RU2181457C2 - Packing of high-pressure pipeline joints - Google Patents

Abstract

FIELD: oil- field equipment. SUBSTANCE: invention relates to packing devices of pipelines and can be used in pipelines operating at high pressure in oil and gas industries, particularly, in reservoir pressure maintenance systems. Proposed packing of pipeline joints consists of flanges with seat for centering ring, guard bushing, fasteners and Δ-section sealing member. Surface forming flow section of sealing member is made convex, pointing to center. Sealing member is provided with bead on periphery. Bead is essentially one-side wedge with thickened part towards periphery. Lock recess for bead is made in one of flanges. Flange at delivery side is provided with guard bushing overlapping by open end the edge of lobe of sealing member. EFFECT: improved reliability in operation, simplified design of packing. 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к уплотнительным устройствам трубопроводов, и может быть использовано в трубопроводах, работающих при больших давлениях, в нефтяной и газовой промышленности, в частности в системах поддержания пластового давления. The invention relates to oilfield equipment, namely, sealing devices of pipelines, and can be used in pipelines operating at high pressures, in the oil and gas industry, in particular in reservoir pressure maintenance systems.

Известны устройства для уплотнения стыков трубопроводов высокого давления, включающие в себя уплотнительные элементы, фланцы и крепежные детали. В качестве уплотнительного элемента в данных конструкциях использованы металлические прокладки (медь, мягкая сталь, свинец и т.п.) [1]. Known devices for sealing joints of high pressure pipelines, including sealing elements, flanges and fasteners. Metal gaskets (copper, mild steel, lead, etc.) were used as a sealing element in these structures [1].

Основными недостатками данных конструкций являются большая металлоемкость, обусловленная требованием надежной герметизации стыка, что влечет за собой увеличение толщины и диаметра фланцевых болтов, и значительные поперечные размеры фланцев по сравнению с диаметрами трубопроводов. The main disadvantages of these designs are the large metal consumption, due to the requirement of reliable joint sealing, which entails an increase in the thickness and diameter of the flange bolts, and significant transverse dimensions of the flanges compared to the diameters of the pipelines.

Известны устройства для уплотнения стыков трубопроводов высокого давления, содержащие фланцы, торообразные металлические уплотнительные кольца (шайбы) и крепежные детали [2]. Known devices for sealing joints of high pressure pipelines, containing flanges, toroidal metal sealing rings (washers) and fasteners [2].

К основным недостаткам подобных конструкций относятся большая металлоемкость, обусловленная применением торообразного кольца (шайбы), что вызывает увеличение диаметра фланцев и их утолщение из-за выполнения кольцевых канавок под торообразное кольцо, и неэффективное использование прочностных характеристик болта, которое обусловлено необходимостью выполнения предварительной затяжки болта с целью достижения надежной герметизации стыка. The main disadvantages of such designs include the large metal consumption due to the use of a toroidal ring (washer), which causes an increase in the diameter of the flanges and their thickening due to the execution of annular grooves for the toroidal ring, and inefficient use of the strength characteristics of the bolt, which is caused by the need to perform preliminary tightening of the bolt with the goal of achieving reliable joint sealing.

Наиболее близким к предлагаемому уплотнению является принятое в качестве прототипа быстроразъемное стыковое соединение труб, на стыкуемых концах которых выполнены раструбы, содержащее эластичный уплотнительный элемент Δ-образного сечения, кулачковую сцепную муфту с радиальными выступами на полумуфтах и разрезное упругое кольцо [3]. Closest to the proposed seal is a quick-disconnect butt joint of pipes adopted as a prototype, at the butt ends of which sockets are made, containing an elastic Δ-shaped sealing element, a cam coupling with radial protrusions on the coupling halves and a split elastic ring [3].

