Типы уплотнений фланцевых соединений

Типы уплотнений фланцевых соединений

Фланцевые соединения – наиболее широко применяемый вид разъемных соединений, обеспечивающий герметичность и прочность конструкций, а также простоту изготовления, разборки и сборки. Соединение состоит из двух фланцев 1, шпилек 2 и уплотнения 3 (рисунок 1). По конструкции фланцы можно разделить на цельные, когда корпус и фланец работают под нагрузкой совместно, и свободные, когда тело трубы разгружено от действия нагрузки. На рисунке 1 приведены примеры типовых фланцевых соединений.

1 – фланец; 2 – шпилька; 3 – прокладка;

а) цельный фланец; б) свободный (накидной) фланец

Рисунок 1 – Конструкции фланцевых соединений

В зависимости от рабочих условий, в которых будет работать фланцевое соединение, различают несколько типов уплотнений. Вид уплотнения регламентирован отраслевыми стандартами. Различают следующие типы уплотнений фланцевых соединений:

1) под металлическую прокладку (рисунок 2, а);

2) шип-паз (рисунок 2, б);

3) выступ-впадина (рисунок 2, в);

4) гладкая уплотнительная поверхность (рисунок 2, г).

Прокладка должна отвечать следующим основным требованиям: при сжатии с возможно малым давлением заполнять все микронеровности уплотнительных поверхностей; сохранять герметичность соединения при упругих перемещениях элементов фланцевого соединения (т.е. материал прокладки должен обладать упругими свойствами); сохранять герметичность при его длительной эксплуатации в условиях воздействия коррозионных сред при высоких и низких температурах; материал не должен быть дефицитным [4, 8].

Рисунок 2 – Типы уплотнительных поверхностей фланцевых

В фонтанных арматурах применяют фланцевые соединения с металлическими прокладками. В трубопроводах наземных коммуникаций нашли широкое применение фланцевые соединения с плоскими прокладками [4].

Размеры всех фланцевых соединений предусмотрены ГОСТом.

Для уплотнения фланцевой фонтанной арматуры применяются фланцевые соединения с металлическими прокладками овального или восьмиугольного сечения (рисунок 3, а, б). В приложениях В и Г настоящего пособия приведены геометрические параметры металлических прокладок. В фонтанной арматуре усилие, с которым сжимается прокладка, не должно приводить к ее остаточной деформации. Кольцо-прокладка изготавливается из более мягких сталей, чем фланцы. В качестве материала прокладок для неагрессивных сред применяются качественные углеродистые стали 08кп, сталь 20, сталь 30, сталь 45. Для коррозионных сред применяют легированные стали Х18Н10Т, 12Х18Н9, Х17Н13МВТ. Механические характеристики материалов приведены в приложении А.

Для высоких рабочих давлений (от 70 до 105 МПа) в прокладках выполняются сквозные отверстия диаметром 1,6 мм (рисунок 3, в).

а) б) в)

Рисунок 3 – Виды металлических прокладок

Существует два способа установки уплотняющих колец относительно граней канавки на фланце. В первом случае уже при сборке кольцо соприкасается с канавками фланцев по их внутреннему и внешнему скосам (рисунок 4, а). Уплотнение происходит за счет упругой деформации кольца и фланцев в месте их соприкосновения. Во втором случае кольцо в начале сборки соприкасается только с внешним скосом канавки у верхнего фланца и фаски у нижнего фланца (рисунок 4, б). При затяжке соединения шпильками оно уменьшается в диаметре (в пределах упругих деформаций) и доходит до внутреннего скоса канавки, в этот момент затяжку прекращают. Момент упора кольца во внутренний скос заметен по резкому возрастанию усилия затяжки гаек у шпилек [4, 5].

Когда в арматуре повышается давление, фланцы раздвигаются под его действием и кольцо занимает первоначальное положение.

Геометрические параметры фланцев под металлическую прокладку приведены в приложении Б.

Рисунок 4 – Установка уплотнительного кольца с двусторонним (а) и

Фланцы — наиболее распространенные разъемные соедине­ния аппаратов и трубопроводов. Они служат для соединений от­дельных частей аппаратов: съемных крышек, отдельных царг, лю­ков и др. Ответственная часть фланцевого соединения — узел уп­лотнения. Различают уплотнения с пластической деформацией уп­лотняющих элементов и соединения с упругой деформацией. В наи­более распространенных соединениях с пластической деформацией уплотнение достигается тем, что значительно более мягкая, чем ос­новной материал фланца, прокладка деформируется при затягива­нии соединения и заполняет все неровности на уплотнительной (привалочной) поверхности фланцев. Соединения с упругой де­формацией требуют тщательной обработки уплотнительных по­верхностей. Их применяют значительно реже; как правило, при повышенных давлениях. Герметичность соединения возрастает с увеличением удельного давления, действующего на прокладку. Чем меньше ширина прокладки, тем больше удельное давление при одной и той же силе сжатия, поэтому прокладки для соедине­ний высокого давления делают более узкими.

