Фланец

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре фланцевого типа, в частности предназначенной для герметизации труб в процессе проведения ремонтных работ на поврежденном участке трубопровода, может быть использована с целью перекрытия трубопроводов с текучими и агрессивными средами в нефтяной, газовой и других областях промышленности.
Герметизация труб в процессе проведения ремонтных работ на поврежденном участке трубопровода с помощью фланцев происходит следующим образом. Цилиндрическая пробка вставляется в проходное отверстие фланца и является временным герметизирующим элементом. После ее установки поток жидкости перекрывается, с фланца снимается оборудование и на фланец устанавливается постоянный фланец - заглушка (пробка остается внутри).
Из существующего уровня техники известен фланец для заглушки по патенту RU 165578, опубликованный 27.10.2016, являющийся наиболее близким к полезной модели. Фланец для заглушки содержит корпус с центральным сквозным отверстием, на внутренней поверхности которого выполнена кольцевая канавка, а на внешней поверхности выполнены сквозные радиальные отверстия, в кольцевой канавке расположены серповидные сегменты, соединенные с винтовыми парами, расположенными в радиальных отверстиях, при этом количество серповидных сегментов равно количеству радиальных отверстий и равно количеству винтовых пар, винтовые пары соединены с серповидными сегментами посредством сферического соединения, которое представляет собой соединение сферы, расположенной на конце винтовой пары, с цилиндрическим пазом серповидного сегмента.
Недостатками данного фланца являются:
1)большая вероятность заклинивания серповидных сегментов, что делает невозможным их полное выдвижение и фиксации пробки. Заклинивание происходит в результате зажатия серповидных сегментов в канавке фланца под действием сил затяжки шпилек фланца, а также веса установленного на него оборудования;
2)большая вероятность утечки транспортируемого продукта через отверстия в корпусе фланца из-за наличия игольчатого подшипника в винтовой паре.
Указанные недостатки существенно снижают надежность фланца.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является разработка фланца надежной конструкции, исключающей вероятность зажима и заклинивания серповидных шпонок в кольцевой канавке, и с усиленной герметизацией боковых отверстий в корпусе фланца.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности фланца.
Для достижения технического результата фланец содержит корпус с расположенной по внутреннему диаметру корпуса кольцевой канавкой, в которой размещены серповидные шпонки, соединенные с винтовыми парами, винтовые пары распложены в боковых отверстиях корпуса, согласно полезной модели между серповидными шпонками установлены вставки, имеющие высоту больше, чем у серповидных шпонок, в винтовой паре расположены уплотнительные кольца.
Также для достижения технического результата вставки закреплены внутри кольцевой канавки при помощи сварки или резьбового соединения; винтовая пара содержит цилиндрическую втулку с несколькими канавками, выполненными по ее наружному диаметру, для размещения в них уплотнительных колец; уплотнительные кольца выполнены из устойчивого к трению и агрессивным средам герметизирующего полимерного материала; цилиндрическая втулка изготовлена из материала с небольшим коэффициентом трения.
Расположение по внутреннему диаметру корпуса кольцевой канавки, в которой размещены серповидные шпонки, соединенные с винтовыми парами с уплотнительными кольцами в боковых отверстиях корпуса, установка между серповидными шпонками вставок, имеющих высоту, больше, чем у серповидных шпонок, позволяет вставкам выдерживать определенные статические нагрузки, и благодаря тому, что вставки выполнены немного выше, чем серповидные шпонки, обеспечивается наличие зазора между серповидными шпонками и корпусом фланца, в результате чего заклинивание серповидных шпонок в кольцевой канавке не произойдет, а благодаря наличию уплотнительных колец, происходит их плотное прилегание к контуру боковых отверстий и лучшая герметизация боковых отверстий корпуса фланца, что позволяет исключить возможность утечки агрессивных сред в окружающую среду. В результате исключения заклинивания серповидных шпонок в кольцевой канавке и увеличения герметизации боковых отверстий корпуса увеличивается надежность фланца. Таким образом, фланец сохранит во времени способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.
Соединение вставок внутри кольцевой канавки при помощи сварки или резьбового соединения позволяет надежно закрепить вставки во фланце, что влияет на увеличение надежности фланца.
Выполнение винтовой пары, состоящей из цилиндрической втулки с несколькими канавками, выполненными по ее наружному диаметру, позволяет разместить в канавках уплотнительные кольца для герметизация боковых отверстий корпуса фланца, в результате чего происходит их плотное прилегание к контуру боковых отверстий и лучшая герметизация боковых отверстий корпуса фланца, что позволяет исключить возможность утечки агрессивных сред в окружающую среду, а, следовательно, повысить надежность фланца.
Выполнение уплотнительных колец из устойчивого к трению и агрессивным средам герметизирующего полимерного материала позволяет увеличить износостойкость колец при герметизация боковых отверстий корпуса фланца, а, следовательно, повысить надежность фланца.
