RU2635950C1

RU2635950C1 - Sealing gasket for flange connection

Info

Publication number: RU2635950C1
Application number: RU2016116662A
Authority: RU
Inventors: Олег Юрьевич Исаев; Александр Олегович Исаев
Original assignee: Олег Юрьевич Исаев
Priority date: 2016-04-27
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2017-11-17

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: sealing gasket has a field width equal to or close to the width offlanges sealing surface, and comprises a multilayer seal. The sealing is made with different thicknesses along the width of the gasket, while the layers of gasket contacting the surface of flanges are formed of soft sealing materials. The gasket part, having the maximum thickness, serves as the main seal zone and can be located along the outer, inner edge or in the middle of the flange surface.

EFFECT: overlapping of the entire sealing surface of flanges and its reliable protection against the effects of aggressive and coking medias, ensuring the estimated compression pressure of the gasket.

8 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к плоским уплотнительным прокладкам для герметизации разъемных фланцевых соединений, например фланцевых соединений трубопроводов, арматуры, сосудов, работающих под давлением, и т.п.The invention relates to flat sealing gaskets for sealing detachable flange joints, for example flange joints of pipelines, fittings, pressure vessels, etc.

Изобретение направлено на решение проблемы защиты зеркала фланцев от агрессивных, коксующихся сред, сред, образующих пирофорные соединения.The invention is aimed at solving the problem of protecting the flange mirrors from aggressive, coking media, media forming pyrophoric compounds.

Стандартные фланцевые соединения «соединительный выступ», «выступ-впадина» любого типоразмера имеют ширину уплотнительной поверхности большую, чем ширина прокладки, в связи с чем в собранном фланцевом соединении образуется полость, ограниченная внутренним диаметром прокладки и незащищенными поверхностями фланцев. В данной полости образуется застойная зона, что может привести к коррозионному повреждению уплотнительных поверхностей фланцев и отложению коксующихся или пирофорных соединений.Standard flange joints “connecting ledge”, “ledge-depression” of any size have a sealing surface width greater than the width of the gasket, and therefore a cavity is formed in the assembled flange connection, limited by the internal diameter of the gasket and unprotected surfaces of the flanges. A stagnant zone forms in this cavity, which can lead to corrosion damage to the sealing surfaces of the flanges and the deposition of coking or pyrophoric compounds.

Использование прокладок с шириной поля, равной либо близкой по ширине уплотнительной поверхности фланцев, невозможно из-за увеличения площади и снижения давления обжатия прокладки.The use of gaskets with a field width equal to or close to the width of the sealing surface of the flanges is not possible due to an increase in area and a decrease in the compression pressure of the gasket.

В качестве прототипа выбрана спирально-навитая прокладка тип Д и В с ограничителями сжатия по ОСТ 26.260.454-99. Прокладки данной конструкции имеют ширину, близкую по размеру ширине уплотнительной поверхности фланцев, и состоят из уплотнения расчетной ширины и одного или двух ограничителей сжатия, выполняющих не только функцию силового элемента, предотвращающего передавливание прокладки, но и функцию закрытия поля уплотнительной поверхности фланцев. Уплотнение выполнено многослойным, в виде навитой спирали из V-образных чередующихся слоев нержавеющей стальной ленты и наполнителя в виде ленты из терморасширенного графита, паронита, фторопласта.As a prototype, a spiral-wound gasket type D and B with compression limiters according to OST 26.260.454-99 was selected. Gaskets of this design have a width close in size to the width of the sealing surface of the flanges, and consist of a seal of the design width and one or two compression limiters that perform not only the function of the force element preventing crushing of the gasket, but also the function of closing the field of the sealing surface of the flanges. The seal is multilayer, in the form of a wound spiral of V-shaped alternating layers of stainless steel tape and a filler in the form of a tape of thermally expanded graphite, paronite, fluorine plastic.

