CN105605347B - 小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，该密封结构用于接管与压力容器或压力管道连接点处管座的静密封，所述密封结构包括分离半环、密封环、空心螺栓；所述分离半环至少有两块，接管深入管座的一侧设置有环形槽；所述空心螺栓上设置有用于接管穿过的通孔，所述通孔的轴线与空心螺栓的轴线共线，通孔与接管呈间隙配合关系；所述密封环套设于接管上，且密封环位于空心螺栓与分离半环之间，空心螺栓在深入管座的过程中，可使密封环被挤压变形。本密封结构结构简单、安装方便、密封可靠性高、易于推广。

Description

小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构

技术领域

本发明涉及用于核反应堆堆芯测量和一回路管道温度测量管形结构件用密封结构技术领域，特别是涉及一种小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构。

背景技术

由于核反应堆堆芯测量系统需要对堆芯出口温度、堆芯中子注量率或堆芯水位进行测量，有的一回路管道需要对反应堆进出口温度进行测量，所以在反应堆压力容器上或管道上设置了探测器或热电偶保护管等管形结构件对以上这些参数进行测量。

对于探测器或热电偶保护管等管形结构件，一般在压力容器或一回路管道上设置管座，将管形结构件插入并定位在管座上，在管形结构件和管座之间设置密封结构，目前广泛采用的密封结构一般分为强制性密封和自紧式密封两种，强制性密封通过紧固件与管座螺纹配合，提供预紧力压紧金属垫片的方式，该结构的缺点是金属垫片的回弹性一般，随着反应堆温度和压力变化，该密封结构很容易出现泄露；自紧式密封的结构一般较为复杂，同时安装过程也较复杂，复杂的结构及安装过程，可造成如复杂的密封结构在装配时产生的位置误差、实际所提供的压紧力与理论压紧力偏差较大，密封环容易出现过量或过少压缩的情况，以上情况都会影响现有自紧式密封的密封效果，使压力容器或压力管道具有较大的泄漏隐患。

发明内容

针对上述现有技术中，压力容器或一回路管道上设置的用于安装探测器或热电偶保护管等管形结构件的管座上，采用的强制性密封和自紧式密封在安装或使用过程中存在诸多问题的问题，本发明提供了一种小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构。

为解决上述问题，本发明提供的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构通过以下技术要点来解决问题：小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，该密封结构用于接管与压力容器或压力管道连接点处管座的静密封，所述密封结构包括分离半环、密封环、空心螺栓；

所述分离半环至少有两块，接管深入管座的一侧设置有环形槽，分离半环环形布置于所述环形槽中，分离半环的外侧相对于接管的外壁面凸出；

所述空心螺栓上设置有用于接管穿过的通孔，所述通孔的轴线与空心螺栓的轴线共线，通孔与接管呈间隙配合关系；

所述密封环套设于接管上，且密封环位于空心螺栓与分离半环之间，空心螺栓在深入管座的过程中，可使密封环被挤压变形。

具体的，以上管座即为压力容器或压力管道上用于与接管相连的部分，以上接管即为空心管，用于向压力容器或压力管道中引入热电偶、传感器等，以对压力容器或压力管道内介质的参数进行测量。

本密封结构中，在接管上设置环形槽，环形槽中嵌入分离半环、分离半环环形布置于环形槽中、分离半环的外侧相对于接管的外壁面凸出的技术特征，用于实现如下目的：分离半环前部的端面用于限制密封环深入管座一端的位置，同时通过在管座上设置用于穿设接管的台阶圆孔，所述台阶圆孔内侧直径小于外侧直径，这样，在接管上安装好分离半环后插入管座的过程中，分离半环深入管座的一端与台阶圆孔的台阶接触，可达到限定接管插入止点位置的目的。这样，在空心螺栓与台阶圆孔外段螺纹连接的过程中，在空心螺栓深入管座一端对密封环施加压应力时，密封环可产生变形，以上变形可填充密封面上的间隙，最后实现密封面上的静密封。

