уплотнительное соединение высокого давления
Классы МПК: | F16J15/06 с жесткой прокладкой, сжатой между уплотняемыми поверхностями |
Автор(ы): | Долотов А.М., Забродин О.М., Токмаков С.В. |
Патентообладатель(и): | Орловский государственный технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-04-04 публикация патента:
10.06.2001 |
Изобретение может быть использовано в уплотнениях разъемных соединений в оборудовании высокого давления, например затворов сосудов высокого давления. Уплотнительное соединение высокого давления содержит соединяемые элементы, на одном из которых выполнена коническая уплотнительная поверхность, контактирующая с упругим элементом и упором, выполненным на другом соединяемом элементе. Края уплотнительных поверхностей уплотнительного кольца выполнены в виде тонкостенных конических оболочек. Угол при вершине конуса оболочки меньше угла при вершине конуса кольца, а геометрические параметры оболочки удовлетворяют соотношениям. Изобретение снижает необходимое усилие герметизации путем самоуплотнения и создания возможности ремонта уплотнительного соединения. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Уплотнительное соединение высокого давления, содержащее соединяемые элементы, на одном из которых выполнена коническая уплотнительная поверхность, контактирующая с упругим элементом и упором, выполненными на другом соединяемом элементе, отличающееся тем, что оно снабжено уплотнительным кольцом, края уплотнительных поверхностей которого выполнены в виде тонкостенных конических оболочек, причем угол при вершине конуса оболочки меньше угла при вершине конуса кольца, а геометрические параметры оболочки удовлетворяют соотношениямS1 > 2,72 htg
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168664/2168664-6t.gif)
где S1 - расстояние от вершины конуса до свободного торца оболочки;
S2 - расстояние от вершины конуса до конца оболочки;
h - толщина оболочки;
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области соединений высокого давления и может быть использовано в уплотнениях разъемных соединений в оборудовании высокого давления, например затворов сосудов высокого давления, соединений трубопроводов, используемых в химической, нефтехимической, энергетической и других областях промышленности. Известны типы соединений высокого давления, содержащие соединяемые элементы, самоуплотняющееся кольцо и прокладку. /1/. Недостатком известной конструкции является необходимость высокой степени точности обработки уплотняющих поверхностей для создания первичной герметичности /т. е. герметичности до создания давления герметизируемой среды, которая вызовет самоуплотнение соединения/, наличие прокладки, которая увеличивает число уплотняемых швов с двух до четырех. Ее свойства отличаются от свойств кольца, что сужает область применения уплотнения. В общем случае указанные недостатки могут быть в значительной степени уменьшены, если ввести упруго-деформируемые элементы Такие конструкции описаны в /2, рис. 1.1/. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является конструкция, содержащая соединяемые элементы, на одном из которых выполнен конический выступ, контактирующий с упругим элементом и упором, выполненными на другом соединяемом элементе. В этой конструкции первичная герметизация создается уже при небольших осевых усилиях прижатия фланца к корпусу (SU N 1836599-A3, 23.08.1993). Однако и этой конструкции свойственны недостатки, а именно: она не ремонтопригодна, т. е. ее нельзя переточить, она с ростом давления герметизируемой среды не уплотняется, а разупрочняется. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в снижение необходимого усилия герметизации путем самоуплотнения и создания возможности ремонта уплотнительного соединения. Поставленная задача достигается тем, что уплотнительное соединение высокого давления, содержащее соединяемые элементы, на одном из которых выполнен конический выступ, контактирующий с упругим элементом и упором, выполненным на другом соединяемом элементе, снабжено уплотнительным кольцом, края уплотнительных поверхностей которого выполнены в виде тонкостенных конических оболочек, причем угол при вершине конуса оболочки меньше угла при вершине конуса кольца, а геометрические параметры оболочки удовлетворяют соотношениям:S1 > 2,72htg
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168664/2168664-2t.gif)
где S1 - расстояние от вершины конуса до свободного торца оболочки;
S2 - расстояние от вершины конуса до конца оболочки;
H - толщина оболочки;
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
Уплотнительное соединение высокого давления содержит соединяемые детали 1 и 2, уплотнительное кольцо 3. Уплотнительные поверхности 4 и 5 соединяемых деталей 1 и 2 контактируют с уплотнительными поверхностями 6 и 7 кольца 3, края уплотнительных поверхностей 6 и 7 выполнены в виде тонкостенных конических оболочек 8 и 9. Внутренняя полость кольца 3, образованная оболочкой, заполнена вязкой средой 10, например вазелином, и изолирована от внешней среды упругой диафрагмой 11, в уплотнительном кольце 3 выполнены прорези 12. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии половина угла
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
х2 - x1 > 4
x1 > 6
где x1, x2 - безразмерные параметры оболочки. Определяемые из уравнения /2/. Перейдем от функций x1 и x2 к переменным S1 - расстояние от вершины конуса до свободного торца оболочки и S2 - расстояние от вершины конуса до конца оболочки, h - толщина оболочки и
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168089/8776.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168136/920.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168664/2168664-3t.gif)
Учитывая, что среднее знамение коэффициента Пуассона
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168040/956.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168040/956.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168664/2168664-4t.gif)
![уплотнительное соединение высокого давления, патент № 2168664](/images/patents/303/2168664/2168664-5t.gif)
Если S1 и S2 выполнить меньшим, чем определяет система уравнений, то оболочка на изгиб будет более жесткая. Предлагаемая конструкция уплотнительного соединения высокого давления технологична, не требует высокой степени точности обработки уплотняемых поверхностей, ремонтопригодна и самоуплотняема. За счет упруго деформируемого края оболочки обеспечивается равномерное распределение по периметру герметизирующего усилия, тем самым снижаются затраты на изготовление уплотнения, уменьшаются энергозатраты на герметизацию соединения, повышается надежность герметизации. Источники информации
1. Сосуды и трубопроводы высокого давления: Справочник /Е.Р. Хисматулин, Е.М Королев, В.И.Лившиц и др. - М.: Машиностроение, 1990, рис. 6.1. 2. Технология изготовления, сборки и испытаний уплотнительных устройств в автомобилестроении. /Н.Н. Ильин, В.А. Николаев, В.Ф. Солдатов и др. - М, МАМИ, 1984. с. 5 рис. 1.1. 3. Бояршинов С.В. Основы строительной механики машин. -М.: Машиностроение, 1973.
Класс F16J15/06 с жесткой прокладкой, сжатой между уплотняемыми поверхностями