Однако, поскольку фланцы имеют дефекты поверхности и отклонения от плоскостности, плотного прилегание металлического ограничителя сжатия к уплотнительным поверхностям фланцев не происходит, а наличие тонкой щели может дополнительно провоцировать щелевую коррозию уплотнительных поверхностей фланцев.However, since the flanges have surface defects and deviations from flatness, there is no tight fit of the metal compression stop to the sealing surfaces of the flanges, and the presence of a thin gap can additionally provoke crevice corrosion of the sealing surfaces of the flanges.

Задачей предлагаемого изобретения является создание уплотнительной прокладки, способной надежно закрыть и защитить всю уплотнительную поверхность фланцев от воздействия агрессивных и коксующихся сред, не снижая давления обжатия прокладки.The objective of the invention is to provide a sealing gasket capable of reliably closing and protecting the entire sealing surface of the flanges from the effects of aggressive and coking media without reducing the compression pressure of the gasket.

Указанный технический результат достигается тем, что уплотнительная прокладка для фланцевого соединения, имеющая ширину поля, равную или близкую ширине уплотнительной поверхности фланцев, согласно изобретению выполнена многослойной и разной толщины по ширине прокладки, при этом слои прокладки, контактирующие с поверхностью фланцев, сформированы из мягких уплотнительных материалов.The specified technical result is achieved in that the gasket for the flange connection, having a field width equal to or close to the width of the sealing surface of the flanges, according to the invention is made of multilayer and different thicknesses along the width of the gasket, while the layers of the gasket in contact with the surface of the flanges are formed of soft sealing materials.

Слои, контактирующие с поверхностью фланцев, выполнены из таких мягких уплотнительных материалов, как, например, резина, паронит, фторопласт, армированный и неармированный ТРГ и т.д.The layers in contact with the surface of the flanges are made of such soft sealing materials as, for example, rubber, paronite, fluorine plastic, reinforced and unreinforced TRG, etc.

По выполняемым функциям в прокладке можно выделить три зоны:Three functions can be distinguished according to the functions performed in the gasket:

- зону основного уплотнения, имеющую максимальную толщину, которая может быть выполнена как по внешнему, так и по внутреннему краю или посередине, относительно поверхности фланца;- the area of the main seal having a maximum thickness, which can be performed both on the outer and inner edges or in the middle, relative to the surface of the flange;

- тампонирующую зону прокладки, имеющую минимальную толщину, отвечающую за предотвращение контакта уплотняемой среды с поверхностью фланцев и находящуюся по внутреннему краю прокладки;- a plugging zone of the gasket having a minimum thickness, responsible for preventing contact of the medium being sealed with the surface of the flanges and located on the inner edge of the gasket;

- дистанцирующую зону прокладки, имеющую минимальную толщину, отвечающую за центрирование прокладки во фланцевом соединении и находящуюся по внешнему краю прокладки.- a spacing zone of the gasket having a minimum thickness, which is responsible for centering the gasket in the flange joint and located on the outer edge of the gasket.

В зависимости от сжимаемости уплотнительного материала отношение максимальной толщины прокладки к его минимальной толщине находится в пределах от 1,1:1 до 3:1.Depending on the compressibility of the sealing material, the ratio of the maximum thickness of the gasket to its minimum thickness is in the range from 1.1: 1 to 3: 1.

В некоторых вариантах исполнения уплотнительная прокладка сформирована из двух больших уплотнительных колец с шириной, равной или близкой ширине уплотнительной поверхности фланцев, примыкающих друг к другу, между которыми в зоне основного уплотнения размещено кольцо малого диаметра. Причем это кольцо может быть выполнено как из мягких уплотнительных материалов, таких, например, как резина, паронит, фторопласт, армированный и неармированный ТРГ и т.д., так и в виде металлического кольца с поперечным волнообразным сечением.In some embodiments, the sealing gasket is formed of two large sealing rings with a width equal to or close to the width of the sealing surface of the flanges adjacent to each other, between which a small diameter ring is placed in the area of the main seal. Moreover, this ring can be made of soft sealing materials, such as, for example, rubber, paronite, fluoroplastic, reinforced and unreinforced TRG, etc., and in the form of a metal ring with a transverse wave-like cross section.

