Шарнирное соединение трубопроводов высокого давления

СОЮЗ СОВЕТСКИХсОциАлистическихРЕСПУБЛИК23/03 И Т ОБ ОП К АВТОРСКОМУ ЕТЕЛЬСТВ гетическо в, Е,М.МовБ. РезьбМашино строИЕ ТРУБОЕНИЯ(57) Сущность изобре уплотнительные и фланца выполнены ванными двумя конц внутренняя у проточ ения: криволине верхности каж тупенчатыми, об нтричными сфе ого тракта заглуб иные до го разотель. анцев ннымц кото та, за высту. енныуглом енныеля "и флан- фериГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Конструкторское бюро энмашиностроения(54) ШАРНИРНОЕ СОЕДИНЕРОВОДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛ Изобретение относится к уплотнительной технике, а более конкретно к уплотнениям неподвижных разъемных соединений магистралей, допускающих при сборке угловые перекосы осей стыкуемых фланцев (например, шарнирные. сферические и др,).Цель изобретения - достижение надежной герметизации соединения с относительно нежесткими фланцами и уплотнителем при давлении до 60 МПа и с обеспечением повторного использования деталей соединения.Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство по сравнению сЯ 21813963 А 1 2по отношению к внешней. Линзовый уплотнитель со сферическими выпуклыми поверхностями выполнен с выступающими из его основания и направленными в сторону проточной части под углом друг к другу упруги ми усами, кольцом жесткости между ними и радиальными каналами отвода утечек над усами, выходящими на наружную поверхность уплотнителя. Усы взаимодействуют с внутренними сферами фланцев, образуя первый барьер уплотнения, сферические поверхности уплотнителя - с наружными сферами, образуя второй барьер уплотнения. Поверхности уплотнителя выполнены 3 эквидистантно наружным сферам, Внутренние сферы заглублены по отношению к внешним сферам на величину от 0 до 3 мм, 1 з,п. ф-лы, 4 ил,известным имеет следующие отлич ные признаки.Уплотнительные поверхности фл выполнены ступенчатыми, образова двумя концентричными сферами, из рых внутренняя, у проточного трак глублена по отношению к внешней.Линзовый уплотнитель снабжен пающими из его основания И направл ми в сторону проточной части, под друг к другу, упругими усами с размещ ми между ними кольцом жесткости.Поверхности линзового уплотнит контактирующие с ними поверхности цев выполнены эквидистантными и с ческими.Линзовый уплотнитель выполнен двухбарьерным с раздельными каналами отводаутечек между ними.Конструкция предлагаемого шарнирного разъемного соединения представлена нафиг. 14, где на фиг, 1 представлено соединение; собранное с осесимметричным расположением фланцев; на фиг. 2металлический уплотнитель; на фиг. 3 - соединение, собранное с угловым перекосомосей фланцев; на фиг. 4 - соедийение, собранное со смеЩением осей фланцев друготносительно друга.Разъемное соединение состоит изфланцев 1, 2, металлического уплотнителя 3,крепежных болтов 4 со сферическими головками и сферических шайб 5.Уплотнительные поверхности в каждойиз фланцев 1, 2 выполнены ступенчатыми иобразованы двумя концентричными сферами 6, 7 и 8, 9, причем поверхности 7 и 9заглублены относительно поверхностей 6 и8 на величину от 0 до 3 мм.Металлическйй уплотнитель выйолней ввиде линзового кольца 10. со сферическимиуплотнительными поверхностями 11, 12,сформированными эквидистантно соответствующим наружным поверхностям 6 и 8фланцев 1, 2.ИЗ основания линзового кольца 10 выступают упругие усы 13; 14; направленныевнутрь уплотнителя (в сторону проточноготракта) под углом друг к другу, Между упру. гими усами размещено кольцо жесткости 23(как продолжение линзового кольца), внутренний диаметр которого ограничен проходным сечением трубопровода, На концахупругих усов сформированы уплотнительные выступы 15, 16 с торовыми уплотнительными поверхностями 17, 18. На наружнойповерхности уплотнителя выполнен кольцевой бурт 19, ограничивающий относительный разворот фланцев и уплотнителя присборке соединения.В теле линзового уплотнителя, над упругими усами, выполнены раздельные дренажные: каналы отвода утечек, разделяющие уплотнитель на два барьера уплотнения, первый иэ которых образован упругими усами, второй уплотнительными поверхностями 11, 12. Каналы выполнены в виде пересекающихся отверстий 20, 21. (Место пересечения отверстия 22 с отверстием, выполненным аналогично отверстию 21, условно не показано). Дренажные каналы выходят на наружную поверхность уплотнителя и оканчиваются штуцерами (ус ловно не показаны),Уплотнитель изготавливается из высокопрочного материала, например сталь,бронза БрБ 2, никелевый сплав и др.Размер Н уплотнителя выбирается из5 условия создания требуемого контактногодавления в зоне уплотнения при осевом обжатии усов до посадки фланцев на поверхности 11, 12 уплотнителя.