Фланцевое соединение оборудования
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей промышленности, и может быть использовано при новом проектировании фланцевых и быстроразъемных соединений устьевого оборудования, магистральных трубопроводов, соединений насосных агрегатов с трубопроводами. Фланцевое соединение содержит уплотнительную металлическую прокладку, установленную в торцевые канавки между торцевыми уплотняемыми поверхностями оборудования, предохранительное упругое кольцо. Кольцо установлено в выполненной в металлической прокладке внутренней кольцевой канавке. Второе предохранительное кольцо установлено в кольцевой канавке, выполненной в металлической прокладке. Предохранительные кольца выполнены в виде трапеции в сечении и установлены большей стороной трапеции в направлении воздействия агрессивных сред и с зазорами между их боковыми поверхностями и боковыми поверхностями кольцевых канавок. Повышается надежность герметизации и срок службы. 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей промышленности, и может быть использовано при новом проектировании фланцевых и быстроразъемных соединений устьевого оборудования, магистральных трубопроводов, соединений насосных агрегатов с трубопроводами, эксплуатируемых, например, в морской воде, при разработке нефтегазовых месторождений на морских шельфах.
Известны фланцевые соединения оборудования [1]-[4].
Недостатками известных фланцевых соединений оборудования являются недостаточная надежность в процессе эксплуатации, большие стягивающие усилия фланцевых соединений для обеспечения герметичности, регулярный контроль в процессе их эксплуатации.
Известно фланцевое соединение оборудования [5], содержащее уплотнительную металлическую прокладку с предохранительным упругим кольцом, установленным в выполненной в ней внутренней канавке с возможностью взаимодействия с уплотняемыми поверхностями соединения оборудования.
Недостатками известного фланцевого соединения оборудования являются ненадежность в процессе эксплуатации, в результате отсутствия защиты соединения от воздействия перекачиваемой и внешней агрессивных сред одновременно, необходимость регулярного контроля в процессе их эксплуатации, что технически осложнено при разработке нефтяных месторождений на морских шельфах.
Техническая задача изобретения состоит в повышении надежности герметизации фланцевых соединений оборудования, в защите соединений одновременно как от перекачиваемых агрессивных сред, так и от воздействия, например, морской воды при разработке нефтяных месторождений на морских шельфах, в обеспечении пожарной и экологической безопасности, в многократности их использования без ремонтно-восстановительных операций, в снижении непроизводительных затрат по обеспечению герметичности фланцевых соединений оборудования.
Решение технической задачи достигается тем, что фланцевое соединение оборудования, содержащее уплотнительную металлическую прокладку, установленную в торцевые канавки между торцевыми уплотняемыми поверхностями оборудования, предохранительное упругое кольцо, установленное в выполненной в уплотнительной металлической прокладке внутренней кольцевой канавке с возможностью взаимодействия с уплотняемыми поверхностями оборудования, отличающееся тем, что оно снабжено вторым предохранительным кольцом, установленным в кольцевой канавке, выполненной в уплотнительной металлической прокладке, при этом предохранительные кольца выполнены в виде трапеции в сечении и установлены в кольцевые канавки уплотнительной металлической прокладки большей стороной трапеции в направлении воздействия перекачиваемой и внешней агрессивных сред и с зазорами между их боковыми поверхностями и боковыми поверхностями кольцевых канавок уплотнительной металлической прокладки для их осевых перемещений и с возможностью упругого деформирования больших сторон трапеций при взаимодействии с уплотняемыми поверхностями оборудования для зашиты от воздействия перекачиваемой и внешней агрессивных сред.
На фиг.1 изображено фланцевое соединение оборудования до стягивания фланцев резьбовыми соединительными элементами.
На фиг.2 изображено фланцевое соединение оборудования в процессе эксплуатации, например, в морской воде.
Фланцевое соединение оборудования содержит:
фланцевое соединение оборудования, например трубопровода, 1,
уплотнительную металлическую прокладку 2,
кольцевые канавки 3, выполненные в уплотнительной металлической прокладке (фиг.1, фиг.2),
предохранительные упругие кольца, выполненные в виде трапеций в сечении 4 (фиг.1, фиг.2),
торцевые уплотняемые поверхности фланцевого соединения оборудования 5,
соединительные резьбовые элементы 6,
большие стороны трапеций 7(фиг.1, фиг.2),
боковые поверхности 8 кольцевых канавок (фиг.1, фиг.2),
зазоры 9 (Δ1) между боковыми поверхностями предохранительных упругих колец и боковыми поверхностями кольцевых канавок (фиг.1) в процессе монтажа,
боковые поверхности 10 предохранительных упругих колец (фиг.1, фиг.2), ось фланцевого соединения оборудования 11,
зазоры 12 (Δ2) между боковыми поверхностями предохранительных упругих колец и боковыми поверхностями кольцевых канавок в процессе эксплуатации,
перекачиваемая агрессивная среда 13 (фиг.2),
внешняя агрессивная среда 14 (фиг.2), например морская вода.
