Powierzchnie kołnierzy

Co to jest powierzchnia kołnierza?

Jako powierzchnie stykowe do osadzania materiału uszczelki uszczelniającej stosuje się różne typy powierzchni kołnierzy. ASME B16.5 i B16.47 definiują różne typy okładzin kołnierzy, w tym wypukłą powierzchnię, duże okładziny męskie i żeńskie, które mają identyczne wymiary, aby zapewnić stosunkowo dużą powierzchnię styku.

Inne okładziny kołnierzy objęte tymi normami obejmują duże i małe okładziny z piórem i wpustem oraz okładziny złączy pierścieniowych specjalnie do metalowych uszczelek typu złączy pierścieniowych.

Podniesiona twarz (RF)

Kołnierz z podwyższoną powierzchnią czołową jest najpopularniejszym typem stosowanym w instalacjach procesowych i można go łatwo zidentyfikować. Nazywa się to wypukłą powierzchnią, ponieważ powierzchnie uszczelki są uniesione nad powierzchnią okrągłą śruby. Ten typ powierzchni czołowej pozwala na zastosowanie szerokiej kombinacji konstrukcji uszczelek, w tym typów arkuszy z płaskim pierścieniem i kompozytów metalicznych, takich jak typy zwijane spiralnie i z podwójnym płaszczem.

Celem kołnierza RF jest skupienie większego nacisku na mniejszej powierzchni uszczelki, a tym samym zwiększenie zdolności utrzymywania ciśnienia w złączu. Średnicę i wysokość określono w normie ASME B16.5 na podstawie klasy ciśnienia i średnicy. Wartość ciśnienia kołnierza określa wysokość uniesionej powierzchni.

Typowe wykończenie powierzchni czołowej kołnierzy dla kołnierzy ASME B16.5 RF wynosi od 125 do 250 µin Ra (3 do 6 µm Ra).

Podwyższona wysokość twarzy

W przypadku wymiarów wysokości H i B wszystkich wymiarów kołnierzy opisanych na tej stronie internetowej, z wyjątkiem kołnierza złącza zakładkowego, ważne jest zrozumienie i zapamiętanie następujących kwestii:

W klasach ciśnienia 150 i 300 wysokość podwyższonej powierzchni wynosi około 1,6 mm (1/16 cala). W tych dwóch klasach ciśnienia prawie wszyscy dostawcy kołnierzy podają w swoich katalogach lub broszurach wymiary H i B, w tym wysokość podwyższonej powierzchni czołowej. ((ryc. 1))

W klasach ciśnienia 400, 600, 900, 1500 i 2500 wysokość podwyższonej powierzchni czołowej wynosi około 6,4 mm (1/4 cala). W tych klasach ciśnienia większość dostawców podaje wymiary H i B z wyłączeniem podwyższonej wysokości czołowej. (ryc. 2)

Płaska twarz (FF)

Kołnierz z płaską powierzchnią ma powierzchnię uszczelki w tej samej płaszczyźnie, co powierzchnia koła śrubowego. Zastosowania wykorzystujące kołnierze z płaską powierzchnią czołową to często te, w których kołnierz współpracujący lub złączka kołnierzowa są wykonane z odlewu.

Kołnierzy z płaską powierzchnią czołową nie wolno nigdy przykręcać do kołnierza z podwyższoną powierzchnią czołową. ASME B31.1 mówi, że podczas łączenia kołnierzy żeliwnych z płaską powierzchnią czołową z kołnierzami ze stali węglowej należy usunąć wypukłą powierzchnię kołnierza ze stali węglowej i że wymagana jest uszczelka pełnoprzylgowa. Ma to na celu zapobieganie wskakiwaniu cienkiego, wątłego kołnierza żeliwnego w szczelinę spowodowaną uniesioną powierzchnią czołową kołnierza ze stali węglowej.

Złącze pierścieniowe (RTJ)

Kołnierze z przegubami pierścieniowymi są zwykle stosowane w warunkach wysokiego ciśnienia (klasa 600 i wyższa) i/lub wysokich temperatur powyżej 800°F (427°C). Mają wycięte rowki na powierzchniach czołowych, które stanowią stalowe uszczelki pierścieniowe. Kołnierze uszczelniają się, gdy dokręcone śruby ściskają uszczelkę pomiędzy kołnierzami w rowkach, odkształcając (lub zwijając) uszczelkę, aby zapewnić dokładny kontakt wewnątrz rowków, tworząc uszczelnienie metal z metalem.

Kołnierz RTJ może mieć wypukłą powierzchnię z wykonanym w niej rowkiem pierścieniowym. Ta wypukła powierzchnia nie służy jako żadna część środka uszczelniającego. W przypadku kołnierzy RTJ uszczelnianych uszczelkami pierścieniowymi, uniesione powierzchnie łączonych i dokręcanych kołnierzy mogą się ze sobą stykać. W tym przypadku ściśnięta uszczelka nie wytrzyma dodatkowego obciążenia wykraczającego poza napięcie śruby, wibracje i ruch nie mogą dodatkowo zmiażdżyć uszczelki i zmniejszyć naprężenia łączącego.

Uszczelki przegubowe typu pierścieniowego

Uszczelki przegubowe typu pierścieniowego to metalowe pierścienie uszczelniające, odpowiednie do zastosowań wysokociśnieniowych i wysokotemperaturowych. Stosowane są zawsze do specjalnych kołnierzy towarzyszących, które przy właściwym doborze profili i materiału zapewniają dobre i niezawodne uszczelnienie.