本密封结构相较于传统密封结构，通过设置的分离半环，限制了密封环在接管上的止点位置、限制了接管插入管座的深度，这样，再通过空心螺栓挤压密封环，使得密封环产生变形以填补静密封面上的间隙，这样，以上密封结构中，通过对密封环一端的位置进行限定，再由密封环的另一端加载使密封环产生变形的压应力，以上特征使得影响密封环变形量的因素少，可达到密封环变形量控制精度高的效果。

同时本密封结构的实施仅需要对现有管座进行扩孔和在接管上车削环形槽，故本密封结构还便于推广。

更进一步的技术方案为：

由于本密封结构在装配时，分离半环由环形槽的外侧嵌入环形槽中，这样，在装设有分离半环的接管插入管座的过程中，分离半环具有由环形槽中脱出的风险，脱出后的分离半环在经过管座的密封区域时，若对密封区域的密封面造成划伤，必然会影响本密封结构的密封可靠性，为消除上述隐患，还包括套设于接管上的限制环，所述限制环位于密封环与分离半环之间，各块分离半环靠近限制环的一端上均固定有至少一根轴线平行于接管轴线的连接销；所述限制环还设置有数量与连接销数量相等的第一销孔，所述第一销孔与连接销一一对应，不同的连接销插入不同的第一销孔中。以上连接销插入第一销孔后，可通过限制环，限制分离半环的相对位置。

作为连接销与分离半环及限制环的具体连接形式，所述分离半环上均设置有第二销孔，所述连接销通过第二销孔与分离半环固定连接，且连接销与第二销孔、连接销与第一销孔的配合关系均成过盈配合。以上连接形式中，分离半环、限制环与连接销连接后，三者连接关系可靠，便于得到唯一的分离半环与限制环的相互位置关系，这样，可保证在空心螺栓向密封环施加压应力时，密封环深入管座的一端周向和径向上各点受力均匀，即可使得密封环产生均匀变形，利于密封结构密封的可靠性。

作为分离半环的具体实现形式，所述分离半环的数量为两个，且分离半环由一个整圆环平均分割而成。本案所采用的分离半环，加工方便。进一步的，在分割整圆环时，优选切口采用斜切口，即由整圆环的一端倾斜切至整圆环的另一端，以在空心螺栓施加压应力时，两个分离半环的配合面上可产生压应力，以上压应力可用于分离半环之间的密封。

为避免空心螺栓转动时，空心螺栓与密封环直接接触，两者之间较大的摩擦力使得防转环转动而磨损密封环和/或管座上的密封面，还包括套设于接管上的防转环，所述防转环位于密封环与空心螺栓之间，所述防转环用于避免因为空心螺栓转动而带动密封环转动。 防转环的具体实现形式可采用端面光滑的环，如加工出一端为镜面的不锈钢环、采用碳化硅陶瓷环、采用端面光滑的铜环等。

作为防转环的具体实现形式，防转环包括圆环本体，所述圆环本体的表面还设置有镀层，所述镀层的材质为银。本防转环形式，成本低、在防转环加工制造中，对加工、制造精度要求低。

为避免本密封结构在工作过程中，因为震动等因素造成空心螺栓自转造成密封失效，还包括设置于空心螺栓与管座之间的锁紧部，所述锁紧部用于避免空心螺栓发生自转。

作为锁紧部的具体实现形式，所述锁紧部包括设置于空心螺栓螺帽端的锁紧凹槽、内嵌于锁紧凹槽中的锁紧销，所述锁紧销的端部与管座固定连接。本锁紧部形式，相较于传统的如采用弹性垫圈的形式，锁紧更为可靠；同时不会因为弹性垫圈的弹性变形影响密封环受到挤压力大小的判读。锁紧销可通过在管座上设置销孔等形式将其固定于管座上。优选锁紧销与管座的连接采用焊接，即两者通过防松点焊缝实现固定连接，以使得在拧紧空心螺栓时，锁紧凹槽在任意位置都可实现锁紧销与管座的固定连接。