Недостатками данной конструкции являются ее сложность и трудоемкость изготовления фланцевых узлов, обусловленные конструкцией кулачковой сцепной муфты, малая надежность в эксплуатации при высоких давлениях и расходах вследствие образования щели между стыкуемыми торцами трубопровода, приводящая к разгерметизации полостей через деформацию лепестковых участков уплотнительного элемента и, в конечном итоге, к уносу последнего потоком жидкости. The disadvantages of this design are its complexity and the complexity of manufacturing flange assemblies, due to the design of the cam coupling, low reliability in operation at high pressures and costs due to the formation of a gap between the butt ends of the pipeline, leading to the depressurization of the cavities through the deformation of the flap portions of the sealing element and, ultimately , to the entrainment of the latter by a fluid flow.

Задачей изобретения является повышение надежности в эксплуатации и упрощение конструкции уплотнения. The objective of the invention is to increase reliability in operation and simplify the design of the seal.

Технический результат достигается тем, что уплотнение стыков трубопроводов высокого давления состоит из фланцев с посадочным местом под центрирующее кольцо, центрирующего кольца, защитной втулки, крепежа и уплотнительного элемента Δ-образного сечения, а поверхность, образующая проходное сечение уплотнительного элемента, выполнена выпуклой в сторону центра, сам уплотнительный элемент на периферии снабжен буртиком, представляющим собой односторонний клин с утолщением к периферии, в одном из фланцев выполнена замковая выемка под буртик, а фланец, расположенный со стороны нагнетания, снабжен защитной втулкой, перекрывающей открытым концом край лепестка уплотнительного элемента. The technical result is achieved in that the sealing of the joints of the high pressure pipelines consists of flanges with a seat for the centering ring, the centering ring, the protective sleeve, fasteners and the sealing element Δ-shaped section, and the surface forming the passage section of the sealing element is convex towards the center , the sealing element itself on the periphery is equipped with a shoulder, which is a one-sided wedge with a thickening to the periphery, in one of the flanges there is a castle recess under the shoulder And a flange disposed on the discharge side is provided with a protective sleeve, overlapping the edge of the open end lobe sealing member.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено уплотнение стыков трубопроводов высокого давления, продольный разрез; на фиг.2 - посадочное место уплотнительного элемента Δ-образного сечения. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the seal of the joints of high pressure pipelines, a longitudinal section; figure 2 - the seat of the sealing element Δ-shaped section.

Уплотнение стыков трубопроводов высокого давления состоит из фланцев 1 и 2, защитной втулки 3, уплотнительного элемента Δ-образного сечения 4, центрирующего кольца 5, расположенного в посадочном месте 6, и крепежа 7. The sealing of the joints of high pressure pipelines consists of flanges 1 and 2, a protective sleeve 3, a sealing element Δ-shaped section 4, a centering ring 5 located in the seat 6, and fasteners 7.

Во фланцевых частях трубопровода выполнены раструбы 8 и 9 с конусными поверхностями, а во фланце 2 - замковая выемка 10 под буртик уплотнительного элемента Δ-образного сечения 4. In the flanged parts of the pipeline, sockets 8 and 9 with conical surfaces are made, and in the flange 2 there is a locking recess 10 under the shoulder of the sealing element Δ-shaped section 4.

Уплотнение стыков трубопроводов высокого давления работает следующим образом. Sealing the joints of high pressure pipelines works as follows.

Центровка фланцев 1 и 2 осуществляется при монтаже с помощью центрирующего кольца 5, расположенного в посадочном месте 6. При появлении давления в полости трубопровода лепестки уплотнительного элемента 4 еще плотнее (предварительно они уже прижаты) прижимаются к конусным поверхностям раструбов 8 и 9, появляющееся при этом осевое усилие от скоростного потока направлено на срыв уплотнительного элемента 4 с места и он удерживается на стыке трубопровода при помощи буртика, закрепленного в замковой выемке 10. Край лепестка уплотнительного элемента 4, расположенный со стороны нагнетания, защищен от воздействия на него скоростного потока защитной втулкой 3, жестко соединенной с фланцем 2. The alignment of flanges 1 and 2 is carried out during installation using a centering ring 5 located in the seat 6. When pressure appears in the cavity of the pipeline, the petals of the sealing element 4 are even denser (previously pressed), are pressed against the conical surfaces of the sockets 8 and 9, which appears the axial force from the high-speed flow is directed to the disruption of the sealing element 4 from its place and it is held at the junction of the pipeline by means of a shoulder fixed in the locking recess 10. The edge of the lobe of the sealing element That 4, located on the discharge side, is protected from the impact of high-speed flow by a protective sleeve 3, rigidly connected to the flange 2.

