RU197904U1

RU197904U1 - Sealed plug connection

Info

Publication number: RU197904U1
Application number: RU2019141605U
Authority: RU
Inventors: Василий Дмитриевич Продан; Григорий Вячеславович Божко; Антон Сергеевич Михальченко; Игорь Викторович Скопинцев; Мария Сергеевна Фокина
Original assignee: Григорий Вячеславович Божко
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-06-04

Abstract

Полезная модель относится к разъемным соединениям аппаратов и машин, обеспечивающим определенные условия их герметичности. Герметичное разъемное соединение, в котором герметичность обеспечивается за счет гидравлического сопротивления протекающей по канавке уплотняемой среды. Спиральная канавка выполнена на одной из уплотняющих поверхностей, вход в которую открыт со стороны действия давления уплотняемой среды, а выход - со стороны действия возможно атмосферного давления воздуха. Канавка может быть выполнена так, что стороны двух соседних ветвей спирали канавки имеют общую точку соприкосновения и образуют выступ с радиальным сечением в виде равностороннего треугольника. В существующих стандартных фланцевых соединениях спиральные канавки могут быть выполнены на обеих сторонах кольца, установленного между гладкими контактирующими поверхностями уплотняемых деталей. Канавки (3-4 канавки) должны быть выполнены на уплотняющей поверхности одной уплотнительной детали, контактирующей с поверхностью другой уплотняемой детали, причем один уплотнительный элемент вращается, при этом направление вращения совпадает с направлением свертывания спирали канавки. Полезная модель повышает надежность работы герметичного разъемного соединения, в котором герметичность обеспечивается меньшим усилием затяжки силовых крепежных элементов за счет гидравлического сопротивления протекающей по канавке уплотняемой среды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to detachable connections of apparatuses and machines, providing certain conditions for their tightness. Sealed detachable connection, in which the tightness is ensured by the hydraulic resistance of the medium flowing through the groove of the medium. The spiral groove is made on one of the sealing surfaces, the entrance to which is open on the side of the pressure of the medium being sealed, and the exit is on the side of the possible atmospheric air pressure. The groove can be made so that the sides of two adjacent branches of the spiral grooves have a common point of contact and form a protrusion with a radial section in the form of an equilateral triangle. In existing standard flange joints, spiral grooves can be made on both sides of the ring mounted between the smooth contact surfaces of the parts to be sealed. Grooves (3-4 grooves) must be made on the sealing surface of one sealing part in contact with the surface of the other sealing part, and one sealing element rotates, while the direction of rotation coincides with the direction of folding of the groove spiral. The utility model improves the reliability of a sealed detachable connection, in which the tightness is ensured by a lower tightening force of the power fasteners due to the hydraulic resistance of the medium flowing through the groove of the seal. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к разъемным соединениям аппаратов и машин, обеспечивающим определенные условия их непроницаемости (герметичности), и может быть использована в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.The proposed utility model relates to detachable connections of apparatuses and machines, providing certain conditions for their impermeability (tightness), and can be used in chemical, petrochemical and other industries.

Известно разъемное соединение (Справочник / А.А. Волошин, Г.Т. Григорьев. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленинградское отд, 1979, страница 11), состоящее из двух симметрично расположенных деталей, закрепленных на соединяемых частях корпуса, установленного между ними уплотнительного кольца, обеспечивающего герметичность соединения, ограничительного кольца, расположенного за диаметром болтовой окружности, и силовых крепежных элементов.Known detachable connection (Reference / A.A. Voloshin, G.T. Grigoriev. - 2nd ed., Rev. And add. - L.: Engineering. Leningrad Department, 1979, page 11), consisting of two symmetrically located parts mounted on the connected parts of the housing, the sealing ring installed between them, ensuring the tightness of the connection, the restrictive ring located behind the diameter of the bolt circle, and power fasteners.

Недостатком этого соединения является отсутствие возможности обеспечить его герметичность при термических нагрузках. При превышении рассчитанного диапазона изменения температур возникает утечка уплотняемой среды. Поэтому при использовании полимерных уплотнительных колец требуется постоянная периодическая подтяжка крепежных элементов, чему будет препятствовать ограничительное кольцо.The disadvantage of this connection is the inability to ensure its tightness under thermal loads. If the calculated temperature range is exceeded, leakage of the sealing medium occurs. Therefore, when using polymer o-rings, a constant periodic tightening of the fasteners is required, which will be prevented by the restrictive ring.