Читайте также:  Регулятор оборотов вентилятора охлаждения двигателя

Фланцы с гладкой уплотнительной поверхностью (рис. 51, а) просты по конструкции и находят наиболее широкое применение. Уплотнительные поверхности обрабатывают, однако излишняя шлифовка поверхностей не допускается. Иногда на поверхности на­резают несколько кольцевых канавок треугольного сечения, которые заполняются при затягивании соединения материалом прокладки.

Находят применение фланцы с выступом — впадиной (рис. 51, б). Это соединение не имеет существенных достоинств и приме­няется лишь когда необходимо обеспечить соосность соединения. Более надежно соединение «шип — паз» (рис. 51, в), которое, используют при повышенных давлениях, работе с ядовитыми веществами и глубоком вакууме, т. е. в более ответственных соединениях. В соединении «шип — паз» прокладка укладывается в кольцевую канавку и уплотняется сверху кольцевым выступом другого фланца. Она не имеет возможности деформироваться и выдерживает значительные удельные давления. Существенный недостаток соединения «шип — паз» — трудность замены прокладки, которую при­ходится вырубать зубилом из паза.

Рис. 51. Типы уплотнительных поверхностей фланцевых соединений

Соединение «в замок» (рис. 51, г) можно рассматривать как ва­риант соединения «шип — паз». Его применяют обычно при высо­ких давлениях. Преимущество этого соединения — большее удоб­ство при смене прокладки.

Для неядовитых малоагрессивных сред при давлениях не более 0,1 МПа используют соединения с прокладкой в пазу. Это уплот­нение применяют в основном в узлах, подвергающихся частой раз­борке, например в люках. Паз фиксирует прокладку и не дает ей выпасть.

Из соединений с жесткими металлическими прокладками широ­ко распространены линзовые с прокладкой из качественной угле­родистой или легированной стали (рис. 51, д). Соприкасаются ша­ровые поверхности линзы с коническими поверхностями уплотняе­мых деталей по кольцевой линии. Под действием осевых сил в мес­те касания возникает узкий поясок деформации материала, кото­рый обеспечивает уплотнение. Уплотнения с упругой деформацией обеспечивают многократную сборку и разборку. Линзы и соприка­сающиеся с ней поверхности тщательно обрабатывают и пришли­фовывают. Такие уплотнения применяют для соединений с диамет­ром до 300 мм при давлении до 80 МПа. Они широко используются в технике высоких давлений. В нефтеперерабатывающей промыш­ленности применяют соединения с овальными металлическими про­кладками (рис. 51, е). Их изготовляют на давление до 16 МПа.

По конструкции и способу соединения со штуцером или корпу­сом различают следующие основные типы фланцев: плоские приварные; с утолщением у основания (с «шей­кой») ; свободные на отбортовке и на бурте. Каждый из этих основных типов фланцев имеет свои различные конструктивные модификации. Наиболее просты по конструкции плоские фланцы. Их применяют для стальных аппаратов и трубопроводов на давление до 2,5 МПа. Реже их применяют для аппа­ратов из цветных металлов, и пластмасс.

Наиболее распространена приварка фланца по типу, показан­ному на рис. 52,а. Исполнение (рис. 52, б) позволяет несколько уменьшить диаметр прокладки и болтовой окружности. Плоские фланцы бывают как гладкие привалочные поверхности, так и в ис­полнении «выступ — впадина» и «шип — паз». При работе с корро­зионными средами в целях экономии дефицитного металла фланцы изготовляют из углеродистой стали и защищают накладкой из кис­лотостойкой стали (рис. 52, в). Основной недостаток плоских флан­цев — малая жесткость у основания.