为便于准确的控制实现本密封结构密封状态下密封环的变形量，在密封环的压紧状态时，所述空心螺栓螺帽端端面与管座的外侧面接触。以上结构中，可通过在分离半环与台阶圆孔台阶面接触、密封环深入管座的一端受到支撑力、空心螺栓对密封环刚有相互作用力时，空心螺栓螺帽端端面与管座的间距与密封环的轴向设计压缩量相等方案加以实现。即：采用本方案，空心螺栓与管座面贴合，能准确控制密封环的压缩量以达到密封环的密封要求，避免了只依赖拧紧力矩而难以保证密封性能缺陷发生。

作为一种易于变形、对高温耐受力好的密封环具体形式，所述密封环为石墨密封环。

本发明具有以下有益效果：

本密封结构相较于传统密封结构，通过设置的分离半环，限制了密封环在接管上的止点位置、限制了接管插入管座的深度，这样，再通过空心螺栓挤压密封环，使得密封环产生变形以填补静密封面上的间隙，这样，以上密封结构中，通过对密封环一端的位置进行限定，再由密封环的另一端加载使密封环产生变形的压应力，以上特征使得影响密封环变形量的因素少，可达到密封环变形量控制精度高的效果。

同时本密封结构的实施仅需要对现有管座进行扩孔和在接管上车削环形槽，故本密封结构还便于推广。

附图说明

图1为本发明所述的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构一个具体实施例的装配示意图；

图2是沿图1所示A方向的侧视图；

图3是沿图1所示B-B方向的剖视图。

图中标记分别为：1、接管，2、空心螺栓，3、防转环，4、密封环，5、限制环，6、连接销，7、分离半环，8、管座，9、介质，10、锁紧销，11、防松点焊缝，12、环形槽，13、锁紧凹槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图3所示，小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，该密封结构用于接管1与压力容器或压力管道连接点处管座8的静密封，所述密封结构包括分离半环7、密封环4、空心螺栓2；

所述分离半环7至少有两块，接管1深入管座8的一侧设置有环形槽12，分离半环7环形布置于所述环形槽12中，分离半环7的外侧相对于接管1的外壁面凸出；

所述空心螺栓2上设置有用于接管1穿过的通孔，所述通孔的轴线与空心螺栓2的轴线共线，通孔与接管1呈间隙配合关系；

所述密封环4套设于接管1上，且密封环4位于空心螺栓2与分离半环7之间，空心螺栓2在深入管座8的过程中，可使密封环4被挤压变形。

本实施例中，以上管座8即为压力容器或压力管道上用于与接管1相连的部分，以上接管1即为空心管，用于向压力容器或压力管道中引入热电偶、传感器等，以对压力容器或压力管道内介质9的参数进行测量。

本密封结构中，在接管1上设置环形槽12，环形槽12中嵌入分离半环7、分离半环7环形布置于环形槽12中、分离半环7的外侧相对于接管1的外壁面凸出的技术特征，用于实现如下目的：分离半环7前部的端面用于限制密封环4深入管座8一端的位置，同时通过在管座8上设置用于穿设接管1的台阶圆孔，所述台阶圆孔内侧直径小于外侧直径，这样，在接管1上安装好分离半环7后插入管座8的过程中，分离半环7深入管座8的一端与台阶圆孔的台阶接触，可达到限定接管1插入止点位置的目的。这样，在空心螺栓2与台阶圆孔外段螺纹连接的过程中，在空心螺栓2深入管座8一端对密封环4施加压应力时，密封环4可产生变形，以上变形可填充密封面上的间隙，最后实现密封面上的静密封。

