ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ
FLANGED JOINT

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для соединения трубопроводов, аппаратов и машин при высоком давлении рабочей среды.
Известно фланцевое соединение, состоящие из двух фланцев, уплотнительной прокладки и крепежных элементов, которые описаны в специальной литературе (А.С.Тимонин. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Справочник. - Калуга. - 2006. - Том 1. - Глава 19).
В качестве прототипа предложенного решения целесообразно рассмотреть фланцевое соединение с шипом и пазом, предназначенное для соединения трубопроводов, аппаратов и машин. Это фланцевое соединение состоит из двух фланцев, на внутренней поверхности одного из них - фланца с шипом, имеется шип, представляющий собой кольцевой выступ, а на внутренней поверхности другого - фланца с пазом, выполнен паз, представляющий собой кольцевую проточку, размеры которой соответствуют размерам шипа. В паз вставляется уплотнительная прокладка, выполненная в виде кольца. При монтаже фланцевого соединения в паз входит шип фланца с шипом и оба фланца стягиваются с помощью крепежных элементов, представляющих собой болты с шайбами и гайками. Усилие стяжки фланцев определяет жесткость фланцевого соединения и степень сжатия уплотнительной прокладки. Степень сжатия уплотнительной прокладки определяет герметичность фланцевого соединения и должна быть связана с давлением рабочей среды в соединяемых элементах (А.С.Тимонин. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Справочник. - Калуга. - 2006. - Том 1. - Глава 19).
Недостатком такого фланцевого соединения является то, что невозможно обеспечить контроль над степенью сжатия уплотнительной прокладки.
Задачей предлагаемого изобретения является создание конструкции фланцевого соединения, в которой можно регулировать степень сжатия уплотнительной прокладки, не изменяя жесткости фланцевого соединения, то есть независимо от усилий затяжки крепежных элементов.
Поставленная задача решается за счет того, что фланцевое соединение, состоящее из фланца с шипом в виде кольцевого выступа на внутренней поверхности и фланца с пазом в виде кольцевой проточки, размер которой соответствует размеру шипа, уплотнительной прокладки и крепежных элементов, фланец с пазом дополнительно снабжен на внешней стороне цилиндрическим выступом, в котором расположены в осевом направлении равномерно по окружности отверстия с резьбой, в которых размещены болты. Болты контактируют с дополнительно установленным в пазе стальным кольцом.
Использованы ГОСТ 28759.2-90 и ГОСТ 28759.3-90.
На чертеже представлен поперечный разрез четверти фланцевого соединения.
Фланец 1 с пазом 5 снабжен на внешней стороне цилиндрическим выступом 2. Сопрягаемый с ним фланец 3 с шипом снабжен кольцевым выступом 4 на внутренней поверхности. Внутри паза 5 размещены стальное кольцо 7, плотно входящее в паз, и уплотнительная прокладка 6. Снаружи на стальное кольцо 7 воздействуют болты 8, размещенные равномерно по окружности в цилиндрическом выступе 2, которые при их закручивании давят на стальное кольцо 7 и перемещают его в осевом направлении. Стальное кольцо 7 сдавливает уплотнительную прокладку 6 в замкнутом объеме, материал уплотнительной прокладки становится практически несжимаемым, и степень сжатия уплотнительной прокладки может быть проконтролирована.
Работает фланцевое соединение следующим образом.
Затягивание всех болтов 8 осуществляется после полной затяжки крепежных элементов (на чертеже показаны штриховыми линиями) и получения заданной жесткости фланцевого соединения. Необходимое число болтов 8 определяют в зависимости от заданной степени сжатия уплотнительной прокладки 6, которая зависит от давления рабочей среды и выбранного коэффициента запаса.
К числу преимуществ предложенного технического решения следует отнести следующие.
- Габариты фланцев, число и размеры крепежных элементов не изменяются по сравнению с размерами, приведенными в ГОСТ 28759.2-90 и в ГОСТ 28759.3-90.
- Использование болтов, перемещающих стальное кольцо, позволяет получить заданную степень сжатия уплотнительной прокладки независимо от степени затяжки фланцев крепежными элементами.
- Увеличивается жесткость фланцевого соединения, так как степень сжатия уплотнительной прокладки не влияет на степень затяжки фланцев крепежными элементами.