УЗЕЛ С УПЛОТНЕНИЕМ ДЛЯ РАЗЪЕМНОГО СОЕДИНЕНИЯ
ASSEMBLY WITH SEAL FOR SPLIT CONNECTION

Изобретение относится к герметичным узлам с уплотнением для разъемного соединения труб, частей корпусов, соединений типа клапан-седло, шар-конус и т.п., работающих в условиях высоких давлений, и предназначено для деталей, уплотняющих контактирующие поверхности.
Частным случаем такого разъемного соединения являются широко применяемые шаровые клапаны, т.е. клапаны, имеющие шар, расположенный внутри корпуса клапана с коническим седлом, в которых уплотнение между шаром и цилиндрической трубой обеспечивают посредством кольцевых уплотнений, расположенных между соответствующими контактирующими поверхностями. При этом уплотнение может быть образовано множеством слоев из листов чистого графита, упрочненных металлической полосой, и имеет профиль ответный профилю контактирующих поверхностей [см., например, патент на ПМ №145311 РФ, F16K 5/00, 2014].
Недостатком таких уплотнений является недостаточная надежность при высоких давлениях и необходимость точного изготовления профиля поверхности, контактирующей с шаром.
Известна по ГОСТ 12815 конструкция узла разъемного фланцевого соединения трубопроводов и соединительных частей, а также присоединительных фланцев арматуры, машин и приборов с использованием вмонтированного уплотнения в виде металлических прокладок восьмиугольного, овального или линзового типов по ГОСТ Р 53561.
В данном варианте используется соединение «металл по металлу», образованное контактными поверхностями конусной части проточки во фланце и примыкающими поверхностями металлической прокладки указанного типа, что обеспечивает герметичность соединения при высоких рабочих давлениях и температурах.
Недостатком данной конструкции фланцевого соединения является недостаточная надежность при перепадах рабочих давлений и температур, высокие требования к точности изготовления и, как следствие, высокая цена.
Задачей настоящего изобретения является создание соединительного узла с различной формой контактирующих поверхностей деталей, обеспечивающего надежную герметизацию при многократном применении в условиях высоких давлений.
Указанный технический результат достигается тем, что в узле с уплотнением для разъемного соединения, содержащим две герметизируемые детали, имеющие различную форму, и уплотнение, вмонтированное в одну из них согласно изобретению, уплотнение установлено на второй детали и представляет собой слоистую в меридианном сечении конструкцию, содержащую как минимум две отстоящие друг от друга металлические вставки на упругодеформируемых элементах. Металлические вставки имеют возможность перемещаться относительно друг друга с образованием последовательного взаимодействия с поверхностью контакта первой детали.
Для обеспечения последовательного взаимодействия углы наклона каждой контактирующей поверхности уплотнения должны превышать угол наклона соответствующей поверхности контакта второй детали.
Предпочтительно в качестве упругодеформируемого элемента уплотнения использовать терморасширенный графит.
Схема заявляемого узла для разъемного соединения представлена на чертеже.
Узел содержит деталь 1 с уплотняющими контактными поверхностями 11 и 21, образующие которых расположены под разным углом к оси, и вторую деталь 2 с уплотнением, состоящим из элементов 3 и 4, с контактирующими поверхностями 12 и 22, которые имеют ответную и отличную от детали 1 форму. Уплотняющая контактная поверхность на детали 1 имеет в линиях контакта касательную, расположенную под углом А11 и А21 относительно вертикальной оси. Уплотнение представляет собой слоистую в меридианном сечении конструкцию, содержащую как минимум две металлические вставки 3 на отстоящих друг от друга упругодеформируемых элементах 4. Металлические вставки 3 имеют возможность упруго перемещаться относительно друг друга и характеризуются уплотняющими контактными поверхностями, имеющими в линиях контакта касательную, расположенную под углом А12 и А22. Упругие элементы 4 могут быть выполнены в виде пружин или упругого материала (например, из резины, слюды, терморасширенного графита). При взаимодействии детали 1 с уплотнением, вмонтированным в деталь 2, образуется линия первоначального контакта, которая располагается на сопряжении А01. Далее в следствие упругой деформации элементов 3 и 4 при при дальнейшем взаимодействии образуется линия контакта на нижнем сопряжении А02. Для реализации такой последовательности контактов должны выдерживаться соотношения углов 0<А11≤А12 и 0<А21≤А22.
Благодаря последовательности образования линий контакта обеспечивается необходимый для сопряжения и герметизации уровень контактных напряжений, а способность слоистой конструкции упруго деформироваться с изменением расстояния между линиями сопряжения позволяет исключить особые требования к точности изготовления ее контактирующих поверхностей.
Таким образом, изобретение обеспечивает расширение параметров рабочей среды по температуре и давлению, открывается возможность многократного использования узла без замены композитного уплотнения, а также применения конструкции узла для подвижных соединений за счет последовательного образования линий контакта и увеличения допустимых контактных напряжений.