Некоторое сходство с ножевыми затворами имеют соединения с гребенчатыми прокладками. В них прокладка из мягкой стали или меди имеет ряд концентрических выступов. Прокладка за­жимается между гладкими торцами соединяемых деталей, при­чем деформируются выступы прокладки, создавая уплотнение.

Гребенчатые прокладки нашли применение почти исключительно при соединении трубопроводов, где они будут рассмотрены детальнее.

Широкое применение в аппаратах и трубопроводах высокого давления нашли затворы с линзовыми (чечевицеобразными) об­тюраторами. Этот затвор оформился из соединения с шаровыми поверхностями, предложенного для получения подвижных труб­ных соединений.

На рис. 91, VII и VIII изображено несколько видов подобных обтюраторов. Типичное линзовое уплотнение показано на рис. 91 ,VIIa. Линза обычно изготовляется из такого же мате­риала, как и корпус, или более мягкого. Это мотивируется тем, что легче сменить обтюратор, чем подвергать новой обработке гнездо. Однако в некоторых конструкциях применяют и более твердые линзы, так как служат они дольше и в местах нажима у гнезда образуется поясок, материал которого более уплотнен и не имеет поверхностных неровностей, нарушающих герметич­ность. Угол конусности гнезда принимается обычно в пределах 15—25°. Радиус сферы линзы берется таким, чтобы соприкаса­ние с конусом происходило посредине — у малых линз и ближе к внутреннему отверстию — у больших. Линза притирается к гнезду пастой, изготовленной из стеклянной пыли или крокуса. Соединение, если оно не имеет забоин или царапин, легко ремонтируется, — для этого почти всегда достаточно его немного притереть.

Линзовые уплотнения применяются в трубопроводах и аппа­ратах как малого, так и сравнительно большого диаметра.

Для ремонта, а иногда и изготовления новых конических тор­цов применяют ручное переносное приспособление.

Линзовые соединения являются в некоторой степени само­уплотняющимися, так как в большинстве конструкций линзы деформируются под влиянием внутреннего давления сильнее, чем корпус, и создают таким образом некоторое добавочное уплот­нение.

Чтобы, уменьшить величину предварительного затяга и уве­личить надежность работы линзового соединения в условиях про­должительной эксплуатации при высоких температурах, была предложена специальная самоуплотняющая линза, изображенная на рис, 91, VIIб. Линза имеет внутри кольцевую полость, соеди­ненную с зоной высокого давления радиальными канавками. Давление стремится распрямить линзу, прижимая ее к уплотняе­мым поверхностям. К недостаткам этого соединения следует от­нести повышенную его стоимость и коррозию линзы конденсатом, в особенности при вертикальном ее расположении.

 У линз с небольшим проходом делают иногда, во избежание поворачивания, буртики (рис, 91, VIII). Корпуса клапанов у компрессоров Института высоких давлений, работающих при давлении 5000 ат, изготовлены по типу этого уплотнения.

Кроме затвора с линзовыми обтюраторами, к затворам, в ко­торых сферическая поверхность сопряжена с конической, отно­сится конструкция, показанная на рис. 91, IX. Сферическая крышка автоклава прижимается к коническому гнезду при по­мощи муфты с диференциальной резьбой, т. е. резьбой, имеющей различный шаг у крышки и у корпуса.

Болтовой затвор с уплотнением сферы на коническую поверх­ность был применен нами в Институте высоких давлений и по­казал хорошие результаты при давлении 2000—2500 ат и темпе­ратуре 500—600° [73].

На рис. 92,I показаны разновидности сопряжения сфериче­ской поверхности с конусом. Тело автоклава (рис. 92,Iа) имеет кольцевой трапециевидный паз, в который входит кольцевой бур­тик крышки. Выступ имеет сферическую форму и создает два «линейных контакта». Конструкция затвора на рис. 92,Iб отли­чается от предыдущей только конфигурацией выступа. Буртик может иметь один или два сферических выступа с каждой сто­роны, — в зависимости от этого будут создаваться два или че­тыре линейных контакта.

Рассмотренные затворы легко ремонтируются пришли- фовкой к гнезду, если только нет глубоких царапин или «разъеда­ний»; при наличии этих дефектов необходима обработка на станке.

Кроме этих соединений, возможно уплотнение сферических поверхностей между собой. Примером служит соединение двух ниппелей при помощи соединительной гайки с правой и левой резьбами. Ниппели имеют кольцевые выступы со сфе­рической поверхностью и уплотняются за счет упругой дефор­мации.

