Уплотнительное устройство для высокотемпературных соединений

Уплотнительное устройство для высокотемпературных соединений

Реферат

 

Использование: для герметизации соединений трубопроводов и корпусов, работающих при высоких давлении и температуре. Сущность изобретения: на уплотняемой поверхности одного из стянутых фланцев выполнена кольцевая канавка. Канавка размещена между двумя коаксиальными буртами, выполненными на уплотняемой поверхности фланца. Уплотнительный элемент выполнен в виде кольцевой мембраны, охватывающей боковыми поверхностями бурты и герметично на них закрепленной. Канавка и мембрана образуют кольцевую полость, заполненную жидкостью. Во фланце выполнены каналы, сообщающие полость через запорное устройство с внешним источником подпитки жидкости. На поверхности мембраны выполнены кольцевые уплотняющие выступы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для герметизации соединений трубопроводов и корпусов, работающих при высоких давлении и температуре.

Известно уплотнительное устройство, в котором внутренняя полость трубки заполнена твердым наполнителем. При высокой температуре происходит изменение агрегатного состояния наполнителя и увеличение его объема, что приводит к поджатию кольца к уплотнительным поверхностям. Использование твердого наполнителя облегчает заварку концов трубки после заполнения внутренней полости наполнителем.

Однако, как и в других технических решениях, использующих кольца из трубок, наличие поперечного сварного шва отрицательно влияет на уплотняющие свойства колец. Общим недостатком известных технических решений является то, что внутреннее давление в полости трубки ограничено прочностью ее стенки, которая резко падает с повышением температуры.

В основу изобретения поставлена задача создания уплотнительного устройства, в котором поджатие уплотнительных поверхностей обеспечивается высоким давлением пара или жидкости и на этих поверхностях отсутствуют сварные швы.

На фиг. 1 показано сечение уплотнительного устройства; на фиг. 2 - вариант устройства с уплотнительными барьерами.

Уплотнительное устройство расположено в месте стыка фланцев 1 и 2 и включает бурты 3, выполненные на одном из фланцев и образующие канавку, и кольцевую мембрану 4, закрывающую собой канавку и создающую герметичность полость 5. Для герметизации этой полости края мембраны загнуты на бурты и приварены или припаяны к ним. После сборки уплотнительного устройства полость 5 через штуцер 6 из магистрали подпитки 7 заполняется жидкостью, испарение которой в рабочих условиях обеспечивает высокое давление на мембрану. Магистраль подпитки снабжена запорным устройством 8, предотвращающим выход жидкости из полости 5.

При нормальной температуре в собранном соединении давление в полости 5 близко к нормальному и герметичность соединения обеспечивается за счет обжатия мембраны 4, которая в этом случае выполняет роль плоской покладки.

В рабочих условиях при высокой температуре в полости 5 возникает высокое давление вследствие испарения жидкости. Это давление обеспечивает поджатие мембраны к стыкуемому фланцу и герметичность соединения. На мембране 4 могут быть выполнены кольцевые выступы 9 (фиг. 2), которые создают концентрацию контактного давления и барьеры на пути утечки рабочей среды.

Наличие в конструкции уплотнительного устройства магистрали подпитки с запорным устройством обеспечивает дополнительные удобства при использовании устройства: возможность сборки и длительного хранения уплотнительного устройства без избыточного давления в полости, что облегчает технологию изготовления и уменьшает релаксацию напряжений; возможность контролировать и варьировать контактное давление в уплотнении с целью выбора необходимого значения его в данных условиях.

В разработанном устройстве на кольцевой мембране 4 отсутствуют поперечные сварные швы, этим обеспечивается однородность жесткости и чистоты обработки уплотнительных поверхностей. В рабочих условиях на уплотнительных поверхностях может быть получено весьма высокое контактное давление, равное давлению пара в полости 5. При этом длительная прочность мембраны обеспечивается ее опиранием на стыкуемый фланец. На работу устройства не влияет релаксация напряжений в элементах фланцевого соединения, которая наблюдается при длительном действии высокой температуры. В то же время при переборках соединения в условиях нормальной температуры давление в полости 5 отсутствует, что обеспечивает безопасную работу с ним.

Таким образом, разработанное уплотнительное устройство повышает надежность герметизации соединений, длительно работающих при высокой температуре.

Формула изобретения

1. УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, содержащее два стянутых фланца, на уплотняемой поверхности одного из которых выполнена кольцевая канавка, и уплотнительный элемент, отличающееся тем, что оно снабжено запорным устройством и внешним источником подпитки жидкости, кольцевая канавка размещена между двумя коаксиальными буртами, выполненными на уплотняемой поверхности фланца, уплотнительный элемент выполнен в виде кольцевой мембраны, охватывающей боковыми поверхностями бурты и герметично на них закрепленной, при этом кольцевой канавкой и мембраной образована кольцевая полость, заполненная жидкостью, а во фланце выполнены каналы, сообщающие полость через запорное устройство с внешним источником подпитки жидкости.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на поверхности мембраны выполнены кольцевые уплотняющие выступы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2