CN112431977A - 一种焊接法兰的密封连接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种焊接法兰的密封连接装置及方法。焊接法兰的密封装置由活套环、密封环、挡环、螺栓等零件组成。两个焊接法兰对接前，先将密封环、挡环套在其中一端焊接法兰上，密封环根据密封压力预留一定压缩量，然后将两个焊接法兰对接，安装活套环，通过螺栓将两半圆环形的组合体连为整体活套环，再通过连接螺栓、螺母、垫圈等紧固件将两端活套环轴向拉紧，拉紧过程中压缩密封环将焊接法兰密封。

Description

一种焊接法兰的密封连接装置及方法

技术领域

本发明涉及一种焊接法兰的连接装置和方法，特别涉及一种焊接法兰的密封连接装置及方法。

背景技术

液体火箭发动机经常用到焊接法兰，焊接法兰一端与管路、发生器、推力室、涡轮泵等组件连接，不可分解，不可拆卸，另一端与其他焊接法兰连接，通过两个焊接法兰连接将液体火箭发动机的各个组件连接。为了减小焊接法兰尺寸，降低产品重量，导致焊接法兰无法设置用于连接的螺栓孔，因此焊接法兰之间不能通过螺栓连接。如图1所示，焊接法兰01一端与管路相连，焊接法兰的法兰盘03外径较小，无法设置螺栓孔，焊接法兰在最终使用时一般采用焊接的方式进行连接，两个焊接法兰对接后对接位置处具有焊接槽02。

但是产品在最终使用前，一般要经过气密试验、液流试验等试验考核，试验完成后需要对各个组件进行分解、烘干；为确保试验过程中两个焊接法兰之间不发生泄漏，需对焊接法兰采取焊接的方式进行密封，在试验结束后，两个焊接法兰需采用线切割进行破坏性分离，从而使得焊接法兰返修费时费力且会对产品产生不可逆的损伤。

因此，液体火箭发动机焊接法兰在试验考核中，如何采用一种可简单拆卸并保证焊接法兰完整且不被破坏的密封方法，是液体火箭发动机焊接法兰试验考核的一项技术难题。

发明的内容

为了避免液体火箭发动机焊接法兰在试验考核时采用焊接密封，导致试验后分解过程对焊接部位产生的破环，本发明提供一种焊接法兰的密封连接装置及方法。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种焊接法兰的密封连接装置，包括活套环、密封环、挡环、左右端连接螺栓；

所述密封环放置在两个焊接法兰之间的焊接槽；

所述密封环外套设挡环，在拉紧过程中挡环限定密封环位置，挡环材料的压缩强度大于密封环，防止密封环向外变形；

所述活套环为两个，且分别套设于焊接法兰外侧，并紧贴法兰盘；

所述活套环上开设有多个第一螺栓孔，两个活套环上的第一螺栓孔一一对应；

所述左右端连接螺栓穿过第一螺栓孔，将两个活套环固定连接。

进一步地，所述活套环由两个半圆环形的组合体连接而成。

进一步地，所述组合体两端分别形成凸耳，凸耳上开设有第二螺栓孔；所述凸耳上的第二螺栓孔高于法兰盘，活套环紧固螺栓穿过第二螺栓孔，通过活套环紧固螺栓将两个半圆环形的组合体连接成活套环。

进一步地，所述密封环的宽度大于挡环的宽度；所述密封环的宽度大于焊接槽的宽度；密封环在挡环与焊接法兰之间形成填充密封。

进一步地，选取不同材料的密封环可适用于不同压力下的试验考核，低压工况下密封环选择橡胶材质，中压工况下密封环选择氟塑料材质，高压工况下密封环选择铝材质，另外密封环的宽度越大，适应的压力越大；挡环材料采用与活套环相同的材料，也可采用钢材。

本发明提供一种焊接法兰的密封连接方法，包括如下具体步骤：

步骤1：试验考核阶段，密封环放置在其中一个焊接法兰的焊接槽，密封环外套设挡环；两个活套环分别套在焊接法兰外侧，并贴紧法兰盘；

之后将两个焊接法兰进行对接；

左右端连接螺栓穿过两个焊接法兰上的第一螺栓孔，将活套环轴向拉紧，拉紧过程中压缩密封环将焊接法兰密封；

步骤2：分解、烘干阶段，拆下左右端连接螺栓、活套环、挡环、密封环，两个焊接法兰分离，烘干液体火箭发动机的各个组件；

步骤3：最终使用阶段，两个焊接法兰焊接，液体火箭发动机各个组件连成整体。

本发明的有益效果是：

1.结构紧凑，可多次利用，容易维护。本发明采用活套环、密封环、挡环、螺栓进行密封，操作简单，不需要对焊接法兰做出任何改变，采用原有焊接槽进行密封；焊接槽放置密封环与挡环，使用螺栓将两个活套环固定拉紧，在拉紧过程中压缩密封环将焊接法兰密封；试验结束后，卸下螺栓、活套环、密封环、挡环等，可多次利用，焊接法兰无需返修，可直接焊接使用，避免因线切割等破坏性分解造成的不可逆损伤；密封环可采用非金属材料，容易更换。

