Болтовое фланцевое соединение

 

Изобретение м.б. использовано в болтовых фланцевых соединениях, работающих в условиях циклического изменения т-ры среды под давлением. Цель изобретения - повышение долговечности, герметичности и надежности соединения за счет поддержания заданных напряжений в теле болтов. Между фланцами 1,2 в канавках установлен уплотнительный элемент 3. Фланцы соединены между собой гайками 4 и болтами 5, головки которых имеют коническую поверхность . На фланцах 1,2 отверстия выполнены с конической поверхностью, сопряженной с поверхностью болтов 5 и гаек 4. 1 ил. Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 1 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (56) Патент США М 4410186, кл. F 16 J 15/06, 1980.

М

«,А)

«л)

«О

СО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4307994/29 (22) 22.09.87 (46) 30.03,92. Бюл. М 12 (71) Научна-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союзтерм нефть" (72) М.Н.Гайнуллин и В.А.Машков (53) 621.643 (088.8) (54) БОЛТОВОЕ ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ

„„5Q „„1723398 А1 (57) Изобретение м.б, использовано в болтовых фланцевых соединениях, работающих в условиях циклического изменения т-ры среды под давлением, Цель изобретения — повышение долговечности, герметичности и надежности соединения за счет поддержания заданных напряжений в теле болтов. . Между фланцами 1, 2 в канавках установлен уплотнительный элемент 3. Фланцы соединены между собой гайками 4 и болтами 5, головки которых имеют коническую поверхность. На фланцах 1, 2 отверстия выполнены с конической поверхностью, сопряженной с поверхностью болтов 5 и гаек 4. 1 ил..

1723398

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства. для болтового фланцевого соединения узлов и даталей, работающих в условиях циклического изменения температуры среды пад давлением, в частности во фланцевом соединении деталей арматуры паронагнетательной скважины.

Целью изобретения является повышение долговечности, герметичности и надежности соединения в условиях циклического изменения температуры среды под давлением путем поддержания заданных напряжений в материале болтов и гаек.

На чертеже изображено болтовое флан. цевое соединение с частичным вырезом фланцев по одному из отверстий, Болтовое фланцевое соединение содержит фланец 1 и фланец 2, между которыми в канавках установлен уплотнительный элемент 3. Фланцы 2 и 1 соединяются между собой с помощью гаек 4 и болтов 5, пропущенных через отверстия во фланцах. Гайки

4, головки болтов 5 и отверстия во фланцах

1 и 2 составляют коническое соединение.

Угол конуса конического. соединения определяют из соотношения

tg<=

DA. .2 где р — угол конического соединения сопрягаемых деталей: гаек 4, головок болтов 5 и отверстий во фланцах, град.;

DA — диаметр большего основания конуса в отверстиях фланцев 1 и 2, мм.;

I — расстояние между крайними точками торцовых поверхностей фланцев 1 и 2, мм, Усилие предварительной затяжки гаек расСчитывают по известным методикам для случая работы болтового фланцевого соединения в нормальных температурных условиях (20 С), с созданием напряжений в элементах соединения в пределах 127 — 172

МПа.

Герметичность соединения в нормальных температурных условиях обеспечивает ся эа счет использования накопленной энергии упругой деформации вследствие растяжения болтов 5 при затягивании гаек 4.

При прогреве фланцев 1 и 2 одновременно с увеличением их осевых размеров происходит увеличение их радиальных размеров. Диаметр отверстий во фланцах при их нагреве увеличится на некоторую величину.

В результате термического увеличения диаметра отверстий во фланцах 1 и 2 еще холодные головки болтов 5 и гаек 4 как бы

"провалятся", так как их диаметры относительно отверстий станут меньше, Для того, чтобы напряжения в деталях соединения ос-. тавались первоначально заданными, осевое перемещение торцов фланцев 1 и 2 должно компенсироваться осевым перемещением головок болтов 5 и гаек 4, .

В начальный период прокачивания теплоносителя при перегреве фланцев 1 и 2 относительно. болтов 5 и гаек 4 напряжения в деталях фланцевого соединения, если пренебречь силами трения в коническом соеди.нении, останутся без изменения, т.е. заданными в момент крепления гаек 4.

15 На втором этапе прогревания болтового фланцевого соединения при прогреве болтов 5 и гаек 4 до рабочей температуры болты начинают увеличивать свою длину.

Однако контактные напряжения в мате20 риале уплотнительного элемента 3 не ослаб- . нут, так как одновременно с термическим удлинением болтов будут увеличиваться диаметры гаек 4 и головок болтов.5.

8 установившемся температурном ре25 жиме поддержание необходимых контактных напряжений между уплотнительным элементом 3 и канавками фланцев 1 и 2 будет обеспечиваться за счет использования накопленной энергии растяжения в бол30 тах 5 при креплении гаек 4 и заданным моментом.

При резком охлаждении болтового фланцевого соединения изнутри, например, в случае. аварийной закачки в скважину.жид35 кости глушения — воды с температурой 20 С фланцы 1 и 2 будут остывать значительно быстрей, чем болты 5 с гайками 4.

Вследствие термического сокращения расстояние между крайними точками торцо40. вых поверхностей фланцев 1 и 2 уменьшится.

Однако контактные напряжения в материале уплотнительного элемента 3 не ослабнут, так как одновременно с термическим

45 сокращением расстояния между фланцами уменьшается и диаметры конических отверстий во фланцах, Если возникает необходимость конструктивного выполнения болтового фланце50 вого соединения путем ввертывания болта 5 непосредственно в резьбовое отверстие во фланце 2, например, если фланец 2 является корпусом, возникает частный случай, когда в болтовом фланцевом соединении будут не

55 два конических соединений головка болтаотверстие и гайка — отверстие, а одно; головка болта-отверстие. В этом случае угол конуса на головке болта 5 и отверстия во фланце 1 определяется из соотношения:

1723398

Составитель B. Краснопольский

Редактор Н. Горват Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко

Заказ 1056 Тираж . 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

cg <=

Од

2 .2 I) где 11.- расстояние от крайней торцовой поверхности фланца 1 до первого рабочего витка резьбь» в отверстии фланца, Данное устройство позволяет автоматически поддерживать заданные контактные напряжения в месте контакта уплотнительного элемента 3 с канавками . фланцев 1 и 2 при циклическом нагреве и охлаждении и при любом режиме прокачивэния теплоносителя, что позволяет повысить надежность работ.ы фланцевого соединения в целом.

Формула изобретения

Болтовое фланцевое соединение, содержащее фланцы с коническими отверстиями пад ответные конические поверхности болтов и гаек, канавками под уплотнительный элемент и уплотнительный элемент, о.тл и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения долговечности, герметичности и надежности в условиях циклического изменения температуры и давления среды за счет

5 поддержания заданных напряжений в теле болтов, головки болтов и гайки имеют . коническую поверхность, а на фланцах отверстия выполнены с конической поверхностью, сопряженной с упомянутой

:10 поверхностью болтов и гаек, причем угол конуса этих поверхностей, определяется из соотношения

egg= А

2

15 где р-угол конуса конической поверхности сопрягаемых деталей;

DA — диаметр большего основания конуса в отверстиях фланцев;

1 — расстояние между крайними точками

20 торцовых поверхностей.