RU188644U1

RU188644U1 - SEAL GASKET FOR FLANGED CONNECTIONS

Info

Publication number: RU188644U1
Application number: RU2018135849U
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Манылов; Александр Евгеньевич Пылаев; Максим Андреевич Трофимович; Артем Петрович Малахо; Виктор Васильевич Авдеев; Евгений Михайлович Алексеев; Юрий Анатольевич Иванов; Лариса Владимировна Октябрьская; Сергей Викторович Минчук
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" (АО "НПО "СПЛАВ")
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2019-04-18

Abstract

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации фланцевых соединений промышленных трубопроводов, в частности, в тепловой и ядерной энергетике, в химической и нефтегазовой промышленности и других отраслях техники. Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения выполнена из безасбестового уплотнительного материала и размещена между фланцами фланцевого соединения, стянутыми между собой множеством крепежных элементов. Внутри уплотнительной прокладки при ее изготовлении размещены волоконно-оптические датчики по количеству крепежных элементов фланцевого соединения. Указанные волоконно-оптические датчики расположены в плоскости, перпендикулярной оси уплотнительной прокладки и равномерно распределены по периферии уплотнительной прокладки. Каждый из волоконно-оптических датчиков выполнен на основе брэгговской решетки и содержит оптическое волокно, расположенное в защитном кожухе, который может быть выполнен из металла. Волоконно-оптические датчики имеют возможность соединения с блоком-регистратором, подключенным к внешнему компьютеру. Таким образом, предложенная полезная модель, благодаря тому, что в уплотнительной прокладке для фланцевого соединения, изготовленной из безасбестового уплотнительного материала, внутри нее размещены при ее изготовлении волоконно-оптические датчики на основе брэгговской решетки, позволяет контролировать величины и равномерность усилия затяжки крепежных элементов фланцевого соединения при монтажных работах, обеспечивает возможность раннего обнаружения утечки рабочей среды (т.е. обнаружения, по существу, утечки на ее начальном этапе), позволяет определить, какой из крепежных элементов требуется подтянуть (подкрутить). 3 ил.The invention relates to the sealing technique and can be used for sealing flanged joints of industrial pipelines, in particular, in thermal and nuclear power engineering, in the chemical and oil and gas industry, and other branches of engineering. The sealing gasket for flange connection is made of non-asbestos sealing material and is placed between the flanges of the flange connection, pulled together by a variety of fasteners. Fiber optic sensors based on the number of fastening elements of the flange connection are placed inside the gasket during its manufacture. These fiber-optic sensors are located in a plane perpendicular to the axis of the gasket and are evenly distributed along the periphery of the gasket. Each of the fiber-optic sensors is made on the basis of the Bragg grating and contains an optical fiber located in a protective casing, which can be made of metal. Fiber-optic sensors have the ability to connect to a recorder connected to an external computer. Thus, the proposed utility model, due to the fact that in a sealing gasket for a flange joint made of non-asbestos sealing material, fiber optic sensors based on a Bragg grating are placed during its manufacture, making it possible to control the magnitude and uniformity of the tightening force of the fasteners during installation work, provides the possibility of early detection of a leakage of the working environment (i.e., detection of essentially leakage at its initial stage), allows you to determine which of the fasteners required to tighten (twist). 3 il.

Description

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации фланцевых соединений промышленных трубопроводов, а также между клапанами и сосудами под давлением, в частности, в тепловой и ядерной энергетике, в химической и нефтегазовой промышленности и других отраслях техники.The utility model relates to sealing technology and can be used for sealing flanged joints of industrial pipelines, as well as between valves and pressure vessels, in particular, in thermal and nuclear power engineering, in the chemical and oil and gas industry, and other branches of engineering.

Для обеспечения герметичности трубопроводной системы между фланцами соединяемых труб устанавливают уплотнительную прокладку, и фланцы стягивают между собой посредством крепежных элементов, например, стяжных болтов.To ensure the tightness of the piping system between the flanges of the pipes to be connected, a sealing gasket is installed, and the flanges are tightened together by means of fasteners, for example, tension bolts.

