密封狀態可監測的密封組件的製作方法

2023-05-27 02:00:51

技術領域

本發明涉及一種密封狀態可監測的密封組件。

背景技術：

用於核電、石油化工等領域的重要設備及有放射性、有毒有害、高危化學品密封場合的密封產品，其對密封洩漏要求非常嚴格，如何控制密封洩漏已成為目前工業領域的重要議題。

對密封有效性的影響主要是密封件在服役期間密封壓緊力的變化，在密封件運行期間，由於介質壓力的變化造成對壓緊法蘭的交變推力，會造成密封面壓緊力變化；由於溫度的變化造成金屬法蘭面翹曲變形和螺栓產生應變，同樣也會造成密封面壓力變化。如果壓緊力變化幅度過大，就會造成密封壓緊力不足而產生洩露。因此，如果能夠實現對密封墊片在運行過程中對密封墊片壓緊載荷和對密封面的溫度進行監測，將能夠對密封件洩漏的預警和研發提供數據支撐。然而，現有技術中，並沒有對密封件的壓緊載荷和密封件溫度在運行中實現監測的有效可行方法。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種密封狀態可監測的密封組件，以通過對密封組件上密封面的密封壓緊載荷和密封面溫度進行監測來檢測密封組件的密封狀態，從而避免洩漏的發生。

為達到上述目的，本發明採用的技術方案是：一種密封狀態可監測的密封組件，包括金屬內環、圍設在所述金屬內環外側周部的金屬外環、嵌設在所述金屬內環與所述金屬外環之間的非金屬密封環，所述金屬外環的至少一側軸端部上開設有環形凹槽，所述環形凹槽中設置有光纖傳感器，所述光纖傳感器在所述環形凹槽中沿周向圍設形成至少一圈。

優選地，所述金屬外環的其中一側軸端部上設置有所述環形凹槽，所述光纖傳感器在所述環形凹槽中圍設形成一圈。

優選地，所述密封組件還包括用於接收所述光纖傳感器所監測到的信號的控制分析儀，所述光纖傳感器沿自身長度方向具有首端與尾端，所述首端與所述尾端分別與所述控制分析儀相信號連接。

進一步地，所述金屬外環上還開設有連通所述環形凹槽與所述金屬外環外側的連通孔/連通槽，傳輸導線穿過所述連通孔/連通槽而連接所述光纖傳感器與所述控制分析儀。

更進一步地，所述連通孔/連通槽在所述金屬外環上與所述光纖傳感器位於同一側軸端部上，且所述連通孔/連通槽位於所述光纖傳感器的徑向外側。

具體地，所述光纖傳感器的所述首端與所述尾端分別與所述傳輸導線相連接。

優選地，所述密封組件用於第一法蘭與第二法蘭之間的密封連接，所述光纖傳感器壓緊在所述第一法蘭與所述金屬外環之間。

由於上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：本發明的密封狀態可監測的密封組件，其中通過在密封組件的金屬外環上設置圍繞呈環狀的光纖傳感器，這使得密封組件在用於密封場合下整個工作的過程中，光纖傳感器被壓緊在金屬外環與密封部件之間，通過光纖傳感器實時監測其整個周向上各點位的壓力載荷、溫度、溼度等密封狀態信息，及時地獲取密封組件的壓力變化、溫度變化及溼度變化情況，從而能夠及時地對密封洩漏進行預警，防止因密封組件的密封失效而導致的安全問題，同時還能夠為密封組件的後續研發提供可靠的數據支撐。

附圖說明

附圖1為本發明實施例的密封組件的橫向截面示意圖；

附圖2為本發明實施例的密封組件的軸向截面示意圖；

附圖3為本發明實施例的密封組件的安裝使用狀態下的結構圖；

附圖4為附圖3中A部放大示意圖。

其中：1、金屬內環；2、金屬外環；21、環形凹槽；22、連通槽；23、連通孔；3、密封環；4、光纖傳感器；5、控制分析儀；6、傳輸導線；7、第一法蘭；8、第二法蘭。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例來對本發明的技術方案作進一步的闡述。

參見圖1、圖2所示的密封組件，其包括金屬內環1、圍設在金屬內環1外側周部的金屬外環2、嵌設在金屬內環1與金屬外環2之間的非金屬密封環3。金屬外環2的至少一側軸端部上開設有環形凹槽21，該環形凹槽21中設置有光纖傳感器4，光纖傳感器4在上述環形凹槽21中沿周向圍設形成至少一圈，以監測密封組件在應用於密封環境狀態下其整個周向上的壓力載荷狀態、溫度、溼度等信息。環形凹槽21的中心線最好為金屬內環1、金屬外環2及密封環3的共同軸心線。

在本實施例中，參見圖1、圖2所示，金屬外環2的其中一側軸端部上設置有上述的環形凹槽21，光纖傳感器4在該環形凹槽21中圍設形成一圈，這樣便可以實現對密封組件完整周向進行密封狀態監測。應該說明的是，由於光纖傳感器4自身呈細長條狀，其沿自身長度方向置放於環形凹槽21中時，光纖傳感器4的首端與尾端是斷開的，故而此處所說的一圈並非為封閉環狀的一圈。

參見圖1、圖2所示，該密封組件還包括控制分析儀5，以用於接收光纖傳感器4所監測到的信號。光纖傳感器4的首端與尾端分別與傳輸導線6相連接，從而通過傳輸導線6將光纖傳感器4檢測到的信號傳送至控制分析儀5。

具體地，金屬外環2上開設有連通環形凹槽21與金屬外環2外側可供傳輸導線6穿過的連通孔/連通槽，傳輸導線6穿過上述的連通孔/連通槽而連接光纖傳感器4與控制分析儀5。此處，金屬外環2上開設的為連通槽22，該連通槽22在金屬外環2上與光纖傳感器4位於同一側軸端部上，且該連通槽22位於光纖傳感器4的徑向外側，如圖1、2所示。

參見圖3、圖4所示，該密封組件設於第一法蘭7與第二法蘭8之間，密封組件的上下軸端面分別與第一法蘭7、第二法蘭8的法蘭面之間形成密封面。光纖傳感器4被壓緊在第一法蘭7與金屬外環2之間，以獲取相應的接觸應力。當光纖傳感器4監測到第一法蘭7與金屬外環2之間的接觸應力發生變化時，就可以根據該接觸應力的變化情況來判定密封環3與第一法蘭7、第二法蘭8之間密封應力的變化情況，從而判斷密封狀態。

此外，光纖傳感器4在第一法蘭7與金屬外環2之間還能夠對兩者之間的溫度狀態及溼度狀態進行監測，從而為判斷密封狀態提供輔助信息。

綜上，本發明的密封狀態可監測的密封組件，其中利用光纖傳感器4沿自身長度方向對應力變化狀態的敏感性特性，通過在密封組件的金屬外環2上設置圍繞呈環狀的光纖傳感器4，這使得密封組件在用於密封場合下整個工作的過程中，光纖傳感器4被壓緊在金屬外環2與密封部件之間，通過光纖傳感器4實時監測其整個周向上各點位的壓力載荷、溫度、溼度等密封狀態信息，及時地獲取密封組件的壓力變化、溫度變化及溼度變化情況，從而能夠及時地對密封洩漏進行預警，防止因密封組件的密封失效而導致的安全問題，同時還能夠為密封組件的後續研發提供可靠的數據支撐。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。