Кроме того, прокладка может быть сформирована из большого уплотнительного кольца с шириной, равной или близкой уплотнительной поверхности фланцев, и двух уплотнительных колец меньшей ширины, симметрично размещенных по разные стороны от большого уплотнительного кольца в зоне основного уплотнения, при этом большое и два малых кольца изготовлены из одинаковых или различных мягких уплотнительных материалов.In addition, the gasket can be formed from a large o-ring with a width equal to or close to the sealing surface of the flanges, and two smaller o-rings, symmetrically placed on opposite sides of the large o-ring in the area of the main seal, with the large and two small rings made from the same or different soft sealing materials.

При обжатии предлагаемой прокладки первоначально уплотняется утолщенная уплотнительная часть прокладки, а после ее обжатия до требуемого значения начинают обжиматься более тонкие ее части. При этом несмотря на увеличение площади контакта и, как следствие, незначительное обжатие тампонирующей зоны прокладки, составляющее 5-15% от величины сжимаемости материала, такого обжатия достаточно, чтобы заполнить все пространство между фланцами, не оставляя места для осаждения коксующихся и пирофорных соединений, и предотвратить доступ уплотняемой среды к поверхности фланцев, что в свою очередь исключает их коррозионное повреждение.When compressing the proposed gasket, the thickened sealing part of the gasket is initially compacted, and after its compression to the desired value, its thinner parts begin to be crimped. Moreover, despite the increase in the contact area and, as a result, a slight compression of the plugging zone of the gasket, amounting to 5-15% of the compressibility of the material, such compression is enough to fill the entire space between the flanges, leaving no room for deposition of coking and pyrophoric compounds, and prevent access of the sealing medium to the surface of the flanges, which in turn eliminates their corrosion damage.

Ширину и месторасположение утолщенной уплотнительной части прокладки выбирают исходя из требуемых давлений обжатия и фактического состояния поверхности фланцев.The width and location of the thickened sealing part of the gasket is selected based on the required compression pressures and the actual state of the surface of the flanges.

Прокладка может быть изготовлена путем склеивания или любым другим способом скрепления плоских уплотнительных колец разного диаметра.The gasket can be made by gluing or by any other method of fastening flat sealing rings of different diameters.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема размещения заявляемой прокладки внутри фланцевого соединения; на фиг. 2 - прокладка с утолщенной частью со стороны внешнего края фланца; на фиг. 3 - прокладка с утолщенной частью в средней части; на фиг. 4 - прокладка с утолщенной частью со стороны внутреннего края фланца; на фиг. 5 - прокладка с внутренним малым кольцом из мягкого уплотнительного материала; на фиг. 6 - прокладка с волновым металлическим основанием; на фиг. 7 - прокладка из трех уплотнительных колец - внутреннего широкого кольца и двух колец меньшей ширины.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a layout of the inventive gasket inside a flange connection; in FIG. 2 - gasket with a thickened part from the side of the outer edge of the flange; in FIG. 3 - gasket with a thickened part in the middle part; in FIG. 4 - gasket with a thickened part from the side of the inner edge of the flange; in FIG. 5 - gasket with an inner small ring of soft sealing material; in FIG. 6 - gasket with a wave metal base; in FIG. 7 - a gasket of three o-rings - the inner wide ring and two rings of smaller width.