本密封结构相较于传统密封结构，通过设置的分离半环7，限制了密封环4在接管1上的止点位置、限制了接管1插入管座8的深度，这样，再通过空心螺栓2挤压密封环4，使得密封环4产生变形以填补静密封面上的间隙，这样，以上密封结构中，通过对密封环4一端的位置进行限定，再由密封环4的另一端加载使密封环4产生变形的压应力，以上特征使得影响密封环4变形量的因素少，可达到密封环4变形量控制精度高的效果。

同时本密封结构的实施仅需要对现有管座8进行扩孔和在接管1上车削环形槽12，故本密封结构还便于推广。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1至图3所示，由于本密封结构在装配时，分离半环7由环形槽12的外侧嵌入环形槽12中，这样，在装设有分离半环7的接管1插入管座8的过程中，分离半环7具有由环形槽12中脱出的风险，脱出后的分离半环7在经过管座8的密封区域时，若对密封区域的密封面造成划伤，必然会影响本密封结构的密封可靠性，为消除上述隐患，还包括套设于接管1上的限制环5，所述限制环5位于密封环4与分离半环7之间，各块分离半环7靠近限制环5的一端上均固定有至少一根轴线平行于接管1轴线的连接销6；所述限制环5还设置有数量与连接销6数量相等的第一销孔，所述第一销孔与连接销6一一对应，不同的连接销6插入不同的第一销孔中。以上连接销6插入第一销孔后，可通过限制环5，限制分离半环7的相对位置。

作为连接销6与分离半环7及限制环5的具体连接形式，所述分离半环7上均设置有第二销孔，所述连接销6通过第二销孔与分离半环7固定连接，且连接销6与第二销孔、连接销6与第一销孔的配合关系均成过盈配合。以上连接形式中，分离半环7、限制环5与连接销6连接后，三者连接关系可靠，便于得到唯一的分离半环7与限制环5的相互位置关系，这样，可保证在空心螺栓2向密封环4施加压应力时，密封环4深入管座8的一端周向和径向上各点受力均匀，即可使得密封环4产生均匀变形，利于密封结构密封的可靠性。

作为分离半环7的具体实现形式，所述分离半环7的数量为两个，且分离半环7由一个整圆环平均分割而成。本案所采用的分离半环7，加工方便。进一步的，在分割整圆环时，优选切口采用斜切口，即由整圆环的一端倾斜切至整圆环的另一端，以在空心螺栓2施加压应力时，两个分离半环7的配合面上可产生压应力，以上压应力可用于分离半环7之间的密封。

为避免空心螺栓2转动时，空心螺栓2与密封环4直接接触，两者之间较大的摩擦力使得防转环3转动而磨损密封环4和/或管座8上的密封面，还包括套设于接管1上的防转环3，所述防转环3位于密封环4与空心螺栓2之间，所述防转环3用于避免因为空心螺栓2转动而带动密封环4转动。 防转环3的具体实现形式可采用端面光滑的环，如加工出一端为镜面的不锈钢环、采用碳化硅陶瓷环、采用端面光滑的铜环等。

作为防转环3的具体实现形式，防转环3包括圆环本体，所述圆环本体的表面还设置有镀层，所述镀层的材质为银。本防转环3形式，成本低、在防转环3加工制造中，对加工、制造精度要求低。

为避免本密封结构在工作过程中，因为震动等因素造成空心螺栓2自转造成密封失效，还包括设置于空心螺栓2与管座8之间的锁紧部，所述锁紧部用于避免空心螺栓2发生自转。

作为锁紧部的具体实现形式，所述锁紧部包括设置于空心螺栓2螺帽端的锁紧凹槽13、内嵌于锁紧凹槽13中的锁紧销10，所述锁紧销10的端部与管座8固定连接。本锁紧部形式，相较于传统的如采用弹性垫圈的形式，锁紧更为可靠；同时不会因为弹性垫圈的弹性变形影响密封环4受到挤压力大小的判读。锁紧销10可通过在管座8上设置销孔等形式将其固定于管座8上。优选锁紧销10与管座8的连接采用焊接，即两者通过防松点焊缝11实现固定连接，以使得在拧紧空心螺栓2时，锁紧凹槽13在任意位置都可实现锁紧销10与管座8的固定连接。

