Герметичность фланцевых соединений с прокладками из терморасширенного графита в химическом оборудовании, работающем под давлением газовых сред тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат наук Полякова Надежда Сергеевна

• Полякова Надежда Сергеевна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Полякова Надежда Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ГЕРМЕТИЧНОСТЬ РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И

ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРОКЛАДОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В

ОБОРУДОВАНИИ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

1.1 Материалы, применяемые в настоящее время для производства прокладок РС химического оборудования

1.2 Обзор современного состояния работ по исследованию свойств ТРГ. Современное представление и исследование свойств ТРГ

1.3 Постановка задачи исследования

1.4 Выводы по главе

ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ

ГЕРМЕТИЗАЦИИ ФС С ПРОКЛАДКАМИ,

ВЫПОЛНЕННЫМИ ИЗ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА

2.1 Описание экспериментальной установки

2.2 Опытная модель узла фланцевого соединения

2.3 Прибор для количественной оценки величины утечки уплотняемого газа (расходомера)

2.4 Тарировка расходомера

2.5 Методика проведения эксперимента

2.6 Обработка результатов экспериментальных исследований плоских фланцевых соединений и анализ результатов исследования

2.6.1 Определение прокладочного коэффициента плоских прокладок, выполненных из ТРГ с перфорированной армировкой из стали

2.6.2 Определение прокладочного коэффициента спирально-навитых прокладок (СНП)

2.6.3 Обработка результатов экспериментальных исследований плоских прокладок, установленных во фланцевое соединение типа «шип-паз» и анализ результатов исследования

2.6.4 Исследование проницаемости материала прокладки

2.6.5 Сравнение герметизирующей способности плоских прокладок из ТРГ, установленных в соединении с шип-пазом и с плоскими фланцами и СНП

2.7 Выводы по главе

ГЛАВА 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ РАЗРУШЕНИЯ ПЛОСКИХ

ПРОКЛАДОК

3.1 Нейтральный радиус прокладки и характер её деформации при нагружении осевой силой

3.2 Условия трения пары: прокладка из ТРГ — фланец

3.3 Силовой анализ стадий нагружения прокладки

3.4 Конструкция узла уплотнения

3.5 Выводы по главе

ГЛАВА 4 ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ ШИРИНЫ ПРОКЛАДКИ ВО

ФЛАНЦЕВОМ СОЕДИНЕНИИ И МЕСТА ЕЁ

РАЗМЕЩЕНИЯ

4.1 Определение рациональной ширины прокладки

4.2 Определение места размещения прокладки рациональной ширины между фланцами

4.2.1 Определение места размещения между фланцами прокладки рациональной ширины, выполненной из паранита и ТРГ

4.2.2 Определение влияния места размещения прокладки из ТРГ на её ширину, при заданной степени

герметичности соединения

4.3 Выводы по главе

ГЛАВА 5 ОСОБЕННОСТИ РАСЧЁТА НА ГЕРМЕТИЧНОСТЬ

ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ С ПРОКЛАДКАМИ ИЗ

ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА

5.1 Оценка деформационной способности прокладок из

ТРГ

5.2 Определение силы затяжки крепёжных элементов фланцевого соединения

5.3 Влияние переменного значения деформационных характеристик ТРГ на режимы затяжки резьбовых крепежных элементов соединения

531 Однообходный режим затяжки (уравнительный)

5 3 2 Пообходно-уравнительный режим затяжки

54 Оценка рационального значения ширины прокладки

55 Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Грандиозные масштабы производственной деятельности человека привели к большим позитивным преобразованиям в мире, и в частности, в химической промышленности. Возросшие скорости и параметры технологических процессов химических производств диктуют условия создания безопасного химического оборудования. Безопасность работы оборудования химической промышленности в первую очередь связано с обеспечением герметичности его фланцевых соединений.

По мере развития химической промышленности повышения эффективности производства, сокращение выбросов загрязняющих веществ в биосферу и поддержание окружающей среды на должном уровне особенно актуально. В решении этой задачи немаловажная роль принадлежит высокому качеству сборки и эксплуатации фланцевых соединений.

Надёжность работы оборудования, находящегося под давлением или вакуумом, во многом определяется герметичностью его фланцевых соединений, которая обеспечивается применением специальных уплотнительных узлов. Уплотнительный узел служит для разделения сред и предотвращения или уменьшения утечки сред через фланцевые соединения до допускаемых пределов, что существенным образом улучшает экологическую ситуацию не только в пределах промышленного предприятия, а и во всей биосфере. Нарушение герметичности соединений приводит к загрязнению окружающей среды вредными веществами, снижает экономичность производства вследствие потерь сырья и конечного продукта, уменьшает безопасность эксплуатации оборудования.

Любое разъёмное герметичное соединение состоит из комплекса деталей, которые обеспечивают его герметичность и прочность. Для обеспечения герметичности фланцевого соединения, как правило, применяют специальные уплотнительные элементы — прокладки.

Для уплотнения фланцевых соединений в химическом оборудовании применяются прокладки, выполненные из паронита, резины, картона, фторопласта-4 и композиционных материалов на их основе. Так же применяют мягкие металлические прокладки, например алюминиевые.

Интенсивное совершенствование оборудования химической промышленности предъявляет повышенные требования к композиционным материалам, используемым

для производства уплотнительных элементов, которые эксплуатируются в условиях воздействия значительных перепадов температур и давлений, коррозионно-активных сред.

Таким образом, прокладочные материалы должны обладать достаточной пластичностью и упругостью, сохранять свои свойства при рабочей температуре среды и не подвергаться коррозии.

На данный момент в мировой практике широкое распространение получили уплотнительные элементы, выполненные из материала на основе терморасширенного графита (ТРГ) и его композитов. Данный материал обладает рядом уникальных свойств, которые не присущи другим уплотнительным материалам: такие, как низкая плотность, высокая восстанавливаемость, стойкость к воздействию агрессивных сред, термостойкость.

Несмотря на всё возрастающее распространение, многие свойства ТРГ до настоящего времени ещё не изучены, что осложняет расчёт и конструирование герметичных фланцевых соединений (ФС) с прокладками из данного материала.

В работе исследуются прокладки размеров среднего диапазона с наружным диаметром 115-150 мм и внутренним100 мм фирмы ООО «ИЛЬМА».

Целью диссертационной работы является изучение герметизирующей

способности прокладок, выполненных из терморасширенного графита, армированных стальной перфорированной пластиной и спирально-навитых, а также определение их исходных параметров для расчета на герметичность круглых фланцевых соединений оборудования (КФС) химических производств.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- исследовать условия герметичности круглых фланцевых соединений;

- исследовать проницаемость прокладок;

- провести силовой анализ работы ФС с прокладками из ТРГ, армированных стальной пластиной, для определения условия их разрушения;

- определить особенности расчета ФС с данными прокладками, с учетом их рациональной ширины и места расположения во ФС.

Во введении обоснована проблема герметичности фланцевых соединений оборудования химических производств, применения различных материалов для прокладок, изложена актуальность, цель и основные задачи диссертационной работы.

В первой главе, посвященной обоснованию и формулированию задач исследования, приведен статистический анализ современных материалов, применяемых для изготовления герметизирующих прокладок, а также проанализированы известные сведения по герметизации разъёмных соединений. Приведен анализ современного состояния работ по исследованию уплотнительных узлов с прокладками из углеродных материалов.

Во второй главе представлены методика и результаты экспериментальных исследований условий герметичности ФС с различными типами прокладок, выполненных из ТРГ, и приведены полученные в результате обработки экспериментальных данных значения прокладочного коэффициента, коэффициентов проницаемости, выражения для определения критерия герметичности для рассматриваемых прокладок. Представлена новая конструкция уплотнения вала.

В третьей главе приведен силовой анализ фланцевого соединения, на основании которого установлены причины разрушения прокладок из ТРГ, армированных стальной перфорированной пластиной, под действием радиальной силы, создаваемой давлением среды. Даны рекомендации по установочным зазорам прокладок в ФС типа «шип-паз».

В четвертой главе даны обоснованные рекомендации по выбору рациональной ширины прокладки и зоны её размещения между замыкающими поверхностями фланцевого соединения. Представлены результаты исследования влияния ширины прокладки и зоны её размещения между фланцами на металлоёмкость ФС.

В пятой главе представлены особенности расчёта разъемных соединений с прокладками из ТРГ на герметичность с учетом полученных результатов исследований и новых данных из технической литературы. Использование новых данных позволяет существенно уменьшить требуемые нагрузки на элементы ФС с прокладками из ТРГ, и вследствие этого снизить материалоемкость всего ФС на 10-30%.

Также в главе отражено влияние переменного модуля упругости прокладки на силу затяжки и режимы затяжки крепёжных элементов разъемного соединения.

Каждая глава заканчивается краткими выводами. Работу завершают основные выводы и рекомендации.

В приложении приведены первичные данные экспериментальных исследований, результаты обработки этих данных и акт о внедрении результатов исследований

деформационных характеристик прокладочного материала из ТРГ при разработке и эксплуатации РС в качестве нормативных материалов в ООО «ИЛЬМА».

Научная новизна:

- получены новые экспериментальные зависимости утечки уплотняемой среды от ее давления, удельной нагрузки на уплотняющие поверхности и геометрических параметров плоских и спирально-навитых прокладок из ТРГ для круглых ФС;

- установлено, что при использовании плоских прокладок из ТРГ, армированных стальной перфорированной пластиной, применяемых в плоских ФС без радиальных ограничений, величина утечки уплотняемой среды составляет сумму величин утечки через материал прокладки и через зону ее сопряжения с замыкающими поверхностями фланцев, причем последняя в среднем в 1,5 раза меньше первой;

- определены условия разрушения плоских прокладок из ТРГ, армированных стальной перфорированной пластиной, под действием давления уплотняемой среды и максимально допускаемый исходный радиальный зазор между наружными диаметрами прокладки и паза (впадины) в ФС;

- установлены условия размещения прокладки из ТРГ в ФС исходя из соотношения масс крепежных деталей и фланцев и необходимость ограничения радиальной деформации наружного диаметра прокладки с целью уменьшения утечки среды.

