CS225723B1 - Pravoúhlá předpjatá příruba - Google Patents

Abstract

Očelem vynálezu je snižení hmotnosti příruby při dokonalém utěsněni spoje pravoúhlá předpjatá příruba vyztužená nosníky nebo mříži, provedená s druhou opěrou na vnější straně přírubových spojů, má vnější druhou oporu sníženou oproti těsnicí rovině o hodnotu m?· 0.

Description

Vynález se týká velkorozměrových pravoúhlých předpjatých přírub, vhodných pro výměníky, tlakové nádoby nebo obdélníkové potrubí.

Příruby umožňují nedestruktivní demontáž jednotlivých částí eparátů i potrubí nutnou pro kontrolu, údržbu i provoz zařízení. Pro tento účel se používají příruby ploché, a to pevné nebo volné. U vyšších parametrů se používá pevný zesílený přechod z listu do hrdla nebo víka příruby. Při vyšších provozních tlacích se dosud používaly pravoúhlé příruby se zesíleným listem i hrdlem. Značné rozměry listu, hrdla nebo víka, potřebné pro zvýšení tuhosti velkorozměrových přírub zkrucovaných šrouby, jsou vyvolávány podmínkami těsnosti spoje.

Nevýhoda tohoto typu spočívá v tom, že malá tuhost i značně zesílené příruby nedovoluje vyvodit přítlačný tlak mezi těsnicími plochami, potřebný k plastické deformaci povrchu těsnění. Běžným přitahováním šroubů se u velkorozměrových pravoúhlých přírub nakrucuje list. Při jeho nakroucení je těsnění sevřeno pouze na vnějším okraji těsnicí plochy.

Při dalším utažení šroubů nedojde k deformaci těsnění a i. jefci, řilehnutí na těsnicí plochu. Jelikož rozhraní mezi těmito stavy je velmi úzké, je nutno použit ke správnému utažení šroubů momentových klíčů, či hydraulických hlav. Rovnoměrnost utažení šroubů bývá kontrolována tenzometricky.

Druhýn typem používaných přírub jsou pravoúhlé příruby opřené. Opřením je myšleno druhé podepření na vnějším okraji listu provedené již bez těsnění. V tomto případ?· neaí list příruby nakrucován.

Nevýhodou u tohoto typu je značná síla působící na šrouby. Při rovnosti ramen obou opěr vztažených k roztečné ose šroubů, je dvojnásobkem provozní a těsnicí síly. .'zhledem k této síle, z níž vyplývá nutnost značného počtu šroubů, je tento typ použitelný pouze při nižších tlacích.

Uvedené nedostatky řeší pravoúhlá předpjatá příruba podle vynálezu, vyztužená nosníky nebo mříží, provedená s druhou opěrou na vnější straně přírubových šroubů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že vnější druhá opěra je snížena oproti těsnicí rovině o hodnotu m > 0. Hodnota m vyplynula z pevnostního řešení tuhosti přírub a je řešena pomocí' vztehů:

^Mj =

0,22 o_D S_N h* h,.

t„.

^ίΝ (1 - /'²>S_Nh3

.^Jj = (1 -/) ^JN ^ňN

t.„.

^{2 E} Jj

Výhodou příruby podle vynálezu je nízká hmotnost při dokonelém utěsnění spoje.

K jejímu utaženi postačí menší počet šroubů. V prvé fázi utahování se chová jako zesílená příruba, v další fázi utahování jako příruba opěrná. List příruby se v prvé fázi nakroutí, než se docílí druhého opření. Posuv rozdílu obou opěr je označen m. Nakroucením vznikne v hrdle i příslušných nosnicích předpětí, jehož vlivem jsou sníženy síly působící na šrouby oproti přírubě opřené.

Utěsnění pravoúhlých předpjatých přírub je velmi jednoduché. Vnějším opřením je získána značná meridiánová tuhost listu, potřebná k přenosu utehovaeí sily n* šroubů do těsnění. Plasticky deformované těsnění dokonale přilehne na těsnicí plo'hy, čímž se docílí dobrého styku. Vlastní předpětí příruby posléze postačuje k udržení těsnicí síly.