Известно разъемное соединение (Машины и аппараты химических производств: учебник для вузов под общей редакцией А.С. Тимонина /. - Калуга: Издательство «Ноосфера», 2014, страница 84, фиг 2.5.3 б), состоящее из двух симметрично расположенных деталей, закрепленных на соединяемых частях корпуса и имеющих на уплотняемых поверхностях кольцевой выступ и соответствующую ему канавку, установленного в канавку уплотнительного кольца, обеспечивающего герметичность соединения, и силовые крепежные элементы.Known detachable connection (Machines and equipment for chemical production: a textbook for universities under the general editorship of AS Timonin /. - Kaluga: Publishing house "Noosphere", 2014, page 84, Fig 2.5.3 b), consisting of two symmetrically arranged parts, fixed on the connected parts of the casing and having an annular protrusion and a corresponding groove on the sealing surfaces, installed in the groove of the sealing ring, ensuring the tightness of the connection, and power fasteners.

Недостатками этого аналога является однократность использования уплотнительного кольца и нарушение герметичности при колебаниях температуры рабочей среды из-за разности значений коэффициентов температурного расширения материалов уплотнительного кольца и замыкающих его деталей.The disadvantages of this analogue are the one-time use of the o-ring and the violation of tightness during fluctuations in the temperature of the working medium due to the difference in the coefficients of thermal expansion of the materials of the o-ring and its closing parts.

Наиболее близким к полезной модели аналогом (прототипом) является разъемное соединение (Продан В.Д. Герметичность оборудования: учеб. пособие / В.Д. Продан, Г.В. Божко. - М.: Университет машиностроения, 2014. - 109 с., рис. 2.4, с 15), включающее силовые крепежные элементы, кольцевые выступы уплотняемых деталей, контактирующие своими уплотняющими поверхностями.The closest analogue to the utility model (prototype) is a detachable connection (V.D. Prod. Equipment tightness: Textbook / V.D. Prodan, G.V. Bozhko. - M.: University of Mechanical Engineering, 2014. - 109 p. , Fig. 2.4, p. 15), including power fasteners, annular protrusions of the sealed parts in contact with their sealing surfaces.

Данное соединение не чувствительно к колебаниям температуры рабочей среды, т.к. материал кольцевых выступов уплотняемых деталей, составляющих само уплотнение имеет одинаковые физико-механические свойства. При упругом силовом контакте остаточные деформации практически отсутствуют и поэтому это соединение может применяться многократно без восстановления контактирующих поверхностей.This compound is not sensitive to fluctuations in the temperature of the medium since the material of the annular protrusions of the sealed parts constituting the seal itself has the same physical and mechanical properties. With elastic force contact, there are practically no residual deformations and therefore this connection can be used repeatedly without restoration of the contacting surfaces.

Недостатком указанного фланцевого соединения являются высокие силовые нагрузки при сборке соединения для обеспечения герметичности в рабочих условиях при действии давления уплотняемой среды, так как значение требуемой удельной нагрузки на уплотняющие поверхности должно обеспечить определенную деформацию шероховатости уплотняющей поверхности. Это приводит к увеличению материалоемкости деталей соединения и усложняет условие его эксплуатации за счет увеличения предварительной нагрузки при сборке и разборке соединения, что существенно повышает стоимость изготовления фланцев.The disadvantage of this flange connection is the high power loads during assembly of the connection to ensure tightness under operating conditions when the pressure of the medium is sealed, since the value of the required specific load on the sealing surfaces should provide a certain deformation of the roughness of the sealing surface. This leads to an increase in the material consumption of the parts of the joint and complicates the condition of its operation by increasing the preload during assembly and disassembly of the joint, which significantly increases the cost of manufacturing flanges.

Цель полезной модели - снижение силовых нагрузок при сборке соединения при обеспечении надежной его эксплуатации в рабочих условиях.The purpose of the utility model is to reduce power loads during assembly of the connection while ensuring reliable operation under operating conditions.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается герметичное разъемное соединение, в котором герметичность обеспечивается за счет гидравлического сопротивления протекающей по канавке герметизирующего узла уплотняемой среды (рис.). Спиральная канавка выполнена на уплотняющей поверхности, вход в которую открыт со стороны действия давления уплотняемой среды, а выход - возможно со стороны действия атмосферного давления воздуха.This goal is achieved by the fact that a sealed detachable connection is proposed, in which the tightness is ensured by the hydraulic resistance of the sealing medium flowing through the groove of the sealing assembly of the medium being sealed (Fig.). The spiral groove is made on the sealing surface, the entrance to which is open from the pressure side of the medium being sealed, and the exit is possible from the side of atmospheric air pressure.