Практическая значимость.

- уточнена методика расчета ФС с плоскими прокладками из материала на основе ТРГ и армированных стальной перфорированной пластиной, спирально навитых прокладок, установленных между круглыми плоскими фланцами и в «шип-паз» на герметичность;

- уточнена методика расчета ФС по определению силовых и геометрических параметров на основе выражений для определения максимального давления среды на прокладку из ТРГ с армированной стальной перфорированной пластиной, ее максимальной деформации и установочных зазоров во ФС типа «шип-паз», ширины и зоны размещения прокладки, с целью минимизации материалоемкости ФС;

- по результатам диссертации разработаны и использованы в ОАО «ИЛЬМА» заводские нормали для проектирования прокладок на основе ТРГ;

- разработана конструкция уплотнения вала, получено положительное решение по заявке на Патент РФ на ПМ № 2015156255 от 28.12.2015 г.

Результаты работы внедрены в ООО «ИЛЬМА» в качестве нормативного технического материала для проектирования и эксплуатации разъемных герметичных соединений с прокладками из ТРГ.

Автор защищает:

- результаты аналитических и экспериментальных исследований условий герметичности прокладок, выполненных на основе ТРГ;

- результаты аналитических и экспериментальных исследований условия разрушения прокладок из ТРГ под действием давления уплотняемой среды;

- расчёт основных конструктивных и эксплуатационных параметров фланцевого соединения с прокладками из ТРГ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Герметичность фланцевых соединений с прокладками из терморасширенного графита в химическом оборудовании, работающем под давлением газовых сред»

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на VII международном Симпозиуме молодых ученых, аспирантов и студентов «Техника и технология экологически чистых производств» (Москва, 2003), 8-ой международной конференции «Актуальные проблемы науки ХХ1 века» (Москва, 2016) и VII Международной научно-практической конференции «Достижения и проблемы современной науки» (Санкт-Петербург, 2016).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 работ, из которых 4 - в журналах, рецензируемых ВАК, тезисы 3 докладов на международных симпозиуме и научно-технических конференциях. Получено положительное решение по заявке на Патент РФ на ПМ № 2015156255 от 28.12.2015 г.

Структура и объем работы.

Содержание диссертации изложено на 124 странице основного текста, содержит 36 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 115 наименований. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка используемой литературы и приложения.

ГЛАВА 1

ГЕРМЕТИЧНОСТЬ РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРОКЛАДОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ОБОРУДОВАНИИ ХИМИЧЕСКИХ

ПРОИЗВОДСТВ

В технологических схемах химических производств применяется большое количество разъемных неподвижных соединений, необходимых для эксплуатации и ремонта химического оборудования. На каждый аппарат - колону, сборник, реактор, теплообменник, на каждую машину или агрегат, приходится минимум три - четыре разъемных соединения для их функционирования. Технологические трубопроводы также имеют много разъемных соединений, представляющих узел уплотнения с прокладкой из определенного материала. Опыт эксплуатации фланцевых соединений оборудования химических производств показывает, что надёжность их работы определяется не столько прочностью отдельных деталей, сколько герметичностью соединения [90], что связано с уплотнительной техникой.

Уплотнительная техника занимается разработкой, исследованием и производством различных уплотнений. Уплотнение представляет собой узел машины, механизма, аппарата, емкости и других объектов, работающих с различными жидкостями и газами, обеспечивающий их герметичность.

Актуальность уплотнительной техники заключается в том, что от качества работы уплотнений зависит не только работоспособность машины или агрегата, которые функционируют в различных производственных циклах или объектах, но часто здоровье и сама жизнь людей. Примером ужасающих последствий потери герметичности соединения может служить катастрофа «Челленджера». По официальным данным авария произошла из-за прогара твердотопливного ускорителя, в результате нарушения герметичности «полевого» стыка средней и задней сборок.

Герметичность соединения, то есть обеспечение в рабочих условиях требуемой нагрузки на уплотняющих поверхностях, определяется соотношением деформационных характеристик (податливостью, коэффициентом температурного расширения, показателем ползучести и др.) отдельных элементов соединения [84].

Потеря герметичности уплотнительного соединения, как правило, связана не с нарушением прочности его элементов, а с их недостаточной жесткостью, когда

чрезмерно большие деформации или перемещения болтов, прокладки, фланцев превышают допускаемые значения. Кроме того, нарушение герметичности может быть вызвано и рядом других причин [24, 50]:

— неравномерностью распределения усилия затяга между болтами при монтаже фланцевого соединения;

— снижением усилия затяга в условиях эксплуатации за счёт релаксации напряжений в материале герметизаторов;

— чрезмерные перемещения элементов соединения при резком изменении температуры рабочей среды;

— потеря устойчивости плоской прокладки в затворе с плоскими герметизирующими поверхностями (выпучивание прокладки на участке между двумя соединительными болтами под действием критического давления среды).

Значительные успехи уплотнительной техники позволили качественно объяснить механизм герметизации уплотнениями различных типов и создать научную основу их проектирования.

При проектировании герметичных разъемных соединений используют следующие основные приёмы уменьшения утечек [67, 98]:

1. Увеличения их гидравлического сопротивления за счёт:

1.1 технологических методов — прецизионной обработки контактирующих поверхностей, с целью уменьшения высотных параметров макро- и микронеровностей, и нанесении определённого микрорельефа, с целью увеличения извилистости микроканалов;

1.2 соответствующего выбора макропрофиля контактирующих деталей, определяющего ширину зоны контакта и распределение контактных нагрузок;

1.3 увеличения деформации неровностей путём нагружения контакта сжимающим напряжениями или применением эластичных или пластичных материалов.

2ГЛ и и и

. Заполнения зазоров герметизируемой или разделительной средой и возможное воздействие на неё того или иного энергетического фактора (гидростатического давления, электромагнитного поля и т.п.).

Существование множества точек зрения на принципы конструирования уплотнительных соединений [13, 49, 50, 101] а так же различные условия эксплуатации привели к созданию огромного количества их конструкций. Требования к

герметичности соединений определяют выбор типа уплотнения и влияют на конструктивную схему всего агрегата [50].

Для обеспечения герметичности разъёмного соединения применяют уплотнители (прокладки), которые изготавливают, как правило, на специализированных предприятиях. Герметичность соединений прокладками создаётся за счёт помещения их между сопрягаемыми поверхностями и сжатия с удельными контактными давлениями, обычно превышающими давление уплотняемой среды. Материалы прокладок выбираются в зависимости от давления, температуры и химического состава герметизируемой среды, а также её физических свойств — вязкости, поверхностного натяжения и связанной с ними способности диффузии через материал прокладки [127, 31, 72].

По характеру влияния давления уплотняемой среды на изменение удельной нагрузки на сопрягаемые поверхности, прокладки подразделяются на две группы [24, 50, 60, 105]:

— прокладки принудительного типа (пассивные), которые обеспечивают

герметичность соединения в результате обжатия прокладки основными

крепёжными элементами;

— самоуплотняющиеся (активные), которые проявляют способность к

самоуплотнению при действии давления среды.

Данную классификацию следует рассматривать не относительно прокладки, а с точки зрения конструкции самого разъёмного соединения, так как именно признаки конструкции определяют способность соединения к самоуплотнению [90].

Для проектирования и надёжной эксплуатации уплотнительных соединений необходимо достоверно знать следующие параметры:

— условия герметичности, включающие:

а. прокладочный коэффициент;

б. проницаемость материала прокладки;

— рациональную ширину прокладки;

— место размещения прокладки между сопрягаемыми поверхностями;

— силу затяжку крепёжных элементов уплотнительного соединения.

Существует две принципиально разные концепции условий герметичности: по

первой уплотнительное соединение является полностью непроницаемым, по второй за

условие герметичности соединения принимают некоторую величину протечки уплотняемой среды.

Методики и экспериментальные установки для проведения исследований условий герметичности разъёмных соединений принципиально одинаковы. Основное отличие заключается в методе определения момента достижения заданной степени герметичности. При проведении эксперимента возникает ситуация когда утечка уплотняемой среды имеет место, но измерительный прибор её не регистрирует до тех пор пока её величина не превысит нижнюю границу чувствительности прибора. Путём повышения удельной нагрузки на уплотняющие поверхности добиваются уменьшения протечки до наступления условия герметичности. Определяя давление уплотняемой среды и удельную нагрузку на сопрягаемые поверхности, находят величину удельной нагрузки, при которой прибор не фиксирует утечку [83], т.е.:

ф = т • Р,

где т — прокладочный коэффициент, зависящий от материала и конструкции прокладки и уплотнительного соединения и характеризующий связь между давлением уплотняемой среды и удельной нагрузкой, при которой обеспечивается требуемая степень герметичности. Значение т зависит от чувствительности прибора для контроля протечки.

Если исследование опирается на вторую концепцию условия герметизации, то при определенных значениях нагрузки в зоне контакта уплотняющих поверхностей и давлении уплотняемой среды фиксируют величину её утечки. Изменяя давление уплотняемой среды и нагрузку, определяют зависимость величины протечки от давления уплотняемой среды и нагрузки на уплотняющих поверхностях. По полученным в результате эксперимента данным определяют зависимости протечки уплотняемой среды от её давления и удельной нагрузки в зоне контакта уплотняющих поверхностей.

При выборе степени герметичности принимают допускаемую протечку Ж и при заданном давлении уплотняемой среды Р по соответствующим кривым Ж = /(ф) определяют величину удельной нагрузки, обеспечивающую необходимую степень герметичности.

