一種具有洩漏監測功能的多道密封法蘭的製作方法

2023-08-02 17:45:51

本發明涉及一種多道密封法蘭，具體涉及一種具有洩漏監測功能的多道密封法蘭。

背景技術：

工業中，法蘭廣泛應用於石油、化工、製藥、能源、暖通和電力等行業，法蘭連接系統以其易於安裝、拆卸的特點，常被用於管道與管道、設備與管道、設備與設備之間的連接。管類部件連接有效的最直接的外在體現就是不發生洩漏，可見法蘭的不發生洩漏對設備或系統的運行起著決定性的作用。工業上，油氣管道洩漏引發爆炸、化工管道有毒介質洩漏對環境造成嚴重汙染、核電廠管道洩漏導致輻射汙染的現象都是已經存在的問題。然而縱觀整個工業領域，並沒有通用的關於法蘭洩漏評判的標準，也沒有簡便有效的法蘭洩漏監測裝置，來對法蘭的密封狀態進行監測。

技術實現要素：

本發明提供一種具有洩漏監測功能的多道密封法蘭，能應用於各種工況，長期保持良好的緊密性，並能實時監測法蘭的緊密性狀態，甚至能夠建立法蘭狀態監測的大資料庫。

本發明的技術方案為：

一種具有洩漏監測功能的多道密封法蘭，包括上法蘭、下法蘭、螺母、雙頭螺柱、傳感器；

上法蘭與下法蘭通過多組螺母和雙頭螺柱壓緊連接，上法蘭與下法蘭之間設置有靠近中心的一次密封區和靠近邊緣的二次密封區，在上法蘭與下法蘭之間、一次密封區與二次密封區之間形成密封的測漏空腔，在外部安裝測量測漏空腔內部的傳感器。

還包括數據處理及傳輸模塊，數據處理及傳輸模塊與傳感器相連，將數據傳輸至總控制室。

還包括墊片、O形密封圈；

在所述一次密封區中，上法蘭的凸起部分與下法蘭的下陷部分相匹配，凸起部分的高度大於下陷部分的深度；當上法蘭與下法蘭壓緊時，上法蘭凸起部分伸入下法蘭下陷部分，墊片夾緊在上法蘭與下法蘭之間形成密封，下法蘭下陷部分的側壁上設置有兩個凹槽，並在凹槽中安裝有相匹配的O形密封圈，與上法蘭凸起部分的側壁形成密封。

還包括二次密封區凹形密封槽、二次密封區環形凸圈；

在所述二次密封區中，二次密封區凹形密封槽與二次密封區環形凸圈相匹配，二次密封區環形凸圈的高度小於二次密封區凹形密封槽的深度；當上法蘭與下法蘭壓緊時，二次密封區環形凸圈伸入二次密封區凹形密封槽內，二次密封區凹形密封槽內壁兩側對稱設置有三對凹槽，並在凹槽中安裝有相匹配的O形密封圈，與二次密封區環形凸圈形成密封。

所述傳感器為溫度傳感器、壓力傳感器、溼度傳感器中的一個或多個。

所述數據處理及傳輸模塊安裝在上法蘭上。

在所述一次密封區中，所述上法蘭凸起部分的根部設置為圓弧過渡區。

在所述一次密封區中，所述兩個O形密封圈能夠用三個缺口錯開的活塞環代替。

在所述二次密封區中，所述二次密封區環形凸圈的上端為圓滑結構。

本發明的有益效果為：

第一，本發明設置有一次密封區和二次密封區，所述一次密封區由墊片和兩個O形密封圈組成，組成3道密封；所述二次密封區由6個O形密封圈組成，形成了6道密封，在整個法蘭連接系統中形成了9道密封，形成了一種多道密封效果。

第二，所述墊片密封為一種強制密封，墊片密封所需的壓緊力完全由預緊螺栓來提供，而O形密封圈密封由上下法蘭過渡配合或過盈配合時對密封圈產生沿徑向的擠壓來實現。這種O形密封圈受到的沿徑向的擠壓力並不會隨螺栓的自鬆弛或螺栓的應力鬆弛而減小，這樣在螺栓力出現鬆弛的時候，O形密封圈的密封性能並不會下降。

第三，本發明設置了測漏空腔，可通過對測漏空腔內部的介質的壓力、溫度等參數進行測量來判斷法蘭是否發生洩漏，還可以通過體積變化率或質量變化率來量化評價法蘭的緊密性狀態。

第四，本發明還設置了數據處理及傳輸模塊，對數據進行分析，將測量到的數據傳遞到總控制室，便於對單一法蘭的實時狀態進行監測。當該種法蘭批量用於某個或多個工廠的管路中時，有利於形成相應法蘭的運行狀態的大資料庫，有利於對同種法蘭的壽命進行評估。

附圖說明

圖1為本發明的整體剖視結構示意圖。

圖2為圖1中A區(二次密封區)放大示意圖。

圖3為圖1中B區(一次密封區)放大示意圖。

圖中，1-螺母，2-雙頭螺柱，3-數據處理及傳輸模塊，4-上法蘭，4-1圓弧過渡區，5-溫度傳感器，6-壓力傳感器，7-測漏空腔，8-下法蘭，9-墊片，10-二次密封區凹形密封槽，11-二次密封區O形密封圈，12-二次密封區O形圈用凹槽，13-二次密封區環形凸圈，14-上法蘭密封面，15-一次密封區O形密封圈，16-下法蘭密封面，17-一次密封區密封圈用凹槽。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步描述。

