CN105258832A - 一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置，所述检测装置用于检测法兰联接装置上的螺栓载荷和垫片压紧力。所述检测装置包括：电子传感器，设置在所述螺栓和法兰之间；处理器；显示器。处理器与所述电子传感器和所述显示器连接，用于接收所述电子传感器检测的数据，并根据所述检测的数据计算所述螺栓载荷和所述垫片压紧力，并控制所述显示器显示所述螺栓载荷和所述垫片压紧力，从而能够在拧紧螺母时直观的查看螺栓载荷和垫片压紧力，解决了现有技术中的方法确定的螺栓预紧力不一定能得到预计的施加内压后的垫片压紧力，而且也没有办法精确施加螺栓预紧力的技术问题。

Description

一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置和方法

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置和方法。

背景技术

法兰联接广泛应用于化工、机械、航天等行业的各类设备中。研究文献表明，化工设备压力容器和管道的各类失效中，法兰联接密封泄露占48％，由于化工设备压力容器多处于高温高压状态，且介质多为易燃易爆物品，一旦发生事故，其造成的损失无法估量。

在传统的压力容器设计理论中，为了保证法兰联接工作时密封的可靠性，在对化工设备施加内压之前，需要在螺栓和密封垫片上施加预紧力。传统设计方法认为：预紧时所需的垫片的最小压紧力为F_a＝πD_Gby，其中y为垫片比压力。而最小螺栓载荷等于垫片的最小压紧力F_a；在此条件下，当加上工作内压Pc时，所获得的垫片最小压紧力为F_P＝2πD_Gbmp_c，其中m为垫片系数。这种设计方法是由1943年Rossheim和Markl推荐的经验参数得到的，其中的y，m为经验值。

但是，实际工程中影响法兰联接密封效果的因素很多，按以上传统设计方法确定的预紧时的螺栓预紧力不一定能得到预计的施加内压后的垫片压紧力，而且也没有办法精确施加螺栓预紧力。

发明内容

本申请提供一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置和方法，解决了现有技术中的方法确定的螺栓预紧力时不一定能得到预计施加内压后的垫片压紧力，而且也没有办法精确施加螺栓预紧力的技术问题。

本申请提供一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置，所述法兰联接装置包括螺栓、固定于所述螺栓两端的两螺母、固定于所述螺栓上且位于所述两螺母之间的两法兰、设置于所述两法兰之间的垫片，所述检测装置包括：

电子传感器，设置在所述法兰上或所述螺栓和法兰之间；

显示器；

处理器，与所述电子传感器和所述显示器连接，用于接收所述电子传感器检测的数据，并根据所述检测的数据计算所述螺栓载荷和所述垫片压紧力，并控制所述显示器显示所述螺栓载荷和所述垫片压紧力。

本申请还提供一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测方法，所述检测方法应用于所述的检测装置中，所述方法包括：

对所述螺栓施加一扭紧力；

所述电子传感器检测所述法兰受到的作用力，获得一作用力信息，并将所述作用力信息发送给所述处理器；

所述处理器接收所述作用力信息，并对所述作用力信息进行处理，获得所述螺栓载荷及所述垫片压紧力；

所述处理器控制所述显示器对所述螺栓载荷及所述垫片压紧力进行显示。

本申请有益效果如下：

本申请通过在所述螺栓和法兰之间设置电子传感器，用于检测所述法兰受到的作用力，再通过设置处理器对检测的数据进行处理后获得螺栓载荷及垫片压紧力，并通过显示器进行显示，从而能够在拧紧螺母时直观的查看螺栓载荷和垫片的压紧力，解决了现有技术中的方法确定的螺栓预紧力不一定能得到预计的施加内压后垫片压紧力、而且也没有办法精确施加螺栓预紧力的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。

图1为本申请较佳实施方式一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置的结构示意图；

图2为采用图1中的检测装置检测法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的方法流程图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置和方法，解决了现有技术中的方法确定的螺栓预紧力时不一定能得到预计施加内压后的垫片压紧力，而且也没有办法精确施加螺栓预紧力的技术问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请提供一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置，所述检测装置用于检测法兰联接装置上的螺栓载荷和垫片压紧力，所述法兰联接装置包括螺栓、固定于所述螺栓两端的两螺母、固定于所述螺栓上且位于所述两螺母之间的两法兰、设置于所述两法兰之间的垫片。所述检测装置包括：

电子传感器，设置在所述法兰上或所述螺栓和法兰之间；

显示器；

处理器，与所述电子传感器和所述显示器连接，用于接收所述电子传感器检测的数据，并根据所述检测的数据计算所述螺栓载荷和所述垫片压紧力，并控制所述显示器显示所述螺栓载荷和所述垫片压紧力。