Надёжность работы и металлоёмкость уплотнительного соединения во многом

и __т-ч и

зависят от ширины прокладки, используемой в уплотнении. В нормативно-технической

документации справочной литературе даются различные рекомендации по выбору ширины прокладки, однако большинство из них не имеют достаточной обоснованности [13, 8, 36, 64]. Например, в литературе [36] для волокнистых прокладок, работающих в газовых средах, рекомендуемая минимальная ширина составляет 9 мм. Это объясняется условиями протечки уплотняемой среды вдоль волокон, проходящих через всё уплотнение, соответственно увеличение ширины прокладки (длины капилляра) приведёт к уменьшению протечки. Однако выбор конкретного значения ширины прокладки не обосновывается. Для не волокнистых прокладок в указанной работе рекомендуется выбирать значение ширины прокладки в зависимости от параметров уплотняемой среды. В некоторых работах рекомендуется выбирать ширину прокладки в зависимости от диаметра аппарата.

Механизм образования утечки через уплотнительное соединение зависит от размеров микроканалов, материалов сопрягаемых поверхностей, вида и состояния уплотняемой среды и связан с вопросами физ-химии поверхностных явлений, физикой течения через каналы с поперечным сечением различной формы [98].

Для разработки методики определения величины протечки через уплотнительное соединение необходимо выделить и учесть все факторы влияющие на его герметизирующие способности. Из анализа работ [20, 35, 61] изучающих вопросы массопереноса в капиллярно-пористых средах, можно сделать вывод, что величина протечки складывается из таких составляющих как:

— движение среды через микроканалы, образованные на границах контакта сопрягаемых поверхностей;

— массоперенос за счёт проницаемости материала прокладки;

— массоперенос за счёт миграции по поверхности или вязкого течения в адсорбированной фазе;

— перенос капиллярно-сконденсированного вещества под действием капиллярных сил.

Наиболее распространёнными являются две первых составляющих. При расчёте остальных составляющих практически трудно учесть влияние всех параметров на величину протечки из-за сложности применяемых уравнений, либо необходимо принимать слишком много допущений. Утечку через уплотнительное соединение в работах [11, 21, 51, 67] представляют в виде суммы протечек через границу контакта

уплотняемых поверхностей и утечки сквозь материал прокладки. В определении приоритета того или иного вида утечки существуют противоречивые сведения. Так авторы исследования [11] полагают, что при 10...20 % нагружения разъемного соединения контактное истечение уплотняемой среды прекращается, и утечка в дальнейшем обуславливается диффузией газа сквозь материал прокладки. А в работе [51] утверждается, что при деформации сжатия прокладки порядка 25.30 % диффузионными утечками можно пренебречь, и утечка уплотняемой среды происходит в основном через зону контакта.

Величина диффузионной утечки определяется по выражению:

ЖД = к Д ,

где ^ — площадь прокладки.

При определении утечки через зону контакта прокладки и фланцев применяются различные варианты моделирования стыка, такие как:

— набор капилляров различной формы [49], однако при этом не учитывается распределение капилляров по высоте и их извилистость;

— набором фигур правильной формы [111, 112] (пирамиды одинаковой высоты с углом при вершине 1500, сферические сегменты) при этом не учитывается влияние макроотклонений и волнистости;

— приведенный (средний) зазор [38], который целесообразен к применению в разъемных соединениях, где большую роль при деформации имеют макроотклонения и волнистость;

— закон распределения неровностей (зазоров) [106], его область применения ограничивается контактным давлением, при котором волнистость и макроотклонения исключаются полностью;

— пористое тело [48, 108] — основное затруднение заключается в необходимости экспериментального определения коэффициента проницаемости. При моделировании стыка пористым телом для определения величины протечки

применяют теорию Козени-Кармана [48] либо коэффициент проницаемости Дарси

_ 2^кк • Н •р2 -Р12)

= (г Л ,

!!• р • 1п|

V Г1 )

где Н — высота пористой среды;

ц — коэффициент динамической вязкости среды;

РI, Р2 — давление на входе и выходе из капилляра;

г1} г2 — внутренний и внешний радиусы.

В работе [21] авторы исследовали утечку уплотняемой среды через разъемное соединение используя теорию гомогенизации и основные зависимости применяемые для однородных материалов. Использование метода гомогенизации состоит в определении

и и и и тт

модели однородной среды эквивалентной рассматриваемой неоднородной среде. Из общего числа приведенных в работе уравнений и зависимостей, при обработке результатов эксперимента авторы используют только два уравнения и соответственно не учитывают влияния параметров, задействованных в оставшихся уравнениях. При проведении экспериментов авторами была сделана попытка измерить величину протечки только сквозь материал прокладки. Для этого прокладка приклеивалась к поверхности замыкающих её фланцев. Между тем, в работе отсутствуют характеристики применяемого клея, нет обоснования того, что используемый клей не проницаем для уплотнительной среды и в массе клея не образовывались сквозные поры. Таким образом, полученные в ходе эксперимента данные трудно считать достоверными, то же относится и к результатам обработки этих данных.

Как уже было указанно ранее, герметичность разъёмного соединения в значительной степени определяется правильностью его сборки, зависящей от таких показателей как [33]:

— величина усилия предварительной затяжки крепежных элементов и степенью её обоснованности;

— точность реализации установленного усилия;

— равномерность распределения усилия в соединении.

Оптимизация выше перечисленных показателей позволяет при проектировании уплотнительного соединения снизить расчётные запасы прочности его элементов без ущерба для надёжности соединения и уменьшить массу конструкции, т.е. соответственно сэкономить средства, расходуемые на изделие.

Современные методы исследования и расчёта герметичности и прочности разъемных соединений нашли отражение в работах Домашнева А.Д., Румянцева О.В.,

Погодина В.К., Продана В.Д., Биргера И.А, Иосилевича Г.Б., Волошина А.А., Клячкина Н.Л., Т. Sawa, Когана В.А., Гуревича Д.Ф., Голубева В.М., Демкина Н.Б. и др.

При анализе групповых болтовых соединений применяют моделирование фланцев в виде ряда дискретных цилиндрических или конических втулок эквивалентной жесткости [13, 14], в виде балки на упругом основании [29, 115], пластинки различных сочетаний [41, 43, 46, 97, 103].

Для изучения напряжённо-деформированных состояний применяют положения теории упругости, наиболее распространённым является метод конечных элементов [18, 80].

Одной из важнейших расчётных характеристик уплотнительного соединения, оказывающих влияние на выбор усилия затяжки крепёжных элементов, является осевая податливость прокладки.

При определении усилий затяжки крепёжных элементов в большинстве источников принимается допущение о постоянстве коэффициента осевой податливости прокладки вне зависимости от условий её работы [22, 67, 90], что справедливо только для упруго работающих прокладок. Для мягких прокладок, материал которых в процессе сборки уплотнительного соединения доводится до пластического состояния и при этом, естественно, изменяются геометрические параметры прокладки, применение данного допущения приведет к ошибочным результатам. Некоторыми исследователями [32, 93] в расчётах учитывалось изменение модуля упругости материала в зависимости от рабочих параметров. Модуль упругости материала характеризуется линейной зависимостью между напряжением и деформацией. Между тем, материалы, обладающие высокоупругой деформацией, имеют линейную зависимость только при начальной деформации, вследствие этого применение в расчётах модуля упругости материала не справедливо.

На основании всего выше перечисленного можно сформулировать основные требования, предъявляемые к уплотнительным материалам:

— высокая плотность и однородность, обеспечивающие не проницаемость материала для уплотняемой среды;

— низкая коррозионная активность по отношению к материалу сопрягаемых поверхностей;

— стойкость к воздействию агрессивных сред и радиации;

— устойчивость к воздействию высоких температур и давлений;

— экологическая безопасность;

— способность сохранять свои свойства неизменными в течение всего срока эксплуатации;

— обеспечение заданного ресурса работы без обслуживания.

В последнее время для герметизации оборудования химических производств всё большее распространение получают новые термо- и химически стойкие прокладочные материалы. Это обуславливается ужесточением требований в отношении герметичности, надёжности и срока службы уплотнительных узлов, а так же постоянным возрастанием рабочих параметров технологических процессов в химической промышленности.

1.1 Материалы, применяемые в настоящее время для производства прокладок РС химического оборудования.

На данный момент ассортимент материалов, применяемых для изготовления прокладок, используемых в химическом машиностроении, довольно обширен. Приведем обзор наиболее распространённых из них.

— Резина (ГОСТ 7338-77) [27]. Выпускаемая промышленностью резина техническая листовая без тканевых или иных прослоек производиться пяти типов: кислотно-щелочестойкая, теплостойкая, морозостойкая, маслобензостойкая и пищевая. Высокая эластичность резины позволяет легко достичь плотности между металлической поверхностью фланца и прокладкой при малых усилиях затяжки крепёжных элементов соединения [6]. Резина практически непроницаема для газов и жидкостей, имеет достаточную химическую стойкость. Чрезмерное сжатие ухудшает свойства резины, деформацию её необходимо ограничить до 30-50% от исходной. К отрицательным свойствам резин следует отнести их склонность к набуханию и старению с течением времени. Под воздействием различных факторов резина теряет эластичность, а вследствие этого уплотнительные свойства, твердеет, теряет прочность и растрескивается. Данный процесс ускоряется с ростом температуры. В настоящее время ведутся разработки в области повышения качества уплотнительных резин [ 59, 76].

Например, в работе [94] проводилось исследование влияния модифицирующих наполнителей различного химического состава на герметизирующие свойства резины и было установлено, что введение ультрадисперсного алмазографита приводит к увеличению эластичности на 70%, снижению коэффициента трения на 45-50%, повышению износостойкости на 13%, понижению низкотемпературного предела эксплуатации на 7-100С без ухудшения стойкости в углеводородных средах. Резиновые прокладки применяют в основном при относительно не высоких давлениях уплотняемых сред и температуре до 2000С.

