RU2168103C2

RU2168103C2 - Flange joint of pipelines

Info

Publication number: RU2168103C2
Application number: RU98122512A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Голубев; А.Н. Добрынин; Г.С. Дюжев; Е.В. Маркина; Ю.А. Плохов
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: hydraulic engineering industry. SUBSTANCE: flange joint has pipelines to be jointed with flanges mounted on their ends. Flanges are coupled to each other along spherical surfaces: external (convex) on one of flanges and internal (concave) on the other flange. Spherical surfaces are provided on ends of flanges. Flange joint also includes sealing ring made of elastic material, for example, rubber. Ring is arranged in circular recess on external spherical surface of one flange. It interacts with internal spherical surface of reciprocal flange. Circular groove is made on internal spherical surface of reciprocal flange coaxially with the latter. Groove accommodates supporting ring of rectangular shape, for example, made of hard plastically deformable material, for example, aluminum, protruding with respect to spherical surface of said flange and enveloping sealing ring in assembly. The invention provides for more effective sealing at high pressure of 100 MPa in pipeline. EFFECT: enhanced efficiency. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидравлического машиностроения, а именно к соединениям трубопроводов. The invention relates to the field of hydraulic engineering, and in particular to pipeline connections.

Известно шарнирное трубопроводное соединение (заявка ФРГ N 3039911 от 23.10.80, N P3039911.2-12, опубл. 13.05.82, кл. F 16 L 27/06), содержащее концевые участки двух трубопроводов, развальцованные под сферу, между которыми установлено промежуточное кольцо с осевых отверстием и наружной сферической поверхностью, взаимодействующей с концевыми участками трубопроводов. На сферической поверхности кольца выполнены кольцевые канавки, в которых размещены уплотнительные кольца. Кольцевые участки трубопроводов и промежуточное кольцо охватываются двумя полускобами, скрепляемыми болтами. Конструкция рекомендована для тонкостенных труб диаметром до 150 мм на давление до 10 МПа. Known articulated pipe connection (application Germany N 3039911 from 23.10.80, N P3039911.2-12, publ. 13.05.82, CL F 16 L 27/06) containing end sections of two pipelines, flared under the sphere, between which it is established an intermediate ring with an axial bore and an outer spherical surface interacting with the end sections of the pipelines. On the spherical surface of the ring, annular grooves are made in which the sealing rings are located. The annular sections of pipelines and the intermediate ring are covered by two half-brackets fastened with bolts. The design is recommended for thin-walled pipes with a diameter of up to 150 mm for a pressure of up to 10 MPa.

Недостатком конструкции являются ограниченная область применения, в частности невозможность использования для трубопроводов, работающих под давлением порядка 100 МПа, а также технологические сложности формирования сферических участков труб, соответствующих по размерам сфере промежуточного кольца. The design disadvantage is the limited scope, in particular the inability to use for pipelines operating under pressure of about 100 MPa, as well as the technological difficulties of forming spherical pipe sections corresponding to the size of the sphere of the intermediate ring.

Известно также фланцевое соединение трубопроводов (прототип), содержащее один фланец, установленный на трубопроводе с упором в приваренный ниппель, на котором выполнена наружная сферическая поверхность. Аналогичная сферическая поверхность образована другим комбинированным составным фланцем второго трубопровода. В кольцевой канавке, выполненной на внутренней сферической поверхности, размещено эластичное уплотнительное кольцо круглого поперечного сечения (См. патент N 4530526, США оп. 23.07.85, кл. F 16 L 27/06). It is also known flange connection of pipelines (prototype), containing one flange mounted on the pipeline with emphasis on the welded nipple on which the outer spherical surface is made. A similar spherical surface is formed by another combined composite flange of the second pipeline. In the annular groove made on the inner spherical surface, an elastic O-ring of circular cross section is placed (See patent N 4530526, USA op. 23.07.85, CL F 16 L 27/06).

Недостатком указанного соединения является невысокая надежность герметизации в связи с необходимостью размещения между деталями комбинированного фланца дополнительных уплотнений. The disadvantage of this connection is the low reliability of the seal due to the need to place between the parts of the combined flange additional seals.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение отмеченных недостатков, усовершенствование конструкции фланцевого соединения. The technical problem to which the invention is directed is to eliminate the noted drawbacks, improving the design of the flange connection.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности герметизации при высоком давлении в трубопроводе, например 100 МПа. The technical result from the use of the invention is to increase the efficiency of sealing at high pressure in the pipeline, for example 100 MPa.

Средство достижения указанного технического результата состоит в том, что в известном устройстве, включающем стыкуемые трубопроводы с установленными на их концах фланцами, сопряженными между собой по выполненным на их торцах сферических поверхностях, внешней (выпуклой) на одном из фланцев и внутренней (вогнутой) на другом (ответном), и уплотнительное кольцо из эластичного материала, например резины, размещенное в кольцевом пазу на внешней сферической поверхности одного фланца и взаимодействующее с внутренней сферической поверхностью ответного фланца, соосно ответному фланцу из его внутренней сферической поверхности выполнена кольцевая проточка, в которой установлено опорное кольцо, например, прямоугольного профиля из твердого пластически деформируемого материала, например алюминия, выступающее относительно сферической поверхности этого фланца и охватывающее в сборе уплотнительное кольцо. The means of achieving the indicated technical result consists in the fact that in the known device, which includes abutting pipelines with flanges installed at their ends, mating with each other on spherical surfaces made at their ends, external (convex) on one of the flanges and internal (concave) on the other (reciprocal), and an o-ring made of an elastic material, such as rubber, placed in an annular groove on the outer spherical surface of one flange and interacting with the inner spherical surface about a solid flange, coaxially with the counterflange from its inner spherical surface, an annular groove is made in which a support ring, for example, a rectangular profile of solid plastically deformable material, such as aluminum, protrudes relative to the spherical surface of this flange and encloses the sealing ring assembly.

