Болтовое фланцевое соединение

)5 ИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ие обьединчи нефтиков ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Научна-производственнопо термическим методам добюзтерм нефть"(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,.Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано во всехотраслях народного хозяйства для болтового фланцевого соединения узлов и даталей,работающих в условиях циклического изменения температуры среды под давлениЕм, вчастности ео фланцевом соединении деталей арматуры паронагнетательной скважины.Целью изобретения является повышение долговечности, герметичности и надежности соединения в условиях циклическогоизменения температуры среды под давлением путем поддержания заданных напряжений е материале болтов и гаек.На чертеже изображено болтовое флан.цевое соединение с частичным вырезомфланцев по одному из отверстий,Болтовое фланцевое соединение содержит фланец 1 и фланец 2, между которымив канавках установлен уплотнительный элемент 3, Фланцы 2 и 1 соединяются междусобой с помощью гаек 4 и болтов 5, пропущенных через отверстия во фланцах. Гайки4, головки болтов 5 и отверстия во фланцах1 и 2 составляют коническое соединение.Угол конуса конического. соединения определяют из соотношения19 = -.2где р - угол конического соединения сопрягаемых деталей: гаек 4, головок болтов 5 иотверстий во фланцах, град.;ОА - диаметр большего основания конуса в отверстиях фланцев 1 и 2, мм.;- расстояние между крайними точкамиторцовых поверхностей фланцев 1 и 2, мм,Усилие предварительной затяжки гаекрасСчитывают по известным методикам дляслучая работы болтового фланцевого соединения в нормальных температурных условиях (20 С), с созданием напряжений вэлементах соединения в пределах 127 - 172МПа.Герметичность соединения в нормальных температурных условиях обеспечивается эа счет использования накопленнойэнергии упругой деформации вследствиерастяжения болтов 5 при затягивании гаек 4,При прогреве фланцев 1 и 2 одновременно с увеличением их осевых размеровпроисходит увеличение их радиальных размеров. Диаметр отверстий во фланцах приих нагреве увеличится на некоторую величину.В результате термического увеличениядиаметра отверстий ео фланцах 1 и 2 ещехолодные головки болтов 5 и гаек 4 как бы"провалятся", так как их диаметры относительно отверстий станут меньше, Для того,чтобы напряжения е деталях соединения ос-.тавались первоначально заданными, осевое5 перемещение торцов фланцев 1 и 2 должнокомпенсироваться осевым перемещениемголовок болтов 5 и гаек 4,.В начальный период прокачиеания теплоносителя при перегреве фланцев 1 и 210 относительно. болтов 5 и гаек 4 напряженияв 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 прогревеболтов 5 и гаек 4 до рабочей температурыболты начинают увеличивать свою длину.Однако контактные напряжения в мате 20 риале уплотнительного элемента 3 не ослаб-.нут, так как одновременно с термическимудлинением болтов будут увеличиваться диаметры гаек 4 и головок болтов.5.В установившемся температурном ре 25 жиме поддержание необходимых контактных напряжений между уплотнительнымэлементом 3 и канавками фланцее 1 и 2будет обеспечиваться за счет использования накопленной энергии растяжения в бол 30 тах 5 при креплении гаек 4 и заданныммоментом.При резком охлаждении болтовогофланцевого соединения изнутри, например,в случае. аварийной закачки в скважину.жид 35 кости глушения - воды с температурой 20 Сфланцы 1 и 2 будут остывать значительнобыстрей, чем болты 5 с гайками 4.Вследствие термического сокращениярасстояние между крайними точками торцо 40. вых поверхностей фланцев 1 и 2 уменьшится.Однако контактные напряжения в материале уплотнительного элемента 3 не ослабнут, так как одновременно с термическим45 сокращением расстояния между фланцамиуменьшается и диаметры конических отверстий во фланцах,Если возникает необходимость конструктивного выполнения .болтового фланце 50 еого соединения путем ввертывания болта 5непосредственно е резьбовое отверстие вофланце 2, например, если фланец 2 являетсякорпусом, возникает частный случай, когдав болтовом фланцевом соединении будут не55 два конических соединений головка болтаотверстие и гайка - отверстие, а одно; головка болта-отверстие, В этом случае уголконуса на головке болта 5 и отверстия вофланце 1 определяется из соотношения:1723398 Составитель В. КраснопольскийРедактор 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, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 т 9 =Од2 211где 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.тличающееся тем,что,сцельюповышения 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 фланцахотверстия выполнены с конической поверхностью, сопряженной с упомянутой :10 поверхностью болтов и гаек, причем уголконуса этих поверхностей, определяется из соотношенияОд219 = -15 где р-угол конуса конической поверхностисопрягаемых деталей;Од - диаметр большего основания конуса в отверстиях фланцев;1 - расстояние между крайними точками 20 торцовых поверхностей.