— Паронит (ГОСТ 481-80) [26]. Изготавливают из асбеста, каучука и наполнителей путём вулканизации и вальцевания под большим давлением. В зависимости от назначения паронит изготавливают семи марок. Прокладки из паронита применимы для работы со спиртами, растворами солей, тяжёлыми и легкими нефтепродуктами, аммиаком, жидким кислородом, воздухом, нейтральными и инертными газами. Существуют так же электролизный паронит, используемый для изготовления прокладок для щелочей, и кислотостойкий паронит для применения в кислых средах. Общий диапазон применения паронитовых прокладок по температуре от 1800С до 4500С, а по давлению до 10 МПа. Паронитовые прокладки практически не обладают упругими свойствами, поэтому при работе в термоциклах появляется разгерметизация уплотнительного соединения. Для повышения герметичности и долговечности уплотнительного соединения с паронитовой прокладкой предложено перед установкой прокладки обрабатывать её растровом поливинилацетиленовой смолы (вымачивать 30 минут, а затем выдерживать на воздухе в течение 24 часов). Данный способ неудобен ввиду того, что прокладку необходимо длительно подготавливать к установке и при эксплуатации уплотнительного узла прокладка «прилипает» к контактирующим поверхностям. Для предохранения от «прилипания» к сопрягаемым поверхностям паронитовую прокладку перед установкой необходимо покрыть с обеих сторон сухим графитовым порошком. Кроме того, наличие в составе паронитовых прокладок асбеста ограничивает их применение, в связи с тем, что асбест является канцерогенным веществом и его попадание в организм человека вызывает развитие серьёзных заболеваний. Обозначенная проблема настолько серьёзна, что существует соглашение Государств - членов Европейского союза о прекращении производства и

продажи на рынке хризотиласбеста и продуктов, содержащих это волокно, не позднее 1 января 2005 г из соображений экологической безопасности.

— Картон. Применим для лёгких условий работы по температуре, давлению и химической активности среды [64]. Если по условиям работы прокладкам требуются огнестойкие свойства, то для их изготовления рекомендуется применять:

— асбестовый картон (ГОСТ 2850-80)

— асбестовое армированное полотно (ГОСТ 2198-76), которое представляет собой прорезиненную и прографитизированную ткань полотняного или саржевого переплетения на основе латунной проволоки, а по краю — из асбестовой пряжи, армированной латунной проволокой.

— Фибра (ГОСТ 14613-69). Изготавливается на основе бумаги, пропитанной хлористым цинком, маслами и смолами. Фибра сохраняет свои свойства в керосине, бензине, спирте, ацетоне, но разрушается под воздействием кислот.

— Металлические прокладки. Изготавливаются из листового проката (отожжённая медь, свинец, алюминий, латунь, никель) в виде плоских колец. Металлические прокладки обеспечивают достаточную плотность при высоких давлениях и температурах среды, имеют коэффициент линейного расширения, близкий к коэффициенту линейного расширения материала фланцев [64]. К недостаткам металлических прокладок следует отнести необходимость создания больших усилий для обеспечения герметичности соединения, относительно низкие упругие свойства материала прокладок. Наиболее распространенными материалами являются алюминий листовой отожжённый (ГОСТ 13722-78), медь листовая мягкая (ГОСТ 495-77). Для давлений до 14 МПа и температур до 5700С рекомендуется применять плоские гребенчатые прокладки из монель-металла, инконеля, титана, низкоуглеродистых и высоколегированных нержавеющих сталей [24]. Для установки данных прокладок требуется тщательная обработка поверхности фланцев. К тому же из-за пластических деформаций гребешков прокладок исключает их вторичное использование в разъемных соединениях. Для более высоких давлений и температур плоские металлические прокладки практически не пригодны, их заменяют линзовыми прокладками различной формы из низкоуглеродистых и легированных сталей и сплавов [64]. Соединения с линзовыми прокладками частично самоуплотняются, т.к. под действием давления уплотняемой среды линзовая прокладка деформируется, расклинивая стык.

— Пластмассы. Для прокладок фланцевых соединений применяются различные пластмассы: полиэтилен высокой и низкой плотности (ГОСТ 16338-77 и 16337-77Е), фторопласт-4 (ГОСТ 10007-80Е), поликарбонат, поливинилхлорид, фторкаучук [116,3 9] и другие. Все они наряду с отдельными преимуществами имеют и недостатки. Например, поликарбонат недостаточно стойкий к растрескиванию, фторопласт-4 имеет нестабильную герметичность соединения при криогенных температурах [88], к тому же большинство пластмасс обладают ограниченной стойкостью к воздействию радиоактивных сред [86].

Наиболее подробно следует рассмотреть политетрафторэтилен (ПТФЭ), так как отечественный и зарубежный опыт развития герметологии свидетельствует о том, что наибольшую перспективу развития в данной области имеют композиционные материалы на основе ПТФЭ и углеродных компонентов. К достоинствам ПТФЭ следует отнести то, что он не смачивается и не набухает во всех жидких и газообразных средах, не обладает молекулярной адгезией к твёрдым поверхностям, между тем ПТФЭ не устойчив в расплавах щелочей и элементарного фтора. ПТФЭ применим в широком диапазоне температур от -1950С до + 2000С, однако с повышением температуры его механические свойства ухудшаются. К недостаткам ПТФЭ следует так же отнести его низкую эластичность, хладотекучесть, высокий и переменный в зависимости от температуры коэффициент температурного расширения. Прокладки, выполненные из ПТФЭ, равно как и резиновые, подвергаются боковому выдавливанию под действием давления среды [24] в связи с этим их целесообразно применять в соединениях типа шип-паз. Чтобы улучшить механические и антифрикционные свойства ПТФЭ в него вводят различные наполнители, такие как графит, стеклянное волокно, кокс, дисульфид молибдена [47, 56, 63, 75]. Способ улучшения уплотнительных свойств пластмасс посредством введения в них различных наполнителей получил широкое распространение в промышленности [52]. Многие авторы рассматривают уплотняющий материал на основе пластичного материала (фторопласт-3 и др.), который дополнительно содержит материал с низким коэффициентом теплового расширения (инвар, плавленый кварц и др.). Данный материал рекомендуется к использованию в условиях циклического изменения температур, вследствие того, что значения коэффициентов теплового расширения материала прокладки и уплотнительного узла сходны. В работе [25] проведены исследования деформационно-прочностных

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Полякова Надежда Сергеевна, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Авдеев, В.В. Соединения внедрения в графит и новые углеродные материалы на их основе: синтез, физико-химические свойства, применение: Автореф. дис. д-ра хим. наук: 02.00.01/ В.В. Авдеев - М., 1996. - 43 с.

2 Авдеев, В.В. Деформационные характеристики сальниковых набовок из терморасширенного графита / В.В. Авдеев, Т.Е. Ильин, С.Г. Ионов, Г.В. Божко , О.В. Гусак , В.Д. Продан // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2005. - №9.- С .28 -31.

3 Авдеев, В.В. Особенности расчёта на герметичность фланцевых соединений с прокладкой из материала «ГРАФЛЕКС» / В.В. Авдеев, С.Г. Ионов, Е.Т. Ильин, В.Д. Продан, Н.С. Полякова // Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 2004. - №9. - С. 5 - 8.

4 Авдеев, В.В. Новые уплотнительные материалы из терморасширенного графита для повышения надёжности и эффективности эксплуатации энергетического оборудования / В.В. Авдеев, С.Г. Ионов, С.Е. Токарева // Наукоёмкие технологии, 2005.

- №1.- С. 24-28.

5 Авдеев, В.В. Методика расчёта фланцевого соединения с уплотнительной прокладкой из терморасширенного графита / В.В. Авдеев, Е.Л. Ильин, Е.Л. Уланов, В.К. Погодин, В.Д. Продан // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2003. - №4. - С. 32 - 35.

6 Аврущенко, Б.Х. Резиновые уплотнители / Б.Х. Аврущенко - Л.: Химия, 1978.

- 136с.

7 Адрианов, О.А. Применение природных цеолитов Якутии для модификации полимерных материалов / О.А. Адрианов, М.И. Слепцова // Пластические массы, 1999. -№8. - С.40-42.

8 Андреев, А.П. Исследование и разработка узлов уплотнений из терморасширенного графита для арматуры и другого оборудования АЭС: дис. на соискание уч. ст. канд. техн. наук / А.П. Андреев - М., 2001. - 320 с.

9 Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя / В.И. Анурьев -М.: Машиностроение, 1979.- 1т.- 728 с.

10 Бабкин, В.Т. Герметичность неподвижных соединений гидравлических систем / В.Т. Бабкин, А.А. Зайченко, В.В. Александров и др.- М.: Машиностроение, 1977.-120 с.

11 Бартенев, Г.М. О механике уплотнения резиновыми прокладками фланцевых соединений / Г.М. Бартенев, Н.Г. Колядина // Каучук и резина, 1960. - №10. - С. 29 - 34.

12 Башта, Т.М. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. - М.: Машиностроение, 1970.- 504 с.

13 Биргер, И.А. Резьбовые и фланцевые соединения / И.А. Биргер, Г.Б. Иосилевич - М.: Машиностроение, 1990. - 368 с.

14 Биргер, И.А. Сопротивление материалов / И.А. Биргер, Р.Р. Мавлютов -М.: Наука, 1986. - 560 с.

15 Боуден, Ф.П. Трение и смазка твёрдых тел / Ф.П. Боуден, Д. Тейбор - М.: Машиностроение, 1968. - 543 с.