Uszczelki z przegubami pierścieniowymi są przeznaczone do uszczelniania poprzez „początkowy kontakt liniowy” lub działanie klinowe pomiędzy współpracującym kołnierzem a uszczelką. Poprzez wywieranie nacisku na powierzchnię styku uszczelki siłą śruby, „miększy” metal uszczelki wpływa do mikrodrobnej struktury twardszego materiału kołnierza, tworząc bardzo szczelne i wydajne uszczelnienie.

Najczęściej stosowanym typem jest stylRpierścień wyprodukowany zgodnie z normą ASME B16.20 stosowany z kołnierzami ASME B16.5, klasy od 150 do 2500. Złącza pierścieniowe typu „R” produkowane są zarówno w konfiguracji owalnej, jak i ośmiokątnej.

TheOśmiobocznypierścień ma wyższą skuteczność uszczelniania niż owalny i byłby preferowaną uszczelką. Jednak w okrągłodennym rowku starego typu można zastosować wyłącznie przekrój owalny. Nowsza konstrukcja rowka z płaskim dnem akceptuje przekrój owalny lub ośmiokątny.

Złącza pierścieniowe typu R są przeznaczone do uszczelniania ciśnień do 6250 psi zgodnie z wartościami ciśnienia ASME B16.5 i do 5000 psi.

R OWAL

R Ośmiokątny

RX

BX

TheRXtyp nadaje się do ciśnień do 700 bar. Ten RTJ jest w stanie sam się uszczelnić. Zewnętrzne powierzchnie uszczelniające mają pierwszy kontakt z kołnierzami. Wyższe ciśnienie w układzie powoduje wyższe ciśnienie powierzchniowe. Typ RX jest wymienny ze standardowymi modelami R.

TheBXtyp nadaje się do bardzo wysokich ciśnień do 1500 bar. Tego złącza pierścieniowego nie można stosować zamiennie z innymi typami i nadaje się wyłącznie do kołnierzy i rowków typu API BX.

Powierzchnie uszczelniające na rowkach złącza pierścieniowego muszą być gładko wykończone o grubości 63 mikro cali i wolne od niepożądanych wypukłości, śladów narzędzi lub drgań. Uszczelniają poprzez początkowy kontakt liniowy lub działanie klinujące w miarę przyłożenia sił ściskających. Twardość pierścienia powinna być zawsze mniejsza niż twardość kołnierzy.

Wybór materiału

Poniższa tabela wskazuje najczęściej stosowane materiały na złącza pierścieniowe.

Język i wpust (T&G)

Powierzchnie pióra i wpustu tych kołnierzy muszą być dopasowane. Jedna powierzchnia kołnierza ma wypukły pierścień (wypust) wykonany maszynowo na powierzchni kołnierza, podczas gdy współpracujący kołnierz ma pasujące wgłębienie (rowek) wykonane w jego powierzchni czołowej.

Okładziny na pióro i wpust są standaryzowane zarówno w dużych, jak i małych typach. Różnią się od męskich i żeńskich tym, że wewnętrzne średnice pióra i wpustu nie sięgają do podstawy kołnierza, utrzymując w ten sposób uszczelkę na jej wewnętrznej i zewnętrznej średnicy. Są one powszechnie spotykane na pokrywach pomp i pokrywach zaworów.

Połączenia na pióro i wpust mają również tę zaletę, że są samonastawne i działają jak zbiornik kleju. Złącze szalunkowe utrzymuje oś obciążenia w jednej linii ze złączem i nie wymaga większej obróbki mechanicznej.

Ogólne powierzchnie kołnierzy, takie jak RTJ, TandG i FandM, nigdy nie powinny być łączone ze sobą śrubami. Dzieje się tak dlatego, że powierzchnie stykowe nie pasują do siebie i nie ma uszczelki, która ma jeden typ po jednej stronie i inny typ po drugiej stronie.

Mężczyzna i kobieta (M&F)

W przypadku tego typu kołnierze również muszą być dopasowane. Jedna powierzchnia kołnierza ma obszar wykraczający poza normalną powierzchnię kołnierza (męską). Drugi kołnierz lub kołnierz współpracujący ma pasujące wgłębienie (żeńskie) wyfrezowane w jego powierzchni czołowej.

Twarz kobiety ma głębokość 3/16 cala, twarz mężczyzny ma wysokość 1/4 cala i obie są gładkie. Zewnętrzna średnica powierzchni żeńskiej służy do umiejscowienia i przytrzymania uszczelki. Zasadniczo dostępne są 2 wersje; małe kołnierze M&F i duże kołnierze M&F. Niestandardowe okładziny męskie i żeńskie są powszechnie spotykane na płaszczu wymiennika ciepła w celu kanałowania i pokrywania kołnierzy.

Zalety i wady powierzchni kołnierzy T&G i M&F

Zalety
Lepsze właściwości uszczelniające, dokładniejsze umiejscowienie i dokładne dociśnięcie materiału uszczelniającego, zastosowanie innego, bardziej odpowiedniego materiału uszczelniającego i specjalistycznego materiału uszczelniającego (o-ringi).

Wady
Dostępność komercyjna i koszt. Normalna podwyższona powierzchnia jest znacznie bardziej powszechna i dostępna zarówno w przypadku zaworów, kołnierzy, jak i materiałów uszczelniających. Kolejną złożonością jest to, że przy projektowaniu rurociągów należy zastosować pewne sztywne zasady. Czy zamawiacie zawory z końcówkami żeńskimi po obu stronach, czy może po jednej stronie, w takim przypadku wszystkie końcówki męskie mają być skierowane w kierunku przepływu czy jak. To samo dotyczy oczywiście każdego połączenia kołnierzowego ze zbiornikiem.