Подобная конструкция предназначается для фланцевых стыков, находящихся на поворотных участках трубопроводов высокого давления, что продиктовано удобством монтажа и демонтажа уплотнительного элемента. A similar design is intended for flange joints located on the turning sections of high pressure pipelines, which is dictated by the convenience of mounting and dismounting the sealing element.

Применение уплотнения стыков трубопроводов высокого давления предлагаемой конструкции позволяет повысить эксплуатационную надежность трубопроводной системы благодаря надежному прилеганию уплотнительного элемента к поверхностям раструбов, что достигается более точным центрированием фланцев относительно друг друга и защемлением буртика уплотнительного элемента между фланцами, а также защите лепестка уплотнительного элемента от воздействия скоростного потока со стороны нагнетания втулкой защитной. The use of sealing joints of high pressure pipelines of the proposed design can improve the operational reliability of the pipeline system due to the reliable fit of the sealing element to the surfaces of the sockets, which is achieved by more accurate centering of the flanges relative to each other and pinching the flange of the sealing element between the flanges, as well as protecting the lobe of the sealing element from the effects of high-speed flow on the discharge side by a protective sleeve.

Источники информации
1. Г.Л.Вахман, С.А.Круглов. Основы конструирования аппаратов и машин нефтеперерабатывающих заводов. М. : Гостоптехиздат, 1962 г., стр. 85, рис.60 (а, б).Sources of information
1. G.L. Vakhman, S.A. Kruglov. Fundamentals of the design of apparatuses and machines of oil refineries. M.: Gostoptekhizdat, 1962, p. 85, fig. 60 (a, b).

2. Источник тот же... стр. 85, рис.60 (в). 2. The same source ... p. 85, fig. 60 (c).

3. Авт. св. СССР 1492163, F 16 L 37/00. Быстроразъемное стыковое соединение труб. - прототип. 3. Auth. St. USSR 1492163, F 16 L 37/00. Quick disconnect butt connection of pipes. - prototype.

Claims (1)

Уплотнение стыков трубопроводов высокого давления, содержащее фланцы, центрирующее кольцо, уплотнительный элемент Δ - образного сечения, отличающееся тем, что поверхность, образующая проходное сечение уплотнительного элемента, выполнена выпуклой в сторону центра, сам уплотнительный элемент на периферии снабжен буртиком, представляющим собой односторонний клин с утолщением к периферии, а в одном из фланцев выполнена замковая выемка под буртик уплотнительного элемента, фланец, расположенный со стороны нагнетания, снабжен жестко соединенной с ним защитной втулкой, перекрывающей открытым концом край лепестка уплотнительного элемента, а на наружных поверхностях фланцев выполнено посадочное место под центрирующее кольцо. The sealing of the joints of high pressure pipelines, containing flanges, a centering ring, a Δ-shaped sealing element, characterized in that the surface forming the passage section of the sealing element is convex towards the center, the sealing element on the periphery is provided with a shoulder, which is a one-sided wedge with a thickening to the periphery, and in one of the flanges a locking recess is made for the flange of the sealing element, the flange located on the discharge side is provided with a rigid connection constant with it protective sleeve overlapping the open end edge of the petal of the sealing member, and the outer surfaces of the flanges formed by the centering seat ring.

Images