RU2232336C1

RU2232336C1 - Detachable flange joint

Info

Publication number: RU2232336C1
Application number: RU2002131336/06A
Authority: RU
Inventors: А.В. Солодовников (RU); А.В. Солодовников; А.Л. Шанаурин (RU); А.Л. Шанаурин
Original assignee: Закрытое акционерное общество Завод нефтепромыслового оборудования "УНИКОМ"
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-07-10

Abstract

FIELD: machine engineering, namely detachable flange joints of pipelines, vessels, apparatuses, pipeline fittings, in gas-oil production, chemical, power generation and other industry branches.

SUBSTANCE: flange joint includes fastening members, seal in the form of annular gasket. Width of inner annular groove of gasket is equal to or more than width of collar of outer surface of annular gasket limited by contact zones of joined parts. Said collar is subjected to action of unbalanced inner pressure of fluid. Elastic gasket placed into internal groove has outer surface symmetrical to outer surface of annular gasket relative to its lengthwise axis in cross section.

EFFECT: enhanced operational reliability of joint.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к разъемным фланцевым соединениям трубопроводов, сосудов, аппаратов, трубопроводной и устьевой арматуры, и может быть использовано в нефтегазодобывающей, химической, энергетической и других отраслях промышленности и представляет собой совокупность деталей, обеспечивающих герметичность в местах стыка соединяемых деталей.The invention relates to mechanical engineering, in particular to detachable flange connections of pipelines, vessels, apparatuses, pipe and wellhead fittings, and can be used in oil and gas, chemical, energy and other industries and is a combination of parts that ensure tightness at the junction of the connected parts.

Известны разъемные фланцевые соединения арматуры и трубопроводов [1], в которых устанавливаются прокладки овального или восьмиугольного сечения.Known flange connections of valves and pipelines [1], which are installed gaskets oval or octagonal section.

К недостаткам известного соединения следует отнести то, что в собранном состоянии с фланцами и крепежом прокладки не защищены от воздействия проводимой среды, проникающей во внутренний зазор между фланцами, и это может повлечь за собой разгерметизацию соединения при работе на агрессивных средах.The disadvantages of the known connection include the fact that in the assembled state with the flanges and fasteners, the gaskets are not protected from the influence of the conducted medium penetrating into the internal gap between the flanges, and this may lead to depressurization of the connection when working on aggressive media.

Известно также фланцевое соединение оборудования [2], свободное от указанного недостатка, восьмиугольная кольцевая прокладка которого снабжена внутренней кольцевой канавкой с помещенным в ней упругим кольцом.It is also known flange connection of equipment [2], free from this drawback, the octagonal annular gasket of which is provided with an inner annular groove with an elastic ring placed in it.

При соединении фланцев с крепежом кольцо своими боковыми плоскостями взаимодействует с торцевыми поверхностями фланцев и герметизирует зазор между ними.When connecting flanges with fasteners, the ring interacts with the end surfaces of the flanges with its lateral planes and seals the gap between them.

Известно разъемное соединение [3], где самоуплотняющая прокладка восьмиугольного или овального сечения герметизирует соединение за счет контактных напряжений между наружной поверхностью кольца и ответными поверхностями элементов, создаваемых усилием от затяжки крепежа и от давления герметизирующей среды. При этом при повышенных нагрузках кольцевые части прокладки могут как бы закручиваться вовнутрь, а та часть уплотнительной контактирующей поверхности, которая выполняла роль уплотняющей, может потерять свои функции.A detachable connection [3] is known, where a self-sealing gasket of an octagonal or oval cross section seals the connection due to contact stresses between the outer surface of the ring and the reciprocal surfaces of the elements created by the force from tightening the fasteners and from the pressure of the sealing medium. At the same time, at increased loads, the annular parts of the gasket can seem to twist inward, and that part of the sealing contacting surface, which served as the sealing surface, may lose its functions.