Читайте также:  Как ухаживать за хризантемой горшечной

Рис. 52. Основные типы фланцев

При повышенных давлениях или более высоких требованиях к герметичности соединения применяют фланцы с «шейкой» (утол­щением у основания, буртом). Утолщение у основания фланца де­лает его более жестким. Фланцы с «шейкой», так же как и плоские, могут иметь привалочные поверхности — плоские, «выступ — впа­дина» и «шип — паз», причем применение уплотнений «шип — паз» с данным типом фланца более обоснованно, чем с плоским флан­цем. Из фланпев с шейкой — наиболее распространены стальные фланцы, приваренные встык (рис. 52, г), которые также могут быть изготовлены с накладками из кислотостойкой стали. Фланцы, при­варенные встык, могут применяться и с металлическими прокладками. Находят применение фланцы с шейкой, сваренные из двух частей — тарелки фланца и втулки (рис. 52, д). Фланцы стальных и чугунных литых аппаратов отливают заодно с корпусом. Флан­цы стальные, приваренные встык, применяют при давлении до 20 МПа.

Стальные свободные фланцы на отбортовке (рис. 52, е) применяют на аппаратах из цветных, металлов, из некоторых пластмасс, поддающихся отбортовке, и при необходимости, максимально эко­номить дефицитный конструкционный материал, например титан или высоколегированную сталь. Фланцы на отбортовке применяют для условного давления до 0,6 МПа.

Фланцы на утолщении (бурте) (рис. 52, ж) делают на аппара­тах из стекла, керамики и пластмасс, не поддающихся пластичес­кой деформации (например, фаолита), а также при нежелательно­сти сварки патрубка из высоколегированной стали с фланцем, из­готовленным из углеродистой стали. Фланцы с буртом применяют до весьма значительных давлений.

Фланцы на резьбе, находившие ранее значительное применение в настоящее время почти вышли из употребления в связи с рас­пространением сварки. Их применяют на трубопроводах высокогодавления, где сварка нежелательна, а также при необходимости снимать фланец для разборки узла.

При конструировании стараются уменьшить ширину фланца, чтобы снизить изгибающие моменты у его основания и сделать его более жестким. Стандартные и нормализованные фланцы делят на две группы: для соединения труб и трубопроводной арматуры и для соединения частей аппаратуры. Фланцы для труб и трубопро­водной арматуры имеют большие размеры, чем аппаратурные, по­тому что в качестве исходных данных для конструирования арма­турных фланцев принимают наибольшую толщину стенки трубы, соответствующую материалу с наименьшей прочностью. Кроме то­го, учитывается, что фланцы для арматуры и трубопроводов рабо­тают в более жестких условиях, так как испытывают дополнитель­ные нагрузки от действия веса трубопроводов, температурных ко­лебаний и других нагрузок. Для соединения частей аппаратов ре­комендуется применять менее металлоемкие аппаратурные флан­цы, изготовляемые диаметрами от 400 мм и более. При диаметре менее 400 мм для соединения частей аппаратов применяют арматурные фланцы.

Специальные типы фланцев. Для соединения тру­бопроводов и аппаратов из стекла, керамики, ферросилида и дру­гих хрупких материалов применяют свободные разборные фланцы. Их изготовляют в двух разновидностях: разъемные из двух частей (рис. 53) и с разъемным кольцом (рис. 54). Фланцы из двух частей изготовляют из ковкого чугуна. Обе половины стягивают болтами. Внутри имеется коническое гнездо, которое упирается в коническое утолщение на штуцере. Фланцы данного вида являются типовыми для стеклянных трубопроводов. В соединении с разъемным коль­цом фланец имеет диаметр несколько большего размера, чем вы­ступ на конце трубы или царги, и упирается в кольцо 1, состоящее из двух частей. Разобрав кольцо, можно снять фланец со штуцера. Фланцы с разъемными кольцами проще и дешевле разъемных, но менее компактны. На рис. 55 дана конструкция съемного фланца с разъемным закладным кольцом, которую иногда применяют на стальных аппаратах, если фланец необходимо снять для разборки узла. Кольцо из двух частей закладывают в кольцевую выточку на поверхности штуцера.

Читайте также:  Как подбирать цвет межкомнатных дверей

Рис. 53. Разъемный Рис. 54. Фланец Рис. 55. Фланец с

фла­нец с разъемным кольцом

разъемным закладным кольцом

Фланцевые соединения имеют, как правило, круглую форму — наиболее надежную и простую в изготовлении. Однако при необ­ходимости применяют фланцевые соединения с квадратной или прямоугольной формой патрубка. Они сложны в обработке и не всегда обеспечивают необходимую герметичность, поэтому приме­нять их следует только в случае крайней необходимости. Фланцы небольшого диаметра для уменьшения габаритов иногда делают квадратными или овальными.

