CN102354038A - 复合式透镜垫法兰密封结构 - Google Patents

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Abstract

一种复合式透镜垫法兰密封结构，设有复合式透镜垫，还设有上法兰、下法兰，其中，上法兰及下法兰上分别设有相互配合的凸台圆柱面，圆柱面上分别设有倒角；上法兰及下法兰上分别设有与复合式透镜垫相配合的凹槽，复合式透镜垫安装在上法兰及下法兰之间的凹槽中用以实现密封。本发明能够使得复合式透镜垫在法兰结合力的作用下，实现自动精密对正安装；且能够使整个密封结构承受较大的外加压力载荷，从而避免压力过大造成复合式透镜垫密封失效，保证了工程安全，提高了工程质量及生产效率。

Description

复合式透镜垫法兰密封结构
技术领域
本发明涉及密封结构，尤其涉及一种复合式透镜垫法兰密封结构。
背景技术
金属密封由于其自身的材料特性和良好的加工性能，在高温高压密封领域有着广泛的应用。其中，透镜式垫圈是自紧式密封中一种常见的类型，在水下各类结构的连接中经常会采用金属透镜垫密封作为主要的密封形式。在海洋工程领域的应用中，复合式金属透镜垫密封同时具备密封管道高温油气内压及低温海水外压的能力，是深水管道密封的典型解决方式。
现有的复合式透镜垫包括：金属透镜垫、O型圈密封，其中，O型圈安装在金属透镜垫凹槽内，从而实现非金属密封。
由于海底作业的难度很大，尤其是超过500米的深水管道密封连接，只能借助水下机器人辅助进行安装作业，加上复合式径向密封透镜垫的特殊结构对于安装精度要求较高，使得在对与透镜垫配合的法兰结构安装时，其安装难度及风险性都比较大；并且，由于海底环境的不确定性，以及传输高温油气造成的管道热膨胀，使得现有复合式金属透镜垫的密封结构由于压力过大造成密封失效，给水下工程质量和安全都带来极大隐患。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种复合式透镜垫法兰密封结构，其能够使得复合式透镜垫在法兰结合力的作用下，实现自动精密对正安装；且能够使整个密封结构承受较大的外加压力载荷，从而避免压力过大造成复合式透镜垫密封失效，保证了工程安全，提高了工程质量及生产效率。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
1、一种复合式透镜垫法兰密封结构，设有复合式透镜垫，其特征在于：还设有上法兰、下法兰，其中，上法兰及下法兰上分别设有相互配合的凸台圆柱面，圆柱面上分别设有倒角；上法兰及下法兰上分别设有与复合式透镜垫相配合的凹槽，复合式透镜垫安装在上法兰及下法兰之间的凹槽中用以实现密封。
所述凹槽设置在的上法兰及下法兰的中部，且位于凸台圆柱面的底部位置；凹槽的开口处设有倒角。
所述凹槽的凹槽面为与复合式透镜垫相配的密封圆锥面。
所述上、下法兰相互配合的凸台圆柱面的轴向长度要大于上法兰及下法兰上用于与复合式透镜垫相配合的凹槽的深度，当上、下法兰携带透镜垫靠近时，两法兰的凸台圆柱面先于透镜垫和凹槽的接触面产生配合；从而使得透镜垫与密封凹槽在接触之前，自动对正和校准已经通过两凸台圆柱面的配合完成。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其能够使得复合式透镜垫在法兰结合力的作用下，实现自动精密对正安装；且能够使整个密封结构承受较大的外加压力载荷，从而避免压力过大造成复合式透镜垫密封失效，保证了工程安全，提高了工程质量及生产效率。
附图说明：