Для снижения осевого усилия обжатия10 уплотнитель покрыт мягким материалом:медь, серебро, свинец, фторопласт и др,При сборке соединения уплотнитель 3устанавливается в один из фланцев 1, 2 ипри необходимости фиксируется соответст 15 вующим технологическим приспособлением (условно не показано). Затемпристыковывается другой фланец и выявляется наличие перекоса или смещение осейфланцев друг относительно друга.20 . При осесимметричном расположениифланцев производится затяжка соединенияна заданную величину момент-затяжки болтов 4 по общепринятой технологии. Первоначально в контакт с фланцами поповерхностям 7, 9 входят уплотнительныевыступы 15, 16 упругих усов 13; 14 уплотнителя и по мере затяжки болтов производит. ся их поджатие (с изгибом усов) допосадкифланцев 1, 2 поверхностями 6, 8 на поверх- .30 ности 11, 12 уплотнителя. При этом на уплотнительных поверхностях 17, 18 создаетсятребуемое контактное давление, при котором мягкое покрытие гарантировано заполняет микройеровнасти поверхностей 7; 935 фланцев. При дальнейшей затяжке болтовсоздается требуемое контактное давление ина поверхностях 11, 12 уплотнителя, также, обеспечивающее надежное заполнение покрытием микронеровностей на поверхно 40 стях 6, 8 фланцев,Сборка соединения с поворотом осейстыкуемых фланцев на угол + Р осуществляется за счет поворота фланцев в разныестороны относительно уплотнителя, Сборкасоединения при несовпадении осей стыкуемых фланцев на величину д осуществляетсяза счет поворота фланцев в одну и ту жесторону относительно уплотнителя, В обоихслучаях поворот фланца 1 происходит вокруг центра Оъ а фланца 2 вокруг центра 02,причем центры 01 и 02 лежат на оси ОзОзуплотнителя 3.При подаче давления уплотняемой среды на рабочем режиме контактное давлениев зоне уплотнения упругих усов возрастаетза счет эффекта самоуплотнения, а дополнительное поджатие поверхностей 1.1, 12 уплотнителя к поверхностям 6, 8 фланцевобеспечивается эа счет радиального растяжения кольца уплотнителя под действую- чеискателем ПТИ - 7 при подаче давлениящим перепадом давления. гелиево-воздушной смеси 10 кгс/см ); мате 2,Использование предлагаемого устрой- риал уплотнителя высокопрочная нержавества позволило; 5 ющая сталь, герметизирующее покрытие насущественно повысить надежность гер- уплотнителе - медносеребряное.метизации высоконагруженного соединения, в том числе при угловых перекосах и Формула изобретениясмещении осей фланцев;обеспечить равномерность и стабиль 1, Шарнирное соединение трубопровоность контактного взаимодействия уплот- дов высокого давления, содержащее фланнителя с фланцами как по 1-му, так и по 2-муцы с криволинейными уплотнительнымибарьерам уплотнения;поверхностями, крепежные детали и линзовый уплотнитель сосферическими выпуклыуменьшить толщину фланцев и вес сое ми поверхностями, о т л и ч а ю щ е е с я тем,динения (что обеспечивается за счет эффек- что уплотнительныеповерхности каждогота самоуплотнения упругих усов 1-го из фланцев выполнены ступенчатыми, обрабарьера и радиальной деформацией уплот-. зованными двумя концентричными сферанителя в целом под действием высокого - ми,из которых внутренняя, у проточногодавления); , 20 тракта, заглублена по отношению к внешнейаа уплотнител ь выполнен с выступающи. обеспечить возможность повторного-ми изего основания и направленными виспользования деталей соединения;:. .,сторону проточной части под углом друг купростить контроль герметичности и ра- другу упругими усами, кольцо жесткостиботоспособности соединения. " ." 25 между ними, и раздельнымиканалами отвоТаким образом совокупность перечис-даутечекнадупругимиусами,вйходящимиленных выше отличительных признаков : на наружную поверхность уплотнителя; припредлагаемогоустройстваобеспечйваетреб-Этам упругие уСЫ взаиМодействуют с вНутализацию поставленной в заявке Цели,-ренними сферами фланцев, образуя первыйВ настоящее время разъемйое соедине-. 30 барьер уплотнения, а сферические поверхние по предлагаемой конструкции находйт-. ,: ности линзового уплотнителя - с наружныся в стадии автономных испытаний" ми сферами фланцев,.образуя второйопытного образца. ..," барьер уплотнения, причем поверхностиХарактеристика опытного образца: про-, линзового уплотнителя выполнены эквидиходное сечение -ау= 150 мм; давление среды, 35 стантно наружным сферическим поверхно 600 кгс/см; достигнутая герметичность по " стям фланцев,1-му барьерууплотнения (по упругим усам): 2, Соединение по и, 1, отл и ча ю ще е 10.3 лмкмртст ло 2 му барье ся тем чтов утрен есферьфпанцеввас. У Р . РУ .глублены по.отношению к внешним сферамб1 Ов дРмртстконтрольгелиевымте. 40 на величину от О до 3 мм,с4 5 1 . 2 Х1813963 О,оставитель Б,Громехред М,Моргентал Корректор Н.Ревска акт роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина аказ 1821. Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,Ж, Раушская наб., 4/5