Фланцевые соединения, прокладки и крепежные детали

 

Фланцевые соединения служат для соединения отдельных частей аппаратов: съемных крышек, люков и др. и трубопроводов. В аппаратах химических производств они являются одним из наиболее распространенных и ответственных разъемных соединений. Правильный их выбор в значительной степени предопределяет надежную работу сосудов и аппаратов.

Фланцевые соединения, применяемые в химической аппаратуре, должны отвечать следующим требованиям:

1) обеспечивать герметичность соединения при данных рабочих давлении и температуре;

2) быть прочными;

3) позволять быструю и многократную сборку и разборку соединения;

4) быть технологичными, обеспечивающими возможность их массового изготовления;

5) быть достаточно дешевыми.

По конструкции и способу соединения со штуцером или корпусом различают следующие основные виды фланцев:

– фланцы, отлитые или откованные заодно с трубой или обечайкой;

– плоские приварные фланцы;

– фланцы с утолщением у основания ("с шейкой"), привариваемые к трубе в стык;

– свободные фланцы на отбортовке и бурте;

– фланцы на резьбе.

рис. 1. Основные типы фланцев: а -в – плоские приварные; г -д – "с шейкой"; е – на отбортовке; ж – на бурте

Форма фланцев (рис. 2) по преимуществу круглая. Она удобна для изготовления заготовки и механической обработки. Фланцы труб небольшого диаметра иногда делают квадратными. Число болтов фланцев должно быть кратно четырем. Исключением являются овальные фланцы трубопроводов высокого давления. По весу они получаются не менее тяжелыми, чем круглые при тех же D _у и р _у. Болты для овальных фланцев делаются в 1,4 раза большего диаметра, чем болты круглых фланцев с четырьмя отверстиями для того, чтобы сохранить необходимую площадь сечения болтов.

Фланцы всегда работают в паре или с другим фланцем, или с заглушкой, имеющей те же присоединительные размеры.

Для крепления фланцевого соединения при давлении до 1,6 МПа и температуре до 200 °С применяют болты, при более высоких температурах и давлениях – шпильки, снабженные гайками с обеих сторон, т.к. у головки болтов возникают очень значительные местные напряжения. Шаг по болтовой окружности обычно принимают равным (2,5¸4) d (d – наружный диаметр резьбы).

рис. 2. Форма фланцев:

а – круглая; б – квадратная; в – овальная

 

Уплотнение фланцевых соединений достигается сжатием с определенной силой, обеспечивающей герметичность, уплотняемых поверхностей непосредственно друг с другом (беспрокладочное соединение) или через посредство расположенных между ними прокладок из более мягких материалов.

Наибольшее распространение имеет прокладочное уплотнение, применяемое в соединениях низкого, среднего и высоких давлений, а также при вакууме. В таких соединениях уплотнение достигается тем, что значительно более мягкая, чем основной материал фланца, прокладка деформируется и заполняет все неровности на уплотнительной поверхности фланцев.

Беспрокладочные соединения применяются значительно реже, как правило, при повышенных давлениях и в тех случаях, когда невозможно применить прокладки по температурным или каким-либо другим условиям. В этом случае уплотнение достигается за счет узкого пояска деформации материала, возникающего в месте касания под действием осевых сил. Уплотнения с упругой деформацией обеспечивают многократную сборку и разборку. Однако они обычно требуют дополнительной шлифовки уплотняемых поверхностей почти после каждой разборки. Необходимость достаточно сложной и дорогостоящей обработки уплотняемых поверхностей является главным недостатком беспрокладочных соединений, поэтому там, где это допускается по температурным, коррозионным и другим условиям, для обеспечения лучшей герметичности и уменьшения необходимой для этого силы сжатия уплотняемых поверхностей, помещается прокладка.

Форма уплотнительных поверхностей.

 

рис. 3. Типы уплотнительных поверхностей фланцевых соединений:

а – с плоской уплотнительной поверхностью; б – с выступом-впадиной; в – соединение "шип-паз"; г – соединение "в замок"; д – с линзовой прокладкой; е – с овальной прокладкой