Компенсация действия давления рабочей среды в уплотнительных соединениях с тонкостенными элементами
Ключевые слова:
трубопроводная арматура, уплотнительные соединения, клапан, разгрузка, уравновешивание, тонкостенная оболочка, упругая кромка, герметизирующая нагрузка, соединения «метал – метал»Аннотация
Одним из направлений совершенствования уплотнительных соединений, в частности клапанов, работающих при высоких давлениях, температурах, различной агрессивности и в условиях эксплуатационных изменений рабочей среды (например, пульсация давления), может быть их частичная, либо полная разгрузка (уравновешивание). Под разгрузкой уплотнительного соединения обычно принято понимать компенсацию действия давления рабочей среды на элементы затвора с целью обеспечения в уплотнительном стыке соединения, постоянства усилия герметизации. Разгрузка уплотнительного соединения достигается за счет определенной конструкции затвора, на который действует давление герметизируемой среды, вследствие чего может достигаться эффект самоуплотнения соединения (при частичной разгрузке). Кроме того, использование в затворе в качестве золотника и седла металлических элементов позволяет достичь определенных преимуществ и избавиться от недостатков, присущих соединениям с полимерными уплотнениями. При этом использование в качестве уплотнения (седла) со сниженной жесткостью (тонкостенной оболочкой), позволяет уменьшить усилие герметизации, масса-габаритные параметры, обеспечить постоянство усилия герметизации по периметру уплотнения (уйти от проблемы выбора отклонения формы седла). Предложенная схема разгруженного клапана отличается от существующих отсутствием жесткой связи между штоком и золотником затвора. Это позволяет минимизировать передачу действия давления рабочей среды со штока на золотник клапана, что, в свою очередь, позволит сделать седло еще более тонкостенным. При этом снижение приведенной жесткости седла также позволяет уменьшить герметизирующую нагрузку в зоне контакта золотника и седла, однако эти вопросы выходят за рамки данной статьи, и они не рассматривались.
Библиографические ссылки
Гошко А.И. Арматура трубопроводная целевого назначения. Кн. 1: Выбор. Эксплуатация. Ремонт. М. : Машино-строение, 2003. 427 с.
Гуревич Д.Ф. Трубопроводная арматура. Л. : Машиностроение, 1981. 386 с.
Кармугин Б.В., Стратиневский Г.Г., Мендельсон Д.А. Клапанные уплотнения пневмогидроагрегатов. М. : Маши-ностроение, 1983. 152 с.
Уплотнения и уплотнительная техника : справочник / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др. М. : Ма-шиностроение, 1986. 464 с.
Котелевский Ю.М. Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа. М. : Недра, 1986. 496 с.
Долотов А.М. Разработка методов расчета и проектирование уплотнений с оболочечным элементом для лета-тельных аппаратов : дис. … д-ра тех. наук. М., 1994. 280 с.
Долотов А.М. Огар П.М. , Чегодаев Д.Е. Основы теории и проектирования уплотнений пневмогидроарматуры летательных аппаратов : учеб. пособие. М. : Изд-во МАИ, 2000. 296 с.
Долотов А.М., Ермашонок С.М., Федяев А.А. Управление жесткостью тонкостенного седла клапана // Системы. Методы. Технологии. 2009. № 1 (1). С. 12–13.
Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Определение перемещений в оболоченчно-пластинчатом седле клапана // Системы. Методы. Технологии. 2013. № 2 (18). С. 22–28.
Долотов А.М. Белоголов Ю.И. Пути совершенствования клапанных уплотнительных соединений с оболочечными седлами // Енерго та ресурсозберiгаючi технологiї при експлуатацiї машин та устаткування : матерiали 4-ої мiжвузiвської науково-технiчної конференцiї викладачiв, молодих вчених та студентів. Донецьк, 2012. С. 87–88.
Герасимов С.В., Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Математическая модель динамического нагружения двухседель-ного клапана // Тр. Брат. гос. ун-та. Сер.: Естественные и инженерные науки. Братск : Изд-во БрГУ, 2012. С. 126–129.
Расчет седла уплотнительного соединения, нагруженного затвором и давлением герметизируемой среды / С.В. Герасимов, А.М. Долотов, Ю.И. Белоголов и др. // Механики XXI веку : материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. Братск, 2012. № 11. С. 106–111.
ГОСТ Р 52720–2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения. Введ. 2007–04–11. – М. : Стандартин-форм, 2007. 16 с.
Белоголов Ю.И. Компенсация усилий, действующих на затвор со стороны герметизируемой среды // Проблемы транспорта Восточной Сибири : материалы Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. Иркутск, 2012. С. 124–128.
Долотов А.М., Белоголов Ю.И. Обзор способов разгрузки золотника клапана от давления герметизируемой среды // Системы. Методы. Технологии. 2010. № 3 (7). С. 30–36.
А.с. 481744 СССР. Запорное устройство / В.А. Горлин, Е.Н. Коротков. № 1877488/25-8 ; заявл. 06.02.73 ; опубл. 25.08.75, Бюл. № 31. 2 с.
Пат. 2298127 Рос. Федерация. Клапан / Евсиков В.Е. ; заявитель и патентообладатель ОАО НПЦ «Анод». № 2005128192/06 ; заявл. 12.09.05 ; опубл. 27.04.07. 8 с.
Долотов A.M. Зацарный В.А. К обоснованию выбора оптимального технологического процесса изготовления упругого седла клапана // Вестник Львов. политехн. ин-та № 179. Львов : Вища школа,1983. С. 21–24.
Долотов A.M., Зацарный В.А. Расчет жесткости упругих затворов // Вестник Львов. политехн. ин-та № 180. Львов : Вища школа, 1983.
Шпаков О.Н. Азбука трубопроводной арматуры : справ. пособие. СПб. : Питер, 2003. 218 с.
Results of the complex studies of microstructural, physical and mechanical properties of engineering materials using in-novative methods / V.I. Shastin, S.K. Kargapoltcev, V.E. Gozbenko et al. // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. № 12 (24). P. 15269–15272.
Долотов А.М., Гозбенко В.Е., Белоголов Ю.И. Уплотнительные соединения с использованием тонкостенных элементов. Деп. рукопись 22.11.2011, № 508-В2011.