16 Бурая, И.Д. Исследование процесса получения и свойств терморасширенного графита: дис. на соискание уч. ст. канд. хим. наук / И.Д. Бурая - Киев, 1990. - 176 с.

17 Буров, Л.А. Уплотнительные элементы на основе графита для разъёмных соединений, работающих при нормальной и криогенной температурах / Л.А. Буров, В.Г. Гордон , С.М. Костомаров , А.В. Харитонов // Углеродные материалы: Сборник научных трудов НИИграфита, 1991. - С. 33 - 39.

18 Власов, В.В. Метод начальных функций в задачах теории упругости и строительной механики / В.В. Власов - М.: Стройиздат, 1975 - 245 с.

19 Вовченко, Л.Л. Механические свойства компазиционных материалов на основе терморасширенного графита / Л.Л. Вовченко, Ю.Л. Мацуй , А.В. Журавков , О.И. Стельмах // Перспективные материалы, 2002. - №6.- С. 67-70.

20 Вопросы истечения газов при низких температурах: Экспресс. - информ. серия: Вакуумная техника. - 1975. - №34. - С. 11 - 18.

21 Гавлинский, М. Моделирование материала неподвижного соединения /М. Гавлинский, Я. Блахура , А, Григорьев // Материалы 11-ой Межд. Научно-технической конференции «Гевиркон -2005», Украина, 2005. - С. 24 - 30.

22. Генкин, А.Э. Обозревание химических заводов / А.Э. Генкин - М.: Высшая школа, 1986.- 280 с.

23 Глинка, Н.Л. Общая химия / Н.Л. Глинка - М.: Интеграл-пресс, 2006. - 727 с.

24 Голубев, А.И. Уплотнения машин и механизмов / А.И. Голубев, Е.И. Пятигорская - М.: Издательство МЭИ, 2001.- 312 с.

25 Горбацевич, Г.Н. Структура и технология углеродных герметизирующих материалов для статических и подвижных уплотнений: автореф. на соискание уч. ст. канд. техн. наук / Г.Н. Горбацевич - Полоцк, 2002.-, 19 с.

26 ГОСТ 481-80 Парониты. - М.: ИПК издательство стандартов, 2002. -14 с.

27 ГОСТ 7338-77 Пластины резиновые и резинотканевые. - М.: ИПК издательство стандартов, 2004. -16 с.

28 Гошко, А.И. Монтаж и техника герметизации фланцевой арматуры / А.И. Гошко, В.Д. Продан, А.С. Асцатуров - Технический справочник, М.: Инструмент, 2004.- 156 с.

29 Григорьев, Л.А. Исследование затяжки одиночных и групповых резьбовых соединений большого диаметра: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Л.А. Григорьев - М.: Московское высшее техническое училище им. Н.Э.Баумана, 1977.-22 с.

30 Гринблат, М.П. Маслобензостойкие уплотнительные материалы и агрессивостойкие покрытия на основе фторсодержащих каучуков для использования в нефтехимических производствах / М.П. Гринблат // Тезисы докладов У-ой конференции по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия-99», Нижнекамск: Изд-во «Нижнекамскнефтехим», 1999.- С.164-165.

31 Гуревич, Д.Ф. Расчёт и конструирование трубопроводной арматуры / Д.Ф Гуревич - М.: Машиностроение, 1969.- 88 с.

32 Гусев, В.М. О выборе расчётных величин модуля упругости сталей при повышенных температурах / В.М. Гусев, А.С. Обухов // Химическое и нефтяное машиностроение, 1970. - №2. - С. 14 - 15.

33 Дан Вин Шанг Влияние деформационных характеристик элементов разъёмного соединения на условие затяжки его крепёжных элементов: дис. на соискание уч. ст. канд. техн. наук / Дан Вин Шанг - М., 1990. - 161 с.

34 Дедов, А.В. Эффективность применения терморасширенного графита в качестве сорбента нефтепродуктов / А.В.Дедов, В.Г.Назаров // Тезисы докладов всероссийской научная конференция «Мембраны-2001». - М., 2001.- 135 с.

35 Дешман, С. Научные основы вакуумной техники / С. Дешман - М: Мир, 164. - 715 с.

36 Долгинов, Л.Ш. Расчёт и конструирование фланцевых соединений судовых трубопроводов и сосудов / Л.Ш. Долгинов, Б.К. Прокопов, Ю.А. Самсонов - Л.: Судостроение, 1972.- 264 с.

37 Долинский, Е.Ф. Погрешность измерений и обработка результатов / Е.Ф. Долинский - М.: Издательство Стандартов, 1973. - 192 с.

38 Завагура, О.Я. Утечка газовой среды через торцевые уплотнения / О.Я. Завагура , Б.М. Уваров, А.А. Каденацкий // Технология и организация производства, 1971. - №6. - С. 73 - 75.

39 Запунный, А.И. Контроль герметичности конструкций / А.И. Запунный, Л.С. Фельдман, В.Ф. Рогаль- Киев: техника, 1976.- 152 с.

40 Зирдеслебен, Уве Деформационные характеристики уплотнительных прокладок : дис. на соискание уч. ст. канд. техн. наук / Уве Зирдеслебен - М., 1989. - 171 с.

41 Иосилевич, Г.Б. К расчету равномерности затяжки групповых соединений / Г.Б. Иосилевич, Е.В. Сунозова // Вестник машиностроения, 1983. - № 4.- С. 22-26.

42 Исаев, О.Ю. Современные уплотнительные материалы на основе терморасширенного графита производства ЗАО «НОВОМЕТ» / О.Ю. Исаев // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2002. - №12.- С.25-27.

43 Каган, В.А. Оптимальное проектирование высоконагруженного резьбового соединения с учетом особенностей деформирования деталей сопряжения / В.А. Каган, Р.В. Каган // Машиноведение, 1983.- №3.- С. 75-79.

44 Калинчев, В.А. Методы контроля герметичности / В.А. Калинчев // Клеи. Герметики. Технологии, 2004. - №1.- С. 31 - 35.

45 Киршнек, Р. Уплотнительные системы на основе графита / Р. Киршнек // Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2000.- №8. - С.31 - 33.

46 Киселев, В.А. Плоская задача теории упругости / В.А. Киселев - М.: Высшая школа, 1976.- с. 148

47 Коваленко, Н.А. Исследование физических свойств композиций на основе политетрафторэтилена с электропроводящими наполнителями сложного состава / Н.А. Коваленко, И.К. Сыроватская // Пластические массы, 2000. - №4 - С. 9-11.

48 Коллинз, Р. Течение жидкостей через пористые материалы / Р. Коллинз - М.: Мир, 1964.- 350 с.

49 Кондаков, Л.А. Уплотнение гидравлических систем / Л.А. Кондаков - М.: Машиностроение, 1972. - 240 с.

50 Кондаков, Л.А. Уплотнения и уплотнительная техника / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер, В.В. Гордеев, Б.А. Фурманов, Б.В. Карпуша - Справочник, М.: Машинстроение, 1986. - 464 с.

51 Кондаков, А.П. Определения критерия работоспособности резиновых уплотнителей / А.П. Кондаков, В.П. Никифоров // Каучук и резина, 1981.- №7. - С. 34 -37.

52 Корнеенкова, В.И. Исследование влияния геометрических параметров прокладок из фторопласта-4 и наполненного фторопласта Ф4Г10 на герметичность плоских стыков / В.И. Корнеенкова, И.И. Карпук, Н.Ф. Попов // Химическое машиностроение, М.: МИХМ - 1974. - №2. - С. 94 - 97.

53 Кравченко, М.Г. Неравномерность распределения давления по окружности прокладки в соединениях плоских крышек: в кн.: Исследования по механике деформируемых сред / М.Г. Кравченко, А.М. Коренева // Межвузовский сборник, Иркутск: ИПИ, 1979.- С 146-152.

54 Крагельский, И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский - М.: Машиностроение, 1968. -480 с.

55 Крагельский, И.В. Коэффициенты трения / И.В. Крагельский, И.Э. Виноградова -М.: Машгиз, 1962. - 218 с.

56 Кропотин, О.В. Структура и вязкоупругие свойства армированного углеродным волокном политетрафторэтилена/ О.В. Кропотин - Материаловедение. -1997. - №4. - С.19-21.

57 Кулько, П.А. Новый нормативный документ на спирально-навитые прокладки / П.А. Кулько, О.А. Неменкова // Химическое и нефтяное машиностроение, 1995.- № 9.- С. 54-58.

58 Куренкова, М.Ю. О возможности использования терморасширенного графита в электродах литиевых источников тока / М.Ю. Куренкова , С.Л. Забудьков, С.С. Попова, А.И. Финаенов // Актуальные проблемы электротехнологии: Сборник статей молодых учёных, Саратов: Изд-во ГТУ, 2005.-С.168-174.

59 Лещенко, В.И. Исследование создания металлоармированных резинотехнических изделий для нефте-, газодобывающего комплекса Украины / В.И. Лещенко, И.С. Лубенець, В.И. Шевцов // Химическая промышленность Украины, 2001.-№3. - С. 32-36.

60 Лощинский, А.А. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры / А.А. Лощинский, А.Р. Толчинский - Справочник, М.: Машиностроение, 1970.- 752 с.

61 Лыков, А.В. Тепломассообмен / А.В. Лыков - Справочник, М.:Энергия, 1978. - 480 с.

62 Мацуй, Ю.Л. Влияние температуры на прочностные характеристики композиционных материалов на основе терморасширенного графита / Ю.Л. Мацуй, Л.Л. Вовченко, А.В. Журавков // Металлофизические новейшие технологии, 2001.- т.23.-№12.- С.1677-1686.

63 Машков, Ю.К. Структура и свойства ПТФЭ модифицированного природным скрытокристаллическим графитом / Ю.К. Машков и др. // Трение и износ, 2000. - т.21. -№1. - С.47-51.