Для сохранения постоянства положения зоны контакта необходимо обеспечить соответствующее сечение прокладки, связанное со схемой ее нагружения. Рассматривая прокладку под действием давления как балку на двух опорах (зоны контакта), а действие давления среды на прокладку через упругое кольцо как силу, воздействующую на балку, то в известном случае опасным сечением балки является зона канавки для упругого кольца, а схема нагружения выглядит как сосредоточенная сила, что снижает запас прочности прокладки.To maintain the constancy of the position of the contact zone, it is necessary to provide an appropriate section of the gasket associated with the scheme of its loading. Considering the gasket under pressure as a beam on two supports (contact zones), and the effect of the medium pressure on the gasket through the elastic ring as a force acting on the beam, in a known case, the dangerous section of the beam is the groove zone for the elastic ring, and the loading pattern looks like concentrated force, which reduces the safety margin of the gasket.

Кроме этого в известном соединении может возникнуть “ложное срабатывание” соединения, когда герметизация зазора между торцевыми поверхностями фланцев уже произошла, но еще не создано необходимое контактное давление между прокладкой и соединяемыми фланцами, т. к. усилие, создаваемое крепежными элементами, прилагается одновременно и к кольцевой прокладке, и к упругому элементу, как бы разлагается на две составляющие.In addition, a “false response” of the joint may occur in the known joint when the gap between the end surfaces of the flanges has already been sealed, but the necessary contact pressure between the gasket and the joint flanges has not yet been created, since the force created by the fasteners is applied simultaneously to ring gasket, and to the elastic element, as it decomposes into two components.

Целью изобретения является повышение надежности соединения за счет повышения запаса прочности прокладки и исключения “ложного срабатывания” соединения.The aim of the invention is to increase the reliability of the connection by increasing the margin of safety of the strip and eliminating the "false response" of the connection.

Цель достигается тем, что ширина внутренней кольцевой канавки равна или больше ширины пояска наружной поверхности кольцевой прокладки, ограниченного контактными зонами сопрягаемых деталей, на который воздействует неуравновешенное внутреннее давление среды, а помещенная во внутреннюю канавку упругая прокладка имеет наружную поверхность, симметричную наружной поверхности кольцевой прокладки относительно ее продольной оси в поперечном сечении.The goal is achieved in that the width of the inner annular groove is equal to or greater than the width of the girdle of the outer surface of the annular gasket, limited by the contact zones of the mating parts, which is affected by the unbalanced internal pressure of the medium, and the elastic gasket placed in the inner groove has an outer surface symmetrical to the outer surface of the annular gas its longitudinal axis in cross section.

На фиг.1 изображен элемент разъемного фланцевого соединения в разрезе до обжатия крепежом в ненагруженном состоянии; на фиг.2 - элемент 1 фиг.1, сечения кольцевой прокладки после обжатия крепежом в нагруженном состоянии.Figure 1 shows an element of a detachable flange connection in the context to crimp fasteners in an unloaded condition; figure 2 - element 1 of figure 1, the cross section of the annular gasket after crimping fixture in the loaded state.

Разъемное фланцевое соединение состоит из соединяемых крепежным элементом 1 фланцев 2 и 3, кольцевой восьмиугольной прокладки 4, взаимодействующей наружными наклонными поверхностями 5 и внутренними 6 с ответными поверхностями 7 и 8 фланцев 2 и 3 соответственно и имеющей внутреннюю канавку 9 с помещенным в нее упругим элементом 10.The detachable flange connection consists of flanges 2 and 3 connected by a fastener 1, an annular octagonal gasket 4, interacting with external inclined surfaces 5 and internal 6 with mating surfaces 7 and 8 of flanges 2 and 3, respectively, and having an internal groove 9 with an elastic element 10 .

Первый этап работы фланцевого соединения (без внутреннего давления).The first stage of the flange connection (without internal pressure).

Кольцевая восьмиугольная прокладка 4 с упругим элементом 10 помещается между соединенными фланцами 3 и 4 и уплотняется крепежным элементом 1, при этом поверхности 5 и 6 кольцевой прокладки взаимодействуют с ответными поверхностями 7 и 8 соединяемых фланцев.An annular octagonal gasket 4 with an elastic element 10 is placed between the connected flanges 3 and 4 and sealed by the fastening element 1, while the surfaces 5 and 6 of the annular gasket interact with the mating surfaces 7 and 8 of the connected flanges.