Проходящая по канавке рабочая среда испытывает в каждом витке спирали сопротивление ее движению, вызванное изменением направления движения и трением о стенку канавки. Значение этого гидравлического сопротивления зависит от площади сечения канавки и ее длины: чем меньше площадь сечения канавки и больше ее длина, тем больше гидравлическое сопротивление. С целью упрощения выполнения канавки и снижения значения ее сечения форму сечения канавки следует выполнять в виде равностороннего треугольника с вершиной в стороне глубины материала кольцевого выступа уплотняющего элемента. Для снижения силы предварительной нагрузки на кольцевые выступы уплотняемых деталей контактирующие своими уплотняющими поверхностями, то есть на площади их взаимного контакта, целесообразно окончание сторон двух соседних спиралей соединить вместе в одну линию, то есть в сечении - в одну точку, рис.The working medium passing through the groove experiences resistance to its movement in each coil of the spiral, caused by a change in the direction of motion and friction against the wall of the groove. The value of this hydraulic resistance depends on the cross-sectional area of the groove and its length: the smaller the cross-sectional area of the groove and the greater its length, the greater the hydraulic resistance. In order to simplify the groove and reduce its cross-sectional value, the groove cross-sectional shape should be in the form of an equilateral triangle with a vertex in the depth side of the material of the annular protrusion of the sealing element. To reduce the force of the preload on the annular protrusions of the sealed parts in contact with their sealing surfaces, that is, on the area of their mutual contact, it is advisable to connect the ends of the two adjacent spirals together in one line, that is, in cross section - to one point, Fig.

Предлагаемое условие герметизации может быть использовано на существующих стандартных фланцевых соединениях при условии, что спиральные канавки выполнены на обеих сторонах кольца, установленного между гладкими контактирующими уплотняющими поверхностями кольцевых выступов уплотняемых деталей.The proposed sealing condition can be used on existing standard flange joints, provided that the spiral grooves are made on both sides of the ring installed between the smooth contacting sealing surfaces of the annular protrusions of the parts to be sealed.

Предлагаемое условие герметизации может быть применено и для подвижных (торцевых) уплотнений, в которых одна из уплотняемых деталей вращается и на контактирующей уплотняющей поверхности одной из уплотняемых деталей выполнено 3-4 спиральных канавки, причем направление поворота спирали должно быть одинаковым с направлением вращения уплотняемого вала. В этом случае кроме увеличения гидравлического сопротивления при проходе уплотняемой среды по спиральной канавке на ее выходе за счет центробежных сил увеличивается давление движущейся среды, что повысит гидравлическое сопротивление канала протечки.The proposed sealing condition can also be applied to movable (end) seals in which one of the parts to be sealed rotates and 3-4 spiral grooves are made on the contacting sealing surface of one of the parts to be sealed, and the direction of rotation of the spiral should be the same with the direction of rotation of the shaft to be sealed. In this case, in addition to increasing the hydraulic resistance during the passage of the medium being sealed along the spiral groove at its outlet, the pressure of the moving medium increases due to centrifugal forces, which will increase the hydraulic resistance of the leakage channel.

Технический результат при использовании заявляемой полезной модели заключается в надежной работе герметичного разъемного соединения в котором герметичность обеспечивается за счет гидравлического сопротивления протекающей по канавке уплотняемой среды (рис.). Спиральная канавка выполнена на контактирующей уплотняющей поверхности кольцевого выступа одной из уплотняемых деталей, вход в которую открыт со стороны действия давления уплотняемой среды, а выход - возможно со стороны действия атмосферного давления воздуха.The technical result when using the inventive utility model is the reliable operation of a sealed detachable connection in which the tightness is ensured by the hydraulic resistance of the medium flowing through the groove of the sealing medium (Fig.). The spiral groove is made on the contacting sealing surface of the annular protrusion of one of the sealed parts, the entrance to which is open from the pressure side of the medium being sealed, and the exit is possible from the side of the atmospheric air pressure.

Claims

1. A tight detachable connection containing power fasteners, annular protrusions of the sealed parts in contact with their sealing surfaces, characterized in that a spiral groove with an equilateral triangle section is made on the sealing surface of one of the annular protrusions, the entrance to which is provided from the side of the pressure the medium being sealed, and the outlet is from the side of the action, possibly atmospheric air pressure.

2. The hermetic detachable connection according to claim 1, characterized in that the sides of two adjacent branches of the spiral groove have one line, that is, in cross section — a common point of contact, and form a protrusion with a radial section in the form of an equilateral triangle.