Условие от действия давления среды определяется по формуле

Условие от действия давления среды определяется по формуле

                             Рд = p/4 × D × Рр,                                        (1.2)

где Dср – средний диаметр уплотнения;

   Рр – рабочее давление среды.

Усилие Рг, необходимое для поддержания герметичности соединения в эксплуатационных условиях, определяется по формуле

                            Рг = p × Dср × bэф × m × Рр,                            (1.3)

где bэф – эффективная ширина прокладки, т.е. суммарная ширина

          уплотняющего пояска у кольца,

          для овальной прокладки bэф = 0,125 × b, где b – ширина прокладки;

  m– прокладочный коэффициент, зависящий от упругих свойств

          материала прокладки (для мягкой стали m = 5,5 , для более

          твердой легированной стали m =6,5).

При работе арматуры с газом или со смесью жидкости и газа в формулу (1.3) вводят коэффициент 2 × m.

Рисунок 5 – Расчетная схема тарелки фланца

Усилие от веса отводящих манифольдов определяется по формуле

                                      Рман = 2 × Мизг / (Dср + Dб),                                  (1.4)

где Мизг–изгибающий момент, равный произведению расстояния от центра

             тяжести отвода до оси арматуры устья на силу тяжести отвода;

     Dб– диаметр окружности, проведенный через оси болтов.

Изгибающий момент увеличивает нагрузку на часть шпилек, наиболее удаленных от манифольда. Получается рычаг, к которому приложен вес отводов. Рычаг имеет опору о прокладку фланца и растягивает часть шпилек. Так как расстояние до центра тяжести отвода от оси арматуры измеряется метрами, а от опоры фланца до шпилек – сантиметрами, то существенный вес манифольда создает большие дополнительные нагрузки на шпильки. Поскольку это усилие воспринимается только частью шпилек, условно принимают, что нагрузка Рман передается 1/3 всех шпилек соединения. Например, при шести шпильках две, расположенные ближе к отводу, будут разгружены, на двух средних нагрузка не изменится, а у двух шпилек нагрузка увеличится.

Таким образом, в формуле (1.1) для расчета суммарного эксплуатационного усилия Рэ, воспринимаемое шпильками, вес манифольда необходимо утроить.

При подаче в скважину теплоносителя (например, пара) или отборе пластовой жидкости с высокой температурой металл арматуры около проходного сечения и прокладка нагреваются. Температура шпилек будет ниже, т.к. условия их охлаждения лучше. В результате температурное расширение деталей арматуры и прокладки становится больше, чем шпилек, и они нагружаются дополнительным усилием Рт. Считая для упрощения фланцевые окончания жесткими, а шпильку и прокладку упругими, усилие от перепада температур Рт определяют по формуле

         Рт = ,                                        (1.5)    

где Dt– разность температур фланца и шпилек. Dtсоставляет примерно 7%

             от температуры рабочей среды;

   h – длина растягиваемой части шпильки, h = 2×Hфл + (4¸5) мм,

          где Hфл–толщина фланца;

   a – коэффициент теплового расширения материала фланца

         (a»1,2×10  1/°С);

hраб– высота прокладки между поверхностями ее опоры о соседние

         фланцы;

Е, Епр – модули упругости шпилек и прокладки соответственно;

f, fпр – площади горизонтального сечения шпильки и прокладки соот-

         ветственно.