RU2044207C1

RU2044207C1 - Vacuum joint of pipe lines

Info

Publication number: RU2044207C1
Application number: RU93054212A
Authority: RU
Inventors: Борис Маркович Коган
Original assignee: Борис Маркович Коган
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: vacuum engineering. SUBSTANCE: joint has pipes with flanges at their ends tensioned with yoke-lock. Ring projections are made on the outer side of the sealing member from both side at the end faces. The projections are in contact with inner conical side of each flange. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к соединениям трубопроводов и может быть использовано в высоко- и сверхвысоковакуумной технике, системах с агрессивными средами, высокотемпературных системах и коммуникациях, не допускающих применения неметаллических прокладок. The invention relates to piping connections and can be used in high- and ultra-high vacuum technology, systems with aggressive environments, high-temperature systems and communications that do not allow the use of non-metallic gaskets.

Известно устройство для соединения труб посредством зажимного хомута для захвата фланцев труб с установленной между ними прокладкой [1]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является соединение трубопроводов, содержащее на концах труб фланцы с внутренней конической поверхностью, уплотнительный упругий металлический элемент между ними в виде втулки с ответными коническими участками на наружных поверхностях [2]
Недостаток данного соединения заключается в негерметичности контакта металлического уплотнения с ответными фланцами "конус-конус" за счет некруглости сопрягаемых деталей, возникающей при их изготовлении, какой бы малой она ни была. Образующаяся система зазоров выбирается пластической деформацией одной из сопрягаемых деталей, что требует больших прилагаемых усилий для запирания.A device for connecting pipes by means of a clamping collar for gripping pipe flanges with a gasket installed between them [1]
The closest in technical essence and the achieved result is the connection of pipelines containing flanges at the ends of the pipes with an inner conical surface, a sealing elastic metal element between them in the form of a sleeve with mating conical sections on the outer surfaces [2]
The disadvantage of this connection is leaky contact of the metal seal with the mating flanges "cone-cone" due to the non-circularity of the mating parts that occurs during their manufacture, no matter how small it may be. The resulting gap system is selected by plastic deformation of one of the mating parts, which requires a lot of effort to lock.

Задачей изобретения является создание герметичного, многоразового, быстросъемного уплотнения при малых прилагаемых усилиях. The objective of the invention is to provide a sealed, reusable, quick-detachable seal with small applied efforts.

Данная задача достигается за счет использования сил упругой деформации металла, из которого изготовлен уплотнительный элемент, путем преобразования осевых усилий сжатия фланцев в радиально распирающие усилия, осуществляющие и поддерживающие вакуумноплотный герметичный контакт фланца и уплотнительного элемента. This task is achieved through the use of elastic deformation forces of the metal from which the sealing element is made, by converting the axial forces of compression of the flanges into radially bursting forces, which implement and maintain a vacuum tight seal between the flange and the sealing element.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано соединение трубопроводов в сборе; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 узел I (увеличенное изображение) на фиг.1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the assembly of piping assembly; figure 2 is a view along arrow A in figure 1; in Fig.3 node I (enlarged image) in Fig.1.

Соединение содержит трубы 1 с фланцами на концах 2, стянутые хомутом-защелкой 3. На внутренней поверхности каждого фланца 2 выполнена со стороны торца цилиндрическая центрирующая расточка 4, сопрягаемая с конической рабочей поверхностью 5, угол α конусности которой составляет 10 20^о. Между фланцами 2 расположен упругий металлический элемент 6, в виде втулки, на наружной поверхности которого с двух сторон у торцов выполнено по кольцевому сферическому выступу 7, контактирующему с конической поверхностью 5 каждого фланца 2. На внутренней поверхности уплотнительной втулки 6 в средней части выполнена компенсирующая кольцевая проточка 8. Толщина стенки уплотнительной втулки, угол β, глубина проточки определяют его работоспособность, жесткость и упругость и зависят от механических свойств используемого металла.The connection contains pipes 1 with flanges at the ends 2, tightened with a clip-on latch 3. On the inner surface of each flange 2, a cylindrical centering bore 4 is made from the end side, mating with a conical working surface 5, the taper angle α of which is 10 20 ^° . Between the flanges 2 there is an elastic metal element 6, in the form of a sleeve, on the outer surface of which, on two sides at the ends, is made of an annular spherical protrusion 7 in contact with the conical surface 5 of each flange 2. On the inner surface of the sealing sleeve 6, a compensating ring is made in the middle part groove 8. The wall thickness of the sealing sleeve, angle β, the depth of the groove determine its performance, stiffness and elasticity and depend on the mechanical properties of the metal used.