В месте уплотнения фланцевого соединения могут возникать утечки рабочей среды из-за погрешности формы и шероховатости поверхности фланцев. Также утечки могут быть вызваны динамическими нагрузками, возникающими либо при неправильной установке уплотнительной прокладки между фланцами, либо при некачественном монтаже фланцевого соединения. Проблема заключается в том, что при стягивании фланцев между собой каждый из крепежных элементов затягивают индивидуально, что неизбежно приводит к тому, что приложенный крутящий момент и, следовательно, возникающая сила неравномерно распределены по всей прокладке, тем самым вызывая локальные изменения приложенного давления в прокладке.In place of sealing flange connections, leakage of the working medium may occur due to the shape error and surface roughness of the flanges. Leaks can also be caused by dynamic loads that occur either if the gasket is not correctly installed between the flanges or if the flange connection is not properly installed. The problem is that when fastening the flanges to each other, each of the fasteners is individually tightened, which inevitably leads to the fact that the applied torque and, consequently, the resulting force are unevenly distributed throughout the gasket, thereby causing local changes in the applied pressure in the gasket.

Требования к герметизации фланцевых соединений промышленных трубопроводов очень строгие и в последние годы постоянно повышаются. Возможность контроля утечек рабочей среды в местах уплотнений фланцевых соединений является важной проблемой.The requirements for sealing flanged joints of industrial pipelines are very strict and have been constantly increasing in recent years. The ability to control the leakage of the working environment at the sealing of flange joints is an important issue.

Известна уплотнительная прокладка для фланцевого соединения, выполненная с возможностью размещения между фланцами фланцевого соединения, стянутыми между собой множеством крепежных элементов, и содержащая датчики по количеству крепежных элементов фланцевого соединения, которые равномерно распределены по периферии уплотнительной прокладки и имеют возможность их соединения с блоком-регистратором, подключенным к внешнему компьютеру (см., например, WO 9411718, F17D3/00, 26.05.1994). Данная уплотнительная прокладка является наиболее близким аналогом к заявленной узлу уплотнительной прокладке для фланцевого соединения.Known sealing gasket for flange connections, made with the possibility of placement between the flanges of the flange connection, tied together by a variety of fasteners, and containing sensors according to the number of fasteners flange connections, which are evenly distributed around the periphery of the gasket and have the ability to connect them with the recorder, connected to an external computer (see, for example, WO 9411718, F17D3 / 00, 26.05.1994). This sealing gasket is the closest analogue to the sealing gasket for the flange connection declared by the assembly.

Технической проблемой известной уплотнительной прокладки для фланцевого соединения является невозможность обнаружения начального этапа утечки рабочей среды через фланцевое соединение (т.е. неясно, когда начинается утечка).A technical problem with a known sealing gasket for a flange connection is the impossibility of detecting the initial stage of leakage of the working medium through the flange connection (i.e., it is unclear when the leakage starts).

Технический результат при осуществлении полезной модели достигается тем, что уплотнительная прокладка для фланцевого соединения выполнена из безасбестового уплотнительного материала с возможностью размещения между фланцами фланцевого соединения, стянутыми между собой множеством крепежных элементов, и содержит волоконно-оптические датчики по количеству крепежных элементов фланцевого соединения, каждый из которых выполнен на основе брэгговской решетки и содержит оптическое волокно, расположенное в защитном кожухе, при этом указанные волоконно-оптические датчики размещены внутри уплотнительной прокладки при ее изготовлении, расположены в плоскости, перпендикулярной оси уплотнительной прокладки, равномерно распределены по периферии уплотнительной прокладки и имеют возможность их соединения с блоком-регистратором, подключенным к внешнему компьютеру.The technical result in the implementation of the utility model is achieved by the fact that the sealing gasket for flange connection is made of non-asbestos sealing material with the possibility of placing between flanges flange connection, tightened between a variety of fasteners, and contains fiber-optic sensors by the number of fastening elements of the flange connection, each of which is made on the basis of the Bragg grating and contains an optical fiber located in a protective casing, with specified s fiber optic sensors are located inside the gasket during its manufacture, are arranged in a plane perpendicular to the axis of the gasket are uniformly distributed along the periphery of the gasket and are able to connect them to registrar unit connected to an external computer.

