ФЛАНЕЦ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к узлам и деталям, обеспечивающим нормальную эксплуатацию машин и установок, а именно, к фланцам. применяемым для соединения труб.
Фланец представляет собой плоское кольцо или диск с отверстиями под болты или шпильки. (Энциклопедический словарь, Москва «Советская энциклопедия», 1990 г., стр. 1434).
В машиностроении широко известно применение фланцев для соединения трубопроводов, в частности, работающих в средах с различной степенью агрессивности, поэтому немаловажное значение имеет материал, используемый для изготовления фланцев.
Так, например, известно техническое решение, по которому фланец для трубы представляет собой кольцо, снабженное сквозными круговыми или овальными отверстиями, предназначенными для прохождения болтов. Причем, фланец имеет внутреннее и наружное кольца, соединенные между собой при помощи перемычек, в которых и выполнены сквозные отверстия, предназначенные для прохождения соединительных болтов, и изготовлен из чугуна с шаровидным графитом или отлит из алюминия или нержавеющей стали. (RU, заявка на изобретение №96101809 А, МПК F 28 F 9/12, публикация 1998.03.27 ).
Причинами, препятствующими широкому применению указанного технического решения, является следующее:
1. Конструкция фланца с перемычками значительно снижает прочность и жесткость фланцевого соединения.
2.При использовании данного варианта уменьшается поверхность сопряжения пары фланцев, что снижает гарантию герметичности соединения.
3. Данное решение невозможно использовать для соединения трубопроводов из медных, никелевых и медно-никелевых сплавов, используемых для работы в средах повышенной агрессивности и температуры.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является техническое решение, по которому фланец представляет собой диск с центральным отверстием (плоское кольцо) с буртом для соединения с трубой и отверстиями под болты. Причем, для уменьшения металлоемкости фланца при одновременном обеспечении его жесткости, фланец выполнен с гофрами, расположенными радиально относительно центрального отверстия. (СССР, а.с №428150, МПК F 16 L 23/032, публ. 15.05.74., БИ №18.)
Данную облегченную конструкцию фланца невозможно использовать для соединения трубопроводов из медных.никелевых и медно-никелевых сплавов, ввиду более низкой прочности и более высокой пластичности последних, особенно в условиях работы в средах повышенной агрессивности и температуры.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка конструкции фланца, обеспечивающего:
а) необходимые для трубопроводов повышенного давления механические свойства (в том числе и сварного шва),
б) герметичность фланцевого соединения,
в) возможность использования их (фланцев) в средах повышенной агрессивности в контакте с материалом трубопровода (медные, никелевые, медно-никелевые сплавы),
Техническим результатом от применения предложенной полезной модели является:
- сохранение эксплуатационных характеристик на высоком уровне в условиях значительного перепада рабочих температур и в средах повышенной агрессивности;
- возможность применения различных способов сварки или пайки его (материала фланца) с материалом трубопровода.
Все это обеспечивает:
1. Повышение гарантии надежности и герметичности фланцевого соединения.
2. Расширение области применения фланцев для сред повышенной агрессивности и температуры.
Указанный технический результат достигается за счет того, что у фланца, представляющего собой плоское кольцо с буртом по внутреннему диаметру (воротником), снабженное симметрично расположенными относительно центральной оси отверстиями для прохождения соединительных болтов, дополнительно, на всей плоскости сопряжения фланцев от внутреннего до наружного диаметра выполнены концентрические кольца, при этом, качестве материала фланца использован медный или медно-никелевый сплав
1. Наличие на всей плоскости сопряжения фланцев от внутреннего до наружного диаметра с шагом ~1 мм концентрических колец, обеспечивает равномерную деформацию уплотнительного материала по всей поверхности соприкосновения, что является гарантией герметичности соединения
2. Изготовление фланцев из специальных медных или медно-никелевых сплавов методом центробежного литья с последующей механической обработкой позволяет применять их для герметичного соединения трубопроводов из большинства медных, никелевых и медно-никелевых сплавов.
На рис. 1 представлен общий вид фланца в разрезе, где: 1 - центральное отверстие для трубы, 2 - отверстия для прохождения болтов, 3 - бурт (воротник) фланца, 4 - радиус перехода от плоскости отверстий к конической наружной поверхности воротника фланца, 5 - уступ на внутренней цилиндрической поверхности, 6 - концентрические кольца на плоскости сопряжения.
Фланцы изготавливаются из специальных медных или медно-никелевых сплавов методом центробежного литья с последующей механической обработкой. Данный способ изготовления фланцев из указанных материалов обеспечивает максимальную гидроплотность, оптимальный набор механических и технологических свойств.
Высота воротника фланца может достигать 6Н, где Н - толщина фланца в районе отверстий для болтов.
Соединение фланца с трубой может осуществляться как различными способами сварки (для этого в конструкции фланца предусмотрены специальные фаски), так и пайкой (внутренний диаметр фланца, рассчитанный для посадки на трубу, лишь на несколько десятых долей миллиметра больше диаметра стандартных труб). Уступ на внутренней цилиндрической поверхности фланца служит упором при его установке на трубу, в месте стыка возможно наложение дополнительного сварочного шва.
Количество сквозных отверстий для прохождения болтов или шпилек может быть от 3 до 24, в зависимости от стандарта соединяемой трубы и рабочего давления трубопровода.