Уплотнительная прокладка 1 для фланцевого соединения имеет ширину поля, равную или близкую ширине уплотнительной поверхности фланца 2, и размещается во впадине 3 фланцевого соединения (фиг. 1). Прокладка выполнена многослойной, например, из чередующихся слоев металлического волнового основания и мягкого наполнителя, причем ее внешние слои всегда изготовлены из мягких уплотнительных материалов, например резины, паронита, фторопласта, армированного или неармированного ТРГ и т.д. Толщина прокладки 1 по ширине различна. В прокладке можно выделить зону основного уплотнения с утолщенной частью 4, которая может размещаться со стороны внешнего (фиг. 2) или внутреннего (фиг. 4) края фланца, а также посередине прокладки с образованием тонких кольцевых слоев 5 по обе стороны (фиг. 3), представляющих собой дистанцирующую по внешнему краю и тампонирующую по внутреннему краю зоны прокладки. Соотношение максимального размера толщины утолщенной части 4 к минимальной толщине прокладки варьируется в диапазоне от 1,1:1 до 3:1 и определяется степенью сжимаемости уплотнительного материала.The gasket 1 for the flange connection has a field width equal to or close to the width of the sealing surface of the flange 2, and is located in the cavity 3 of the flange connection (Fig. 1). The gasket is multilayer, for example, of alternating layers of a metal wave base and soft filler, and its outer layers are always made of soft sealing materials, for example rubber, paronite, fluoroplastic, reinforced or unreinforced TG, etc. The thickness of the strip 1 is different in width. In the gasket, you can select the zone of the main seal with a thickened part 4, which can be placed on the side of the outer (Fig. 2) or inner (Fig. 4) edge of the flange, as well as in the middle of the gasket with the formation of thin annular layers 5 on both sides (Fig. 3 ), which are spacing along the outer edge and tamponing along the inner edge of the gasket zone. The ratio of the maximum thickness size of the thickened part 4 to the minimum thickness of the gasket varies in the range from 1.1: 1 to 3: 1 and is determined by the degree of compressibility of the sealing material.

Прокладка может быть изготовлена путем склеивания или любым другим способом скрепления плоских уплотнительных колец разного диаметра: двух больших колец 6 и размещенного между ними меньшего кольца 7 (фиг. 5). Для формирования прокладки может быть использовано одно большое уплотнительное кольцо 10, имеющее ширину, равную или близкую к уплотнительной поверхности фланцев 2, и два уплотнительных кольца 11 меньшей ширины. В этом случае кольца меньшей ширины 11 размещают симметрично друг другу по разные стороны от большого уплотнительного кольца 10 для образования зоны основного уплотнения (фиг. 7). При этом в обоих случаях уплотнительные кольца могут быть изготовлены из однотипных или различных уплотнительных материалов, например резины, паронита, фторопласта, армированного или неармированного ТРГ и т.д.The gasket can be made by gluing or by any other method of fastening flat sealing rings of different diameters: two large rings 6 and a smaller ring 7 placed between them (Fig. 5). To form the gasket can be used one large o-ring 10, having a width equal to or close to the sealing surface of the flanges 2, and two o-rings 11 of a smaller width. In this case, the rings of smaller width 11 are placed symmetrically to each other on opposite sides of the large sealing ring 10 to form a zone of the main seal (Fig. 7). Moreover, in both cases, the sealing rings can be made of the same or different sealing materials, for example rubber, paronite, fluoroplastic, reinforced or unreinforced TRG, etc.

Прокладка также может быть изготовлена путем плакирования волнового металлического основания 8 уплотнительным материалом 9 большей ширины (фиг. 6). Использование металлического кольца 8 с волнообразным профилем повышает гибкость прокладки в радиальном направлении. Кроме того, металлическое основание 8 может иметь и другую форму, например гладкую или зубчатую.The gasket can also be made by cladding the wave metal base 8 with a sealing material 9 of greater width (Fig. 6). The use of a metal ring 8 with a wavy profile increases the flexibility of the gasket in the radial direction. In addition, the metal base 8 may have another shape, for example, smooth or toothed.

Предлагаемая прокладка может быть выполнена круглой, овальной, прямоугольной или любой другой замкнутой формы. Прокладка может снабжаться внутренними перемычками.The proposed gasket can be made round, oval, rectangular or any other closed shape. The gasket may be provided with internal jumpers.

При использовании предлагаемой прокладки отсутствует необходимость точного выполнения ее диаметрального размера при изготовлении из-за возможности подрезки по месту мягких краев прокладки.When using the proposed gasket there is no need to accurately perform its diametric size in the manufacture due to the possibility of trimming in place of the soft edges of the gasket.