64 Мильченко, А.И. Особенности расчёта типовых элементов химического оборудования. Герметичность / А. И. Мильченко - Ленинград., 1990.- 244 с.

65 Никольский, К.Н. Эмиссионные свойства и структура поверхности терморасширенного графита: автореф. дис. на соискание уч. ст. канд. физико-математ. наук / К.Н. Никольский - Долгопрудный, 2004.- 17 с.

66 Нормы расчёта на прочность элементов реакторов, парогенераторов, сосудов и трубопроводов атомных электоростанций, опытных и исследовательских ядерных реакторов и установок - М.: Металлургия, 1973.- 408 с.

67 Огар, П.М. Контактные характеристики и герметичность неподвижных стыков пневмогидротопливных систем двигателей летательных аппаратов: дис. ...д-ра техн. наук. / П.М. Огар - Братск, 1997. - 345 с.

68 ОСТ 26.260.454-99 Прокладки спирально-навитые. Типы и размеры. Общие технические требования. - М.: ИПК издательство стандартов, 1999. - 20 с.

69 ОСТ 26.260.461-99. Прокладки овального и восьмиугольного сечения стальные для фланцев арматуры. Конструкция, размеры и общие технические требования. - М.: ИПК издательство стандартов, 1999. - 4 с.

70 Охлопкова, А.А.. Влияние активированного модификатора на деформационно прочностные и триботехнические свойства политетрафторэтилена / А.А. Охлопкова и др.// Пластические массы, 1999. - №8. - С. 17-20.

71 Павлов, П.А. Расчёт герметичности фланцевых соединений с уплотнениями типа шип-паз из фторопласта-4 при переменных внутренних давлении и температуре / П.А. Павлов, Ю.Э. Ханчу, Е.М. Будин // Химическое и нефтехимическое машиностроение, 1975.- №5. - С. 11 - 12.

72 Пат. РФ №2214542. Слоистый уплотнительный материал / М.З. Левит, Г.П. Касаткин, И.А. Соснина, Т.Н. Бормотина, Л.В. Кропушкина, Е.Г. Пивень Заявлен 08.01.2002.

73 Пат. РФ №2215015. Слоистый уплотнительный материал для прокладки / В.А. Исаков, А.Г. Кузьминых, Е.Б. Голдобина, Т.В. Лихачёва, С.А. Лузина и др. Заявлен 06.05.2002.

74 Пат. РФ №2227097. Слоистый уплотнительный материал и прокладка из него / В.А. Исаков, А.Г. Кузьминых , Е.Б. Голдобина, Т.В. Лихачёва, С.А. Лузина и др. Заявлен 13.05.2002.

75 Пат. США №5420191. Политетрафторэтилен с повышенным сопротивлением ползучести. Опубликован 30.05.1995.

76 Пат. США №6541106. Гидрофильная пористая резина, пропитанная полиуретаном. Заявлен 19.09.2000.

77 Пат. США №6787610. Плазмостойкий уплотнительный материал на основе фторкаучука. Заявлен 10.10.2002.

78 Погодин, В.К. Экспериментальное исследование условий герметизации для уплотнительного соединения тор-плоскость / В.К. Погодин, В.И. Лившиц, А.К. Древин -Машиноведение, 1974. - №1. - С. 91 - 95.

79 Погодин, В.К. Об условиях применения изделий из терморасширенного графита в разъёмных соединениях и сальниковых уплотнениях промышленного оборудования / В.К. Погодин, А.А. Погодина, В. А. Балакирев, О.Ю. Исаев, С.М. Колесова // Безопасность труда в промышленности, 2003.- №9.- С.33-35.

80 Продан, В.Д. Герметичность разъемных неподвижных соединений машин и аппаратов химических производств / В.Д. Продан - М.: МИХМ, 1984.-174 с.

81 Продан, В.Д. Исследование осевой податливости резьбы / В.Д. Продан, В.П. Клюс - Машиноведение,1980.- №6.- С. 57-63.

82 Продан, В.Д. Влияние трения на работу двойного конического обтюратора / В.Д. Продан, А.Ф. Першин, О.В. Румянцев - ХиММ, 1971.- №9.- С. 14 - 15.

83 Продан, В.Д. Герметичность оборудования, эксплуатируемого под давлением рабочей среды/ В.Д. Продан - Тамбов, Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012, 280 с.

84 Пронченко, И.П. Характеристики фланцевого соединения с прокладкой из фторопласта-4 / И.П. Пронченко, Ю.Н. Степанченко, Е.М. Шляфман // Вестник машиностроения, - 1972., - №2, - С. 23 - 26.

85 Протопопов, В.Б. Уплотнение судовых фланцевых соединений / В.Б. Протопопов - Л., Судостроение, 1966.- 160 с.

86 Радиационная стойкость материалов. Справочник / Под общ. Ред. В.Б. Дубровского - М.: Атомиздат, 1973.- 264 с.

87 Рогайлин, М.И. Справочник по углеграфитовым материалам / М.И. Рогайлин, Е.Ф. Чалых - Ленинград: Химия, 1974.- с. 121

88 Романенко, Н.Т. Криогенная арматура / Н.Т. Романенко, Ю.Ф. Куликов - М.: Машиностроение, 1978. - 110 с.

89 РТМ 03.03 - 2003. Разъемные соединения оборудования с гладкими уплотнительными поверхностями и прокладками из терморасширенного графита «ГРАФЛЕКС». Общие технические требования на сборку, техническое обслуживание и ремонт / М., 2003. - 75 с.

90 Румянцев, О.В. Оборудование цехов синтеза высокого давления в азотной промышленности / О.В. Румянцев - М.: Химия, 1970.- 375 с.

91 Савинов, Д.Б. Исследование и расчёт разъёмных герметичных соединений с самоустанавливающимся уплотнительным элементом: дис. на соискание уч. ст. канд. техн. наук/ Д.Б. Савинов - М., 1998.- 178 с.

92 Самойлов, В.М. Коэффициент термического расширения тонкозернистых искусственных графитов / В.М. Самойлов // Труды Международной конференции -теория и практика технологии производства изделий из композиционных материалов и новых металлических сплавов., М.: Знание.-2004.- С.321-325.

93 Сляднев, М.А. Прибор для определения модуля упругости материалов контактным методом / М.А. Сляднев, Н.М. Михин, Т.И. Маравьева // Заводская лаборатория, 1986. - №2.- С. 84 - 86.

94 Соколова, М.Д. Разработка морозостойких уплотнительных резин на основе бутадиен-нитрильного каучука для техники севера: автореф. на соискание уч. ст. канд. техн. наук / М.Д. Соколова - Якутск., 1998.- 19 с.

95 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений. ГОСТ Р52857.4 - 2007. М, Стандартинформ, 2008, 41 с.

96 Сосуды трубопроводы высокого давления: Справочник, М.: Машиностроение, 1990 .- 384 с.

97 Сунозова, Е.В. Исследование и обеспечение равномерности затяжки многоболтовых соединений: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Е.В. Сунозова - М, 1987.- 20 с.

98 Сухов, О.Ю. Обеспечение герметичности неподвижных металлополимерных стыков шероховатых поверхностей: дис. на соискание уч. ст. канд. техн. наук / О.Ю. Сухов - М., 2002. -184 с.

99 Темирханов, Б.А. Исследование некоторых материалов для сорбции нефти и нефтепродуктов и их сравнительные характеристики / Б.А. Темирханов, З.А. Темердашев // Экология и научно-технический прогресс: Материалы 3-й Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных - Пермь: Изд-во Пермского гос. тех. ун., 2005.- С.218-222.

100 Технические условия 5728-006-12058737-2005. Прокладки уплотнительные из терморасширенного графита (ПУТГ). ЗАО «НОВОМЕТ-ПЕРМЬ», Пермь, 2005.- 29 с.

101 Технология изготовления, сборки и испытаний уплотнительных устройств. -М.: МАМИ, 1984.- 109 с.

102 Тимонин, А.С. Основы конструирования и расчета технологического и природоохранного оборудования / А.С. Тимонин - Справочник. т. 1, Калуга, 2001.- 755 с.

103 Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов / С.П. Тимошенко - М.: Наука, 1965.-т. 1- 363 с., т. 2.- 480 с.

104 Тищенко,Н.Ф. Справочник. Охрана атмосферного воздуха / Н.Ф. Тищенко, А.Н. Тищенко - М.: Химия, 1993.- 192 с.

105 Уплотнения / М.: Машиностроение, 1964.- 293 с.

106 Экслер, Л.И. О работе контактного металлического уплотнения / Л.И. Экслер // Химическое и нефтяное машиностроение, 1966. - №2. - С. 5 - 6.

107 Юдаев, Б.Н. Теплопередача / Б.Н. Юдаев - М., Высшая школа, 1973.- 360 с.

108 Curman, P.C. Transactions of the Institute of chemical engineers. / P.C. Curman - London, v. 15, №4, 1937. Р. 150.

109 Durable poly-tetra-fluorine-ethylene for rolling bearings/ Maschinenmarkt. -1998. - 104. - №16. - р.145

110 Kempohen Spiroflex - Dichtungen Profil ShZNG in Kraftnebenschtub. Каталог, 1990. р.287

111 Rathbun, F.O. Fundamental Seal Interfase Studies and Desing and Testing of Tube and Duct Separable Connectors / Rathbun F.O. - Desing Criteria for Zerro Leakage Connectors, for Launch Vehicles, NASA-CR-56571, Iune 1, v. 111, № 64, 1964. Р 113-118

112 Roth, A. The forse cycle of vacuum gasket seals. / Roth A., Inbar A. - Vacuum,.-v. 17, №1, 1967. Р 389-394

113 Sawa, T. On the characteristics of the bolted joints Subjected to bending moment. The case where clamped parts are T-flanges of which interfaces have non - contacted harts/ Sawa T., Iwata A., Kumano H. etc. - "Bull JSMB", - №247, 1986. Р 281-286.

