„Kołnierz” rury to metalowy pierścień, zwykle przyspawany do końca rury, z otworami wywierconymi równolegle do linii środkowej rury, aby pomieścić wiele śrub:
Przed dokręceniem śrub tworzy się szczelne połączenia kołnierzowe poprzez umieszczenie uszczelki w kształcie pierścienia między parami kołnierzy. Uszczelki są wykonane z bardziej miękkich materiałów niż materiały kołnierzy. Uszczelka zostanie „zgnieciona” między dwoma kołnierzami w celu uszczelnienia wszystkich potencjalnych dróg wycieku.
Oto zdjęcie przepływomierza magnetycznego Rosemount zamontowanego za pomocą 4-śrubowych złączek kołnierzowych:
Dokładna inspekcja połączeń kołnierzowych ujawnia przestrzeń między powierzchniami czołowymi kołnierzy spowodowaną przez materiał uszczelki „wciśnięty” między pary kołnierzy.
Na poniższym obrazie widoczne są dwa ogromne złącza kołnierzowe na obu końcach dość krótkiej „szpulowej” rury. Ogromna liczba kołków mocujących razem każdy zestaw kołnierzy zapewnia wskaźnik ciśnienia płynu wewnątrz, które w tym przypadku przekracza 1,000 PSI!
Podobnie jak w przypadku kołnierzy przepływomierza widocznych powyżej, szczeliny między powierzchniami czołowymi pierścieni kołnierza pokazują przestrzeń zajmowaną przez uszczelkę, która tworzy ciśnieniowe uszczelnienie między powierzchniami kołnierza.
Popularnym sposobem montażu takiej uszczelki kołnierzowej jest wkręcenie tylko połowy śrub (w otwory poniżej osi rury), wpuszczenie uszczelki między kołnierze, włożenie pozostałych śrub, a następnie dokręcenie wszystkich śrub odpowiednimi momentami:
Kołnierze różnią się konstrukcją uszczelnienia i wymaganym materiałem uszczelki. Jednym z najbardziej rozpowszechnionych projektów „czołowych” kołnierzy w Stanach Zjednoczonych jest kołnierz z wypukłą powierzchnią czołową (RF), który ma na celu uszczelnienie uszczelki za pomocą szeregu koncentrycznych rowków wyciętych na powierzchni czołowej kołnierza. Te rowki tworzą powierzchnię uszczelniającą o znacznie dłuższej ścieżce wycieku niż w przypadku gładkich powierzchni, co zniechęca do wycieku płynu procesowego pod ciśnieniem.
Inny rodzaj powierzchni kołnierza jest znany jako złącze pierścieniowe (RTJ). W tej konstrukcji unikalny metalowy pierścień pasuje do rowka wyrzeźbionego w powierzchniach czołowych obu współpracujących kołnierzy, ściskając i wypełniając rowek, gdy kołnierze są odpowiednio dokręcone. Kołnierze RTJ są często używane w sytuacjach wysokiego ciśnienia, gdzie kontrola wycieków jest trudniejsza. Aby uzyskać odpowiednie uszczelnienie, rowki kołnierza RTJ muszą być całkowicie wolne od obcych materiałów i dobrze uformowane (niezniekształcone).
Norma ANSI (American National Standards Institute) 16.5 definiuje system „klas ciśnienia” dla kołnierzy znamionowych w Stanach Zjednoczonych. Te klasy ciśnienia są identyfikowane za pomocą liczb, po których następuje „funt”, „lb” lub „#”. Typowe klasy ciśnienia ANSI obejmują 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500# i 2500#. Warto zauważyć, że te numery klas nie odpowiadają bezpośrednio ciśnieniom znamionowym w PSI, ale skalują się wraz z ciśnieniem (np. kołnierz 600# będzie miał wyższe ciśnienie znamionowe niż kołnierz 300#, przy wszystkich innych czynnikach równych). Ciśnienie znamionowe zależy nie tylko od „klasy” kołnierza, ale także od temperatury roboczej, ponieważ metale stają się bardziej kruche w wyższych temperaturach. Pierwotnie oznaczenia klasy ANSI były oparte na wartościach znamionowych tych kołnierzy dla rurociągów parowych. Na przykład kołnierz 250# został tak oceniony, ponieważ był przeznaczony do użytku w rurociągach z parą nasyconą o ciśnieniu 250 PSI (i 400 stopniach Fahrenheita).
Wraz z postępem metalurgii kołnierze te stały się zdolne do wytrzymywania większych ciśnień w wyższych temperaturach, ale początkowa ocena „funtów” pozostała niezmieniona. Ta sytuacja jest porównywalna z „tonażem” amerykańskich lekkich ciężarówek: „jednotonowa” ciężarówka może holować znacznie więcej niż 2,{2}} funtów ładunku. Oznaczenie „jedna tona” odnosi się do konkretnego projektu, który kiedyś był certyfikowany za około 2 000 funtów, ale dzięki postępowi w metalurgii i produkcji jest teraz w stanie udźwignąć znacznie więcej niż ta pojemność.