实施例3：

本实施例在以上任意一个实施例提供的任意一个技术方案的基础上对本案作进一步限定：如图1至图3所示，为便于准确的控制实现本密封结构密封状态下密封环4的变形量，在密封环4的压紧状态时，所述空心螺栓2螺帽端端面与管座8的外侧面接触。以上结构中，可通过在分离半环7与台阶圆孔台阶面接触、密封环4深入管座8的一端受到支撑力、空心螺栓2对密封环4刚有相互作用力时，空心螺栓2螺帽端端面与管座8的间距与密封环4的轴向设计压缩量相等方案加以实现。即：采用本方案，空心螺栓2与管座8面贴合，能准确控制密封环4的压缩量以达到密封环4的密封要求，避免了只依赖拧紧力矩而难以保证密封性能缺陷发生。

作为一种易于变形、对高温耐受力好的密封环4具体形式，所述密封环4为石墨密封环4。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，该密封结构用于接管（1）与压力容器或压力管道连接点处管座（8）的静密封，其特征在于，所述密封结构包括分离半环（7）、密封环（4）、空心螺栓（2）；

所述分离半环（7）的数量为两个，接管（1）深入管座（8）的一侧设置有环形槽（12），分离半环（7）环形布置于所述环形槽（12）中，分离半环（7）的外侧相对于接管（1）的外壁面凸出；

所述空心螺栓（2）上设置有用于接管（1）穿过的通孔，所述通孔的轴线与空心螺栓（2）的轴线共线，通孔与接管（1）呈间隙配合关系；

所述密封环（4）套设于接管（1）上，且密封环（4）位于空心螺栓（2）与分离半环（7）之间，空心螺栓（2）在深入管座（8）的过程中，可使密封环（4）被挤压变形；

且分离半环（7）由一个整圆环平均分割而成，在分割整圆环时，切口采用斜切口；

还包括套设于接管（1）上的限制环（5），所述限制环（5）位于密封环（4）与分离半环（7）之间，各块分离半环（7）靠近限制环（5）的一端上均固定有至少一根轴线平行于接管（1）轴线的连接销（6）；所述限制环（5）还设置有数量与连接销（6）数量相等的第一销孔，所述第一销孔与连接销（6）一一对应，不同的连接销（6）插入不同的第一销孔中。

2.根据权利要求1所述的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，其特征在于，所述分离半环（7）上均设置有第二销孔，所述连接销（6）通过第二销孔与分离半环（7）固定连接，且连接销（6）与第二销孔、连接销（6）与第一销孔的配合关系均成过盈配合。

3.根据权利要求1所述的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，其特征在于，还包括套设于接管（1）上的防转环（3），所述防转环（3）位于密封环（4）与空心螺栓（2）之间，所述防转环（3）用于避免因为空心螺栓（2）转动而带动密封环（4）转动。

4.根据权利要求3所述的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，其特征在于，防转环（3）包括圆环本体，所述圆环本体的表面还设置有镀层，所述镀层的材质为银。

5.根据权利要求1所述的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，其特征在于，还包括设置于空心螺栓（2）与管座（8）之间的锁紧部，所述锁紧部用于避免空心螺栓（2）发生自转。

6.根据权利要求5所述的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，其特征在于，所述锁紧部包括设置于空心螺栓（2）螺帽端的锁紧凹槽（13）、内嵌于锁紧凹槽（13）中的锁紧销（10），所述锁紧销（10）的端部与管座（8）固定连接。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，其特征在于，在密封环（4）的压紧状态时，所述空心螺栓（2）螺帽端端面与管座（8）的外侧面接触。

8.根据权利要求1至6中任意一项所述的小直径管形结构用可锁紧式快装密封结构，其特征在于，所述密封环（4）为石墨密封环。