Работает соединение следующим образом. The connection works as follows.

При сдавливании фланцев 2 навстречу друг другу с помощью хомута-защелки 3 фланцы 2 своими коническими поверхностями надвигаются на сферическую поверхность выступа 7 уплотнительной втулки, сжимая ее по диаметру. Уплотнительная втулка своей твердой сферической поверхностью выступа 7 скользит по поверхности 5 фланцев 2 и, повторяя геометрию внутренней поверхности фланцев (некруглость, эллипсность), входит в сплошной кольцевой контакт с материалом фланца. Продвижение уплотнительной втулки 6 внутрь фланцев и, следовательно, осаждение ее по диаметру вызывает нарастание сил упругой деформации в материале втулки, возникновение распирающих сил, направленных радиально. When squeezing the flanges 2 towards each other using the clamp-latch 3, the flanges 2 with their conical surfaces are pushed onto the spherical surface of the protrusion 7 of the sealing sleeve, compressing it in diameter. The sealing sleeve with its hard spherical surface of the protrusion 7 slides along the surface 5 of the flanges 2 and, repeating the geometry of the inner surface of the flanges (non-circularity, ellipse), enters into continuous ring contact with the flange material. The advancement of the sealing sleeve 6 into the flanges and, therefore, its deposition in diameter causes an increase in elastic deformation forces in the material of the sleeve, the occurrence of bursting forces directed radially.

Так как контакт фланца 2 со сферической поверхностью втулки 6 происходит только по линии, то ширина контакта крайне мала (0,2-0,3) мм и удельное давление в зоне контакта достаточно для достижения полной герметизации кольцевого стыка фланец-втулка. Поддерживается уплотнение за счет сил упругой деформации, возникающей при радиальном принудительном сжатии втулки по диаметру и за счет сжатия (уменьшения) компенсирующей канавки, вызванной сокращением длины втулки в процессе сдавливания. В отработанных уплотнениях суммарное сжатие фланцев составило 0,25-0,4 мм, что оказалось достаточно для достижения герметичности. Since the contact of the flange 2 with the spherical surface of the sleeve 6 occurs only along the line, the contact width is extremely small (0.2-0.3) mm and the specific pressure in the contact zone is sufficient to achieve complete sealing of the annular joint of the flange-sleeve. Compaction is supported due to elastic deformation forces arising from radial forced compression of the sleeve in diameter and due to compression (reduction) of the compensating groove caused by a reduction in the length of the sleeve during compression. In the used seals, the total compression of the flanges was 0.25-0.4 mm, which was enough to achieve tightness.

После снятия напряжения сдавливания фланцев и разборки соединения уплотняющая втулка восстанавливает свою первоначальную форму и внутренний диаметр, что проверяется калибром-пробкой. Соединение готово к повторному применению. Герметичность соединения проверялась на гелиевом течеискателе ПТИ-10 путем откачки системы из трех уплотнений диаметром 16 мм с последующей обдувкой газообразным гелием, обладающим повышенной по сравнению с воздухом проницательной способностью. After relieving the pressure of squeezing the flanges and disassembling the connection, the sealing sleeve restores its original shape and inner diameter, which is checked by a plug gauge. The compound is ready for reuse. The tightness of the compound was tested on a PTI-10 helium leak detector by pumping out a system of three seals with a diameter of 16 mm, followed by blowing with gaseous helium, which has a higher penetrating ability than air.

Использование для сжатия фланцев унифицированных хомутов-защелок делают заявленное соединение трубопроводов быстрым, а использование тройников или крестовин, сваренных из заявленных фланцев, позволяет быстро собирать любые линии трубопроводов на металлических уплотнениях. Ассортимент существующих металлов позволяет получать коррозийностойкие, химическистойкие и прогреваемые многоразовые уплотнения. The use of unified clamps-latches for compression of flanges makes the claimed connection of pipelines quick, and the use of tees or crosspieces welded from the declared flanges allows you to quickly assemble any piping lines on metal seals. The range of existing metals allows to obtain corrosion-resistant, chemical-resistant and heated reusable seals.

Claims

1. VACUUM PIPELINE CONNECTION, containing flanges with an inner conical surface at the ends of the pipes, between them an elastic sealing element in the form of a sleeve with mating conical surfaces and a clamp tightening the flanges, characterized in that on the outer surface of the sealing element on both sides at the ends annular spherical protrusion in contact with the inner surface of each flange.

2. The compound according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the sealing element in the middle part is made a compensating annular groove.