Aby zapewnić prawidłowe działanie, kołnierze rurociągów i komponenty muszą mieć pasujące wartości znamionowe i średnice kołnierzy. Na przykład zawór regulacyjny z korpusem z kołnierzem o wartości 4-calowego kołnierza rurowego ANSI klasy 300# można podłączyć tylko do innego 4-calowego kołnierza rurowego ANSI klasy 300#. Jeśli niepasujące kołnierze klasy ciśnieniowej zostaną połączone ze sobą, fizyczna integralność systemu rurociągów zostanie naruszona. Dodatkowo należy dobrać odpowiednie typy uszczelek, odpowiadające klasie ciśnienia współpracujących kołnierzy. W związku z tym każde złącze kołnierzowe należy postrzegać jako cały system, którego integralność jest gwarantowana tylko wtedy, gdy wszystkie jego elementy są zaprojektowane do współpracy.
Podczas dokręcania śrub, które łączą ze sobą dwa kołnierze, bardzo ważne jest równomierne rozłożenie nacisku śruby, tak aby żadna sekcja kołnierza nie była poddawana znacznie większemu naciskowi niż w jakimkolwiek innym miejscu. W idealnym świecie dokręcałbyś jednocześnie wszystkie śruby z tym samym momentem obrotowym. Ze względu na niemożność osiągnięcia tego za pomocą jednego klucza, najlepszym wyborem jest dokręcanie nakrętek sekwencyjnie etapami zwiększając moment obrotowy. Poniższy schemat ilustruje kolejność dokręcania (liczby wskazują kolejność dokręcania śrub):
Używając jednego klucza, należy zastosować wstępny moment obrotowy do każdej śruby w przedstawionej kolejności. Następnie operacja dokręcania będzie powtarzana ze zwiększonym momentem obrotowym przez dodatkowe cykle, aż wszystkie śruby zostaną dokręcone do określonej wartości momentu obrotowego. Obserwuj, jak zmienia się sekwencja momentów obrotowych w czterech ćwiartkach kołnierza, upewniając się, że kołnierze są równomiernie zgniatane w miarę stopniowego dokręcania każdej śruby. Skręcanie krzyżowe jest powszechnym terminem określającym tę technikę naprzemiennych ćwiartek wokół koła.
Istnieją specjalistyczne klucze zwane kluczami dynamometrycznymi do pomiaru momentu obrotowego przyłożonego podczas dokręcania
W przypadku kołnierzowych połączeń rurowych konieczne jest wykręcenie śrub po drugiej stronie. W kluczowych zastosowaniach wysokociśnieniowych rzeczywiste rozciągnięcie każdej śruby kołnierza jest monitorowane jako bezpośredni wskaźnik siły dokręcania. Określona śruba sprzedawana pod marką Rotabolt zawiera własny wskaźnik odkształcenia, który pozwala mechanikowi określić, czy śruba została odpowiednio dokręcona, niezależnie od użytego narzędzia. kołnierza przed poluzowaniem śrub w rurze, aby najpierw poluzować śruby kołnierza po przeciwnej stronie, jeśli w rurze występuje ciśnienie, powinno najpierw wyciekać tam, odpowietrzając się od ciebie. po stronie kołnierza najbliżej ciebie. Jest to jedynie środek ostrożności przed rozpryskiwaniem się płynu procesowego na twarz lub ciało w przypadku wzrostu ciśnienia w rurze z kołnierzem. Docierając do ove
Unikalną cechą kołnierzowych połączeń rurowych jest możliwość wstawienia pustej metalowej płytki zwanej zaślepką nad lub pomiędzy powierzchniami kołnierza, blokując w ten sposób przepływ. Jest to korzystne, gdy rura musi być zablokowana na stałe, na przykład gdy odcinek rury został wycofany z eksploatacji lub gdy odcinek rury musi zostać zamknięty ze względów bezpieczeństwa podczas czynności konserwacyjnych.
W celu zamontowania żaluzji należy uszkodzić złącze kołnierzowe, a następnie rozchylić kołnierze, aby uzyskać odpowiednią przestrzeń. Po założeniu uszczelek zastępczych i zaślepki można ponownie zamontować śruby kołnierzowe i dokręcić je z określoną wartością. Oto ujęcie żaluzji ze stali nierdzewnej (niezamontowanej na rurze), z wyraźnie widocznymi dwoma przyspawanymi uchwytami do podnoszenia, które ułatwiają obsługę tego ciężkiego sprzętu:
W zastosowaniach, w których często występuje „oślepianie”, w celu ułatwienia tego zadania można zainstalować stały typ żaluzji zwany roletą okularową. Roleta okularowa składa się ze standardowej blaszki zaślepiającej połączonej krótką wypustką z pierścieniem o równej średnicy, którego zarys przypomina parę okularów:
System rurociągów można projektować i konstruować z uwzględnieniem grubości zaślepki, przy czym szczelina między kołnierzami pozostaje stała zarówno w stanie „otwartym”, jak i „zaślepionym”. Jest to szczególnie przydatne w bardzo dużych systemach rurociągów, ponieważ siła potrzebna do oddzielenia wcześniej połączonych powierzchni kołnierzy może być dość duża.
Poniższy obraz przedstawia zasłonę okularową umieszczoną w taki sposób, że pomalowana na żółto „ślepa” połowa jest odsłonięta, a „otwarta” połowa jest umieszczona pomiędzy kołnierzami rury, aby umożliwić przepływ przez tę rurę:
Poniższy obraz przedstawia zasłonę okularową umieszczoną w przeciwnym kierunku, z „otwartą” połową odsłoniętą, a „ślepą” połową ograniczającą przepływ płynu przez rurkę:
