Уплотнительное устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОВРЕТИН ИЯ

К АВТОУСКФМУ СВИДВТИЛЬСТВУ

Союз Соавтсинк

Социалистические

Респубнин

<и>875143 (5l)N. Кл. ,F 16 т15/02 (6l ) Денояннтемьное к аат. сана-ау (22)Заналено 12.01,78 {21) 2568982/25-08 с нрнсоеанненнееезанвкн,тта

ГаеударетквЫ1 канатет

СССР

Ilo лелем «мбретеннк в аткрмтаа (23)Приоритет

Онублнк©вана 23.10.81. бюллетень М 39

Дата онублнкевання онмсания 25, 10.81 (5З) ИЖ 62-762 (088.8) А.-И. Горбачев, Е. М. Матвеев, И. Д. Постниковэ

Х. Б. Сарафасланян и Л. П. Юр (72) Авторы изобретения

I (7i) Заявитель (54). УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к уплотнительной технике, а более конкретно к уплотнению стыка неподвижных друг.относительно друга деталей, между которыми установлено уплотнительное металлическое кольцо, Известны уплотнительные устройства разъемных неподвижных соединений деталей, предназначенные для. герметизации полостей магистралей, трубопрово1 дов транспортировки,. жидкостей и газов высоких давлений и высоких и криоген-. ных температур. Такие устройства,как правило, состоят из двух сопрягаемых деталей (фланцев), соединенных посред- ством крепежных элементов, и уплотиительной прокладки, установленной между сопрягаемыми деталями (фланцами) .

Известны, например, уплотнительньте-.

I устройства, рабочие поверхности сопря гаемыми деталями (фланцами

Известны, например, уплотнительтще устройства, рабочие поверхности сопрягаемых деталей которых представ2 ляют собой часть сферы, что позволяет обеспечивать герметичность соединения при повороте деталей друг отноО сительно друга на угол от 0 до 3,5 .

Известно разъемное неподвижное уплотнительное устройство, состоящее . также иэ двух фланцев со сферическими сопрягаемыми поверхностями, s одном из которых выполнено посадочное место для установки уплотнительной прокладки, болтов со сферической головкой и сферических шайб. Уплотнительиая прокладка содержит два упругих кольцевых конических элемента, причем на одном, более длинном, упругом элементе, расположено два кольцевых уплотнительных выступа, на другом .- один уплотнительный выступ, а посадочное . место под прокладку имеет коническую опорную и цилиндрическую посадочнута поверхности. Рабочие поверхности уплотнительных выступов прокладки покрыты мягким материалом 1,1), 8751 с

Однако известное уплотнительное устройство имеет ряд недостатков: во-первых, отсутствие подпора более длинного упругого кольцевого конического элемента в случаях отклоне5 ний от номинальной геометрии сопрягае мых сферических поверхностей в процессе затяжки соединения с угловыми перекосами фланцев, особенно при переборках устройства, может привести fg к нарушению стабильности контактного давления по уплотнительным выступам, что снижает .надежность устройства; во- вторых, при воздействии на разъемные соединения, циклически меняющихся высокйх давлений (до 600 кгс/см), температур в интервале от минус 200 до до плюс 600 С вибронагрузок, применее ния агрессивных сред, необходимы уплотнительные устройства, имеющие два равноценных барьера уплотнения, с организацией отвода возможных утечек уплотняемой среды после первого барьера уплотнения.

Наличие канала отвода утечек позволит проводить контроль работоспособности барьеров уплотнения при эксплуатации устройства.

Для выполнения этого требования в известном устройстве требуется введение дополнительной аналогичной прокладки и посадочного места под нее с организацией полости и канал отвода утечек, что существенно усложняет технологию изготовления и сборки такого устройства, а самое главное увеличит габариты и вес устройства, Цель изобретения - повьш|ение герметичности за счет обеспечения стабильности контактного давления и создания двух барьеров уплотнения.

Поставленная цель достигается. тем, что длинный упругий элемент выполнен с направленным по нормам к сферическим поверхностям фланцев коническим кольцевым выступом, взаимодействующим с посадочной поверхностью для прокладки, причем в последней. и фланце выполнены отверстия для отвода утечек.

На фиг. представлено уплотнительиое устройство; на фиг. 2 — уплотнительная прокладка, разрез; на фиг, 3посадочное место над прокладкой, разрез.

Устройство состоит из фланцев 1 и

2, уплотнителъной прокладки 3, стяж- 55 ных болтов со сферической головкой 4 и сферических шайб 5, Уплотнительная прокладка 3, изображенная на фиг. 2, 43 4 состоит из двух упругих кольцевых элементов — короткого 6 и более длинного 7. На упругом"элементе 8 выполнена центрирующая поверхность В и кольцевой выступ 9, имеющий опорную уплотнительную поверхность А с углом конусности Qq.

На длинном упругом элементе 7 с одной стороны, на корневом участке

10 сверху выполнен опорный кольцевой выступ 11, имеющий коническую поверхибсть Б с углом конусности < снизурасположенный по нормали к сферическим сопрягаемым поверхностям фланцев упругий кольцевой конический выступ

12. Упругий кольцевой выступ имеет опорную коническую уплотнительную поверхность Д с углом конусности с,, и цилиндрическую направляющую поверхность Е. С другой стороны длинный упругий элемент имеет кольцевой выступ 13 имеющий коническую опорную уплотнительную поверхность 7 с углом конусности (К . В корневом участке В выполнены отверстия С, которые соединяют кольцевую полость Т с дренажной полостью Н (фиг. 1) и через отверстия С,12 и 01 с каналом отвода утечки.

