2.6. Фланцевые соединения

Фланцевые соединения применяют для разъёмного соединения составных частей корпуса, крышки с корпусом и т.д. На фланцах присоединяют к аппаратам трубы, арматуру. Соединение состоит из двух фланцев, прокладки, которую размещают между уплотнительными поверхностями фланцев (рис. 2.5 а), болтов (шпилек), гаек и шайб. В целях исключения самоотвинчивания гаек под действием приложенных нагрузок применяют пружинные шайбы или контргайки. Фланцевые соединения стандартизо­ваны. По форме уплотнительной поверхности различают следующие типы фланцев: выступ-впадина, шип-паз (исполнение 1) и с гладкой поверхностью (исполнение 2).

б

олтов

б

а

б)

D_б

г

в

Рис. 2.5. Фланцевое соединение: а – фланцевое соединение корпуса с эллиптической крышкой; б – размеры плоского фланца;

в – фланцевое соединение корпуса с плоской крышкой;

г – неметаллическая прокладка

Фланцы плоские приварные с гладкой уплотнительной поверхностью (рис. 2.5) применяют при р < 2.5 МПа и t  300⁰С. Размеры таких фланцев для аппаратов выбирают по внутреннему диаметру аппаратa и условному давлению по табл.11. Для герметизации фланцевого соединения применяют прокладки различной конструкции 1.

Плоские неметаллические прокладки (рис 2.5 г) используют для уплотнения гладких поверхностей фланцев. Прокладки из резины применяют в диапазоне температур от -30°С до 100°С и давлении до 0 6 МПа. Паронит выдерживает температуру до 400⁰С и давление до 2.5 МПа. Асбестовый картон применяют для прокладок при давлении до 1.6 МПа и температуре до 550°С. Фторопласт используют в диапазоне температур от -200^СС до +250°С независимо от давления. Размеры прокладок выбирают по внутреннему диаметру аппарата D и условному давлению р_у по табл.12 .

Фланцы и прокладки, подобранные по стандартам, в расчёте не нуждаются.

При конструировании аппаратов выполняют проверочный расчёт болтов в соответствии с ОСТ 26-373-82 по следующей методике.

1.Определяют нагрузку, действующую на фланцевое соединение от внутреннего давления Р_R :

(2.17) (2.17)

где средний диаметр прокладки;D_сп = 0,5(D_п + d_п), (см. рис 2.5 г и табл.12).

2 . Рассчитывают реакцию прокладки

(2.18)

где: в_п - ширина прокладки; в_п = 0,5(D_п –d_п); m=1 - для прокладок из резины; m =2.5 - для прокладок из других материалов;

в₀ – эффективная ширина прокладки:

при вп ≤15мм,	во = 0,5вп
при во >15мм,	;

3.Определяют болтовую нагрузку при сборке Р_Б1.

Принимают наибольшее значение из трёх расчетных:

Р_Б1=D_спв₀q, (2.19)

где q=20 МПа - для прокладок из паронита, резины и картона асбестового, q=10 МПа - для прокладок из фторопласта.

(2.20)

(2.21)

4.Проверяют прочность болтов при монтаже по условию

(2.22)

5.Проверяют прочность болтов в период эксплуатации

(2.23)

где и- допускаемые напряжения для материала болта при 20°С и при рабочей температуре (табл.13);n_Б – количество болтов (табл.11, n_Б = z); f_Б – площадь поперечного сечения стержня болта. Болтовая нагрузка в рабочих условиях:

(2.24)

Если условия (2.22) или (2.23) не выполняются, то увеличивают число болтов, но так, чтобы оно оставалось кратным четырём. Болты, винты, гайки и шайбы являются стандартными изделиями, их размеры приведены в табл. 14 - 20.