SU1723398A1 - Болтовое фланцевое соединение - Google Patents

Abstract

Изобретение м.б. использовано в болтовых фланцевых соединени х, работающих в услови х циклического изменени  т-ры среды под давлением. Цель изобретени  - повышение долговечности, герметичности и надежности соединени  за счет поддержани  заданных напр жений в теле болтов. Между фланцами 1,2 в канавках установлен уплотнительный элемент 3. Фланцы соединены между собой гайками 4 и болтами 5, головки которых имеют коническую поверхность . На фланцах 1,2 отверсти  выполнены с конической поверхностью, сопр женной с поверхностью болтов 5 и гаек 4. 1 ил. Ч

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано во всех отрасл х народного хоз йства дл  болтового фланцевого соединени  узлов и даталей, работающих в услови х циклического изме- нени  температуры среды под давлением, в частности во фланцевом соединении деталей арматуры паронагнетательной скважины .

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние долговечности, герметичности и надежности соединени  в услови х циклического изменени  температуры среды под давлением путем поддержани  заданных напр жений в материале болтов и гаек.

На чертеже изображено болтовое фла це,вое соединение с частичным вырезом фланцев по одному из отверстий,

Болтовое фланцевое соединение содержит фланец 1 и фланец 2, между которыми в канавках установлен уплотнительиый элемент 3. Фланцы 2 и 1 соедин ютс  между собой с помощью гаек 4 и болтов 5, пропущенных через отверсти  во фланцах. Гайки 4, головки болтов 5 и отверсти  во фланцах 1 и 2 составл ют коническое соединение. Угол конуса конического соединени  определ ют из соотношени 

о.

где ( конического соединени  сопр гаемых деталей: гаек 4, головок болтов 5 и отверстий во фланцах, град.;

Од - диаметр большего основани  конуса в отверсти х фланцев 1 и 2, мм.;

I - рассто ние между крайними точками торцовых поверхностей фланцев 1 и 2, мм.

Усилие предварительной зат жки гаек рассчитывают по известным методикам дл  случа  работы болтового фланцевого соеди- нени  в нормальных температурных услови х (20°С), с созданием напр жений в элементах соединени  в пределах 127-172 МПа.

Герметичность соединени  в нормаль- ных температурных услови х обеспечивает- с  за счет использовани  накопленной энергии упругой деформации вследствие раст жени  болтов 5 при зат гивании гаек 4.

При прогреве фланцев 1 и 2 одновременно с увеличением их осевых размеров происходит увеличение их радиальных размеров . Диаметр отверстий во фланцах при их нагреве увеличитс  на некоторую величи-

ну.

В результате термического увеличени  диаметра отверстий во фланцах 1 и 2 еще холодные головки болтов 5 и гаек 4 как бы

провал тс  , так как их диаметры относительно отверстий станут меньше. Дл  того, чтобы напр жени  в детал х соединени  оставались первоначально заданными, осевое перемещение торцов фланцев 1 и 2 должно компенсироватьс  осевым перемещением головок болтов 5 и гаек 4,

В начальный период прокачивани  теплоносител  при перегреве фланцев 1 и 2 относительно болтов 5 и гаек 4 напр жени  в детал х фланцевого соединени , если пренебречь силами трени  в коническом соединении , останутс  без изменени , т.е. заданными в момент креплени  гаек 4.

На втором этапе прогревани  болтов- ого фланцевого соединени  при прогреве болтов 5 и гаек 4 до рабочей температуры болты начинают увеличивать свою длину.

Однако контактные напр жени  в материале уплотнительного элемента 3 неослаб- нут, так как одновременно с термическим удлинением болтов будут увеличиватьс  диаметры гаек 4 и головок болтов 5.

В установившемс  температурном режиме поддержание необходимых контактных напр жений между уплотнительным элементом 3 и канавками фланцев 1 и 2 будет обеспечиватьс  за счет использовани  накопленной энергии раст жени  в болтах 5 при креплении гаек 4 и заданным моментом.

При резком охлаждении болтового фланцевого соединени  изнутри, например, в случае аварийной закачки в скважину жидкости глушени  - воды с температурой 20°С фланцы 1 и 2 будут остывать значительно быстрей, чем болты 5 с гайками 4.

Вследствие термического сокращени  рассто ние между крайними точками торцовых поверхностей фланцев 1 и 2 уменьшитс . , . . . : : . .

Однако контактные напр жени  в материале уплотнительного элемента 3 не ослабнут , так как одновременно с термическим сокращением рассто ни  между фланцами уменьшаетс  и диаметры конических отверстий во фланцах.

Если возникает необходимость конст руктивного выполнени  болтового фланцевого соединени  путем ввертывани  болта 5 непосредственно в резьбовое отверстие во фланце2, например, если фланец 2  вл етс  корпусом, возникает частный случай, когда в болтовом фланцевом соединении будут не два конических соединений головка болта- отверстие и гайка-отверстие, а одно: головка болта-отверстие. В этом случае угол конуса на головке болта 5 и отверсти  во фланце 1 определ етс  из соотношени ;

to.

р DA 2 2h . где И - рассто ние от крайней торцовой поверхности фланца 1 до первого рабочего витка резьбы в отверстии фланца.

: Данное устройство позвол ет автоматически поддерживать заданные контактные напр жени  в месте контакта уплотнитёльного элемента 3 с канавками фланцев 1 и 2 при циклическом нагреве и охлаждении и при любом режиме прокачивани  теплоносител , что позвол ет повысить надежность работы фланцевого соединени  в целом.

Формул а и з о б р е т е н и  

Болтовое фланцевое соединение, ср- ДержаЩее фланцы с коническими отверсти ми под ответные конические поверхности болтов и гаек, канавками под уплотнитель- ный элемент и уплотнительный элемент, от-

личающеес  тем, что, с целью повышени  долговечности, герметичности и надежности в услови х циклического изменени  температуры и давлени  среды за счет поддержани  заданных напр жений в теле болтов, головки болтов и гайки имеют коническую поверхность, а на фланцах отверсти  выполнены с конической поверхностью , сопр женной с упом нутой поверхностью болтов и гаек, причем угол конуса этих поверхностей, определ етс  из соотношени 

р DA

где р-угоп конуса конической поверхности сопр гаемых деталей;

DA -диаметр большего основани  конуса в отверсти х фланцев;

I - рассто ние между крайними точками торцовых поверхностей.

tg

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Болтовое фланцевое соединение, содержащее фланцы с коническими отверстиями под ответные конические поверхности . болтов и гаек, канавками под уплотнительный элемент и уплотнительный элемент, от- 20 л ича ю щееся тем,что,с целью повыше- ния долговечности, герметичности и надежности в условиях циклического изменения температуры и давления среды за счет поддержания заданных напряжений в теле болтов, головки болтов и гайки имеют коническую поверхность, а на фланцах отверстия выполнены с конической поверхностью, сопряженной с упомянутой поверхностью болтов и гаек, причем угол конуса этих поверхностей, определяется из соотношения . . . ^tg 2 I ’ где у> -угол конуса конической поверхности сопрягаемых деталей;

   Da'- диаметр большего основания конуса в отверстиях фланцев;

   I - расстояниемежду крайними точками торцовых поверхностей.