Таким образом, заявляемая прокладка обладает способностью надежно закрывать всю поверхность фланца, тем самым предотвращая образование коксовых или пирофорных соединений на поверхности фланцев, а также предотвращая их коррозионное повреждение, при этом обеспечивая расчетное давление обжатия.Thus, the inventive gasket has the ability to reliably close the entire surface of the flange, thereby preventing the formation of coke or pyrophoric compounds on the surface of the flanges, as well as preventing their corrosion damage, while ensuring the estimated compression pressure.

Claims

1. Уплотнительная прокладка для фланцевого соединения, имеющая ширину поля, равную или близкую ширине уплотнительной поверхности фланцев, и содержащая многослойное уплотнение, отличающаяся тем, что уплотнение выполнено с разной толщиной по ширине прокладки, при этом слои прокладки, контактирующие с поверхностью фланцев, сформированы из мягких уплотнительных материалов.1. A sealing gasket for a flange connection, having a field width equal to or close to the width of the sealing surface of the flanges, and comprising a multilayer seal, characterized in that the seal is made with different thicknesses along the width of the gasket, while the layers of the gasket in contact with the surface of the flanges are formed from soft sealing materials.

2. Уплотнительная прокладка по п. 1, отличающаяся тем, что часть прокладки, имеющая максимальную толщину и выполняющая функцию зоны основного уплотнения, выполнена по внешнему или внутреннему краю поверхности фланца.2. A sealing gasket according to claim 1, characterized in that the part of the gasket having a maximum thickness and serving as a zone of the main seal is made on the outer or inner edge of the flange surface.

3. Уплотнительная прокладка по п. 1, отличающаяся тем, что часть прокладки с максимальной толщиной выполнена посередине поля прокладки.3. A sealing gasket according to claim 1, characterized in that a part of the gasket with a maximum thickness is made in the middle of the gasket field.

4. Уплотнительная прокладка по п. 1, отличающаяся тем, что отношение максимальной толщины прокладки к ее минимальной толщине находится в пределах от 1,1:1 до 3:1.4. A sealing gasket according to claim 1, characterized in that the ratio of the maximum thickness of the gasket to its minimum thickness is in the range from 1.1: 1 to 3: 1.

5. Уплотнительная прокладка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве мягкого уплотнительного материала использован фторопласт, или резина, или паронит, армированный или неармированный ТРГ.5. A sealing gasket according to claim 1, characterized in that fluoroplastic or rubber or paronite reinforced or unreinforced TRG is used as a soft sealing material.

6. Уплотнительная прокладка по п. 1, отличающаяся тем, что она сформирована из большого уплотнительного кольца с шириной уплотнительной поверхности фланцев и двух уплотнительных колец меньшей ширины, симметрично размещенных по разные стороны от большого уплотнительного кольца, при этом кольца изготовлены из одного или различных уплотнительных материалов.6. The sealing gasket according to claim 1, characterized in that it is formed of a large sealing ring with a width of the sealing surface of the flanges and two sealing rings of smaller width symmetrically placed on different sides of the large sealing ring, while the rings are made of one or different sealing materials.

7. Уплотнительная прокладка по п. 1, отличающаяся тем, что она сформирована из двух примыкающих друг к другу уплотнительных колец, между которыми в зоне основного уплотнения размещено кольцо малого диаметра.7. A sealing gasket according to claim 1, characterized in that it is formed of two sealing rings adjacent to each other, between which a small diameter ring is located in the area of the main seal.

8. Уплотнительная прокладка по п. 1, отличающаяся тем, что она сформирована из двух примыкающих друг к другу уплотнительных колец, между которыми в зоне основного уплотнения размещено металлическое кольцо с волнообразным сечением.8. A sealing gasket according to claim 1, characterized in that it is formed of two sealing rings adjacent to each other, between which a metal ring with a wavy section is placed in the area of the main seal.