уплотнительное устройство для высокотемпературных соединений

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.

Описание изобретения к патенту

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.