抗疲勞交變高壓自緊法蘭及其應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抗疲勞交變高壓自緊法蘭，包括兩個(gè)套節(jié)、密封環(huán)和卡套，套節(jié)的一端制有環(huán)形的連接盤，兩個(gè)套節(jié)在連接盤處相互抵接，密封環(huán)外部設(shè)有凸筋，密封環(huán)安裝在連接盤相互抵接處的內(nèi)側(cè)，密封環(huán)的凸筋位于兩個(gè)連接盤之間，卡套為環(huán)形，卡套設(shè)有適于卡住兩個(gè)連接盤邊緣的卡槽，兩個(gè)連接盤通過卡槽卡接。本發(fā)明的抗疲勞交變高壓自緊法蘭在兩個(gè)套節(jié)被卡套卡緊后，壓力壓在密封環(huán)的凸筋上，使密封環(huán)的內(nèi)表面產(chǎn)生彈性形變從而偏離套節(jié)的內(nèi)部密封表面，這種偏離彈性地把套節(jié)內(nèi)部密封面的負(fù)載回到密封環(huán)上，形成一個(gè)自我增強(qiáng)型彈性密封。
【專利說明】
抗疲勞交變高壓自緊法蘭及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種抗疲勞交變高壓自緊法蘭及其應(yīng)用方法，屬于管道連接技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]法蘭又叫法蘭盤或突緣，使管子與管子相互連接的零件，連接于管端。法蘭上有孔目艮，可穿螺栓，通常是指在一個(gè)類似盤狀的金屬體的周邊開上幾個(gè)固定用的孔用于連接其它的東西?，F(xiàn)有的法蘭連接就是把兩個(gè)管道、管件或器材，先各自固定在一個(gè)法蘭盤上，兩個(gè)法蘭盤之間，加上法蘭墊，用螺栓緊固在一起，完成連接。法蘭連接是管道施工的重要連接方式，法蘭連接使用方便，能夠承受較大的壓力，在工業(yè)管道中，法蘭連接的使用十分廣泛。
[0003]目前，石油化工生產(chǎn)中，管道的連接主要是通過法蘭、墊片、螺栓、螺母組合實(shí)現(xiàn)的。
[0004]使用中，金屬墊片材質(zhì)的硬度往往都比法蘭更軟，在螺栓預(yù)緊力作用下，使密封墊受到擠壓變形，密封面上凹凸不平的微隙被填滿，阻止了介質(zhì)泄漏，以達(dá)到密封的作用，屬于“軟密封”。
[0005]由于密封面垂直于管道中心線，連接螺栓平行于管道中心線，這就勢(shì)必帶來下述兩個(gè)影響:
A、工作時(shí)，管道內(nèi)壓將使密封面沿管道方向松弛，從而降低了連接處密封性能，因此，勢(shì)必加大了安裝時(shí)螺栓預(yù)緊載荷，從而相應(yīng)也加大了法蘭盤所能承受的法蘭彎矩，所以法蘭的結(jié)構(gòu)尺寸也就顯得粗大；
B、由于連接螺栓平行于管道方向，因此在運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的管道系統(tǒng)附加載荷，諸如:管道拉伸壓縮、壓力波動(dòng)、彎矩、扭矩、沖擊等，將首先直接由法蘭連接螺栓承擔(dān)，同樣導(dǎo)致法蘭連接預(yù)緊效果的下降，而影響連接的密封性能。
[0006]這就是傳統(tǒng)法蘭管道系統(tǒng)(特別是在溫度壓力交變下)很難完全杜絕跑、冒、滴、漏的根本原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種密封性能突出的抗疲勞交變高壓自緊法蘭。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種抗疲勞交變高壓自緊法蘭，包括兩個(gè)套節(jié)、密封環(huán)和卡套，套節(jié)的一端制有環(huán)形的連接盤，兩個(gè)套節(jié)在連接盤處相互抵接，密封環(huán)外部設(shè)有凸筋，密封環(huán)安裝在連接盤相互抵接處的內(nèi)側(cè)，密封環(huán)的凸筋位于兩個(gè)連接盤之間，卡套為環(huán)形，卡套設(shè)有適于卡住兩個(gè)連接盤邊緣的卡槽，兩個(gè)連接盤通過卡槽卡接。
[0009]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:連接盤用于抵接的一面制有與密封環(huán)的凸筋相匹配的凹槽，凹槽的深度為密封環(huán)的凸筋厚度的一半。
[0010]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:卡套為兩個(gè)，兩個(gè)卡套對(duì)稱設(shè)置組成環(huán)形。