114 Sawa, T. On the characteristics of the bolted joints Subjected to bending moment. The case where clamped parts are T-flanges of which interfaces have non - contacted harts/ T. Sawa, A. Iwata, H. Kumano etc. -"Bull JSMB", №247, 1986. Р. 281-286.

115 Sawa, T. A Simple Method to calculate the force ratio of bolted joints. The case where clamped parts are T-flanges / T. Sawa, Y. Miya Zawa, K. Rikukawa - "Bull JSMB".- № 214, 1983. Р. 619-628.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

А К Т

О внедрении результатов исследований деформационных характеристик прокладок из терморасширеного графита при разработке и эксплуатации уплотнительных материалов в качестве нормативных материалов

ПИЛЬМА

ДИИ> МИРОВАЯ ГЕРМЕТИЧНОСТЬ

®

А

TUVRhcinlond

ISO 140012004

Mjnagijmcnt

System

ООО "Ильма" 197348 Россия г. Санкт-Петербург, Коломяжский пр., д. 10, лит. "И" тел./факс: [phone] e-mail: [e-mail] vvwvv.ilma-sealing.com

«УТВЕРЖДАЮ»

ральнь[й директор ООО

АКТ

О внедрении результатов исследований деформационных

характеристик прокладок из терморасширенного графита при разработке и эксплу уплотнительных материалов в качестве нормативных материалов.

Исследования, проведенные российскими учеными Н.С.Поляковой, д.т.н. В.Д.Проданом и д.т.н. Г.В.Божко касаются деформационных характеристик нового уплотнительного материала из ТРГ. Были проведены исследования по определению проницаемости, условий герметичности прокладок из данного материала. Определены условия и механизм разрушения уплотнительных элементов при увеличении их внешнего диаметра в условиях осевого нагружения.

В результате исследований были получены данные по проницаемое™, критерию герметичности и максимальных осевых нагрузках для прокладок фланцевых соединений из ТРГ и армированных стальными перегородками для Ду от 100 до 150 мм. Полученные коэффициенты и значения осевых нагрузок для каждого материала индивидуальны, могут быть определены только экспериментальным путем, и являются необходимыми для проектирования уплотнений из указанных материалов при расчете на герметичность при заданном давлении среды для определения нагрузок во фланцевых соединениях и соответственно их габаритов.

Полученные результаты были проанализированы проектным отделом ООО «Ильма» и проверены экспериментально. Эксперименты подтвердили правильность расчетов с применением новых коэффициентов.

На основании проведенных расчетов и положительных результатов проведенных экспериментов данные по определению коэффициентов проницаемости, критерия герметичности и максимальной осевой нагрузки для прокладочных материалов из ТРГ и армированных стальными перегородками для Ду от 100 до 150 мм внедрены в ООО «Ильма» в качестве нормативных материалов при проектировании и эксплуатации уплотнительных элементов разъемных герметичных соединений.

От авторов:

От ООО «Ильма»:

И

3z

№

Н.С. Полякова

В.Д. Продан, д.т.н., проф.

Г.В. Божко, д.т.н., доцент

Технический директор

И.П. Клепцов

Главный конструктор

—_Л.В.Докучаева

ИНН 7814306738 КПП 78МО 1001 ОГРН ¡047855004 162 ОКНО 73427930 р/сч 407028106352600039?? в Филиале № 7806 ВТВ 24 (ПАО) Санкт-Петербург к/сч 30101810300000000811 БИК 044030811

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица 1.П2 - Экспериментальные данные по исследованию герметичности плоских прокладок, установленных в плоском фланцевом соединении

№ Бхс1хд, см Бср, см В, см Рпр 10'5, Па Р 10'5, Па q■10'5, Па

1 11,5x10,0x3 10,75 0,75 5 5 49,8

2 11,5x10,0x3 10,75 0,75 5 10 31,8

3 11,5x10,0x3 10,75 0,75 11 13 105

4 11,5x10,0x3 10,75 0,75 15 20 131,5

5 11,5x10,0x3 10,75 0,75 25 29 234

6 11,5x10,0x3 10,75 0,75 20 28 170,6

7 12,0x10,0x3 11,00 1,00 6 8 37,2

8 12,0x10,0x3 11,00 1,00 9 12 58,4

9 12,0x10,0x3 11,00 1,00 14 18 85,5

10 12,0x10,0x3 11,00 1,00 13 16 89,8

11 12,0x10,0x3 11,00 1,00 17 23 103

12 12,0x10,0x3 11,00 1,00 17 21 110,2

13 12,0x10,0x3 11,00 1,00 22 27 149,3

14 12,0x10,0x3 11,00 1,00 25 33 162,1

15 12,0x10,0x3 11,00 1,00 31 38 206,4

16 12,0x10,0x3 11,00 1,00 38 47 244,7

17 12,5x10,0x3 11,25 1,25 9 13 40,2

18 12,5x10,0x3 11,25 1,25 10 15 43,9

19 12,5x10,0x3 11,25 1,25 10 17 39,54

20 12,5x10,0x3 11,25 1,25 10 16 41,64

21 12,5x10,0x3 11,25 1,25 15 20 71,46

22 12,5x10,0x3 11,25 1,25 15 22 67

23 12,5x10,0x3 11,25 1,25 20 25 96,51

24 12,5x10,0x3 11,25 1,25 20 26 94,35

25 12,5x10,0x3 11,25 1,25 20 30 87,89

26 12,5x10,0x3 11,25 1,25 25 32 122,1

27 12,5x10,0x3 11,25 1,25 25 35 116,62

28 12,5x10,0x3 11,25 1,25 30 38 146,65

№ Dxdxô, см Dср, см В, см Рпр ¡0'5, Па Р ¡0'5, Па q ¡0'5, Па

29 12,5x10,0x3 11,25 1,25 30 39 144,б8

30 12,5x10,0x3 11,25 1,25 33 42 159,32

31 12,5x10,0x3 11,25 1,25 Зб 45 175,01

32 12,5x10,0x3 11,25 1,25 Зб 47 171,58

33 12,5x10,0x3 11,25 1,25 40 50 195

34 12,5x10,0x3 11,25 1,25 40 53 189

35 12,5x10,0x3 11,25 1,25 50 б0 254

Зб 12,5x10,0x3 11,25 1,25 50 б5 241,б5

37 12,5x10,0x3 11,25 1,25 50 б5 241,9б

38 14,8x10,0x3 12,4 2,4 10 10 23,78

39 14,8x10,0x3 12,4 2,4 Зб 40 82,2

40 14,8x10,0x3 12,4 2,4 40 50 82,18

41 14,8x10,0x3 12,4 2,4 б0 70 129,74

42 14,8x10,0x3 12,4 2,4 10 12 21,2

43 14,8x10,0x3 12,4 2,4 20 23 43,б8

44 14,8x10,0x3 12,4 2,4 20 28 37,22

45 14,8x10,0x3 12,4 2,4 15 20 29,19

4б 14,8x10,0x3 12,4 2,4 30 40 58,34

47 14,8x10,0x3 12,4 2,4 50 б0 105,9

48 14,8x10,0x3 12,4 2,4 20 20 47,б

49 14,8x10,0x3 12,4 2,4 40 50 82,15

Таблица 2.П2 - Экспериментальные данные по исследованию герметичности спирально-навитых прокладок, установленных в плоском фланцевом соединении