При этом защитный кожух оптического волокна может быть выполнен из металла.In this case, the protective cover of the optical fiber can be made of metal.

По сравнению с наиболее близким аналогом предложенная уплотнительная прокладка для фланцевого соединения выполнена из безасбестового уплотнительного материала, который является экологически безопасным, выдерживает эксплуатацию при высоком давлении и больших перепадах температур, более пластичен, увеличивает антиадгезионные свойства, исключает коррозийное воздействие на уплотняемую поверхность, имеет высокие электроизоляционные свойства, при этом имеет ряд функциональных преимуществ, например, прокладки из безасбестового материала обеспечивают лучшую герметичность и более долговечны, они не прилипают к поверхности и легче демонтируются.Compared with the closest analogue, the proposed sealing gasket for flange connection is made of non-asbestos sealing material, which is environmentally safe, can withstand operation at high pressure and large temperature differences, is more plastic, increases the anti-adhesive properties, eliminates the corrosive effect on the sealing surface, has high electrical insulation properties, while it has a number of functional advantages, for example, gaskets of non-asbestos mother They provide better tightness and are more durable, they do not stick to the surface and are easier to dismantle.

Также, по сравнению с наиболее близким аналогом предложенная уплотнительная прокладка для фланцевого соединения благодаря использованию волоконно-оптических датчиков на основе брэгговской решетки предоставляет возможность раннего обнаружения утечки рабочей среды (т.е. обнаружения, по существу, утечки на начальном этапе).Also, compared with the closest analogue, the proposed sealing gasket for flange connection due to the use of fiber-optic sensors based on the Bragg grating provides the possibility of early detection of working medium leakage (i.e., detection of essentially leakage at the initial stage).

К тому же волоконно-оптические датчики размещены в уплотнительной прокладке при ее изготовлении и располагаются внутри нее в плоскости, перпендикулярной оси уплотнительной прокладки, что обеспечивает надежную фиксацию датчиков в уплотнительной прокладке и значительно упрощает сборку фланцевого узла. При этом оптическое волокно каждого из волоконно-оптических датчиков защищено расположенным на нем защитным кожухом, который предохраняет оптическое волокно от повреждения при его заделке в материал уплотнительной прокладки при ее изготовлении или поджатии фланцами 2 и 3 фланцевого соединения. Предпочтительно, защитный кожух выполнен из метала.In addition, fiber-optic sensors are placed in the gasket during its manufacture and are located inside it in a plane perpendicular to the axis of the gasket, which ensures reliable fixation of the sensors in the gasket and greatly simplifies the assembly of the flange assembly. In this case, the optical fiber of each of the fiber-optic sensors is protected by a protective casing located on it, which protects the optical fiber from damage when it is embedded in the material of the sealing gasket during its manufacture or preload by flanges 2 and 3 of the flange connection. Preferably, the protective cover is made of metal.

Вышеизложенные особенности и преимущества полезной модели будут понятны из последующего описания предпочтительного примера ее осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:The above features and advantages of the utility model will be clear from the following description of a preferred example of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 представлена схема фланцевого соединения с уплотнительной прокладкой между фланцами, в соответствии с настоящей полезной моделью;in fig. 1 shows a diagram of a flange connection with a gasket between the flanges, in accordance with the present utility model;

на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1 в соответствии с настоящей полезной моделью;in fig. 2 - section A-A of FIG. 1 in accordance with the present utility model;

на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 2 в соответствии с настоящей полезной моделью.in fig. 3 - section bb FIG. 2 in accordance with the present utility model.

На указанных фигурах для представления одинаковых элементов используются одинаковые позиции:In these figures, identical positions are used to represent identical elements:

1 - уплотнительная прокладка;1 - sealing gasket;

2 и 3 - фланцы фланцевого соединения;2 and 3 - flanges of the flange connection;

4 - крепежные элементы, например, стяжные болты;4 - fasteners, for example, coupling bolts;

5 - волоконно-оптические датчики;5 - fiber optic sensors;

6 - оптическое волокно;6 - optical fiber;

7 - защитный кожух;7 - protective casing;

8 - блок-регистратор;8 - recorder;

9 - внешний компьютер.9 - external computer.

Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения размещена между фланцами 2 и 3 фланцевого соединения, которые стянуты между собой посредством множества крепежных элементов 4, например, стяжных болтов.A sealing gasket for the flange connection is placed between the flanges 2 and 3 of the flange connection, which are clamped together by means of a plurality of fastening elements 4, for example, tension bolts.

Уплотнительная прокладка 1 выполнена из неметаллического уплотнительного материала, а именно, из безасбестового уплотнительного материала, например, из материала на основе терморасширенного графита (ТРГ), материала на основе фторопласта (ПТФЭ) и т.п.The sealing gasket 1 is made of a non-metallic sealing material, namely, of a non-asbestos sealing material, for example, of a material based on thermally expanded graphite (TRG), a material based on fluoroplastic (PTFE), etc.

Безасбестовые уплотнительные материалы все больше набирают популярность. Плюсы безасбестового материала по сравнению с асбестовым заключаются в том, что он выдерживает эксплуатацию при высоком давлении, способен выдерживать большие перепады температур, более пластичен, обеспечивает лучшую герметизацию, увеличивает антиадгезионные свойства, исключает коррозийное воздействие на уплотняемую поверхность, экологически безопасен, имеет высокие электроизоляционные свойства, увеличивает эффективность работы механизмов и оборудования. К тому же, прокладки из безасбестового материала имеют следующие функциональные преимущества: не прилипают к поверхности и легче демонтируются.Asbestos-free sealing materials are increasingly gaining popularity. The advantages of non-asbestos material compared to asbestos are that it can withstand high pressure operation, can withstand large temperature differences, is more plastic, provides better sealing, increases anti-adhesive properties, eliminates corrosive effects on the sealing surface, is environmentally safe, has high electrical insulating properties , increases the efficiency of mechanisms and equipment. In addition, gaskets of non-asbestos material have the following functional advantages: they do not stick to the surface and are easier to dismantle.

Уплотнительная прокладка 1 для фланцевого соединения содержит волоконно-оптические датчики 5. Количество волоконно-оптических датчиков 5 равно количеству крепежных элементов 4 фланцевого соединения.Sealing gasket 1 for flange connection contains fiber-optic sensors 5. The number of fiber-optic sensors 5 is equal to the number of fasteners 4 flange connections.

Указанные волоконно-оптические датчики 5 заделаны в уплотнительную прокладку 1 в процессе ее изготовления (например, при изготовлении уплотнительной прокладки 1 из материала на основе ТРГ датчики 5 запрессованы в указанный материал на стадии изготовления уплотнительной прокладки 1). При этом волоконно-оптические датчики 5 расположены внутри уплотнительной прокладки 1 в плоскости, перпендикулярной оси О-О уплотнительной прокладки 1, и равномерно распределены по периферии уплотнительной прокладки 1, при этом монтаже уплотнительной прокладки между фланцами фланцевого соединения каждый волоконно-оптический датчик 5 размещают в непосредственной близости от места расположения соответствующего ему крепежного элемента 4.These fiber-optic sensors 5 embedded in the gasket 1 during its manufacture (for example, in the manufacture of the gasket 1 from a material based on the TRG sensors 5 are pressed into the specified material at the stage of manufacturing the gasket 1). When this fiber optic sensors 5 are located inside the gasket 1 in a plane perpendicular to the axis OO of the gasket 1, and are evenly distributed around the periphery of the gasket 1, with the installation of the gasket between the flanges of the flange connection each fiber-optic sensor 5 is placed in close to the location of the corresponding fastener 4.

Каждый из указанных волоконно-оптических датчиков 5 выполнен на основе брэгговской решетки и содержит оптическое волокно 6, расположенное в защитном кожухе 7. Защитный кожух 7 выполнен из металла, например, из стали и предохраняет оптическое волокно от механических повреждений при его заделке в материал уплотнительной прокладки при ее изготовлении или поджатии фланцами 2 и 3 фланцевого соединения.Each of these fiber-optic sensors 5 is made on the basis of the Bragg grating and contains an optical fiber 6 located in a protective casing 7. The protective casing 7 is made of metal, for example steel, and protects the optical fiber from mechanical damage when it is embedded in a gasket material in its manufacture or preload flanges 2 and 3 flange connections.