Конструкция устройства представлена на фиг. 1 (до сборки) и фиг. 2 (после сборки), продольные сечения. The design of the device is shown in FIG. 1 (before assembly) and FIG. 2 (after assembly), longitudinal sections.

Устройство состоит из участков двух трубопроводов (на фиг. 1 и 2 не показаны), каждый из которых заканчивается фланцами 1 и 2, сопряженными между собой (фиг. 2) по выполненным на их торцах сферическим поверхностям 3 и 4. На внешней сферической поверхности 3 фланца 1 выполнен кольцевой соосный паз 5, в котором размещено уплотнительное кольцо 6 из эластичного материала, например резины. На внутренней сферической поверхности 4 фланца 2 выполнена кольцевая соосная проточка 7. В проточке 7 установлено выступающее относительно поверхности 4 опорное кольцо 8 из твердого пластически деформируемого материала (алюминий, медь, свинец и др. металлы или сплавы, а также полимерные материалы типа фторопластов и др.). Диаметральные размеры проточки 7 и опорного кольца 8 таковы, что кольцо 8 в сборе (фиг. 2) охватывает уплотнительное кольцо 6. При больших механических нагрузках (например, при давлении рабочей среды 100 МПа) выполнение проточки 7 и размещение кольца 8 непосредственно за уплотнительным кольцом 6 на поверхности 3 невозможно вследствие снижения прочности фланца 1 двумя проточками и его деформации под нагрузкой. The device consists of sections of two pipelines (not shown in FIGS. 1 and 2), each of which ends with flanges 1 and 2 mating with each other (FIG. 2) along spherical surfaces 3 and 4 made on their ends. On the outer spherical surface 3 the flange 1 is made of an annular coaxial groove 5, in which the sealing ring 6 is made of an elastic material, such as rubber. An annular coaxial groove 7 is made on the inner spherical surface 4 of the flange 2. In the groove 7, a support ring 8 protruding relative to the surface 4 is made of hard plastically deformable material (aluminum, copper, lead, and other metals or alloys, as well as polymeric materials such as fluoroplastics, etc. .). The diametrical dimensions of the groove 7 and the support ring 8 are such that the assembled ring 8 (Fig. 2) covers the sealing ring 6. At high mechanical loads (for example, at a working medium pressure of 100 MPa), the groove 7 is made and the ring 8 is placed directly behind the sealing ring 6 on surface 3 is impossible due to a decrease in the strength of flange 1 with two grooves and its deformation under load.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Как известно, при взаимодействии сферических поверхностей 3 и 4 между ними имеет место зазор 9 (фиг. 2) даже при строгих допусках на радиусы сфер, что обусловлено технологическими трудностями их изготовления. При высоком давлении рабочей среды в трубопроводе (например, 100 МПа) уплотнительное кольцо 6 вытесняется в зазор 9 и частично срезается кромкой 10 паза 5, что приводит к разгерметизации соединения трубопроводов. Этому может способствовать агрессивная рабочая среда и ее температура. As is known, in the interaction of spherical surfaces 3 and 4 between them there is a gap 9 (Fig. 2) even with strict tolerances on the radii of the spheres, due to technological difficulties in their manufacture. At high pressure of the working medium in the pipeline (for example, 100 MPa), the sealing ring 6 is forced out into the gap 9 and partially cut off by the edge 10 of the groove 5, which leads to depressurization of the piping connection. An aggressive working environment and its temperature can contribute to this.

В предлагаемой конструкции при сборке кольцо 8 контактирует с поверхностью 3 фланца 1, деформируется и полностью перекрывает зазор 9, например, так, как изображено на фиг. 2. При этом кольцо 5 не защемляется в зазоре 9, не разрушается и обеспечивает высокую степень герметичности соединения. In the proposed design, during assembly, the ring 8 is in contact with the surface 3 of the flange 1, is deformed and completely covers the gap 9, for example, as shown in FIG. 2. In this case, the ring 5 is not pinched in the gap 9, is not destroyed and provides a high degree of tightness of the connection.

Claims

Flange connection of pipelines, including mating pipelines with flanges installed at their ends, mating with each other on spherical surfaces made at their ends, external (convex) on one of the flanges and internal (concave) on the other (reciprocal), and an o-ring made of elastic material , for example rubber, placed in an annular groove on the outer spherical surface of one flange and interacting with the inner spherical surface of the mating flange, characterized in that it is coaxial with the mating flange its inner spherical surface of an annular groove in which the support ring is set, for example, a rectangular profile, from a plastically deformable solid material, such as aluminum, protruding with respect to the spherical surface of the flange and covering the sealing ring assembly.