[0011]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:還包括螺栓和螺母，兩個(gè)卡套對(duì)接部位分別固接有連接塊，連接塊上開設(shè)有至少一個(gè)安裝孔，螺栓依次貫穿兩個(gè)對(duì)應(yīng)的連接塊的安裝孔與螺母螺紋連接，螺栓的軸線與套節(jié)的軸線相互垂直。
[0012]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:連接塊上開設(shè)有兩個(gè)安裝孔。
[0013]上述技術(shù)方案的改進(jìn)是:卡套的卡槽的橫截面為梯形，兩個(gè)連接盤相背的側(cè)面為與卡槽的側(cè)壁相貼合的錐面。
[0014]本發(fā)明的抗疲勞交變高壓自緊法蘭的應(yīng)用方法，包括以下步驟:
A、焊接:將兩個(gè)套節(jié)的焊接端分別與管道或設(shè)備焊接；
B、安裝密封環(huán):將密封環(huán)安裝在套節(jié)的連接盤處，密封環(huán)的凸筋安裝在連接盤的凹槽中，再將兩個(gè)套節(jié)的連接盤相互抵接；
C、安裝卡套:在卡套內(nèi)部的卡槽與套節(jié)連接盤的錐面接觸部位涂潤(rùn)滑脂便于安裝，將兩個(gè)卡套對(duì)稱設(shè)置，將兩個(gè)套節(jié)的連接盤卡入卡槽內(nèi)；
D、安裝螺栓及螺母:擰緊螺母按對(duì)角順序的方式逐步均勻擰緊，并保證兩個(gè)卡套對(duì)稱，使用扭矩扳手?jǐn)Q緊螺母，擰緊后，使用木錘或銅棒敲打卡套，使卡套真正到位、卡緊，然后再次擰緊螺母，如此反復(fù)1-3次直到擰緊時(shí)扭矩不再有新的變化為止。
[0015]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的有益效果是:
(1)由于密封環(huán)外部設(shè)有凸筋，密封環(huán)安裝在連接盤相互抵接處的內(nèi)側(cè)，密封環(huán)的凸筋位于兩個(gè)連接盤之間;在兩個(gè)套節(jié)被卡套卡緊后，壓力壓在密封環(huán)的凸筋上，使密封環(huán)的內(nèi)表面產(chǎn)生彈性形變從而偏離套節(jié)的內(nèi)部密封表面，這種偏離彈性地把套節(jié)內(nèi)部密封面的負(fù)載回到密封環(huán)上，形成一個(gè)自我增強(qiáng)型彈性密封；當(dāng)抗疲勞交變高壓自緊法蘭密封環(huán)安裝固定好后，受力狀態(tài)下的密封環(huán)尺寸小于自由狀態(tài)下的尺寸，在內(nèi)表面形成壓力F，而這個(gè)壓力會(huì)隨著內(nèi)部壓力的增加而加大；
(2)密封環(huán)的凸筋還起到加強(qiáng)和安裝定位的作用，當(dāng)法蘭組裝好后，密封環(huán)的凸筋被兩套節(jié)所夾持與母管形成整體，極大程度地提高了連接部位的強(qiáng)度；
(3)由于本發(fā)明的抗疲勞交變高壓自緊法蘭具有自緊功能，工作時(shí)，管道內(nèi)壓將不會(huì)使密封面沿管道方向松弛，從而降低了連接處密封性能，因此，安裝時(shí)減小了螺栓預(yù)緊載荷，從而相應(yīng)也減小了法蘭盤所承受的法蘭彎矩，所以抗疲勞交變高壓自緊法蘭具有體積小(約為普通同壓力等級(jí)、同規(guī)格法蘭的1/3)、重量輕的(約為普通同壓力等級(jí)、同規(guī)格法蘭的1/4)；
(4 )由于兩個(gè)卡套對(duì)接部位分別固接有連接塊，連接塊上開設(shè)有安裝孔，螺栓依次貫穿兩個(gè)對(duì)應(yīng)的連接塊的安裝孔與螺母螺紋連接，螺栓的軸線與套節(jié)的軸線相互垂直，由于連接螺栓垂直于管道方向，因此在運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的管道系統(tǒng)附加載荷，諸如:管道拉伸壓縮、壓力波動(dòng)、彎矩、扭矩、沖擊等，不會(huì)直接由螺栓承擔(dān)，從而不會(huì)導(dǎo)致法蘭連接預(yù)緊效果的下降，而影響連接的密封性能；
(5)由于卡套的卡槽的橫截面為梯形，兩個(gè)連接盤相背的側(cè)面為與卡槽的側(cè)壁相貼合的錐面，當(dāng)管道內(nèi)部壓力增大時(shí)，兩個(gè)連接盤相背的側(cè)面與卡套的卡槽的側(cè)壁的壓力也增大，從而使得卡槽回饋的力增大，使得兩個(gè)連接盤抵接的更加緊密，從而也起到了自緊效果，有效的防止當(dāng)管道內(nèi)部壓力增大時(shí)，法蘭連接部位產(chǎn)生松動(dòng)，從而產(chǎn)生介質(zhì)的泄露，使得密封性能更加突出，使抗疲勞交變高壓自緊法蘭具有受壓越高密封性能越好的特點(diǎn)；