Принцип работы волоконно-оптических датчиков 5 основан на регистрации отраженного оптического сигнала, который изменяется в зависимости от приложенной осевой нагрузки. Использование волоконно-оптических датчиков 5 дает ряд преимуществ: безиндукционность, малые размеры, эластичность, механическая прочность, высокая коррозийная стойкость, широкий диапазон рабочих температур и т.д. При этом результаты экспериментов показали, что волоконно-оптические датчики могут регистрировать повышение и снижение нагрузки при небольших усилиях поджатия (до 2,5 мПа), что важно для раннего обнаружения утечки в месте расположения уплотнительной прокладки.The principle of operation of fiber-optic sensors 5 is based on the registration of the reflected optical signal, which varies depending on the applied axial load. The use of fiber-optic sensors 5 provides a number of advantages: non-inductance, small size, elasticity, mechanical strength, high corrosion resistance, a wide range of operating temperatures, etc. At the same time, the results of the experiments showed that fiber-optic sensors can register an increase and decrease in load with little preloading efforts (up to 2.5 MPa), which is important for early detection of a leak at the location of the gasket.

Указанные волоконно-оптические датчики 5 соединены с блоком-регистратором 8, который подключен к внешнему компьютеру 9 и служит для обработки сигналов от указанных датчиков 5 и 6. Программное обеспечение внешнего компьютера 8 позволяет измерять и регистрировать значения нагрузки одновременно на всех чувствительных элементах датчиков в режиме реального времени.These fiber-optic sensors 5 are connected to the recorder 8, which is connected to an external computer 9 and serves to process signals from these sensors 5 and 6. The software of the external computer 8 allows you to measure and record load values at the same time on all sensitive sensor elements in real time.

Таким образом, предложенная полезная модель, благодаря тому, что в уплотнительной прокладке для фланцевого соединения, изготовленной из безасбестового уплотнительного материала, внутри нее размещены при ее изготовлении волоконно-оптические датчики на основе брэгговской решетки, позволяет контролировать величины и равномерность усилия затяжки крепежных элементов фланцевого соединения при монтажных работах, обеспечивает возможность раннего обнаружения утечки рабочей среды (т.е. обнаружения, по существу, утечки на ее начальном этапе), позволяет определить, какой из крепежных элементов требуется подтянуть (подкрутить).Thus, the proposed utility model, due to the fact that in a sealing gasket for a flange joint made of non-asbestos sealing material, fiber optic sensors based on a Bragg grating are placed during its manufacture, making it possible to control the magnitude and uniformity of the tightening force of flange fasteners during installation work, provides the possibility of early detection of a leakage of the working environment (i.e., detection of essentially leakage at its initial stage), allows you to determine which of the fasteners required to tighten (twist).

Описанные выше примеры осуществления и чертежи следует во всех аспектах рассматривать лишь как иллюстративные и не обуславливающие никаких ограничений. Следовательно, могут быть использованы другие примеры осуществления настоящей полезной модели и примеры внедрения, которые не выходят за пределы описанных здесь существенных признаков.The embodiments and drawings described above should in all aspects be considered merely as illustrative and not limiting in any way. Consequently, other embodiments of the present utility model and implementation examples that do not go beyond the essential features described here can be used.

Claims

1. Sealing gasket for flange connection, made of non-asbestos sealing material with the possibility of placement between flanges flange connection, tied together by a variety of fasteners, and containing fiber-optic sensors by the number of fasteners flange connections, each of which is made on the basis of the Bragg grating and contains an optical fiber located in a protective casing, while these fiber-optic sensors are located inside the sealing proc During its manufacture, headers are located in a plane perpendicular to the axis of the gasket, are evenly distributed around the periphery of the gasket, and have the possibility of connecting them to a registrar connected to an external computer.

2. Sealing gasket according to claim 1, in which the protective cover of the optical fiber is made of metal.