На рис. 92, II показан затвор, применяющийся в широком интервале давлений. В нем цилиндрические поверхности возле места стыка уплотняются металлическим обтюратором, имеющим волнообразную форму, причем диаметр его на одну десятитысяч­ную больше диаметров соединяемых частей и ставится на место легкими ударами деревянного молотка. Соединение относится к самоуплотняющимся, так как внутреннее давление усиливает прижатие обтюратора; для работы необходимо, чтобы под дей­ствием внутреннего давления радиальная деформация его была больше радиальной деформации внутренних стенок соединяемых деталей.

Рис. 92. Затворы и уплотнения.

I. Затвор с выступом, входящим в паз корпуса:

а— обычная форма затвора; б— затвор с дополнительными сферами на выступе.

II. Конструктивные размеры волнообразных обтюраторов.

III. Самоуплотняющиеся затворы с сопряжением сферы с конической поверхностью: a —цилиндрический обтюратор; б —обтюратор с направляющими выступами.

IV. Конические соединения:

a —коническое соединение с различными углами конусности у крышки и корпуса; б —затвор с двойной конусностью у крышки.

V. Затворы колонн гидрирования угля под давлением 300—700 am: а —коническое уплотнение; б—затвор с обтюратором, имеющим двойную конусность; в - облег­ченная конструкция затвора со шпильками, одновременно вворачивающимися во фланец и кор­пус колонны.

1 —корпус; 2— крышка; 3—фланец; 4—алюминиевая прокладка; 5—стальное кольцо (обтюратор)

с двойной конусностью.

VI. Крышка аппарата с клиновидным обтюратором;

1 —стальной кликовидный обтюратор; 2— крышка; 3 — разрезное упорное кольцо.

VII. Самоуплотняющийся затвор с клиновидным обтюратором:

1 —корпус; 2—бандаж; 3 —обтюратор; 4—головка; 5—крышка; 6—гайка.

VIII. Затвор с соединительными сегментами:

1 —конические фланцы; 2 — медная прокладка; 3—стяжные болты; 4— соединительные сегменты.

В часто разнимаемых соединениях лучше изготовлять обтюра­тор из материала более твердого, чем соединяемые части. При редкой разборке предпочитают брать обтюратор из мягкой стали или латуни, так как пластическая деформация его во время работы не нарушает уплотнения. Не воспринимая осевой на­грузки, уплотнение не требует предварительного затяга. В кон­струкции одного автоклава на рабочее давление 12 000 ат герме­тичность достигалась затвором, гайка которого была завинчена пальцами. Это уплотнение пригодно не только для сверхвысоких давлений. Так, оно применяется и у паропроводов перегретого пара. Обтюратор при этом помещают в кольцевых выточках на обоих концах трубы, чем избегают сужения прохода.

В тех случаях, когда толщина соединяемых труб мала, их после навертывания фланцев подвергают повышенному давлению или развальцовке, труба раздается и становится достаточно жесткой для применения волнообразного обтюратора. Только после этого делаются выточки под обтюратор, причем следует обратить внимание, чтобы они не были эллиптичными. Обтюра­тор и гнезда должны быть хорошо отшлифованы. Это соединение может при хорошем изготовлении и уходе выдержать большое количество разборок и сборок. Есть указание, что одно такое соединение на паропроводе перегретого пара 'диаметром 75 мм выдержало свыше 400 разборок и сборок [212].

К недостаткам соединения следует отнести его чувствитель­ность к коррозии. Конструктивные размеры этих соединений (рис. 92,//) следующие: b =(3-5)у'; g = 0,505b; с = 0,6b; z = (0,1 - 0,2)b; ∆ =(0,0002 - 0,0005)d; r1 =(0,1 ч- 0,2)у'; r2 = = (0,125 - 0,250)y'; по Ньюитту [219], однако, как показали опыты Гипроазотмаша, к этим размерам следует подходить кри­тически.

В Институте высоких давлений нами испытано уплотнение, сходное с описанным, но с обтюратором цилиндрической формы с округленными краями (рис. 92,IIIа), концы соединяемых дета­лей имели небольшую конусность. Диаметр конуса в месте его соприкосновения с обтюратором несколько меньше диаметра по­следнего. Таким образом, при затяге соединения обтюратор об­жимается коническими стенками, что и создает герметичность. При повышении давления обтюратор только с большей силой при­жимается к стенкам. Изготовление такого обтюратора проще и не требует такой тщательности, как волнообразного.

Еще более рациональна конструкция обтюратора, изобра­женного на рис. 92, IIIб. В отличие от предыдущего, концы у него имеют цилиндрические выступы, чем предотвращается возможность неправильной посадки и перекоса при затяге.

Этот обтюратор применялся в аппаратах, работав­ших при высокой температуре и давлениях в несколько тысяч атмосфер.