№ Бхс1хд, см Бср, см В, см Рпр 10'5, Па Р 10'5, Па q■10'5, Па

1 11,5x10,0x4,5 10,75 0,75 5 13 30,4

2 11,5x10,0x4,5 10,75 0,75 5 10 34,5

3 11,5x10,0x4,5 10,75 0,75 10 24 58

4 11,5x10,0x4,5 10,75 0,75 14 35 72,2

5 11,5x10,0x4,5 10,75 0,75 18 42 97,8

6 11,5x10,0x4,5 10,75 0,75 22 51 117,2

7 11,5x10,0x4,5 10,75 0,75 22 53 105,3

8 11,5x10,0x4,5 10,75 0,75 27 65 138,5

9 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 4 7 20,6

10 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 6 13 26,2

11 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 11 24 42,2

12 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 16 35 58,7

13 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 24 62 67,1

14 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 35 88 101,1

15 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 28 60 110

16 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 4 7 19

17 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 6 11 26,3

18 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 8 15 35,8

19 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 10 21 40,2

20 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 12 27 47,4

21 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 16 35 59,8

22 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 20 47 70

23 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 25 57 89,2

24 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 35 81 125

25 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 40 91 150,9

26 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 34 78 125,3

27 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 4 6,5 21,2

28 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 6 9,5 30,6

29 12,0x10,0x4,5 11,00 1,00 9 17 38,2

№ Dxdxô, см Dср, см В, см Рпр ¡О'5, Па Р ¡О'5, Па q -Ю'5, Па

30 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 13 23,3 3б

31 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 18 39 б7,4

32 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 23 33,3 82,2

33 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 29 бб 102

34 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 33 87 128

33 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 34 74 129,3

Зб 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 3 8 27,2

37 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 8,б 1б,3 39,4

38 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 13 31 37,9

39 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 18 39 б9,3

40 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 19 43 72,3

41 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 23 48 112,3

42 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 30 б1 132,4

43 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 3 10 13,9

44 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 7 13 23,8

43 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 22 37 б0,4

4б 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 44 88 192,9

47 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 3 9 22,б

48 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 8 1б 34,2

49 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 1б 33 б3,2

30 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 23 49 90,1

31 12,0x10,0x4,3 11,00 1,00 28 37 123,2

32 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 10 1б,3 32,б

33 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 19 Зб 32

34 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 29 б1 б3,4

33 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 39 80 91,3

3б 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 43 93 93,8

37 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 10 17 31,3

38 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 19 39 47,9

39 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 29 б1 бб,3

б0 13,0x10,0x4,3 11,30 1,30 38 83 83

№ Dxdxô, см Dср, см В, см Рпр ¡О'5, Па Р ¡О'5, Па q -Ю'5, Па

б1 13,0x10,0x4,5 11,50 1,50 5 8 17,4

б2 13,0x10,0x4,5 11,50 1,50 10 1б,5 32,б

б3 13,0x10,0x4,5 11,50 1,50 19 38 49,5

б4 13,0x10,0x4,5 11,50 1,50 29 б1 бб,5

б5 13,0x10,0x4,5 11,50 1,50 38 81,5 87,2

бб 13,0x10,0x4,5 11,50 1,50 43 90 102,4

б? 14,0x10,0x4,5 12 2 5 5 13

б8 14,0x10,0x4,5 12 2 б 7,5 1б,4

б9 14,0x10,0x4,5 12 2 10 12 2б,4

?0 14,0x10,0x4,5 12 2 14 22,5 29,5

?1 14,0x10,0x4,5 12 2 20 33 39,2

?2 14,0x10,0x4,5 12 2 20 33 39,8

?3 14,0x10,0x4,5 12 2 24 43 42,4

74 14,0x10,0x4,5 12 2 34 б7,5 52

75 14,0x10,0x4,5 12 2 44 89 б8,7

?б 14,0x10,0x4,5 12 2 20 38,4 31,4

7? 14,0x10,0x4,5 12 2 5 б,3 12

78 14,0x10,0x4,5 12 2 8 10,5 19,8

79 14,0x10,0x4,5 12 2 14 21 32,5

80 14,0x10,0x4,5 12 2 1б 2б 32,б

81 14,0x10,0x4,5 12 2 20 34,5 37,5

82 14,0x10,0x4,5 12 2 24 43,5 41,7

83 14,0x10,0x4,5 12 2 31 59 54,5

84 14,0x10,0x4,5 12 2 43 83 72,2

85 14,0x10,0x4,5 12 2 13 23,5 24,2

8б 14,0x10,0x4,5 12 2 б 7 14,4

87 14,0x10,0x4,5 12 2 8 10,5 19,8

88 14,0x10,0x4,5 12 2 12 1б 29,4

89 14,0x10,0x4,5 12 2 18 28 37,9

90 14,0x10,0x4,5 12 2 25 4б,5 44,8

91 14,0x10,0x4,5 12 2 35 72 53

№ Бхс1хд, см Бср, см В, см Рпр 10-5, Па Р 10-5, Па q■10'5, Па

92 14,0x10,0x4,5 12 2 46 93,5 67

Таблица 3.П2 - Экспериментальные данные по исследованию герметичности плоских прокладок, установленных во фланцевом соединении типа «шип-паз»

№ Бхс1х8, см Бср, см В, см Рпр 10'5, Па Р 10'5, Па q■10'5, Па

1 11,5x10,0x3 10,75 0,75 5 7 38

2 11,5x10,0x3 10,75 0,75 8 12 62,5

3 11,5x10,0x3 10,75 0,75 8 13 57,1

4 11,5x10,0x3 10,75 0,75 11 18 79,9

5 11,5x10,0x3 10,75 0,75 12 21 90,2

6 11,5x10,0x3 10,75 0,75 13 22 97,3

7 11,5x10,0x3 10,75 0,75 14 23 106,8

8 11,5x10,0x3 10,75 0,75 18 30 137

9 11,5x10,0x3 10,75 0,75 18 33 125,2

10 11,5x10,0x3 10,75 0,75 20 35 141,1

11 11,5x10,0x3 10,75 0,75 23 39 172,2

12 11,5x10,0x3 10,75 0,75 25 43 180,3

13 11,5x10,0x3 10,75 0,75 25 42 188,5

14 11,5x10,0x3 10,75 0,75 30 52 224,5

15 12,0x10,0x3 11,00 1,00 6 10 32,2

16 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 8 13 47,8

17 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 13 18 75,2

18 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 13 20 69,4

19 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 15 23 89,8

20 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 20 32 108,9

21 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 22 34 123,3

22 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 25 38 145,5

23 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 29 44 169,1

24 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 34 53 187

25 12,0x10,0x3 11, 00 1,00 33 50 193,4

№ Dxdxô, см Dср, см В, см Рпр ¡О'5, Па Р ¡О'5, Па q -Ю'5, Па

26 13,0x10,0x3 11,50 1,50 5 7 20,3

27 13,0x10,0x3 11,50 1,50 7 9 26,2

28 13,0x10,0x3 11,50 1,50 11 14 43,1

29 13,0x10,0x3 11,50 1,50 11 15 38,9

30 13,0x10,0x3 11,50 1,50 18 24 66,4

31 13,0x10,0x3 11,50 1,50 17 27 58,1

32 13,0x10,0x3 11,50 1,50 21 31 72,4

33 13,0x10,0x3 11,50 1,50 27 38 95,5

34 13,0x10,0x3 11,50 1,50 30 43 108,5

35 13,0x10,0x3 11,50 1,50 34 48 125,1

36 13,0x10,0x3 11,50 1,50 34 50 120,2

37 13,0x10,0x3 11,50 1,50 40 57 142,7

38 13,0x10,0x3 11,50 1,50 40 60 135,1

39 13,0x10,0x3 11,50 1,50 48 70 166,8

40 13,0x10,0x3 12,00 2,00 7 8 20,1

41 13,0x10,0x3 12,00 2,00 9 13 22,3

42 13,0x10,0x3 12,00 2,00 9 12 24,8

43 13,0x10,0x3 12,00 2,00 13 17 35,2

44 13,0x10,0x3 12,00 2,00 14 22 32,2

45 13,0x10,0x3 12,00 2,00 17 25 41,9

46 13,0x10,0x3 12,00 2,00 25 34 60,7

47 13,0x10,0x3 12,00 2,00 24 36 56,4

48 13,0x10,0x3 12,00 2,00 27 42 61,2

49 13,0x10,0x3 12,00 2,00 33 50 75,3

50 13,0x10,0x3 12,00 2,00 41 58 97,3

51 13,0x10,0x3 12,00 2,00 40 62 91,1

52 13,0x10,0x3 12,00 2,00 47 70 107,5

Таблица 4.П2 - Экспериментальные данные по исследованию проницаемости материала прокладок, выпиленных из ТРГ

Плоские прокладки установленные в плоском фланце Плоские прокладки, установленные в соединениитипа «шип-паз»

0x6x3, см т Ж103, мл/с 0x6x3, см т Ж103, мл/с

120x100x5 2,7 10 120x100x5 2,8 2,7

120x100x5 2,56 15 120x100x5 2,5 5,3

120x100x5 2,31 20 120x100x5 2,12 6

120x100x5 2,01 25 120x100x5 1,82 10,5

120x100x5 2,08 30 120x100x5 1,75 15,5

120x100x5 1,9 35 120x100x5 1,41 23

120x100x5 1,75 40 120x100x5 1,3 38

120x100x5 1 95 120x100x5 1,24 33

120x100x5 1,17 50

120x100x5 1,6 53

120x100x5 5,2 1

120x100x10 3,43 8,5

120x100x10 3,3 11

120x100x10 2,69 16,3

120x100x10 2,7 23,5

120x100x10 2,31 26

120x100x10 2,38 32

120x100x10 2,15 37

120x100x10 2,1 42,2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Оценка погрешности экспериментального определения прокладочного коэффициента для плоских и спирально-навитых прокладок, установленных в плоском фланцевом соединении и плоских прокладок, установленных во во фланцевом соединении типа «шип-паз»

Прокладочный коэффициент представляет собой величину, измеряемую косвенным методом и содержащую погрешность. Для оценки точности полученных экспериментальных данных необходимо определить погрешности измеряемых и определяемых величин. Принимаем, что распределение ошибок измерительных приборов и систем подчиняется нормальному закону распределения и для искомых параметров а известны математическое ожидание и дисперсия.

Параметры, полученные косвенными методами, определяются степенной зависимостью от величин полученных непосредственно из опытных данных, т.е. зависимостью вида:

При этом для расчета относительной погрешности параметра а используется формула [37]:

Погрешности непосредственно измеряемых в ходе эксперимента параметров приведены в таблице 1.П3.

Средства измерений, входящие в состав экспериментальной установки, имеют нормированную погрешность. Погрешности применяемых приборов, обозначенные в паспортных данных, и погрешности величин, находимых по справочным данным, равны удвоенной среднеквадратической ошибке, для которой доверительная вероятность составляет 95% [37].

При определении удельной нагрузки на прокладку [выражение (2.2)] выражение (2.П3) принимает следующий вид:

т

(1.П3)

(2.П3)

8 = V (бРпр )2 + 2(30ср )2 + (ЗР)2 + (8Бср )2 + (дБ)2 (3.П3)

Таблица 1 .П3 - Погрешности измеряемых в ходе эксперимента параметров

Параметр Средства измерения Предел измерения Погрешность измерения (класс точности) Погрешность параметра

Геометрические размеры прокладки Линейка чертежная до 30 мм ± 0,2 мм 0,005

Давление воздуха в мембранном прессе Манометр 1232 до 6 МПа 0,6 0,036

Давление воздуха в образце Манометр 11203 до 10 МПа 0,4 0,04

Однако величины Бср и В сами являются результатами косвенных измерений и погрешность их определения равна

8Бср =8Б = д/ (8Б)2 + (86 )2 (4.П3)

что с использованием данных табл. 1 составляет 0,007 или 0,7% Используя выражение (3.П3) и данные таблицы 1 получим относительную погрешность определения удельной нагрузки на прокладку 5,5%.