CN107894445A - 一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰 - Google Patents
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Abstract
本发明属于法兰技术领域，具体涉及一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰结构，包括法兰外圆、法兰安装端面、法兰背端面，所述法兰背端面开设有用于检测法兰裂纹的环形槽，环形槽的内表面设有非导电的绝缘层，在所述环形槽的开口端设有用于封闭所述环形槽的非导电的环形封闭层，所述环形封闭层与环形槽的底面及两侧面之间形成封闭的环形空腔，环形空腔内灌注有导电流体，非导电的环形封闭层上密封性的穿越有金属导线，金属导线的一端与导电流体电性连接，金属导线的另一端通过环形封闭层引出至环形槽的外部，且金属导线上引出至环形槽的外部一段包裹有绝缘层。采用本发明可以实现法兰裂纹的在线监测，使得设备及时得到维护，避免事故的发生。
Description
技术领域
本发明属于法兰技术领域，具体涉及一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰结构。
背景技术
法兰在化工和水利行业的流体管道连接、风力发电行业的风电塔筒的筒体连接以及压力容器的容器之间的连接等众多的工业技术领域应用广泛，也常用于机械领域中轴与轴之间的连接，它是重要的受力件。为了获得较好的强度，法兰通常采用金属材料制造，例如碳钢、不锈钢等。
法兰作为两个相邻零件的连接端，往往需要承受较大的载荷，这些载荷包括拉力、压力、扭力、剪切力、振动力等。在非正常的载荷作用下，法兰有可能出现裂纹而造成设备故障；而在正常的使用工况下，法兰也有可能因长期使用而产生疲劳裂纹，从而使得法兰连接失效而造成设备事故。
在一些非常重要的应用场合，法兰出现裂纹不但直接造成设备故障，而且有可能造成重大的安全事故，例如化工行业中管道内有毒气体或液体的泄漏、核电用冷却循环泵因法兰裂纹故障导致核电设备停运等。因此对于需要高可靠应用的场合，建立法兰裂纹的监测机制显得十分必要。
发明内容
为了解决上述问题，实现法兰裂纹的检测，本发明提出一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，包括法兰外圆、法兰安装端面、法兰背端面，所述法兰背端面开设有用于检测法兰裂纹的环形槽，所述环形槽的内表面设有非导电的绝缘层，在所述环形槽的开口端设有用于封闭所述环形槽的非导电的环形封闭层，所述环形封闭层与环形槽的底面及两侧面之间形成封闭的环形空腔，所述环形空腔内灌注有导电流体，在所述非导电的环形封闭层上密封性的穿越有金属导线，所述金属导线的一端与导电流体电性连接，所述金属导线的另一端通过环形封闭层引出至环形槽的外部，且金属导线上引出至环形槽的外部一段包裹有绝缘层。
当法兰处于正常情况，金属导线与金属法兰的本体之间保持绝缘状态。当法兰端面出现裂纹时，法兰端面的环形槽内的非导电的绝缘层同步遭到破坏，跟随法兰一起出现裂纹，环形槽内的导电流体穿过非导电的绝缘层与金属法兰本体相接触，金属导线与法兰的本体之间电性连通。因此，只要将金属导线以及金属法兰的本体作为两个端子接入到监测系统中，通过检测两个端子的电阻情况，即可实时判断出法兰是否出现了裂纹。
上述技术方案中，所述环形封闭层包括非导电的环形隔片和环形密封胶体层，非导电环形隔片盖设于导电流体上，所述环形密封胶体层盖设于非导电环形隔片上。
上述法兰制造时，先将导电流体注入到环形槽内，然后放上环形隔片和金属导线，再在环形隔片上面填上密封胶体层。优选采用弹性或延伸性较好的密封胶，使得环形密封胶体层干化后具有良好的密封性和弹性补偿适应能力。
环形封闭层的另一个优选的技术方案是：所述环形封闭层包括非导电的环形密封圈和环形密封胶体层，所述环形密封圈盖设于导电流体上，且与环形槽的两侧面形成弹性接触，所述环形密封胶体层盖设于环形密封圈上。
上述环形封闭层采用环形密封圈和环形密封胶体层的双重密封结果，使得密封的可靠性得到较大幅度提高。
作为优选方案之一，所述导电流体为抗冻液态导电胶。
作为优选方案之二，所述导电流体为含有导电离子的水溶液，且所述水溶液中添加有抗冻剂。
作为优选方案之三，所述导电流体为水银。
本技术方案中，所述非导电的绝缘层为硅钢片绝缘漆涂层。
但是，在需要对于法兰裂纹高度敏感的场合，优选地，所述非导电的绝缘层为陶瓷涂层。
采用陶瓷涂层可以使得法兰出现微裂纹时得到监测。而硅钢片绝缘漆涂层则适用于允许忽略一些不致命的微裂纹而仅需要监测较大致命裂纹的场合。
优选的，所述环形密封胶体层材料为弹性密封胶。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，在法兰的端面设置环形槽，环形槽的内表面设有非导电的绝缘层，并在环形槽内灌注有导电流体，从而可以通过监测导电流体与金属法兰之间是否电性导通来监测法兰是否有裂纹，以实现法兰裂纹的在线监测，使得设备及时得到维护，从而避免重大安全事故的发生。
第二，本发明的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，在出现贯穿性的裂纹时，抗冻液态导电胶可及时将裂纹处胶接住，避免抗冻液态导电胶的过多流失，从而提高监测的可靠性。
第三，本发明的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，环形槽内采用陶瓷涂层，对于裂纹具有高度的敏感性，其监测的灵敏度高，有利于在法兰失效前得到早期的监测和预警，避免重大设备故障或事故的发生。
附图说明
图1是本发明的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰的结构示意图；
图2是图1的局部放大图；
图中：1、法兰外圆，2、法兰内孔，3、法兰安装端面，4、法兰背端面、5、环形槽，6、导电流体，7、非导电的绝缘层，8、环形隔片或环形密封圈、9、环形密封胶体层，10、金属导线，11、绝缘层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1至2所示为本发明的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰的实施例，包括法兰外圆1、法兰安装端面3、法兰背端面4，所述法兰背端面4开设有用于检测法兰裂纹的环形槽5，所述环形槽5的内表面设有非导电的绝缘层7，在所述环形槽5的开口端设有用于封闭所述环形槽的非导电的环形封闭层，所述环形封闭层与环形槽的底面及两侧面之间形成封闭的环形空腔，所述环形空腔内灌注有导电流体6，在所述非导电的环形封闭层上密封性的穿越有金属导线10，所述金属导线10的一端与导电流体6电性连接，所述金属导线10的另一端通过环形封闭层引出至环形槽5的外部，且金属导线10上引出至环形槽5的外部一段包裹有绝缘层11。
本实施例的环形封闭层的优选方案是：所述环形封闭层包括非导电的环形隔片8和环形密封胶体层9，非导电环形隔片盖设于导电流体6上，所述环形密封胶体层盖设于非导电环形隔片上。
本实施例的环形封闭层的另一个优选方案是：所述环形封闭层包括非导电的环形密封圈8和环形密封胶体层9，所述环形密封圈8盖设于导电流体6上，且与环形槽5的两侧面形成弹性接触，所述环形密封胶体层9盖设于环形密封圈上。
本实施例的导电流体材料的优选方案之一是：所述导电流体6为抗冻液态导电胶。
本实施例的导电流体材料的优选方案之二是：所述导电流体6为含有导电离子的水溶液，且所述水溶液中添加有抗冻剂。
本实施例的导电流体材料的优选方案之三是：所述导电流体6为水银。
本实施例的非导电的绝缘层的优选方案之一是：所述非导电的绝缘层7为硅钢片绝缘漆涂层。
本实施例的非导电的绝缘层的优选方案之二是：所述非导电的绝缘层7为陶瓷涂层。
本实施例中，所述环形密封胶体层9材料为弹性密封胶。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，包括法兰外圆、法兰安装端面、法兰背端面，其特征在于所述法兰背端面开设有用于检测法兰裂纹的环形槽，所述环形槽的内表面设有非导电的绝缘层，在所述环形槽的开口端设有用于封闭所述环形槽的非导电的环形封闭层，所述环形封闭层与环形槽的底面及两侧面之间形成封闭的环形空腔，所述环形空腔内灌注有导电流体，在所述非导电的环形封闭层上密封性的穿越有金属导线，所述金属导线的一端与导电流体电性连接，所述金属导线的另一端通过环形封闭层引出至环形槽的外部，且金属导线上引出至环形槽的外部一段包裹有绝缘层。
2.根据权利要求1所述的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，其特征是：所述环形封闭层包括非导电的环形隔片和环形密封胶体层，非导电环形隔片盖设于导电流体上，所述环形密封胶体层盖设于非导电环形隔片上。
3.根据权利要求1所述的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，其特征是：所述环形封闭层包括非导电的环形密封圈和环形密封胶体层，所述环形密封圈盖设于导电流体上，且与环形槽的两侧面形成弹性接触，所述环形密封胶体层盖设于环形密封圈上。
4.根据权利要求1所述的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，其特征是：所述导电流体为抗冻液态导电胶。
5.根据权利要求1所述的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，其特征是：所述导电流体为含有导电离子的水溶液，且所述水溶液中添加有抗冻剂。
6.根据权利要求1所述的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，其特征是：所述导电流体为水银。
7.根据权利要求1所述的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，其特征是：所述非导电的绝缘层为陶瓷涂层。
8.根据权利要求1所述的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，其特征是：所述非导电的绝缘层为硅钢片绝缘漆涂层。
9.根据权利要求2或3所述的一种可用于法兰端面裂纹监测的法兰，其特征是：所述环形密封胶体层材料为弹性密封胶。
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