Крепежными элементами 1 создается необходимое контактное давление на уплотняемых поверхностях 5 и 6 с зонами контактов на расстоянии “а”. При этом упругий элемент 10 соприкасается без нагрузки с поверхностями 6.The fasteners 1 create the necessary contact pressure on the sealing surfaces 5 and 6 with the contact areas at a distance “a”. While the elastic element 10 is in contact without load with the surfaces 6.

Второй этап работы фланцевого соединения (с нагружением внутренним давлением).The second stage of the flange connection (with loading by internal pressure).

При внутреннем нагружении соединения в зонах контакта поверхности 5 и 7 сохраняется необходимое контактное давление, а на уплотнительных поверхностях 6 и 8 в результате податливости кольцевой прокладки 4 и соединяемых фланцев может образоваться микрозазор “В”, при этом упругий элемент 10 под действием внутреннего давления его герметизирует и защищает кольцевую прокладку от воздействия внутренней среды.When the compound is internally loaded in the contact zones of surfaces 5 and 7, the necessary contact pressure is maintained, and on the sealing surfaces 6 and 8, as a result of the flexibility of the annular gasket 4 and the connected flanges, a micro-gap “B” can be formed, while the elastic element 10 seals it under the influence of internal pressure and protects the ring gasket from internal influences.

Зона “а” остается неизменной и неуравновешенной, т.к. с одной стороны на нее действует внутреннее давление, а с другой наружное атмосферное.Zone “a” remains unchanged and unbalanced, because on the one hand, internal pressure acts on it, and on the other, external atmospheric pressure.

Таким образом, благодаря тому, что ширина канавки под упругое кольцо равна или больше, чем расстояние “а” между контактными зонами, то нагрузку от внутреннего давления следует рассматривать как балку, нагруженную равномерно распределенной силой, что значительно снижает изгибающий момент, а значит повышается запас прочности кольцевой прокладки, а благодаря тому, что упругий элемент имеет в сечении профиль, симметричный наружному профилю кольцевой прокладки, то усилие, создаваемое крепежными элементами, направлено только на создание необходимого удельного давления, что исключает “ложное срабатывание” соединения.Thus, due to the fact that the width of the groove for the elastic ring is equal to or greater than the distance “a” between the contact zones, the load from internal pressure should be considered as a beam loaded with uniformly distributed force, which significantly reduces the bending moment, and therefore increases the stock the strength of the annular gasket, and due to the fact that the elastic element has a section in profile that is symmetrical to the outer profile of the annular gasket, the force created by the fasteners is directed only towards the creation of bhodimogo specific pressure, which eliminates the "false positive" compounds.

Источники информацииSources of information

1. ОСТ 26-838-73 ÷ ОСТ 26-842-73 Министерство химического и нефтяного машиностроения.1. OST 26-838-73 ÷ OST 26-842-73 Ministry of Chemical and Petroleum Engineering.

2. Патент RU 2178510, 20002 г.2. Patent RU 2178510, 20002

3. В.К. Погодин. Разъемные соединения и герметизация в оборудовании высокого давления. - Иркутск, 2001 г., с.72.3. V.K. Pogodin. Plug connections and sealing in high pressure equipment. - Irkutsk, 2001, p. 72.

Claims

1. A detachable flange connection containing fasteners, a seal made in the form of an annular gasket of an octagonal or oval cross section, having an inner annular groove with an elastic ring placed in it, interacting with external inclined (curved) surfaces with mating surfaces of the parts to be joined, characterized in that the width of the inner annular groove is equal to or greater than the width of the girdle of the outer surface of the annular gasket, which is affected by unbalanced internal pressure Reda.

2. The detachable flange connection according to claim 1, characterized in that the inner surface of the elastic gasket placed in the inner annular groove is symmetrical to the outer surface of the annular gasket.