CN106352083A - 密封状态可监测的密封组件 - Google Patents

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马志刚
韩嘉兴
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明公开了一种密封状态可监测的密封组件，包括金属内环、围设在所述金属内环外侧周部的金属外环、嵌设在所述金属内环与所述金属外环之间的非金属密封环，其中通过在金属外环上设置围绕呈环状的光纤传感器，这使得密封组件在用于密封场合下整个工作的过程中，沿光纤传感器整个周向上各点位的压力载荷、温度、湿度等密封状态信息均能够得到实时监测，及时地获取密封组件的压力变化、温度变化及湿度变化情况，从而能够及时地对密封泄漏进行预警，防止因密封组件的密封失效而导致的安全问题，同时还能够为密封组件的后续研发提供可靠的数据支撑。

Description

密封状态可监测的密封组件
技术领域
本发明涉及一种密封状态可监测的密封组件。
背景技术
用于核电、石油化工等领域的重要设备及有放射性、有毒有害、高危化学品密封场合的密封产品，其对密封泄漏要求非常严格，如何控制密封泄漏已成为目前工业领域的重要议题。
对密封有效性的影响主要是密封件在服役期间密封压紧力的变化，在密封件运行期间，由于介质压力的变化造成对压紧法兰的交变推力，会造成密封面压紧力变化；由于温度的变化造成金属法兰面翘曲变形和螺栓产生应变，同样也会造成密封面压力变化。如果压紧力变化幅度过大，就会造成密封压紧力不足而产生泄露。因此，如果能够实现对密封垫片在运行过程中对密封垫片压紧载荷和对密封面的温度进行监测，将能够对密封件泄漏的预警和研发提供数据支撑。然而，现有技术中，并没有对密封件的压紧载荷和密封件温度在运行中实现监测的有效可行方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种密封状态可监测的密封组件，以通过对密封组件上密封面的密封压紧载荷和密封面温度进行监测来检测密封组件的密封状态，从而避免泄漏的发生。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种密封状态可监测的密封组件，包括金属内环、围设在所述金属内环外侧周部的金属外环、嵌设在所述金属内环与所述金属外环之间的非金属密封环，所述金属外环的至少一侧轴端部上开设有环形凹槽，所述环形凹槽中设置有光纤传感器，所述光纤传感器在所述环形凹槽中沿周向围设形成至少一圈。
优选地，所述金属外环的其中一侧轴端部上设置有所述环形凹槽，所述光纤传感器在所述环形凹槽中围设形成一圈。
优选地，所述密封组件还包括用于接收所述光纤传感器所监测到的信号的控制分析仪，所述光纤传感器沿自身长度方向具有首端与尾端，所述首端与所述尾端分别与所述控制分析仪相信号连接。
进一步地，所述金属外环上还开设有连通所述环形凹槽与所述金属外环外侧的连通孔/连通槽，传输导线穿过所述连通孔/连通槽而连接所述光纤传感器与所述控制分析仪。
更进一步地，所述连通孔/连通槽在所述金属外环上与所述光纤传感器位于同一侧轴端部上，且所述连通孔/连通槽位于所述光纤传感器的径向外侧。
具体地，所述光纤传感器的所述首端与所述尾端分别与所述传输导线相连接。
优选地，所述密封组件用于第一法兰与第二法兰之间的密封连接，所述光纤传感器压紧在所述第一法兰与所述金属外环之间。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的密封状态可监测的密封组件，其中通过在密封组件的金属外环上设置围绕呈环状的光纤传感器，这使得密封组件在用于密封场合下整个工作的过程中，光纤传感器被压紧在金属外环与密封部件之间，通过光纤传感器实时监测其整个周向上各点位的压力载荷、温度、湿度等密封状态信息，及时地获取密封组件的压力变化、温度变化及湿度变化情况，从而能够及时地对密封泄漏进行预警，防止因密封组件的密封失效而导致的安全问题，同时还能够为密封组件的后续研发提供可靠的数据支撑。
附图说明
附图1为本发明实施例的密封组件的横向截面示意图；
附图2为本发明实施例的密封组件的轴向截面示意图；
附图3为本发明实施例的密封组件的安装使用状态下的结构图；
附图4为附图3中A部放大示意图。
其中：1、金属内环；2、金属外环；21、环形凹槽；22、连通槽；23、连通孔；3、密封环；4、光纤传感器；5、控制分析仪；6、传输导线；7、第一法兰；8、第二法兰。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1、图2所示的密封组件，其包括金属内环1、围设在金属内环1外侧周部的金属外环2、嵌设在金属内环1与金属外环2之间的非金属密封环3。金属外环2的至少一侧轴端部上开设有环形凹槽21，该环形凹槽21中设置有光纤传感器4，光纤传感器4在上述环形凹槽21中沿周向围设形成至少一圈，以监测密封组件在应用于密封环境状态下其整个周向上的压力载荷状态、温度、湿度等信息。环形凹槽21的中心线最好为金属内环1、金属外环2及密封环3的共同轴心线。
在本实施例中，参见图1、图2所示，金属外环2的其中一侧轴端部上设置有上述的环形凹槽21，光纤传感器4在该环形凹槽21中围设形成一圈，这样便可以实现对密封组件完整周向进行密封状态监测。应该说明的是，由于光纤传感器4自身呈细长条状，其沿自身长度方向置放于环形凹槽21中时，光纤传感器4的首端与尾端是断开的，故而此处所说的一圈并非为封闭环状的一圈。
参见图1、图2所示，该密封组件还包括控制分析仪5，以用于接收光纤传感器4所监测到的信号。光纤传感器4的首端与尾端分别与传输导线6相连接，从而通过传输导线6将光纤传感器4检测到的信号传送至控制分析仪5。
具体地，金属外环2上开设有连通环形凹槽21与金属外环2外侧可供传输导线6穿过的连通孔/连通槽，传输导线6穿过上述的连通孔/连通槽而连接光纤传感器4与控制分析仪5。此处，金属外环2上开设的为连通槽22，该连通槽22在金属外环2上与光纤传感器4位于同一侧轴端部上，且该连通槽22位于光纤传感器4的径向外侧，如图1、2所示。
参见图3、图4所示，该密封组件设于第一法兰7与第二法兰8之间，密封组件的上下轴端面分别与第一法兰7、第二法兰8的法兰面之间形成密封面。光纤传感器4被压紧在第一法兰7与金属外环2之间，以获取相应的接触应力。当光纤传感器4监测到第一法兰7与金属外环2之间的接触应力发生变化时，就可以根据该接触应力的变化情况来判定密封环3与第一法兰7、第二法兰8之间密封应力的变化情况，从而判断密封状态。
此外，光纤传感器4在第一法兰7与金属外环2之间还能够对两者之间的温度状态及湿度状态进行监测，从而为判断密封状态提供辅助信息。
综上，本发明的密封状态可监测的密封组件，其中利用光纤传感器4沿自身长度方向对应力变化状态的敏感性特性，通过在密封组件的金属外环2上设置围绕呈环状的光纤传感器4，这使得密封组件在用于密封场合下整个工作的过程中，光纤传感器4被压紧在金属外环2与密封部件之间，通过光纤传感器4实时监测其整个周向上各点位的压力载荷、温度、湿度等密封状态信息，及时地获取密封组件的压力变化、温度变化及湿度变化情况，从而能够及时地对密封泄漏进行预警，防止因密封组件的密封失效而导致的安全问题，同时还能够为密封组件的后续研发提供可靠的数据支撑。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种密封状态可监测的密封组件，包括金属内环、围设在所述金属内环外侧周部的金属外环、嵌设在所述金属内环与所述金属外环之间的非金属密封环，其特征在于：所述金属外环的至少一侧轴端部上开设有环形凹槽，所述环形凹槽中设置有光纤传感器，所述光纤传感器在所述环形凹槽中沿周向围设形成至少一圈。
2.根据权利要求1所述的密封状态可监测的密封组件，其特征在于：所述金属外环的其中一侧轴端部上设置有所述环形凹槽，所述光纤传感器在所述环形凹槽中围设形成一圈。
3.根据权利要求1所述的密封状态可监测的密封组件，其特征在于：所述密封组件还包括用于接收所述光纤传感器所监测到的信号的控制分析仪，所述光纤传感器沿自身长度方向具有首端与尾端，所述首端与所述尾端分别与所述控制分析仪相信号连接。
4.根据权利要求3所述的密封状态可监测的密封组件，其特征在于：所述金属外环上还开设有连通所述环形凹槽与所述金属外环外侧的连通孔/连通槽，传输导线穿过所述连通孔/连通槽而连接所述光纤传感器与所述控制分析仪。
5.根据权利要求4所述的密封状态可监测的密封组件，其特征在于：所述连通孔/连通槽在所述金属外环上与所述光纤传感器位于同一侧轴端部上，且所述连通孔/连通槽位于所述光纤传感器的径向外侧。
6.根据权利要求4所述的密封状态可监测的密封组件，其特征在于：所述光纤传感器的所述首端与所述尾端分别与所述传输导线相连接。
7.根据权利要求1至6任一所述的密封状态可监测的密封组件，其特征在于：所述密封组件用于第一法兰与第二法兰之间的密封连接，所述光纤传感器压紧在所述第一法兰与所述金属外环之间。
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