Дата добавления: 2015-06-27 ; Просмотров: 9323 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Фланцевые уплотнения служат для герметизации фланцевых соединений трубопроводов и аппаратов. Конструкция и материал фланцевого уплотнения обуславливается типом фланцевого соединения и условиями работы. Герметизация достигается за счёт заполнения межфланцевого пространства материалом уплотнения.

Фланцевые прокладки внешне не отличаются разнообразием конструкций, т.к. их форма и размеры определяются нормативной документацией на фланцевые соединения, а сами уплотнения различаются, в первую очередь материалом.

Все материалы для фланцевых уплотнений можно разделить на два класса:

Выбор фланцевого уплотнения меду этими двумя классами, зависит от конструкции фланцевого узла и условий эксплуатации. Мы проанализировали данные о свойствах уплотнительных материалов наиболее широко представленных на рыке, и получили схему выбора уплотнений.

Схема 1. Выбор класса уплотнения

Как видно из представленной схемы, металлические уплотнения обеспечивают более высокие эксплуатационные характеристики, но имеют повышенные требования к качеству сопрягаемых поверхностей. Рассмотрим оба класса более подробно.

Металлические уплотнения

Мы уже выяснили, что применение металлических уплотнений для фланцевых соединений может быть обусловлено конструкцией фланцев и условиями эксплуатации.

В Таблице 1 представлены наиболее распространённые типы металлических уплотнений.

Существует ряд нормативных документов, регламентирующих типоразмеры и прочие параметры металлических уплотнений:

— ГОСТ 28759.8-90 «Прокладки металлические восьмиугольного сечения. Конструкция и размеры. Технические требования».

— ГОСТ 10493-81 «Линзы уплотнительные жесткие и компенсирующие на Ру 20-100 МПа».

— ОСТ 26.260.461-99 «Прокладки овального и восьмиугольного сечения стальные для фланцев арматуры. Конструкция, размеры и общие технические требования».

— ОСТ 26-845-73 «Прокладки овального и восьмиугольного сечения стальные. Конструкция и размеры. Технические требования».

— АТК 26-18-6-93 «Прокладки овального и восьмиугольного сечения стальные».

Как мы видим, наиболее распространены прокладки овального (кольца АРМКО) и восьмиугольного сечения, а также уплотнительные линзы.

Неметаллические уплотнения.

Начиная обзор, мы сразу условились, что рассматриваем два класса уплотнений, металлические и неметаллические. Тут нужно сразу оговориться, что в этот класс мы условно отнесли и многочисленные комбинированные уплотнения, представляющие собой комбинацию металлической основы и неметаллического уплотняющего слоя. Эти материалы разрабатывались, с целью создать уплотнение, которое объединит прочность и термостойкость металла, и эластичность и упругость полимера. К сожалению, недостатки материалов тоже объединились, поэтому идеального уплотнения нет по сегодняшний день, а комбинированные уплотнения мы рассмотрим в конце данного раздела.

А начнём с «моно» уплотнений, ГОСТ 15180-86 «Прокладки плоские эластичные основные параметры и размеры», несмотря на то, что датирован прошлым веком, не утратил актуальности и по сей день. ГОСТ устанавливает стандартные ряды уплотнений, изготавливаемые из паронита, резины, картона, фторопласта-4 и композиционных материалов на их основе. Ещё один, не утративший актуальности документ ГОСТ 28759.6-90 «Прокладки из неметаллических материалов. Конструкция и размеры. Технические требования», также предписывает изготавливать прокладки из паронита, прокладочного картона и фторопласта 4.

Ссылка на основную публикацию
Тигель для индукционной плавки
ЗАВОД ИНДУКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ По желанию Заказчика при поставке индукционных плавильных тигельных печей для плавки цветных металлов, комплектует их высококачественными керамическими...
Термостойкий утеплитель для дымохода
Основное предназначение дымохода – обеспечение жилища теплом. Но многие хозяева не догадываются, что дымоходы также нуждаются в утеплении, и это...
Термостойкое стекло своими руками
Огнеупорное стекло для камина – это инновация, новое слово в стекольной промышленности. Сегодня производятся жароустойчивые стеклокерамические листы, в которых показатель...
Тигровые вислоухие котята фото
включайся в дискуссию Поделись с друзьями Шотландская кошка – очень популярная порода животных семейства кошачьих. Раньше одним из самых распространённых...
Adblock detector