如圖1、圖2、圖3所示，本發明是一種具有洩漏監測功能的多道密封法蘭，包括上法蘭4、下法蘭8、墊片9、一次密封區O形密封圈15、二次密封區O形密封圈11、螺母1、雙頭螺柱2、溫度傳感器5、壓力傳感器6、數據處理及傳輸模塊3，其中，上法蘭4設置有上法蘭密封面14、圓弧過渡區4-1、二次密封區凹形密封槽10、二次密封區O形圈用凹槽12，下法蘭8設置有下法蘭密封面16、一次密封區密封圈用凹槽17、二次密封區環形凸圈13，上法蘭4與下法蘭8之間形成測漏空腔7。

上法蘭4與下法蘭8通過多組螺母1和雙頭螺柱2壓緊連接，上法蘭4與下法蘭8之間設置有靠近中心的一次密封區B和靠近邊緣的二次密封區A，在一次密封區B和二次密封區A之間形成一個密封的測漏空腔7，測漏空腔7能夠對法蘭一次密封區B中墊片9的緊密性進行監測。

一次密封區B包括上法蘭4的上法蘭密封面14、下法蘭8的下法蘭密封面16和一次密封區密封圈用凹槽17、墊片9、一次密封區O形密封圈15，二次密封區A包括上法蘭4的二次密封區凹形密封槽10和二次密封區O形圈用凹槽12、下法蘭8的二次密封區環形凸圈13、二次密封區O形密封圈11。

在一次密封區B中，凸起的上法蘭密封面14與下陷的下法蘭密封面16的相匹配，上法蘭密封面14凸起的高度大於下法蘭密封面16下陷的深度，確保上法蘭4與下法蘭8配對合攏的時候，在上法蘭4與下法蘭8之間、一次密封區B與二次密封區A之間能夠形成測漏孔腔7。當上法蘭4與下法蘭8配對合攏的時候，上法蘭4凸起部分伸入下法蘭8下陷部分，墊片9夾緊在上法蘭密封面14與下法蘭密封面16之間，形成密封；下法蘭8下陷部分的側壁上設置有兩個一次密封區密封圈用凹槽17，在一次密封區密封圈用凹槽17中安裝有相匹配的一次密封區O形密封圈15，與上法蘭4凸起部分的側壁形成密封；實現法蘭的一次密封。由於法蘭盤在使用過程中，會在螺栓力與墊片力之間形成較大的彎矩，故將上法蘭4凸起部分的根部設置為圓弧過渡區4-1，能夠有效避免高應力區域的產生。此處的兩個一次密封區O形密封圈15可以用三個缺口錯開的活塞環代替，所述活塞環具有彈性，能夠形成動態密封。

在二次密封區A中，二次密封區凹形密封槽10與二次密封區環形凸圈13相匹配，二次密封區環形凸圈13的高度小於二次密封區凹形密封槽10的深度，確保上法蘭4與下法蘭8配對合攏的時候，二次密封區環形凸圈13的上端並沒有與二次密封區凹形密封槽10的底部接觸，留有一定空間，使得在雙頭螺柱2預緊的過程中，雙頭螺柱2的預緊不會受到二次密封區環形凸圈13上端與二次密封區凹形密封槽10底部卡住的限制。當上法蘭4與下法蘭8配對合攏的時候，二次密封區環形凸圈13伸入二次密封區凹形密封槽10內，二次密封區凹形密封槽10內壁兩側對稱設置有三對二次密封區O形圈用凹槽12，在二次密封區O形圈用凹槽12中安裝有相匹配的二次密封區O形密封圈11，與二次密封區環形凸圈13形成密封，實現法蘭的二次密封。當螺栓鬆動時，即使一次密封失效，二次密封還能夠保證密封效果。二次密封區環形凸圈13的上端設置為圓滑的結構，方便順利的進入上法蘭4的二次密封區凹形密封槽10。

測漏空腔7的外部安裝壓力傳感器5和溫度傳感器6，溫度傳感器5用於測量測漏空腔7內部的介質溫度，壓力傳感器6用於測量測漏空腔7內部的壓力。根據測量需要，還可以安裝其他傳感器，例如：溼度傳感器。

溫度傳感器5和壓力傳感器6與數據處理及傳輸模塊3相連，數據處理及傳輸模塊3安裝在上法蘭4上。數據處理及傳輸模塊3對溫度傳感器5和壓力傳感器6測得的數據進行數據處理，並將數據利用物聯網、無線電波或WiFi等形式傳遞到總控制室，便於對單一法蘭的實時狀態進行監測。當上述法蘭批量用於某個或多個工廠的管路中時，有利於形成相應法蘭的運行狀態的大資料庫，有利於對同種法蘭的壽命進行評估。

數據處理及傳輸模塊3對數據的處理思路隨介質的不同而不同。當介質為氣態或液態介質時，若壓力測量值出現明顯增高，則法蘭出現了洩漏；當介質為高溫或低溫介質時，若溫度測量值出現顯著的升高，同時伴有壓力的增大，則出現了洩漏狀態；當介質為氣體時，還可以根據氣態方程來給出洩漏氣體的體積或質量變化率，做出定量的判斷。

上面對本發明的實施例作了詳細說明，上述實施方式僅為本發明的最優實施例，但是本發明並不限於上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。