Příruba dobře tísní a není k jejímu utažení zapotřebí speciálních pomůcek. Další výhodou je, že zvýšení síly ve šroubech u této příruby je za provozu nižší než u příruby zesílené

Příruba podle vynálezu je použitelná i u přírub provedených bez výztužných nosníků. Vnější druhá opšra může být provedena na jedné nebo na obou přírubách spoje a může být vytvořena z tyče pravoúhlého nebo kruhového průřezu.

Rozmšry i kontrolu pevnosti pravoúhlých předpjatých přírub podle vynálezu lze určit z následujících vztahů:

Návrh i výpočtové hodnoty pro tísnění se stanoví podobně jako u kruhových přírub.

Výpočtový rozměr těsnění ^uv®2°ván ke středu šířky těsnění.

Síla od přetlaku se vypočte ze vztahu ^F1 ⁼ P · ^L1t * ^L2t

Síla těsnicí

F₂ = 4 (L,_t + L_2t) . b_v . m . p

Síla utahovací (1) (2) ^Fu = ^{2 (L}1t ^{+ L}2t> « ^bv * ^t

Přibližný průměr šroubů dg ^έ 12 ⁺ °,°'⁶ P · ^L1₁

Počet šroubů

F ^{8 s}š * ^ctDš kde k = 1,3,

F = max (F, + F₂, F_u)

Rozteč šroubů a její kontrole *š = h^

Stanovení šířky listu příruby

B = 2 (S, přičemž osu šroubů lze předpokládat v polovině šířky listu

Tlouělka listu příruby e + δ <^L1t ^{+ L}2t>’ -tr<’

S = max (1,1 Sj; S₂; S^;

kde S. je tlouělka stěny hrdla nebo víka, —

^S2 =( 4 . h_g (

4) ¢3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) “g ^{(B-a) ct}D (stanovení příčného průřezu) (10)

223723

F Β . hg (tg-d) ( stanovení podélného průřezu) (11) t-r. L (stanovení př. průř. k Lj, není-li použita mříž) (12)

Fo stanovení těchto základních konstrukčních rozměrů se přistoupí k určení hodnoty předpětí v přírubě a tím též velikosti snížení druhé vnější opěry o hodnotu m. Tento údBj určíme z hodnot zatížení výztužných nosníků s předpokladem, že vždy bude splněna podaiínk··» l' i > S, .

.'ezae-li se v úvahu pevnostní podmínka pro výztužný nosník + σθ = 1,3 <Tjj, ,; v možno tuto přepsat do tvaru vyjadřující okrajový ohybový moment, jímž lze ještě doj«teci.ě zetížit nosník namáhaný tahem od vnitřního přetlaku, '•‘N * ^G-²² % ^SK V - ; l?N ⁺ 7) hl ^hN

Zahrne-li se do výpočtu spolupůsobení stěny hrdla neb víka zároveň s výztužným nosníkem na základě rozdělení dle jednotlivého momentu setrvačnosti

V ^SN^hN³ (’- P '2 t..

(13)

L/e dostatečně spolenlivě určit velikost jednotkového momentu působícího na pravoúhlou předpjatou přírubu v .'stě spoje s hrdlem, kterého se docílí na základě využití rozdílové pevnosti mezi přípustným (1,3 ^σρ) a tahovým ( <r_t) napětím nosníku.

,22 f_N h_N ^hN ⁺ 2° ) S- ^hN ( i - μ ·; 3_NhjJ t_H / (14)

-πιο .toment vznikne dotažením šroubů, čímž se nakroutí list pravoúhlé příruby .1,- ív. sníženou druhou vnější opěru. Povolenou hodnotu snížení opěry m vypočteme onu (1 5) o/:, s l- vr.«,,ii sníženi opěry íú a sílo od šroubů F_g se určí rovnicemi rovnováhy íii-lu p{ Mpjřté příruby (obr. 3).

Celkový moment M působící na list příruby

M ? 2 (Ii,_t + L_2t) (16)

Hodnota reakční síly

F (b - b_t) - 2M

F₃ ---- (17) b

Je-li 0, dosadí se F-j = 0

Síla působící na Šrouby

F_g = K + F₃ (18)

Nyní se stanoví hodnota součinitele k ^Fš

F

Je-li k< 1,3, příruba pevnostně vyhovuje.

