Уплотнение фланцевого соединения

 

(72) Авторы изобретения

А.Л. Каплинский и В.К. Самарин

t !

Институт проблем прочности АН Украинской-66Р-.- -...Р (71) Заявитель (54) УПЛОТНЕНИЕ ФЛАНЦЕВОГО СОЕДИНЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам для герметичного сланцевого соединения трубопроводов, сосудов и может быть использовано в химической, электровакуумной и других отраслях промышленности.

Известны уплотнения, которые используют эффект теплового расширения деталей уплотнения с целью обеспечения герметичности в широком диапазоне 1в температур (1).

Однако в таких устройствах необходимы большие усилия затяжки с целью врезания в уплотняющую прокладку или с целью деформации упругого элемента. д5

Кроме того, при больших перепадах температуры в деталях уплотнения возникают значительные усилия, связанные с тем, что сопрягаемые детали имеют различные коэффициенты линейного рас- 2О ширения, которые приводят к пластической деформации прокладки и последующей разгерметизации уплотнения, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является фланцевое уплотнение, содержащее уплотняемые поверхности, между которыми размещена уплотняющая прокладка из упругого материала с воэможностью регулирования степени прижатия к уплотняемым поверхностям $2).

Существенным недостатком устройства является то, что при изменении температуры в результате разных коэффициентов линейного расширения, коэффициенты линейного расширения стали и фторопласта, наиболее распространенные материалы, применяемые для фланце- . вых соединений, отличны на порядок, между прокладкой и кольцевой втулкой возникают термонапряжения, которые приводят к пластической деформации, последней, что .е свою очередь пре изменении температуры может привести к разгерметизации уплотнения.

3 96270

Цель изобретения - предотвращение пластической деформации уплотнения, что при термоциклировании приводит к разгерметизации уплотнения или появлению зазора между уплотняющей прокладкой и уплотняемыми поверхностями в результате изменения температуры уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что, по меньшей мере, одна из уплат- 30 няемых поверхностей выполнена конической с вершиной конуса, обращенной в сторону к другой уплотняемой поверхности.

На фиг. 1 изображено фланцевое . 15 уплотнение, разрез; на фиг. 2 - схе ма расчета траектории перемещения точ ки уплотнения при изменении темпера",, туры; на фиг. 3 — случай, когда угол, образованный уплотняемому поверкнос" 20 тями, больше расчетного угла на фиг. 4 - случай, когда угол меньше расчетного угла ц(.

Устройство представляет собой два фланца 1 и 2, Фиксируемые друг относи-25 .тельно друга стяжными болтами 3, уплотняемые поверхности которых в месте установки уплотняющей прокладки 4 образуют угол о ..

Устройство работает следующим об- щ разом.

При температуре Т кординаты точки А (точка касания уплотнения и уплотняемой поверхности) Нц,DО, а при изменении температуры на ьТ в результате теплового расширения тела уплотняющей прокладки она переместится в точку А с координатами Н, D (термо. деформацию уплотняемых фланцев мы не рассматриваем, так как их коэффициент 10 линейного расширения, как правило на лорядок ниже), где Н вЂ” координаты точки касания уплотнения и уплотняемой поверхности в осевом направлении; Dкоординаты точки касания уплотнения и уплотняемой поверхности в радиальном направлении, Угол, образованный траекторией перемещения точки и одной из уплотняемых поверхностей рассчитывается по

50 формуле

Но — Н t tiHo (Ho(3+

2.

214о !

1 о

2Но откуда А= arctg

"о где Н и 0 - координаты точки и при температуре То;

Н и О -- координаты точки А при изменении температуры на t;

aL - коэффициент линейного расширения прокладки; дй - изменение температуры прокладки, Возможно три варианта выполнения углов, образованных уплотняемыми поверхностяии.

Вариант 1.

Угол о ) с = аrctq

Оо

Термодеформация уплотнения в ради-, альном направлении равна

Do - др ! а в осевом - д Н, в то время, как геометрия уплотняемых поверхностей позволяет деформироваться уплотнению на величину 2g

2.

Эо Q) ЭФ.

2. 2с — И анан

В результате стеснения деформации в уплотняющей прокладке возникают пластические деформации, которые при термоциклировании уплотнения приводят к потере герметичности.

Вариант 2.

I 2Н

Угол с - M = arctg

Эо

-В этом случае термодефармация уплотнения дН меньше, чем аН (изменение геометрии уплотнения), что приводит к образованию зазора L = ьН -ьН и потере герметичности. следовательно, только при выполнении уплотняемых поверхностей со скосами, которые образуют угол

2НО

af. = arctg

О, термодеформация уплотнения не вызывает ни появление пластической деформации, ни образование зазоров при изменении температуры уплотнения.

Предлагаемое уплотнение может быть успешно применено для уплотнения фланцевых соединений различнаго диаметра во всем температурном диапазоне работы уплотняющей прокладки, там где ограничены усилия взаимодействия уплотняющей прокладки и уплотняемых фланцев для повышения надежности уплотнения, 5 962704 6

Формула изобретения температур, по меньшей мере одна из уплотняемых поверхностей выполнена

Уплотнение Фланцевого соединения, конической с вершиной конуса, обрамежду уплотняемыми поверхностями ко- щенной в сторону другой уплотняемои торого размещена уплотняющая проклад- 5 . поверхности. ка из упругого материала с возможнос- Источники инФормации тью регулирования степени прижатия принятые во внимание при экспертизе к уплотняемым поверхностям, о т л и- 1. Авторское свидетельство СССР ч а о щ е е с я тем, что, с целью Р 270414, кл. F 16 J 15/08, 1968. предотвращения пластической деФорма- В 2. Авторское свидетельство CCCP ции уплотнения и обеспечения герметич- У 499428, кл. F 16 J 15/04, 1973 ности соединения в широком диапазоне (прототип).

Фиг Т

962704

7 /57 р 99 одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)035 Москва Н-35 Раушская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г, Бутома

Редантog Е. Лушникова Техред И.Рейвес Корректор В. Бутяга

Заказ 48 Ти аж 0 П