Изготовление цилиндрической втулки из материала с небольшим коэффициентом трения способствует меньшему износу втулки, увеличивая надежность фланца в целом.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен фланец, общий вид, на фиг. 2 – фланец, вид расположения канавок в цилиндрической втулке, на фиг. 3 – вставка, вид сбоку.
Фланец содержит корпус 1, расположенную по внутреннему диаметру корпуса 1 кольцевую канавку 2, в которой по оси радиально размещены серповидные шпонки 3, соединенные с винтовыми парами 4. Соединение серповидных шпонок 3 с винтовыми парами 4 может быть произведено посредством цилиндрического соединения, которое представляет собой соединение отфрезерованного на конце винтовой пары 4 цилиндра с цилиндрическим пазом, выполненным в серповидной шпонке 3.
По наружному диаметру корпуса 1 фланца расположены боковые отверстия 5
В боковых отверстиях 5 корпуса 1 фланца установлены винтовые пары 4. Количество винтовых пар 4 равно количеству серповидных шпонок 3.
Винтовая пара 4 предназначена для передачи поступательного движения серповидным шпонкам 3 в направлении кольцевой канавки 2. Винтовая пара 4 состоит из сферического резьбового толкателя и цилиндрической втулки 6. Цилиндрическая втулка 6 содержит несколько (может быть две или более) канавок 7, выполненных по наружному диаметру втулки 6. Втулка 6 может быть выполнена из материала с небольшим коэффициентом трения, например бронзы. Внешние канавки 7 цилиндрической втулки 6 предназначены для размещения в них дополнительных герметизирующих элементов, устойчивых к агрессивной среде и высокой температуре транспортируемого продукта. В качестве таких герметизирующих элементов применены уплотнительные кольца 8. Уплотнительные кольца 8 расположены во внешних канавках 7 цилиндрической втулки 6 винтовой пары 4, установленной в боковых отверстиях 5 корпуса 1. Уплотнительные кольца 8 могут быть выполнены из устойчивого к трению и агрессивным средам эластичного и термостойкого герметизирующего полимерного материала. Уплотнительные кольца 8 предназначены для надежной герметизации боковых отверстий 5 фланца. Благодаря наличию уплотнительных колец 8 и пластичности материала, из которого они выполнены, происходит их плотное прилегание к контуру отверстий 5, что позволяет исключить возможность утечки агрессивного продукта в окружающую среду.
Между серповидными шпонками 3 установлены вставки 9. Вставки 9 могут быть сделаны из прочного металла. Вставки 9 могут иметь различную форму, например, квадратную, овальную, круглую, форму шестигранника или иную специально-разработанную конструктором форму. Вставки 9 закреплены внутри кольцевой канавки 2 при помощи сварки или при помощи резьбового соединения (резьбовым штифтом 10). Высота вставок 9 больше высоты серповидных шпонок 3, в результате чего обеспечивается необходимый зазор между шпонками 3 и корпусом 1 фланца для предотвращения их заклинивания. Благодаря тому, что вставки 9 выполнены немного выше, чем серповидные шпонки 3, заклинивание последних в кольцевой канавке 2 не произойдет.
Применение втулки 6, изготовленной из материала с небольшим коэффициентом трения, например из бронзы, позволяет отказаться от применения подшипников между ней и втулкой 11 и усиливает герметизацию отверстия 5. Втулка 11, имея наружную с малым шагом резьбу, поджимает и центрирует втулку 6.
Для исключения возможного засорения механизма перемещения серповидных шпонок 3 при транспортировке и хранении в корпус фланца 1 вкручена пробка 12.
Устройство работает следующим образом.
Цилиндрическую пробку (на чертежах не указана) с расположенной по периметру кольцевой канавкой, в которую для фиксации пробки во фланце входят серповидные шпонки 3, устанавливают в корпус фланца 1, затем при вращении цилиндрической втулки 6 через винтовую пару 4 происходит плавное целенаправленное смещение серповидных шпонок 3 к центру фланца, что позволяет закрепить цилиндрическую пробку во фланце. Расстояние, на которое должны выдвигаться серповидные шпонки 3, задают вставки 9, закрепленные резьбовым штифтом 10 или при помощи сварки, благодаря этому, вокруг цилиндрической пробки, установленной в корпус фланца 1, образуется кольцевое соединение для зажима пробки. Применение втулки 6, изготовленной из материала с небольшим коэффициентом трения, например из бронзы, позволяет отказаться от применения подшипников между ней и втулкой 11 и усиливает герметизацию отверстия 5. Для исключения возможного засорения механизма перемещения серповидных шпонок 3 при транспортировке и хранении в корпус фланца 1 вкручена пробка 12. При нагружении фланца сверху во время установки на него машины для врезки или перекрытия трубопровода ширина паза для серповидных шпонок 3 сохраняется за счет принятия нагрузки на вставки 9.