фланцевое соединение деталей

Формула изобретения

Фланцевое соединение деталей, включающее уплотнительный элемент, выполненный из металлического кольца с двумя торцевыми пазами - канавками под эластичные, например полиуретановые, прокладки, установленный в камере, образованной кольцевыми канавками трапецеидального профиля на фланцах, соединенных между собой, отличающееся тем, что уплотнительный элемент концевыми участками расположен в канавках фланцев таким образом, что половина концевых участков, включающая выступающую из кольца эластичную прокладку и часть кольца в зоне расположения паза, соответствует их форме, другая половина концевых участков выполнена с зазором, а средняя часть его, соединяющаяся с концевыми участками, имеет прямоугольный профиль.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано во фланцевых соединениях корпусных и трубных деталей, находящихся под внутренним давлением жидких сред, например, фонтанных, устьевых насосных и нагнетательных арматурах, а также в устьевых колонных обвязках.

Известно фланцевое соединение устьевого оборудования (ГОСТ 28919-91), включающее уплотнительный элемент в виде стальной кольцевой прокладки, установленный в камере, образованной кольцевыми канавками трапецеидального профиля на фланцах, соединенных между собой.

В таком соединении уплотнение в месте контакта стальной прокладки с канавками фланцев не обеспечивает в процессе эксплуатации необходимую степень герметичности из-за недостаточного запаса упругой энергии стальной прокладки в сжатом состоянии для компенсации температурных напряжений.

Кроме того, в таком фланцевом соединении не обеспечивается многократное использование уплотнительного элемента из-за невозможности прожать бывшую в употреблении стальную прокладку, получившую наклеп металла в уплотняемых местах, и сохраняются тяжелые условия работы операторов при обтяжке фланцевых соединений.

Предлагаемое фланцевое соединение устраняет вышеуказанные недостатки тем, что его уплотнительный элемент концевыми участками расположен в канавках фланцев, причем половина концевых участков, включающая выступающую из кольца эластичную прокладку и часть металлического кольца в зоне расположения паза соответствует их форме, другая половина концевых участков выполнена с зазором относительно канавок, а средняя часть его, соединяющаяся с концевыми участками, имеет прямоугольный профиль.

На фиг. 1 изображено предлагаемое фланцевое соединение в исходном до затяжки положении, продольный разрез; на фиг. 2 - профиль уплотнительного элемента в канавках фланцев в исходном до затяжки положении, разрез; на фиг. 3 - профиль уплотнительного элемента в канавках фланцев в рабочем положении, разрез.

Фланцевое соединение содержит уплотнительный элемент 1, состоящий из металлического кольца 4 с двумя торцовыми пазами - канавками прямоугольного профиля под эластичные, например полиуретановые прокладки 5, установленный в кольцевой камере, образованной кольцевыми канавками трапецеидального профиля на фланцах 2 и 3, соединенных между собой. После укладки прокладок 5 в пазы- канавки металлического кольца 4 они предварительно обжимаются в канавках трапецеидального профиля фланцев для обеспечения невыпадания прокладок.

Принцип действия фланцевого соединения заключается в следующем. При монтаже уплотнительный элемент в сборе устанавливается в канавки фланцев 2 и 3. При сближении фланцев в процессе затяжки соединения происходит объемное сжатие эластичных прокладок и обжатие боковых стенок пазов металлического кольца за счет уменьшения зазора "б" с образованием полостей "с", куда вытесняется избыточный материал эластичных прокладок. При этих условиях на уплотняемых поверхностях "металл + металл" и "металл + эластичная прокладка" фланцевого соединения создаются достаточные контактные напряжения, противодействующие давлению нагнетаемой или добываемой жидкости и обеспечивающие герметичность соединения. Упругая энергия уплотнения "металл + металл" при его сжатии состоит из упругой энергии боковых стенок пазов металлического кольца и упругой энергии части эластичных прокладок, находящихся в пазах кольца. При температурных перепадах под действием упругой энергии сжатой эластичной прокладки боковые стенки пазов металлического кольца разгибаются, создавая постоянный контакт их с канавками фланцев.

Предлагаемая конструкция фланцевого соединения в фонтанных, устьевых насосных и нагнетательных арматурах, а также в устьевых колонных обвязках исключает промывы фланцевых соединений, обеспечивает необходимую степень герметичности, пожаробезопасности, возможность многократного использования уплотнительного элемента и облегчает условия работы операторов при обтяжке фланцевых соединений.