Je-li k > 1 ,3, použije se tato nově stanovená hodnota ve vztahu 5 a výpočet se opakuje.

^στ)2

V případě, že p„> - . p je nutno provést výpočet pro hodnoty zkuěebního tlaku & o

D

Ve výpočtových vztazích bylo použito následující označení (viz obr. 1 a 2).

L1ť b2t	mm	střední rozměry (vzdálenosti os) těsnění,
S1	mm	tloušlka stěny pravoúhlého hrdla,
Š	mm	tloušlka listu příruby,
dš	mm	vnější průměr závitu šroubu,
d	mm	průměr otvoru v listu příruby pro šrouby,
	mm	rozteč šroubů,
bt	mm	šířka těsnění,
bv	mm	výpočtová šířka těsnění,
m	-	součinitel těsnění,
m	mm	snížení druhé opšry,
e	mm	průměr opsané kružnice matice,
A	mm	přídavek potřebný na utažení matice (dle rozměru klíče),
qt	MPa	měrný tlak potřebný k plastizaci povrchu těsněni,
P	MPa	výpočtový přetlak,
B	mm	šířka listu příruby,

t, 'D

mm délka hrdla, vzdálenost listu od prvního žebra, případně výška válcového dna, mm výSka vyztužovacího nosníku, mm šířka vyztužovacího nosníku, mm rozteč os vyztužovacích nosníků

MPa dovolené namáhání materiálu příruby,

- součinitel svaru

MPa dovolené namáhání šroubů o

mm nosná plocha šroubu.

Příklad provedení příruby podle vynálezu je znázorněn na výkrese, na němž .iřndstavuje obr. 1 výřez z nárysu pravoúhlé předpjaté příruby vyztužené nosníky, obr. předpjatou přírubu v řezu A-A vyznačenou na obr. 1 a obr. 3 schematicky znázorňuje soust·vu sil a momentů působících na list příruby. Jak patrno z obr. i, je pravoúhlá předpjatá příruba 2, opatřena na vnitřním okraji těsněním 2., na vnějším okraji druhou sníženou opěrou 2· Příruba £ může být vyztužena příčnými nosníky £. Příčné nosníky £ se užívají u velkorozměrových obdélníkových přírub. Je-li i druhý hlavní rozměr značný, použije s. na vyztužení příruby mříže vytvořené z nosníků. Příruba £ je opatřena otvory pro přírubové šrouby.

Na obr. 2 je pravoúhlá předpjatá příruba v řezu A-A vyznačeném na obr. 1 . Příruba je složena z listu £ a hrdla £. Místo hrdla £ může být provedeno víko 8. V takovém případě se jedná o zaslepovecí přírubu, neb přírubu, která slouží k přepouštění média z jednoho prostoru aparátu do druhého. V tomto provedení se používá u výměníků. Druhá vnější opěra 2, jejíž snížení m potřebné k nakroucení listu ό a vyvolání přadpětí je předmětem tohoto vynálezu, může býti vytvořena výrobně technologickým procesem přímo na listu 2, nebo ji lze vytvořit vložením průběžného neb i přerušovaného drátu libovoiného profilu.

Na obr. 3 je schematicky znázorněna sestava sil a.momentů působících ne list příruby 2· Předpětím ve výztužném nosníku £ a hrdle £ vyvolaný moment M omezuje velikost síly F-p což při konstantní síle F vyvolá snížení síly Fg. Toto vede ke změnám počtu neb průměrů šroubů.

Příruba podle vynálezu je využitelná u výměníků tepla, tlakových nádob, nádrží a kolon, případně i potrubí obdélníkových průřezů.

Claims (3)

1. Pravoúhlá předpjaté příruba provedená s opěrou na vnější straně přírubových šroubů, vyznačené tím, že vnější opěra (3) je snížena oproti těsnicí rovině (9) o hodnotu iň.

2. Pravoúhlá předpjatá příruba podle bodu 1, vyznačená tím, že opěra (i je ne jedné nebo na obou přírubách spoje.

3. Pravoúhlá předpjatá příruba podle bodu 1, vyznačená tím, že opěra · í' je vytvořena z tyče pravoúhlého neb kruhového průřezu.