ФЛАНЦЕВЫЙ РАЗЪЕМ

Полезная модель относится к конструкции уплотнений фланцевых соединений и может быть использована в газо-вакуумных установках, в аппаратах химических производств, для работы при вакууме и высоких давлениях.
-5
Известно вакуумное уплотнение ISO-KF, выбранное в качестве аналога (www.pfeiffer-vacuum.com, каталог изделий, часть 2 «Mechanical components in vacuum», стр. 41). Данное соединение состоит из двух симметричных фланцев и одной кольцевой прокладки, которая устанавливается и поддерживается между фланцами с помощью внутреннего центрирующего кольца. Фланцы прижимаются друг к другу с помощью сдавливающего хомута, раздавливая прокладку, и тем самым обеспечивая герметичность фланцевого соединения. Благодаря использованию хомута, сборка и разборка фланцевого соединения быстро осуществляется без использования каких-либо инструментов. Данное соединение применяется при давлении вакуума до 1·10 мбар. Недостатком аналога является не способность выдержать избыточное давление газа более 1,5 бар.
В качестве прототипа выбрано фланцевое соединение большого диаметра (Патент RU 2191939, опубл. 27.10.2002, F16J 15/02). Изобретение относится к конструкции уплотнений фланцевых соединений большого диаметра и может быть использовано в установках и аппаратах для работы при высоких температурах и давлениях. Фланцевый разъем включает два фланца, один из которых частично охватывает другой фланец по цилиндрической поверхности, и размещенные между фланцами основную и вторичную прокладки. Диаметры охватывающей и охватываемой поверхностей фланцев дважды ступенчато меняются, образуя кольцевые уступы на разной глубине охвата, а прокладки расположены между плоскими поверхностями соответствующих уступов. Диаметр вторичной прокладки больше диаметра основной прокладки. Основная прокладка выполнена из расширенного графита, завальцованного в металлическую оболочку, а между торцевой поверхностью охватывающего фланца и встречной поверхностью охватываемого фланца размещено металлическое дистанционное кольцо, толщина которого меньше толщины основной прокладки. В предпочтительном конструктивном варианте основную и вторичную прокладки выполняют путем спиральной намотки ленты из графитовой фольги с последующей завальцовкой в металлическую оболочку. Боковые кромки намотанной ленты в прокладках обращены к поверхностям фланцев, между которыми фиксируется соответствующая прокладка. Изобретение повышает надежность уплотнения фланцевого разъема.
-5
Недостатком прототипа является его сложность за счет наличия большого количества деталей, сложной конфигурации контактирующих поверхностей стыкуемых фланцев и двухкомпонентных уплотнительных прокладок. Кроме того, использование графитового материала для основной прокладки не обеспечивает работоспособности соединения при применении его в условиях высокого вакуума (до 1·10 мбар).
Задачей настоящей полезной модели является значительное упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей фланцевого соединения, заключающееся в возможности его применения как при вакууме, так и при высоких давлениях.
При использовании полезной модели достигается следующий технический результат:
-5
- фланцевое соединение можно использовать как при высоких давлениях (до 150 бар) так и в условиях высокого вакуума (до 1·10 мбар).
- простота конструкции при высокой надежности в указанных условиях.
Для решения указанной задачи и достижения технического результата заявляется фланцевый разъем, включающий два фланца, один из которых частично охватывает другой фланец по цилиндрической поверхности, между фланцами установлены две прокладки из эластичного материала с различными внутренними диаметрами, в котором согласно заявляемой полезной модели на контактной кольцевой поверхности наружного фланца выполнена канавка, в которой установлена прокладка большего диаметра, а на внутренней цилиндрической поверхности наружного фланца выполнена канавка, в которой установлена прокладка меньшего диаметра.
Выполнение кольцевой канавки на торцевой поверхности одного из фланцев и размещение между фланцами уплотнительной резиновой прокладки большего диаметра позволяет соединению работать при вакуумных давлениях. Фланцы стягиваются между собой либо с помощью хомута, либо с помощью болтов.
При вакуумировании происходит деформирование резиновой прокладки за счет сжатия, что обеспечивает работоспособность соединения. Наличие канавки на торцевой поверхности наружного фланца обеспечивает однозначную установку прокладки и позволяет избежать ее замятия при сборке фланцевого разъема, что также повышает его надежность. Кроме того, при такой конструкции отпадает необходимость в использовании центрирующего кольца (как у соединения-аналога), что приводит к упрощению конструкции.
Уплотнение внешнего и внутреннего фланца в области сопряжения цилиндрических поверхностей необходимо для обеспечения герметичности соединения при высоких давлениях. Наличие канавки на внутренней цилиндрической поверхности наружного фланца позволяет избежать смещения прокладки при сборке и разборке соединения. Наличие резиновой прокладки меньшего диаметра в канавке, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности наружного фланца, позволяет соединению оставаться работоспособным при давлениях до 150 бар. Так же наличие канавки препятствует выдавливанию прокладки при возрастании давления внутри соединения, в результате чего соединение остается работоспособным при высоких давлениях.
На чертеже приведена схема заявляемого соединения. Соединение состоит из внутреннего фланца 1, внешнего фланца 2. На фланцах присутствуют отверстия 3 под болтовое соединение (не показано). На торцевой поверхности внешнего фланца 2 выполнена канавка 4 для установки прокладки большего диаметра 5. На внутренней цилиндрической поверхности внешнего фланца 2 выполнена канавка 6 для установки прокладки меньшего диаметра 7.
Предлагаемое соединение работает следующим образом. В канавки 6 и 4, выполненные на внешнем фланце 2, устанавливаются резиновые прокладки 5 и 7 соответственно. После установки прокладок внутренний фланец 1 вдвигается до упора во внешний фланец 2. Оба фланца стягиваются между собой через отверстия 3 болтами (не показаны). При вакуумировании коммуникаций происходит раздавливание прокладки 5, за счет чего соединение остается работоспособным при высоком вакууме. При повышении давления в коммуникациях может происходить отжатие одного фланца от другого, при этом прокладка 5 может не обеспечивать достаточную степень герметичности. В этом случае наличие прокладки 7 позволяет сохранить работоспособность соединения за счет ее сжатия между внутренним фланцем 1 и канавкой 6.
-5
Заявляемый фланцевый разъем используется в газовакуумных коммуникациях и может применяться как при работе с вакуумом до 1·10 мбар, так и при работе с избыточным давлением до 150 бар.
-5
Была проведена опытная проверка фланцевого разъема, которая показала его герметичность при вакууме до 1·10 мбар и при избыточном давлении до 150 бар.