Фланцевое соединение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8424 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 20,Г 1 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к созданию соединений корпусных деталей и трубопроводов. Цель изобретения - повышение эффекта самоуплотнения и упрощение конструкции, Соединение включает фланцы 1 и 2, накладные кольца 3 и 4,уплотнительный элемент 5, стянутые крепежом 6. Накладные кольца 3 и 4 взаимодействуют с фланцами 1 и 2 по одной конической поверхности с углом конус- ности р, форма и размеры элементов соединения связаны с углом конусности р соотношением 19 р = г/16 Иа 1 11 + а 2 12 -+ а 5 т 5 (35l6) аб 16)где р - угол конусности контактной поверх. ности кольца с фланцем; г - радиус установки крепежного элемента;а - коэффициент линейного (теплового) расширения; в температура элемента соединения;- линейный размер элемента В сечении, совпадающем с осью крепежного элемента.Угол р может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от сочетания материала фланцев и накладных колец, Соединение может найти применение во многих отраслях промышленности, где требуется герметичность соединения элементов конструкции в широком диапазоне положительных и отрицательных температур, например в химической промышленности, машиностроении. строительстве, 3 ил.Изобретение относите к машиностроению, а именно к созданию соединений корпусных деталей или трубопроводов, которые находят широкое применение в машиностроении, химической промышленности, криогенной технике и т.п,Целью изобретения является повышение эффекта самоуплотнения и упрощение конструкции. На фиг.1 схематично изображено предлагаемое соединение, исходное состояние; " на фиг.2 - соединение после теплового воздействия; на фиг,З - схема контактных поверхностей соединения. где р - угол конусности контактной поверхности кольца с фланцем;г - радиус установки крепежного элемента; 20а - коэффициент линейного теплового) расширения;1 - температура элемента соединения;1 - линейный размер элемента конструкции в сечении, совпадающем с осью кре пежного элемента. индексы 1,2,6 указывают на принадлежность параметра к тому или иному элементу конструкции (1 и 2 фланцы, 3 и 4 кольца, 6 крепеж).Угол сможет быть как положительным, 30 так и отрицательным в зависимости от сочетания материала фланцев и накладных колец.Накладные кольца 3 и 4 и фланцы 1 и 2 выполнены из материалов с различными ко эффициентами теплового расширения, например если фланцы 1 и 2 из алюминиевого сплава, то кольца 3 и 4 следует делать из стали ( а 1 - 2 ) аз -4), тогда угол конусности контактной поверхности положитель ный и положение его совпадает с изображением на фиг.1. Если же фланцы 1 и 2 стальные, то кольца 3 и 4 следуетизготавливать из алюминиевого сплава, тогда р0 и направление.конусности поменя ется на обратное.Соединение работает следующим образом,При воздействии на соединение, например отрицательных температур (О - . 213 - 4 5 16 ( О) происходит сокращение всех размеров соединения.Температурная усадка размеров фланцевого пакета больше, чем усадка Фланцевое соединение содержит фланцы 1 и 2, накладные кольца 3 и 4, уплотнительный элемент 5, размещенный между фланцами 1 и 2, уплотнительный элемент 5 представляет собой металлическое кольцо из меди или алюминия. Крепеж 6 через накладные кольца 3 и 4 передает давление на уплотнительный элемент 5, При этом накладные кольца 3 и 4 взаимодействуют с фланцами 1 и 2 по одной конической поверхности с углом конусности р, а форма и размеры элементов соединения,т,е. рабочая длина крепежа 6, толщины накладных колец зи 14, толщина фланцевого пакета 11 и 12 связаны с углом конусности р следующим соотношением: крепежа, так как а 1 - 2 11 - г а 6 16 поэтому возникает тенденция к ослаблению усилия затяжки соединения,Чтобы устранить развитие этой тенденции вводятся конические накладные кольца 3 и 4 (рассматривается вариант, когда фланцы 1 и 2 алюминиевые, кольца 3 и 4 стальные,т.е. а 1 - 2 11 - 2аЗ - 4 13 - 4, которые имеют меньшую радиальную усадку, чем фланцы. В результате этой разницы в радиальных перемещениях фланцев 1 и 2 и колец 3 и 4 последние скользят по конической поверхности фланцев 1 и 2, отодвигаясь от плоскости стыка за счет клинового эффекта. Раздвижка накладных колец 3 и 4 в осевом направлении создает дополнительный натяг крепежа 6, который используется для компенсации температурных усадок конструкции в осевом направлении,Угол конусности р контактной поверхности выбирается таким образом, чтобы при тепловом воздействии натяжение крепежа 6 (следовательно, и давление на уплотнительный элемент 5) оставалось постоянным,При воздействии положительных температур происходят аналогичные изменения, только направления перемещений элементов противоположные. Тепловое расширение пакета в осевом направлении компенсируется. сближением накладных колец 3 и 4 за счет проскальзывания их по коническим поверхностям фланцев 1 и 2, Усилия натяжения крепежа 6 в этом случае также остаются постоянными, 1638424Формула изобретения Фланцевое соединение, содержащее установленный между фланцами уплотнительный элемент, накладные кольца с кони ческими поверхностями, ответными соответствующим поверхностям фланцев, и крепежные элементы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффекта самоуплотнения и упрощения конструкции, 10 фланцы и накладные кольца выполнены из материалов с различными коэффициентами теплового расширения. при этом рабочая длина крепежного элемента, толщины накладных колец и общая толщина фланцев 15 связаны с углом конусности контактной поверхности кольца с фланцем следующим соотношениемЧу= г/16 Иа 1 т 1+а 2 т 2 -- Щ т 3 О 4 14 Я сх 1 11(11/ 16) + Гх 2 121,12/16) +20+ 05 15 (5/16) Йб 1625 где р - угол конусности контактной поверхности кольца с фланцем; г - радиус установки крепежных элементов;а 1 и а 2 - коэффициент линейного расширения материала фланцев;аз и а 4 - коэффициент линейного расширения материала колец;а 5 - коэффициент линейного расширения материала уплотнительного элемента;аб - коэффициент линейного расширения материала крепежного элемента;ц и 12 - температура фланцев;тз и с 4 - темпера гура колец;т 5 - температура уплотнительного элемента;Ы - температура крепежного элемента;11 и 12 - линейные размеры фланцев в сечении, совпадающем с осью крепежного элемента и продольной осью соединения;13, 14 - линейные размеры колец в сечении, совпадающем с осью крепежного элемента и продольной осью соединения;15 - линейный размер уплотнительного элемента в сечении, совпадающем с осью крепежного элемента и продольной осью соединения;б - линейный размер непосредственно крепежного элемента.1638424итель Б.Баранов Редактор Ю.Середа р д М,Моргентал Корректоол аказ 914 Тираж 435 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5Гагарина, 10водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго