CN107781548B - 一种与管道内径齐平的高压自紧法兰 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与管道内径齐平的高压自紧法兰，包括两个套节、密封环、卡套及螺栓和螺母，两个套节对称设置，密封环设置于两个套节之间，卡套设置于套节外结合螺栓和螺母将两个套节卡紧连接，密封环上设有凸筋形成T形结构,套节的一端制有环形的连接盘，连接盘上还设有锥面，密封环设置于两个套节的连接盘之间，连接盘临近密封环的一面制有与密封环相匹配的凹槽，靠近连接盘一侧的套节内壁上向内凹进形成一个台阶，套节的台阶内设置有袖管，袖管设置于密封环内；两个卡套对称设置形成环形，卡套的中部设有卡槽，本发明的法兰结构紧凑，安装拆卸方便，体积小，重量轻，密封性好，工作效率高。

Description

一种与管道内径齐平的高压自紧法兰

技术领域

本发明涉及一种法兰，具体涉及一种与管道内径齐平的高压自紧法兰。

背景技术

高压自紧法兰以其独特的结构，把套节内部密封面的负载回到密封环的唇部，形成一个自我增强型弹性密封，具有受压越高密封性能越好的特点；能适应恶劣工况条件（如温度和压力交替变化、耐高温、耐高压）；体积小（约为普通同压力等级、同规格法兰的1/3）、重量轻（约为普通同压力等级、同规格法兰的1/4）、拆装方便，易于安装，越来越受到我国石油化工行业的青睐，在高温高压工况条件下逐步得到应用，现有的一种结构如图1所示，由于结构上密封面是一个斜面，这样与管道内径就存在一个突变，在一些有催化剂存在的工况，因催化剂颗粒一般较大，容易积压在突变空间处，影响流体的流动，给化工生产带来不利因素，研发一种能克服上述缺陷的高压自紧法兰，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种与管道内径齐平的高压自紧法兰，该法兰结构紧凑，安装拆卸方便，体积小，重量轻，密封性好，工作效率高。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种与管道内径齐平的高压自紧法兰，包括两个套节、密封环、卡套及螺栓和螺母，两个套节左右对称设置，密封环设置于两个套节之间，卡套设置于套节外结合螺栓和螺母将两个套节卡紧连接，密封环为T形结构，套节内还设置有袖管，其中：

套节的一端制有环形的连接盘，连接盘上还设有锥面，密封环设置于两个套节的连接盘之间，连接盘临近密封环的一面制有与密封环相匹配的凹槽，靠近连接盘一侧的套节内壁上向内凹进形成一个台阶，套节的台阶内设置有袖管，袖管设置于密封环内；

密封环上设有凸筋形成T形结构，凸筋由密封环向外延伸形成，套节上的连接盘压在密封环的凸筋上；

卡套为两个，两个卡套对称设置形成环形，卡套的中部设有适于卡住两套节上连接盘边缘的卡槽，卡槽的侧壁通过连接盘上的锥面使卡槽与连接盘相贴合。

本发明进一步限定的技术方案是：

进一步的，前述与管道内径齐平的高压自紧法兰中，卡套的两端设有连接块，连接块上开设有至少一个安装孔，螺栓依次贯穿两个对应的连接块上的安装孔与两端螺母螺纹连接，螺栓的轴线与套节的轴线相互垂直。

前述与管道内径齐平的高压自紧法兰中，连接块上开设有两个安装孔。

技术效果，本申请中使用的螺栓为4个，螺母为8个，而不是像传统法兰那样采用8-24个螺栓，因为，维护一个传统法兰的工作量是本申请法兰工作量的3-8倍，本申请易于维护，且从尺寸和重量上均大大减小。

前述与管道内径齐平的高压自紧法兰中，卡套的中央还设有放泻槽口。

技术效果，本申请设置有放泻槽口可放泻应力而使受力均匀分布。

前述与管道内径齐平的高压自紧法兰中，连接盘上凹槽的深度不超过密封环的凸筋厚度的一半。

前述与管道内径齐平的高压自紧法兰中，卡套的卡槽的横截面为梯形。

技术效果，由于卡套的卡槽的横截面为梯形，两个连接盘的侧面为与卡槽的侧壁相贴合的锥面，当管道内部压力增大时，两个连接盘的侧面与卡套的卡槽的侧壁的压力也增大，从而使得卡槽的回馈的力增大，从而也起到了自紧效果，有效的防止当管道内部压力增大时，法兰连接部位产生松动，从而产生介质的泄漏，使密封性能更加突出，使本申请的法兰具有受压越高密封性能越好的特点。

前述与管道内径齐平的高压自紧法兰中，袖管与台阶相适配，袖管定位在台阶内，袖管的外径与密封环内径具有间隙，袖管的内径与管道内径齐平。

技术效果，本申请中的台阶起到对袖管进行定位的作用，且袖管的内径与管道内径齐平，可以很好的将套节上为斜面的密封面填平，屏蔽斜面，这样密封面与管道内径就不存在一个突变，在一些有催化剂存在的工况下，颗粒较大的催化剂因为袖管的存在不会积压在突变的空间处，也不会影响流体的流动，袖管与台阶的配合使得流体顺利的流动，有效的增强了管道系统的工作效率。

前述与管道内径齐平的高压自紧法兰中，法兰组装好后，密封环的胫脚即凸筋位于两套节之间，密封环T形截面的两臂即密封唇与套节的内部锥面接触，形成唇部密封。

技术效果，T形截面的两臂即密封唇，与套节的内部锥面生成一个密封区域，在外力作用下，当然在屈服极限范围内，自由延伸，形成密封，另外 T形截面还起到一个加强和安装定位的作用，当高压自紧法兰密封环安装固定好后，受力状态下的密封环尺寸小于自由状态下的尺寸，在宽度为W的接触表面形成压力F，而这个压力会随着内部压力的增加而加大。

本发明的有益效果是：

传统的法兰连接螺栓平行于管道中心线，这会在运行状态下所产生的管道系统附加载荷，诸如管道拉伸压缩、压力波动、弯矩、扭矩、冲击等，将直接由法兰连接螺栓承担，同样导致法兰连接预紧效果的下降，而影响连接的密封性能，传统的法兰管道系统很难完全杜绝跑、冒、滴、漏的根本原因，本申请中的连接螺栓垂直于管道中心，因此，在运行状态下所产生的管道系统附加载荷，诸如管道拉伸压缩、压力波动、弯矩、扭矩、冲击等，不会直接由螺栓承担，从而不会导致法兰连接预紧效果的下降，而影响连接的密封性能。

由于本申请的法兰具有自紧功能，工作时，管道内压将不会使密封面沿管道方向松弛，从而降低了连接处密封性能，因此，安装时减小了螺栓预紧载荷，从而相应的也减小了法兰所承受的弯矩，所以本申请法兰具有体积小，重量轻的特点。

本申请中采用的T形结构的密封环，使产品具有更高的抗拉性、抗压性及抗弯曲性，密封圈的凸筋及可以防止密封边缘由于过紧而压碎，同时可以把压缩及弯曲负载从一个毂单元转移到另一个毂单元，因为，该法兰能承受的负载更强；

T形结构巧妙的设计，使 “筋”和“唇”年部分结合分别发挥不同的作用，“筋”承担强度，“唇”承担密封，“筋”与套节、卡套、管道形成一个整体，“唇”与套节HUB端面在机械外力作用下，形成一个几何变形弹性密封，此时，卡套成了主要受力元件，螺栓成了辅助受力元件，这种结构可以使其T形密封环在360°方向均匀受力。

密封环设有凸筋，密封环安装在连接盘之间，密封环的凸筋位于两个连接盘之间，在两个套节被卡套卡紧后，压力压在密封环的凸筋上，使密封环的内表面产生弹性形变从而偏离套节的内部密封表面，这种偏离弹性地把套节内部密封面的负载回到密封环上，形成一个自我增强型弹性密封，当本申请的法兰安装好后，受力状态下密封环尺寸小于自由状态下的尺寸，在内表面形成压力F，而这个压力会随着内部压力的增加而加大；密封环的凸筋还起到加强和安装定位的作用，当法兰组装好后，密封环的凸筋被两套节所夹持与母管形成整体，极大程度地提高了连接部位的强度。

附图说明

图1为现有技术中一种高压自紧法兰的结构示意图；

图2为本发明实施例与管道内径齐平的高压自紧法兰的结构示意图；

图3为图2中卡套的结构示意图；

图4为图2中套节的结构示意图；

图5为图2中A部分的局部放大图；

图中：1-套节，2-密封环，3-卡套，4-螺栓，5-螺母，6-袖管，7-卡槽，8-连接块，9-安装孔，10-放泻槽口，11-连接盘，12-锥面，13-凹槽。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种与管道内径齐平的高压自紧法兰，结构如图2-5所示，包括两个套节1、密封环2、卡套3及螺栓4和螺母5，两个套节1左右对称设置，密封环2设置于两个套节1之间，卡套3设置于套节1外结合螺栓4和螺母5将两个套节1卡紧连接，密封环2为T形结构，套节1内还设置有袖管6，其中：

套节1的一端制有环形的连接盘11，连接盘11上还设有锥面12，密封环2设置于两个套节1的连接盘11之间，连接盘11临近密封环2的一面制有与密封环2相匹配的凹槽13，连接盘11上凹槽13的深度不超过密封环2的凸筋厚度的一半（比凸筋厚度的一半略小），靠近连接盘11一侧的套节1内壁上向内凹进形成一个台阶，套节1的台阶内设置有袖管6，袖管6设置于密封环2内，袖管6与台阶相适配，袖管6定位在台阶内，袖管6的外径与密封环2内径具有间隙，袖管6的内径与管道内径齐平；

密封环2上设有凸筋形成T形结构，凸筋由密封环2向外延伸形成，套节1上的连接盘11压在密封环2的凸筋上，法兰组装好后，密封环2的胫脚即凸筋位于两套节1之间，密封环2T形截面的两臂即密封唇与套节1的内部锥面接触，形成唇部密封；

卡套3为两个，两个卡套3对称设置形成环形，卡套3的中部设有适于卡住两套节1上连接盘11边缘的卡槽7，卡套3的卡槽7的横截面为梯形，卡槽7的侧壁通过连接盘11上的锥面12使卡槽7与连接盘11相贴合，卡套3的中央还设有放泻槽口10；

卡套3的两端设有连接块8，连接块8上开设有两个安装孔9，螺栓4依次贯穿两个对应的连接块8上的安装孔9与两端螺母5螺纹连接，螺栓4的轴线与套节1的轴线相互垂直。

本发明与管道内径齐平的高压自紧法兰的应用方法具体为：

（1）加工台阶，在套节内壁加工出台阶；

（2）焊接，将两个套节的焊接端分别于管道或设备焊接；

（3）安装密封环，将密封环安装在套节的连接盘处，密封环的凸筋安装在连接盘的凹槽中，再将两个套节的对称设置；

（4）安装袖管，将袖管分别安装在套节的台阶处，并贯穿密封环；

（5）安装卡套，在卡套内部的卡槽与套节连接盘的锥面接触部位涂抹润滑脂便于安装，将两个卡套对称设置，将两个套节的连接盘卡入卡槽内；

（6）安装螺栓和螺母，拧紧螺母按对角顺序的方式逐步均匀拧紧，并保证两个卡套对称，使用扭矩扳手拧紧，螺母，拧紧后，使用木锤或铜棒敲打卡套，使卡套真正到位、卡紧，然后再次拧紧螺母，如此反复1-3次直到拧紧时扭矩不再有新的变化为止。

使用本申请的与管道内径齐平的高压自紧法兰具有体积小（为普通同压力等级、同规格法兰的1/3）、重量轻（为普通同压力等级、同规格法兰的1/4）；具有适应恶劣工况条件的特点；安装拆卸方便；拧紧力小（为普通同压力等级、同规格法兰的3/4）。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种与管道内径齐平的高压自紧法兰，包括两个套节（1）、密封环（2）、卡套（3）及螺栓（4）和螺母（5），所述两个套节（1）左右对称设置，所述密封环（2）设置于两个所述套节（1）之间，所述卡套（3）设置于所述套节（1）外结合螺栓（4）和螺母（5）将两个套节（1）卡紧连接，其特征在于：所述密封环（2）为T形结构，所述套节（1）内还设置有袖管（6），其中：

所述套节（1）的一端制有环形的连接盘（11），所述连接盘（11）上还设有锥面（12），所述密封环（2）设置于两个所述套节（1）的连接盘（11）之间，所述连接盘（11）临近密封环（2）的一面制有与所述密封环（2）相匹配的凹槽（13），靠近所述连接盘（11）一侧的所述套节（1）内壁上向内凹进形成一个台阶，所述套节（1）的台阶内设置有所述袖管（6），所述袖管（6）设置于所述密封环（2）内，所述袖管（6）与所述台阶相适配，所述袖管（6）定位在台阶内，所述袖管（6）的外径与所述密封环（2）内径具有间隙，所述袖管（6）的内径与管道内径齐平；

所述密封环（2）上设有凸筋形成T形结构，所述凸筋由所述密封环（2）向外延伸形成，所述套节（1）上的连接盘（11）压在所述密封环（2）的凸筋上；

所述卡套（3）为两个，两个所述卡套（3）对称设置形成环形，所述卡套（3）的中部设有适于卡住两套节（1）上所述连接盘（11）边缘的卡槽（7），所述的卡槽（7）的侧壁通过连接盘（11）上的锥面（12）使卡槽（7）与连接盘（11）相贴合。

2.根据权利要求1所述的与管道内径齐平的高压自紧法兰，其特征在于：所述卡套（3）的两端设有连接块（8），所述连接块（8）上开设有至少一个安装孔（9），所述螺栓（4）依次贯穿两个对应的连接块（8）上的安装孔（9）与两端螺母（5）螺纹连接，所述螺栓（4）的轴线与所述套节（1）的轴线相互垂直。

3.根据权利要求2所述的与管道内径齐平的高压自紧法兰，其特征在于：所述连接块（8）上开设有两个安装孔（9）。

4.根据权利要求1所述的与管道内径齐平的高压自紧法兰，其特征在于：所述卡套（3）的中央还设有放泻槽口（10）。

5.根据权利要求1所述的与管道内径齐平的高压自紧法兰，其特征在于：所述连接盘（11）上凹槽（13）的深度不超过所述密封环（2）的凸筋厚度的一半。

6.根据权利要求1所述的与管道内径齐平的高压自紧法兰，其特征在于：所述卡套（3）的卡槽（7）的横截面为梯形。

7.根据权利要求1所述的与管道内径齐平的高压自紧法兰，其特征在于：法兰组装好后，所述密封环（2）的胫脚即凸筋位于两套节（1）之间，所述密封环（2）T形截面的两臂即密封唇与所述套节（1）的内部锥面接触，形成唇部密封。