможет быть как положительным, 30

TBK и отрицательным в зависимости от сочетания материала фланцев и накладных колец.

Накладные кольца 3 и 4 и фланцы 1 и 2 выполнены из материалов с различными ко- 35 эффициентами теплового расширения, например если фланцы 1 и 2 из алюминиевого сплава, то кольца 3 и 4 следует делать из стали (а1 — 2 > аз -4), тогда угол конусности контактной поверхности положитель- 40 ный и положение его совпадает с изображением на фиг.1. Если же фланцы 1 и 2 стальные, то.кольца 3 и 4 следует изготавливать из алюминиевого сплава, тогда < 0 и направление.конусности поменя- 45 ется на обратное.

Соединение работает следующим образом, При воздействии на соединение, например отрицательных температур (t1 — 2 13 — 4 5 ts < О) происходйт сокращение всех размеров соединения.

Температурная усадка размеров фланцевого пакета больше. чем усадка

Фланцевое соединение содержит фланцы 1 и 2, накладные кольца 3 и 4, уплотнительный элемент 5, размещенный между фланцами 1 и 2, уплотнительный элемент 5 представляет собой металлическое кольцо из меди или алюминия. Крепеж 6 через накладные кольца 3 и 4 передает давление на уплотнительный элемент 5, При этом накладные кольца 3 и 4 взаимодействуют с фланцами 1 и 2 по одной конической поверхности с углом конусности р, а форма и размеры элементов соединения,т.е. рабочая длина крепежа lo, толщины накладных колец ig и 14, толщина фланцевого пакета 11 и 12 связаны с углом конусности у следующим соотношением: крепежа, так как а1 — 2 t1 — г (аВ . 1в поэтому возникает тенденция к ослаблению усилия затяжки соединения.

Чтобы устранить развитие этой тенденции вводятся конические накладные кольца

3 и 4 (рассматривается вариант, когда фланцы 1 и 2 алюминиевые, кольца 3 и 4 стальные,т.е. а1 — 2 t1 — г < аЗ вЂ” 4 1З вЂ” 4, которые имеют меньшую радиальную усадку, чем фланцы. В результате этой разницы в радиальных перемещениях фланцев 1 и 2 и колец 3 и 4 последние скользят по конической поверхности фланцев 1 и 2, отодвигаясь от плоскости стыка за счет клинового эффекта. Раздвижка накладных колец 3 и 4 в осевом направлении создает дополнительный натяг крепежа 6, который используется для компенсации температурных усадок конструкции в осевом направлении, Угол конусности р контактной поверхности выбирается таким образом, чтобы при тепловом воздействии натяжение крепежа

6 (следовательно, и давление на уплотнительный элемент 5) оставалось постоянным, При воздействии положительных температур происходят аналогичные изменения, только направления перемещений элементов противоположные. Тепловое расширение пакета в осевом направлении компенсируется. сближением накладных колец 3 и 4 за счет проскальзывания их по коническим поверхностям фланцев 1 и 2.

Усилия натяжения крепежа 6 в этом случае также остаются постоянными, 1638424 юг.2

Формула изобретения

Фланцевое соединение, содержащее установленный между фланцами уплотнительный элемент, накладные кольца с кони- 5 ческими поверхностями, ответными соответствующим поверхностям фланцев, и крепежные элементы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффекта самоуплотнения и упрощения конструкции, 10 фланцы и накладные кольца выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения. при этом рабочая длина крепежного элемента, толщины накладных колец и общая толщина фланцев 15 связаны с углом конусности контактной поверхности кольца с фланцем следующим соотношением

tg P = 1 /16 ((a1 с1 + a2 t2 щ Тз п4 t4 (a1 с1 (1146) + Гх2 t2 (12/16) +20

+ СХЗ СЗ(!ЗГ!6) + Щ t4 (14/! 6) +

+ сх5 с5 (15116) — as ts), 25 где ф — угол конусности контактной поверхности кольца с фланцем;

r — радиус установки крепежных элементов; а1 и а2 — коэффициент линейного расширения материала фланцев; аз и сг4 — коэффициент линейного расширения материала колец; й5 — коэффициент линейного расширения материала уплотнительного элемента; а6 — коэффициент линейного расширения материала крепежного элемента; ц и t2 — температура фланцев;

1з и t4 — темперагура колец;

t5 — температура уплотнительного элемента;

t6 — температура крепежного элемента;

I1 и l2 — линейные размеры фланцев в сечении, совпадающем с осью крепежного элемента и продольной осью соединения; ! з, 14 — линейные размеры колец в сечении, совпадающем с осью крепежного элемента и продольной осью соединения;

К вЂ” линейный размер уплотнительного элемента в сечении, совпадающем с осью крепежного элемента и продольной осью соединения;

16 — линейный размер непосредственно крепежного элемента.

1638424

Составитель Б.Баранов

Редактор Ю.Середа Техред М,Моргентал Корректор Т,Колб

Заказ 914 Тираж 435 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101