(6)安裝時(shí)在卡套內(nèi)部的卡槽與套節(jié)連接盤的錐面接觸部位涂潤(rùn)滑脂，方便了安裝，提高了安裝效率；
(7)安裝螺栓及螺母時(shí)，擰緊螺母按對(duì)角順序的方式逐步均勻擰緊，并保證兩個(gè)卡套對(duì)稱，使得卡套連接更加牢固；
(8)安裝螺栓及螺母時(shí)，由于擰緊后，使用木錘或銅棒敲打卡套，使卡套真正到位、卡緊，然后再次擰緊螺母，如此反復(fù)1-3次直到擰緊時(shí)扭矩不再有新的變化為止，這樣操作使得安裝后，卡套與套節(jié)的連接盤緊緊卡主，不會(huì)由于外力造成松動(dòng)，從而使得連接更加牢固。
【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例抗疲勞交變高壓自緊法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例抗疲勞交變高壓自緊法蘭的卡套的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例抗疲勞交變高壓自緊法蘭的套節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例抗疲勞交變高壓自緊法蘭的密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中:1-套節(jié)；I.1-錐面；I.2-連接盤;I.3-凹槽;2-密封環(huán);2.1-凸筋;3-卡套;4-安裝孔;5-卡槽;6-連接塊;7-螺栓;8-螺母。
【具體實(shí)施方式】
實(shí)施例
[0017]本實(shí)施例的抗疲勞交變高壓自緊法蘭，如圖1-4所示，包括兩個(gè)套節(jié)1、密封環(huán)2和卡套3，套節(jié)I的一端制有環(huán)形的連接盤1.2，兩個(gè)套節(jié)I在連接盤1.2處相互抵接，密封環(huán)2外部中間設(shè)有凸筋2.1，密封環(huán)2安裝在連接盤1.2相互抵接處的內(nèi)側(cè)，密封環(huán)2的凸筋2.1位于兩個(gè)連接盤1.2之間，卡套3為環(huán)形，卡套3設(shè)有適于卡住兩個(gè)連接盤1.2邊緣的卡槽5，兩個(gè)連接盤1.2通過卡槽5卡接;連接盤1.2用于抵接的一面制有與密封環(huán)2的凸筋2.1相匹配的凹槽1.3，凹槽1.3的深度為密封環(huán)2的凸筋2.1厚度的一半;卡套3為兩個(gè)，兩個(gè)卡套3對(duì)稱設(shè)置組成環(huán)形;還包括螺栓7和螺母8，兩個(gè)卡套3對(duì)接部位分別固接有連接塊6，連接塊6上開設(shè)有兩個(gè)安裝孔4，螺栓7依次貫穿兩個(gè)對(duì)應(yīng)的連接塊6的安裝孔4與螺母8螺紋連接，螺栓7的軸線與套節(jié)I的軸線相互垂直;卡套I的卡槽5的橫截面為梯形，兩個(gè)連接盤1.2相背的側(cè)面為與卡槽5的側(cè)壁相貼合的錐面1.1。
[0018]本發(fā)明的抗疲勞交變高壓自緊法蘭的應(yīng)用方法，包括以下步驟:
A、焊接:將兩個(gè)套節(jié)的焊接端分別與管道或設(shè)備焊接；
B、安裝密封環(huán):將密封環(huán)安裝在套節(jié)的連接盤處，密封環(huán)的凸筋安裝在連接盤的凹槽中，再將兩個(gè)套節(jié)的連接盤相互抵接；
C、安裝卡套:在卡套內(nèi)部的卡槽與套節(jié)連接盤的錐面接觸部位涂潤(rùn)滑脂便于安裝，將兩個(gè)卡套對(duì)稱設(shè)置，將兩個(gè)套節(jié)的連接盤卡入卡槽內(nèi)； D、安裝螺栓及螺母:擰緊螺母按對(duì)角順序的方式逐步均勻擰緊，并保證兩個(gè)卡套對(duì)稱，使用扭矩扳手?jǐn)Q緊螺母，擰緊后，使用木錘或銅棒敲打卡套，使卡套真正到位、卡緊，然后再次擰緊螺母，如此反復(fù)1-3次直到擰緊時(shí)扭矩不再有新的變化為止。
[0019]本實(shí)施例的抗疲勞交變高壓自緊法蘭具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)抗疲勞交變高壓自緊法蘭具有體積小(約為普通同壓力等級(jí)、同規(guī)格法蘭的1/3)、重量輕的(約為普通同壓力等級(jí)、同規(guī)格法蘭的1/4);