В статическом положении элементы фланцевого соединения оборудования взаимодействуют следующим образом.
В кольцевые канавки 3, выполненные в уплотнительной металлической прокладке 2, устанавливаются предохранительные упругие кольца, выполненные в виде трапеции в сечении 4.
Уплотнительная металлическая прокладка 2 с предохранительными упругими кольцами 4 устанавливается в торцевые канавки фланцевого соединения оборудования 1 между торцевыми уплотняемыми поверхностями 5 (фиг.1).
При этом зазоры 9 (Δ1) между боковыми поверхностями 8 кольцевых канавок и боковыми поверхностями предохранительных упругих колец 10 (фиг.1) в процессе монтажа изменяются в пределах разницы размеров ширины кольцевых канавок и соответствующей толщины предохранительных упругих колец, а также допусков на их изготовление.
Соединительными резьбовыми элементами 6 фланцевое соединение оборудования 1 стягивается (фиг.2).
При этом большие стороны трапеций 7 (фиг.1) предохранительных упругих колец 4 упруго деформируются (фиг.2) и одновременно перемещаются относительно оси фланцевого соединения оборудования 11 в зависимости от допусков на изготовление предохранительных упругих колец 4, металлического уплотнительного кольца 2, а так же допусков на изготовление канавок фланцевого соединения оборудования [5] с образованием зазоров 12 (Δ2) между боковыми поверхностями предохранительных упругих колец 10 и боковыми поверхностями 8 кольцевых канавок 3.
В динамическом положении, в процессе эксплуатации, например, в морской воде 14 при разработке нефтегазовых месторождений на морских шельфах, элементы фланцевого соединения оборудования взаимодействуют следующим образом.
Предохранительные упругие кольца, выполненные в виде трапеции в сечении 4, посредством взаимодействия соединительных резьбовых элементов 6 взаимодействуют с торцевыми уплотняемыми поверхностями 5 фланцевого соединения оборудования 1 (фиг.1), упруго деформируются и приобретают выпуклую форму (фиг.2) в направлении воздействия перекачиваемой агрессивной среды 13 и внешней агрессивной среды 14, например морской воды.
При этом обеспечиваются дополнительные уплотнения соединения и одновременная защита соединения от перекачиваемой и внешней агрессивных сред.
Одновременно под воздействием соединительных резьбовых элементов 6 обеспечивается уплотнение уплотнительной металлической прокладки 2 по торцевым канавкам фланцевого соединения оборудования 1 (фиг.2, уплотнение металл-металл).
Следовательно, предлагаемое изобретение фланцевого соединения оборудования обеспечивает жесткое соединение, которое отвечает требованиям пожарной и экологической безопасности, особенно для оборудования, эксплуатируемого на морских шельфах.
Предложенное фланцевое соединение оборудования по уровню технического решения не имеет аналогов как в Российской Федерации, так и за рубежом, просто в изготовлении, надежно в эксплуатации, конкурентоспособно и найдет широкое применение в нефтегазовой промышленности Российской Федерации и за рубежом, особенно при освоении нефтегазовых месторождений на морских шельфах с обеспечением положительного технико-экономического эффекта.
Источники информации
1. РФ № 2170807, 1996.
2. РФ № 2167265, 1996.
3. РФ № 2123631, 1997.
4. ГОСТ 28919-91.
5. РФ № 2178510, 1998.
Фланцевое соединение оборудования, содержащее уплотнительную металлическую прокладку, установленную в торцевые канавки между торцевыми уплотняемыми поверхностями оборудования, предохранительное упругое кольцо, установленное в выполненной в уплотнительной металлической прокладке внутренней кольцевой канавке с возможностью взаимодействия с уплотняемыми поверхностями оборудования, отличающееся тем, что оно снабжено вторым предохранительным кольцом, установленным в кольцевой канавке, выполненной в уплотнительной металлической прокладке, при этом предохранительные кольца выполнены в виде трапеции в сечении и установлены в кольцевые канавки уплотнительной металлической прокладки большей стороной трапеции в направлении воздействия перекачиваемой и внешней агрессивных сред и с зазорами между их боковыми поверхностями и боковыми поверхностями кольцевых канавок уплотнительной металлической прокладки для их осевых перемещений при взаимодействии с уплотняемыми поверхностями оборудования для защиты от воздействия перекачиваемой и внешней агрессивных сред.