图1为本发明结构分离状态示意图。
图2为本发明完成密封状态细节图。
图3为本发明自动对准校正状态图。
图4为本发明完成密封状态图。
图中主要标号说明：
1.上法兰、2.透镜垫、3.下法兰、4凸台圆柱面、5凹槽。
具体实施方式
如图1-图4所示，本发明包括：上法兰1、下法兰3和复合式金属透镜垫2，其中，上法兰1及下法兰3上分别设有相互配合的凸台圆柱面4，上法兰1及下法兰3相互配合的圆柱面4上分别设有倒角，以利于两法兰1、3之间的自动校准及安装。上法兰1及下法兰3上均设有用于安装复合式透镜垫2的凹槽5，凹槽5设置在的上法兰1及下法兰3的中部，且位于凸台圆柱面4的底部位置；凹槽面为与复合式透镜垫2相配的密封圆锥面，凹槽5的开口处设有倒角，用以为复合式透镜垫2的安装提供导向。本实施例：上法兰1、下法兰3采用金属材料制成，可采用钢材、铝材或其它高强度金属材料。如：(12Cr2Mo1)低合金钼铬钢。上法兰1及下法兰3相互配合的凸台圆柱面4的轴向长度要大于上法兰1及下法兰3上用于与复合式透镜垫2相配合的凹槽5的深度，当上法兰1及下法兰3携带透镜垫2靠近时，两法兰1、3的凸台圆柱面4先于透镜垫2和凹槽5的接触面产生配合；从而使得透镜垫2与密封凹槽5在接触之前，自动对正和校准已经通过两凸台圆柱面4的配合完成。
如图3所示，安装时，上法兰1携带复合式透镜垫2向下法兰3靠近，由于两法兰1、3配合凸台的高度大于下法兰3上所设置凹槽的深度，所以，两法兰1、3凸台圆柱面4先发生接触性配合，在边缘倒角的导向作用下，校准对正法兰3，使得复合式透镜垫2能够顺利进入下法兰3的凹槽5中实现密封。而下法兰3的凹槽5的边缘倒角，再一次对复合式透镜垫2进行二次精确对正校准。
本发明的优点：
1.本发明由于上法兰1、下法兰3存在一对相互配合的平面，使得当
上法兰1、下法兰3与复合式透镜垫形成预定的有效密封后，两平面恰好贴合；当存在压力负载时，绝大部分压力负载作用在两法兰接触面上，而复合式透镜垫上作用的压力相对很小，从而使得密封结构能够承受较大的轴向压力外载荷。
2.上法兰1与下法兰3之间的径向配合，能够使得复合式透镜垫在法兰结合力的作用下，实现一定程度上的自动精密对正安装；
3.上法兰1与下法兰3之间轴向配合，能够使得整个密封结构承受较大的外加压力载荷，从而避免压力过大造成复合式透镜垫密封失效。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种复合式透镜垫法兰密封结构，设有复合式透镜垫，其特征在于：还设有上法兰、下法兰，其中，上法兰及下法兰上分别设有相互配合的凸台圆柱面，圆柱面上分别设有倒角；上法兰及下法兰上分别设有与复合式透镜垫相配合的凹槽，复合式透镜垫安装在上法兰及下法兰之间的凹槽中用以实现密封。
2.根据权利要求1所述的复合式透镜垫法兰密封结构，其特征在于：所述凹槽设置在的上法兰及下法兰的中部，且位于凸台圆柱面的底部位置；凹槽的开口处设有倒角。
3.根据权利要求1所述的复合式透镜垫法兰密封结构，其特征在于：所述凹槽的凹槽面为与复合式透镜垫相配的密封圆锥面。
4.根据权利要求1所述的复合式透镜垫法兰密封结构，其特征在于：所述上、下法兰相互配合的凸台圆柱面的轴向长度要大于上法兰及下法兰上用于与复合式透镜垫相配合的凹槽的深度，当上、下法兰携带透镜垫靠近时，两法兰的凸台圆柱面先于透镜垫和凹槽的接触面产生配合；从而使得透镜垫与密封凹槽在接触之前，自动对正和校准已经通过两凸台圆柱面的配合完成。
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