(2)抗疲勞交變高壓自緊法蘭密封性能更加突出，具有受壓越高密封性能越好的特點(diǎn)；
(3)抗疲勞交變高壓自緊法蘭具有適應(yīng)惡劣工況條件(如溫度和壓力交替變化、耐高溫、耐高壓)的特點(diǎn)；
(4)自緊高壓法蘭系統(tǒng)拆裝方便，易于安裝(僅四套螺栓/螺母)；
(5)自緊高壓法蘭系統(tǒng)擰緊力小(約為普通同壓力等級(jí)、同規(guī)格法蘭的3/4)。
[0020]抗疲勞交變高壓自緊法蘭的適用范圍:
(1)溫度:適用于各種高低溫環(huán)境；
(2)壓力:PN€90MPa,適用于各種不同形態(tài)介質(zhì)；
(3 )材質(zhì):碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鎳基合金等；
(4)規(guī)格:DN15-DN600。
[0021]本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.抗疲勞交變高壓自緊法蘭，其特征在于:包括兩個(gè)套節(jié)、密封環(huán)和卡套，所述套節(jié)的一端制有環(huán)形的連接盤，兩個(gè)所述套節(jié)在連接盤處相互抵接，所述密封環(huán)外部設(shè)有凸筋，所述密封環(huán)安裝在所述連接盤相互抵接處的內(nèi)側(cè)，所述密封環(huán)的凸筋位于兩個(gè)所述連接盤之間，所述卡套為環(huán)形，所述卡套設(shè)有適于卡住兩個(gè)所述連接盤邊緣的卡槽，兩個(gè)所述連接盤通過所述卡槽卡接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗疲勞交變高壓自緊法蘭，其特征在于:所述連接盤用于抵接的一面制有與所述密封環(huán)的凸筋相匹配的凹槽，所述凹槽的深度為所述密封環(huán)的凸筋厚度的一半。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗疲勞交變高壓自緊法蘭，其特征在于:所述卡套為兩個(gè)，兩個(gè)所述卡套對(duì)稱設(shè)置組成環(huán)形。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抗疲勞交變高壓自緊法蘭，其特征在于:還包括螺栓和螺母，兩個(gè)所述卡套對(duì)接部位分別固接有連接塊，所述連接塊上開設(shè)有至少一個(gè)安裝孔，所述螺栓依次貫穿兩個(gè)對(duì)應(yīng)的連接塊的安裝孔與所述螺母螺紋連接，所述螺栓的軸線與所述套節(jié)的軸線相互垂直。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗疲勞交變高壓自緊法蘭，其特征在于:所述連接塊上開設(shè)有兩個(gè)安裝孔。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗疲勞交變高壓自緊法蘭，其特征在于:所述卡套的卡槽的橫截面為梯形，所述兩個(gè)連接盤相背的側(cè)面為與所述卡槽的側(cè)壁相貼合的錐面。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之任一權(quán)利要求所述的抗疲勞交變高壓自緊法蘭的應(yīng)用方法，其特征在于:包括以下步驟: A、焊接:將兩個(gè)套節(jié)的焊接端分別與管道或設(shè)備焊接； B、安裝密封環(huán):將密封環(huán)安裝在套節(jié)的連接盤處，密封環(huán)的凸筋安裝在連接盤的凹槽中，再將兩個(gè)套節(jié)的連接盤相互抵接； C、安裝卡套:在卡套內(nèi)部的卡槽與套節(jié)連接盤的錐面接觸部位涂潤(rùn)滑脂便于安裝，將兩個(gè)卡套對(duì)稱設(shè)置，將兩個(gè)套節(jié)的連接盤卡入卡槽內(nèi)； D、安裝螺栓及螺母:擰緊螺母必須按對(duì)角順序的方式逐步均勻擰緊，并保證兩個(gè)卡套對(duì)稱，使用扭矩扳手?jǐn)Q緊螺母，擰緊后，使用木錘或銅棒敲打卡套，使卡套真正到位、卡緊，然后再次擰緊螺母，如此反復(fù)1-3次直到擰緊時(shí)扭矩不再有新的變化為止。
【文檔編號(hào)】F16L23/032GK105889670SQ201610348569
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】李忠云, 黃興君
【申請(qǐng)人】無錫市華爾泰機(jī)械制造有限公司