本申请通过在在所述法兰上或所述螺栓和法兰之间设置电子传感器，用于检测所述螺栓和法兰之间的作用力，再通过设置处理器对检测的数据进行处理后获得螺栓载荷及垫片压紧力，并通过显示器进行显示，从而能够直观的查看垫片的压紧力，解决了现有技术中的方法确定的螺栓预紧力时不一定能得到预计的施加内压后的垫片压紧力，而且也没有办法精确施加螺栓预紧力的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为了解决现有技术中的方法确定的螺栓预紧力时不一定能得到预计的施加内压后的垫片压紧力，而且也没有办法精确施加螺栓预紧力的技术问题，本申请提供一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置。如图1所示，所述检测装置用于检测所述法兰联接装置的螺栓载荷和垫片压紧力。所述法兰联接装置包括：螺栓1、固定于所述螺栓1两端的两螺母2、固定于所述螺栓1上且位于所述两螺母2之间的两法兰5、设置于所述两法兰5之间的垫片7。所述螺母2与所述法兰5之间可以设置垫片6。

所述检测装置包括电子传感器3、处理器8和显示器4。所述电子传感器3设置在所述螺母2和法兰5之间，用于检测所述螺母2和所述法兰5之间的作用力。电子传感器3具体可以为压力传感器、形变传感器。

所述处理器8用于对所述电子传感器获得的检测数据进行处理，得到所述螺母2和所述法兰5之间的作用力。所述法兰5预紧时，螺栓载荷及垫片压紧力等于所述螺母2和所述法兰5之间的作用力；设备加压工作时，螺栓载荷等于所述螺母2和所述法兰5之间的作用力，而垫片压紧力则为此时的螺栓载荷减去设备内压对法兰的作用力，由此获得预紧时和工作时所述螺栓载荷及垫片7的压紧力，并控制所述显示器4进行显示。

本申请通过在,所述螺母2和法兰5之间设置电子传感器3，用于检测所述螺母2和法兰5之间的作用力，再通过设置处理器8对检测的数据进行处理后获得螺栓载荷及垫片压紧力，并通过显示器4进行显示，从而能够直观的查看螺栓载荷及垫片的压紧力是否合适，通过螺栓载荷判断施加的预紧力是否精确，解决了现有技术中的方法确定的螺栓预紧力时不一定能得到预计的施加内压后的垫片压紧力，而且也没有办法精确施加螺栓预紧力的技术问题。

以下介绍采用上述法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置进行检测的方法。如图1所示，将电子传感器3连接到处理器8上，同时将显示器4与处理器8连接，连接之后，可进行检测操作。所述检测方法包括：

步骤S110，对所述螺母2施加一扭紧力。具体可以使用普通扳手等工具慢慢扭紧螺栓。

步骤S120，所述电子传感器3检测所述螺母2和所述法兰5之间的作用力，获得一作用力信息，并将所述作用力信息发送给所述处理器8。

步骤S130，所述处理器8接收所述作用力信息，并对所述作用力信息进行处理，获得所述螺栓载荷及所述垫片压紧力。

步骤S140，所述处理器8控制所述显示器4对所述螺栓载荷及所述垫片压紧力进行显示。

通过上述检测方法可在PC端实时显示螺栓载荷和垫片压紧力，控制法兰联接预紧时的螺栓载荷和垫片压紧力达到设计要求，同时可以检测法兰联接由预紧状态转化为工作状态时的螺栓载荷和垫片压紧力的变化情况，防止法兰联接预紧时螺栓载荷过大及工作时垫片压紧力不足所导致的安全事故的发生。

本发明有益效果是：

①通过应用本发明所提供的检测控制方法，可以知道实际工程中安装法兰时螺栓的实际载荷和垫片压紧力，避免盲目拧紧螺栓造成的螺栓载荷的过大，保证螺栓的强度安全，同时也能使法兰工作时垫片压紧力达到理想值，确保法兰联接的密封效果；

②应用此方法，可以了解预紧状态下的螺栓载荷所能获得的工作时的垫片压紧力(也称为残余压紧力)，对传统的y和m值进行考查和修正，完善法兰联接设计方法。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (2)

1.一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测装置，其特征在于，所述检测装置用于检测法兰联接装置上的螺栓载荷和垫片压紧力，所述法兰联接装置包括螺栓、固定于所述螺栓两端的两螺母、固定于所述螺栓上且位于所述两螺母之间的两法兰、设置于所述两法兰之间的垫片，所述检测装置包括：

电子传感器，设置在所述螺栓和法兰之间；

显示器；

处理器，与所述电子传感器和所述显示器连接，用于接收所述电子传感器检测的数据，并根据所述检测的数据计算所述螺栓载荷和所述垫片压紧力，并控制所述显示器显示所述螺栓载荷和所述垫片压紧力。

2.一种法兰联接螺栓载荷及垫片压紧力的检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于如权利要求1所述的检测装置中，所述方法包括：

对所述螺栓施加一扭紧力；

所述电子传感器检测所述法兰受到的作用力，获得一作用力信息，并将所述作用力信息发送给所述处理器；

所述处理器接收所述作用力信息，并对所述作用力信息进行处理，获得所述螺栓载荷及所述垫片压紧力；

所述处理器控制所述显示器对所述螺栓载荷及所述垫片压紧力进行显示。