Узел с уплотнением для разъемного соединения

Изобретение относится к герметичным узлам с уплотнением для разъемного соединения труб, частей корпусов, соединений типа клапан-седло, шар-конус и т.п., работающих в условиях высоких давлений, и предназначено для деталей, уплотняющих контактирующие поверхности. Узел содержит две детали с вмонтированным в одну из них уплотнением. Уплотнение представляет собой слоистую в меридианном сечении конструкцию, содержащую как минимум две металлические вставки на упругодеформируемых элементах. Металлические вставки имеют возможность перемещаться относительно друг друга с образованием последовательного взаимодействия с поверхностями контакта уплотняемых деталей. Герметизация обеспечивается как минимум двумя последовательно образующимися сплошными линиями контакта. Изобретение обеспечивает надежную герметизацию уплотнения при многократном применении в условиях высоких давлений. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к герметичным узлам с уплотнением для разъемного соединения труб, частей корпусов, соединений типа клапан-седло, шар-конус и т.п., работающих в условиях высоких давлений, и предназначено для деталей, уплотняющих контактирующие поверхности.

Частным случаем такого разъемного соединения являются широко применяемые шаровые клапаны, т.е. клапаны, имеющие шар, расположенный внутри корпуса клапана с коническим седлом, в которых уплотнение между шаром и цилиндрической трубой обеспечивают посредством кольцевых уплотнений, расположенных между соответствующими контактирующими поверхностями. При этом уплотнение может быть образовано множеством слоев из листов чистого графита, упрочненных металлической полосой, и имеет профиль ответный профилю контактирующих поверхностей [см., например, патент на ПМ №145311 РФ, F16K 5/00, 2014].

Недостатком таких уплотнений является недостаточная надежность при высоких давлениях и необходимость точного изготовления профиля поверхности, контактирующей с шаром.

Известна по ГОСТ 12815 конструкция узла разъемного фланцевого соединения трубопроводов и соединительных частей, а также присоединительных фланцев арматуры, машин и приборов с использованием вмонтированного уплотнения в виде металлических прокладок восьмиугольного, овального или линзового типов по ГОСТ Р 53561.

В данном варианте используется соединение «металл по металлу», образованное контактными поверхностями конусной части проточки во фланце и примыкающими поверхностями металлической прокладки указанного типа, что обеспечивает герметичность соединения при высоких рабочих давлениях и температурах.

Недостатком данной конструкции фланцевого соединения является недостаточная надежность при перепадах рабочих давлений и температур, высокие требования к точности изготовления и, как следствие, высокая цена.

Задачей настоящего изобретения является создание соединительного узла с различной формой контактирующих поверхностей деталей, обеспечивающего надежную герметизацию при многократном применении в условиях высоких давлений.

Указанный технический результат достигается тем, что в узле с уплотнением для разъемного соединения, содержащим две герметизируемые детали, имеющие различную форму, и уплотнение, вмонтированное в одну из них согласно изобретению, уплотнение установлено на второй детали и представляет собой слоистую в меридианном сечении конструкцию, содержащую как минимум две отстоящие друг от друга металлические вставки на упругодеформируемых элементах. Металлические вставки имеют возможность перемещаться относительно друг друга с образованием последовательного взаимодействия с поверхностью контакта первой детали.

Для обеспечения последовательного взаимодействия углы наклона каждой контактирующей поверхности уплотнения должны превышать угол наклона соответствующей поверхности контакта второй детали.

Предпочтительно в качестве упругодеформируемого элемента уплотнения использовать терморасширенный графит.

Схема заявляемого узла для разъемного соединения представлена на чертеже.

Узел содержит деталь 1 с уплотняющими контактными поверхностями 11 и 21, образующие которых расположены под разным углом к оси, и вторую деталь 2 с уплотнением, состоящим из элементов 3 и 4, с контактирующими поверхностями 12 и 22, которые имеют ответную и отличную от детали 1 форму. Уплотняющая контактная поверхность на детали 1 имеет в линиях контакта касательную, расположенную под углом А11 и А21 относительно вертикальной оси. Уплотнение представляет собой слоистую в меридианном сечении конструкцию, содержащую как минимум две металлические вставки 3 на отстоящих друг от друга упругодеформируемых элементах 4. Металлические вставки 3 имеют возможность упруго перемещаться относительно друг друга и характеризуются уплотняющими контактными поверхностями, имеющими в линиях контакта касательную, расположенную под углом А12 и А22. Упругие элементы 4 могут быть выполнены в виде пружин или упругого материала (например, из резины, слюды, терморасширенного графита). При взаимодействии детали 1 с уплотнением, вмонтированным в деталь 2, образуется линия первоначального контакта, которая располагается на сопряжении А01. Далее в следствие упругой деформации элементов 3 и 4 при при дальнейшем взаимодействии образуется линия контакта на нижнем сопряжении А02. Для реализации такой последовательности контактов должны выдерживаться соотношения углов 0<А11≤А12 и 0<А21≤А22.

Благодаря последовательности образования линий контакта обеспечивается необходимый для сопряжения и герметизации уровень контактных напряжений, а способность слоистой конструкции упруго деформироваться с изменением расстояния между линиями сопряжения позволяет исключить особые требования к точности изготовления ее контактирующих поверхностей.

Таким образом, изобретение обеспечивает расширение параметров рабочей среды по температуре и давлению, открывается возможность многократного использования узла без замены композитного уплотнения, а также применения конструкции узла для подвижных соединений за счет последовательного образования линий контакта и увеличения допустимых контактных напряжений.

1. Узел с уплотнением для разъемного соединения, содержащий две детали с вмонтированным в одну из них уплотнением, отличающийся тем, что уплотнение представляет собой слоистую в меридианном сечении конструкцию, содержащую как минимум две металлические вставки на упругодеформируемых элементах, имеющие возможность перемещаться относительно друг друга с образованием последовательного взаимодействия с поверхностями контакта уплотняемых деталей, при этом герметизация обеспечивается как минимум двумя последовательно образующимися сплошными линиями контакта.

2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что углы наклона каждой контактной поверхности уплотнения равны или превышают угол наклона контактирующей с ними поверхности.

3. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что в уплотнении в качестве упругодеформируемого элемента использован терморасширенный графит.