Уплотнительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОВРЕТИНИЯК АВТОУСК(ытМУ СВИДВТИЛЬСТВУ Союз СоавтсинкСоциалистическиеРеспубнин и 875143 5 М. Кл. ,Р 16 31502(6Денолнительное к аат. сана-ауЯ 22)Заявлено 12,01,78 (21) 2568982/25-08 с нрнсоеанненнееезанвкн М Гоеударетееввй канатет СССР оо делен мбретенн 1 т в открмтаа(54). УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ер, уплотнительныеповерхности сооторых представИзобретение относится к уплотнительной технике, а более конкретно куплотнению стыка неподвижных друг.относительно друга деталей, между которыми установлено уплотнительное металлическое кольцо.Известны уплотнительные устройства ,разъемных неподвижных соединений деталей, предназначенные для. герметизации полостей магистралей, трубопрово 1дов транспортировки,. жидкостей и газоввысоких давлений и высоких и криоген-.ных температур. Такие устройства,какправило, состоят из двух сопрягаемыхдеталей (фланцев), соединенных посред-ством крепежных элементов, и уплотнительной прокладки, установленной между сопрягаемыми деталями (фланцами) .Известны, например, уплотнительвьте-.1устройства, рабочие поверхности сопрягаемыми деталями (фланцами),Известны, напримустройства, рабочиепрягаемых деталей к 2ляют собой часть сферы, что позволя 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, в одном из которых выполнено посадочное место для установки уплотнительиой прокладк 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 уплотни тельных выступа, на другом .- один уплотнительный выступ, а посадочное. место под прокладку имеет коническую опорную и цилиндрическую посадочную поверхности. Рабочие поверхности уплотнительных выступов прокладки покрыты мягким материалом 1,11,8751сОднако известное уплотнительноеустройство имеет ряд недостатков:во-первых, отсутствие подпора болеедлинного упругого кольцевого конического элемента в случаях отклоне 5ний от номинальной геометрии сопрягаеиыхсферических поверхностей в процессе затяжки соединения с угловымиперекосами Фланцев, особенно при переборках устройства, может привестик нарушению стабильности контактногодавления по уплотнительным выступам,что снижает, надежность устройства;во-вторых, при воздействии на разъемные соединения, циклически меняющихсявысокихдавлений (до 600 кгс/см Лтемператур 1 в интервале от минус 200 додо плюс 600 С вибронагрузок, применеения агрессивных сред, необходимы уплотнительные устройства, имеющие дваравноценных барьера уплотнения, сорганизацией отвода возможных утечекуплотняеиой среды после первого барьера уплотнения,Наличие канала отвода утечек позволит проводить контроль работоспособности барьеров уплотнения при эксплуатации устройства.Для выполнения этого требования визвестном устройстве требуется введение дополнительной аналогичной прокладки и посадочного места под неес организацией полости и канал отводаутечек, что существенно усложняеттехнологию изготовления и сборки такого устройства, а самое главное увеличит габариты и вес устройства,Цель изобретения - повьшение герметичности за счет обеспечения стабильности контактного давления и создания двух барьеров уплотнения.Поставленная цель достигается. тем,что длинный упругий элемент выполненс направленным по нормам к сферическим поверхностям фланцев коническимкольцевым выступом, взаимодействующии 45с посадочной поверхностью для прокладки, причем в последней. и фланцевыполнены отверстия для отвода утечек.На фиг.представлено уплотнительиое устройство; на фиг. 2 - уплотни Отельная прокладка, разрез; на Фиг, 3 -посадочное место над прокладкой, разрез.Устройство состоит из Фланцев 1 и2, Уплотнителъной прокладки 3, стяжных болтов со сферической головкой 4и сферических шайб 5, Уплотнительнаяпрокладка 3, изображенная на фиг. 2,43 4состоит 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 конусностид,На длинном упругом элементе 7 содной стороны, на корневом участке10 сверху выполнен опорный кольцевойвыступ 11, имеющий коническую поверхность Б с углом конусности с снизурасположенный по нормали к сферическим сопрягаемым поверхностям Фланцевупругий кольцевой конический выступ12. 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 СК . В корневом участке В выполнены отверстия С, которые соединяют кольцевую полость Т с дренажной полостью НФиг. 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 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 Р фланца 1 (фиг. 3),При этом после контакта поверхностей Д5 87514и К происходит упругая деформациякольцевого выступа 12 уплотнительнойпрокладки 3.Упругая деФормация кольцевых элементов 6 и 7 и кольцевого выступа 12обеспечивает герметизацию уплотнительного устройства по поверхностямА, Б, Г, Д уплотнительной прокладки3 и сопрягаемыми с ними поверхностями фланца 2 и посадочного места Флан Оца 1. При этом между кольцевыми эле 1,ментами 10 и кольцевым выступом 12 впосадочном месте образовывается( дренажная кольцевая полость Н ( фиг. 1),С целью обеспечения необходимой 15деформации упругих кольцевых элементов 6 и 7 и кольцевого выступа 12 уп-.лотнительной прокладки 3 и соприкосновения поверхности П фланца 2 споверхностью Р Фланца 1, в уплотни- р 0тельном устройстве предусмотрен зазоР 01.При транспортировке жидкости илигаза высокого давления по магистрали,включающей в себя предлагаемое уплотнительное устройство, под действиемсил давления элемент 7 и выступ 12уплотнительной прокладки 3 работаеткак самоуплотняющиеся элементы, Предаварийной ситуацией для уплотни-тельного устройства считается момент,когда происходит разгерметизация стыков кольцевого выступа 13 и кольцевоговыступа 12 одновременно или одного изних. При этом разгерметизация этих35стыков не приводит к разгерметизацииуплотнительного устройства, ибо какследует из приведенного выше описания, герметичность кольцевых полостей Т н Н обеспечивается стыками коль 40цевых выступов 11 и 9 соответственно,При разгерметизации стыка кольцевого выступа 13 транспортируемое вещество проникает через отверстие изполости Т в кольцевую полость Н и45через отверстия а 1 и аво Фланце 1 направляется в канал отвода утечек (не показан). Аналогично этомупри нарушении герметизации в стыкекольцевого выступа 12 транспортируемоевещество 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/см при температуре 20 С и до 300 кгс/смо 2 при испытаниях на гелии при темпераотуре минус 196 Суказанные величины давлений ограничивались воэможностями оборудования). Формула изобретения Уплотнительное устройство, состоящее из уплотнительной прокладки сРдвумя коническими упругими элементами разной длины, из которых более длинный выполнен с двумя уплотнительными выступами, а более короткий - одним фланцев со сферическими сопрягаемыми поверхностями, в одном иэ которых выполнено посадочное место дляуплотнительной прокладки, о т л ич а ю щ е е с я тем,что с целью повьппения герметичности эа счет обес-печения стабильности контактногодавления и создания двух барьеровуплотнения, длинный упругий элементвыполненс направленным по нормалик сферическим поверхностям фланцев 55 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 6и имеющего на конце цилиндрическуюнаправляющую и коническую опорнуюуплотнительную поверхности, а в.посадочном месте - фланца, в зоне контакта с коническим упругим кольцевымвыступом (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 контактаобеих уплотнительных выступов надлинном упругом коническом элементепрокладки от точности изготовления875143 г.1 Фи 7коническим кольцевым выступой,взаимодействующим с посадочной поверхностьв для прокладки, причем в послед ней и фпанце выполнены отверстия для отвода утечек,8 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2480107/25-08,кл, Р 16 3 15/02, 1977.