Уплотнительное устройство работает следующим образом.

При затяжке стяжных болтов 4 охватывающая поверхность П фланца 2 входит в контакт с поверхностью Г выступа !3 и перемещает уплотнительную прокладку 3 до соприкосновения поверхности А кольцевого выступа 9 с поверхностью И посадочного места.При дальнейшей затяжке болтов 4 происходит упругая деформация кольцевого элемента 7, которая продолжается до тех пор, пока сферическая поверхность

П не приходит а контакт с поверхностью

Б кольцевого выступа 11, В процессе дальнейшей затяжки болтов 4 поверхность Д кольцевого выступа 12 прокладки упрется в опорную поверхность К посадочного места фланца 1, .При перемещении уплотнительной прокладки 3, когда поверхность А кольцевого выступа 9 скользит по конической

I поверхности И посадочного места,происходит упругая деформация кольцевого элемента 6. Затяжку болтов 4 продолжают до тех пор, пока сферическая поверхность П фланца 2(фиг. 1)не придет в соприкосновение со сферической, поверхностью P фланца l (фиг. 3).При этом после контакта поверхностей Д

5 875) 4 и К происходит упругая деформация кольцевого выступа 12 уплотнительной прокладки 3.

Упругая деформация кольцевых элементов 6 и 7 и кольцевого выступа !2 обеспечивает герметизацию уплотнительного устройства по поверхностям

А, Б, Г, Д уплотнительной прокладки

3 и сопрягаемыми с ними поверхностями фланца 2 и посадочного места флан» 40 ца 1. При этом между кольцевыми эле1 ментами 10 и кольцевым выступом 12 в посадочном месте образовывается; дренажная кольцевая полость Н (фиг. 1), С целью обеспечения необходимой 15 деформации упругих кольцевых элементов 6 и 7 и кольцевого выступа 12 уп-. лотнительной прокладки 3 и соприкосновения поверхности П фланца 2 с поверхностью P фланца 1, в уплотнительном устройстве предусмотрен зазоР 01 .

При транспортировке жидкости или газа высокого давления по магистрали, включающей в себя предлагаемое уплотнительное устройство, под действием сил давления элемент 7 и выступ 12 уплотнительной прокладки 3 работает как самоуплотняющиеся элементы. Предаварийной ситуацией для уплотни- тельного устройства считается момент, когда происходит разгерметизация стыков кольцевого выступа 13 и кольцевого выступа 12 одновременно или одного из них. При этом разгерметизация этих

35 стыков не приводит к разгерметизации уплотнительного устройства, ибо как следует из приведенного выше описания, герметичность кольцевых полостей Т н Н обеспечивается стыками коль40 цевых выступов 11 и 9 соответственно.

При разгерметизации стыка кольцевого выступа 13 транспортируемое вещество проникает через отверстие из полости Т в кольцевую полость Н и

45 через отверстия а1 и а„во фланце 1 направляется в канал отвода утечек {не показан). Аналогично этому при нарушении герметизации в стыке кольцевого выступа 12 транспортируемое вещество из дренажной полости Н также направляется в канал отвода утечек. (каналов)для организованного отвода возможных утечек уплотняемой среды позволяет: во-первых за счет подпора кони(сопрягаемых сферических поверхностей фланцев, а также создать требуемую величину этого контактного давления, так как упругость длинного элемента сохранена прежней; во-вторых, обеспечить. два равноценных барьера уплотнения с образованием полости для отбора утечки через первый барьер уплотнения.

Испытания опытных образцов, предлагаемого устройства показали, что оно обеспечивает герметичность по двум барьерам уплотнения: при испытаниях на воздухе давлением до 600 кгс/cM при температуре 20 С и до 300 кгс/см о 2 при испытаниях на гелии при темперао туре минус 196 С(указанные величины давлений ограничивались воэможностями оборудования).

Формула изобретения

Уплотнительное устройство, состоящее из уплотнительной прокладки с

Р двумя коническими упругими элементами разной длины, из которых более длинный выполнен с двумя уплотнительными выступами, а более короткий— одним фланцев со сферическими сопряг гаемыми поверхностями, в одном иэ которых выполнено посадочное место для уплотнительной прокладки, о т л ич а ю щ е е с я тем,что с целью повьппения герметичности эа счет обес- печения стабильности контактного давления и создания двух барьеров уплотнения, длинный упругий элемент выполнен с направленным по нормали к сферическим поверхностям фланцев

Таким образом, как видно из описания предлагаемой конструкции, выполнение на более длинном, упругом элементе прокладки конического упругого кольцевого выступа, направленного по нормали к сферическим контактирующим поверхностям фланцев устройства

3 6 и имеющего на конце цилиндрическую направляющую и коническую опорную уплотнительную поверхности, а в.посадочном месте — фланца, в зоне контакта с коническим упругим кольцевым I выступом (подпорным), ответных конической опорной уплотнительной и цилиндрической направляющей поверхностей, а также выполнение в прокладке н посадочном месте фланца отверстий ческим выступом упругого элемента обеспечить независимость контакта обеих уплотнительных выступов на длинном упругом коническом элементе прокладки -от точности изготовления

7 коническим кольцевым выступом,взаимодействующим с посадочной поверхностьв для прокладки, причем в послед ней и фланце выполнены отверстия для отвода утечек, 875143

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2480107/25-08, кл. F 16 3 15/02, 1977.

Фи8 3.Заказ 9297/62 нРаж 1009 Подписное

Филиал ЛПП "Патент", ород vA Проектная 4