2.适应性强，适用范围广。根据密封介质和密封压力的不同，可选择不同的密封环，如低压密封选择橡胶，中压密封选择氟塑料、高压密封选择铝，也可调整密封环的宽度来适用不同的压力，适用范围广。

3.密封效果好。密封环在焊接法兰、挡环之间形成填充密封，即使焊接法兰有偏斜依然可以保证密封性；在密封环外套设挡环，可确保在密封环不因压力过大变形，甚至而破裂蹦出，拉紧压缩过程安全可靠；如果不设置挡环，单靠密封环的强度，密封力很低，达不到应有的效果。

4.可重复使用，适用于不同结构、不同尺寸的焊接法兰。活套环由两个半圆环形的组合体连接而成，组合体半圆环的两端分别形成凸耳，凸耳上开设有第二螺栓孔，且第二螺栓孔高于焊接法兰的法兰盘，因此即使活套环的直径小于焊接法兰，也可通过螺栓将两个组合体连接成活套环，再将两个活套环固定连接，由此可知，活套环密封装置不仅仅适用于与活套环直径相同的焊接法兰，也适用于大于活套环直径的焊接法兰。综上所述，本发明提供的活套环密封装置适用于不同结构、不同尺寸的焊接法兰。

附图说明

图1是焊接法兰结构图；

图1的附图标记如下：

01-焊接法兰；02-焊接槽；03-法兰盘；

图2是活套环结构图；

图3是活套环密封装置结构简图；

图4是活套环密封装置的主视图；

图2至图4的附图标记如下：

1-活套环；2-密封环；3-挡环；4-左右端连接螺栓；5-焊接槽； 6-法兰盘；7-第一螺栓孔；8-螺母及垫圈；9-焊接法兰；10-第二螺栓孔；11-组合体；12-凸耳；13-活套环紧固螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供一种焊接法兰的密封连接装置，如图2至图4所示，包括活套环1、密封环2、挡环3、左右端连接螺栓4。

密封环2放置在两个焊接法兰9之间的焊接槽5，密封环2外套设挡环3；活套环1为两个，且分别套设于焊接法兰9外侧，并紧贴法兰盘6；活套环1上开设有多个第一螺栓孔7，两个活套环1上的第一螺栓孔7一一对应，左右端连接螺栓4穿过第一螺栓孔7，通过螺母及垫圈紧固8将两个活套环1固定连接。焊接法兰9在向中间挤压时，密封环2会向外扩张，设置挡环3可以阻止密封环2向外变形；密封环2自身的压缩强度低，密封压力低，单靠密封环2的强度，达不到密封效果，会发生泄漏，因此设置挡环3。

作为本发明的进一步改进，活套环1由两个半圆环形的组合体 11连接而成，组合体11半圆环的两端分别形成凸耳12，凸耳12上开设有第二螺栓孔10，且第二螺栓孔10高于法兰盘6；活套环紧固螺栓13穿过第二螺栓孔10，将两个半圆环形的组合体11连接成活套环1；活套环1上开设有多个第一螺栓孔7，两个第一螺栓孔7一一对应，左右端连接螺栓4穿过活套环1上的第一螺栓孔7，旋紧螺母及垫圈8将两个活套环1固定连接。

优选的，第二螺栓孔10的孔径大于第一螺栓孔7，且两个凸耳紧贴。当左右端连接螺栓4拧紧时，会在活套环紧固螺栓13上增加弯矩，左右端连接螺栓4只承受拉力，活套环紧固螺栓13同时承受拉力和弯矩，活套环紧固螺栓13的工作环境更为恶劣，因此活套环紧固螺栓13的尺寸大于左右端连接螺栓4；如果两个凸耳12紧贴，半圆环形的组合体11会分担大部分活套环紧固螺栓13上的弯矩，有利于焊接法兰9的密封效果。需要说明的是，如果凸耳12与活套环紧固螺栓13连接的强度足够大，两个凸耳12之间可存在缝隙。

作为本发明的更进一步改进，密封环2根据密封压力选择不同厚度、不同材质的密封环2；例如低压密封可选择橡胶材质的密封环2，中压密封可选择氟塑料材质的密封环2，高压密封可选择铝材质的密封环2；密封环2的压缩量由密封环2的宽度与焊接槽5宽度两者的差值决定，因此密封环2的宽度大于焊接槽5宽度，差值越大可提供的压缩强度越大，也就是可承受的压力也越大；密封环2宽度的厚度大于挡环3宽度，密封环2才能在焊接法兰9、挡环3之间形成填充密封，即使焊接法兰9有偏斜，依然可以保证密封；挡环3材质的压缩强度大于密封环2的压缩强度，一般挡环3材料可选择与活套环1 相同的材料，也可以选择钢材。

本发明提供一种焊接法兰的密封连接方法，其具体实现步骤如下：

步骤1：试验考核阶段，密封环2放置在焊接法兰9的焊接槽5，密封环2外套设挡环3；活套环1套在焊接法兰9外侧，并贴紧法兰盘6，活套环紧固螺栓13将两半圆环形组合体11连为活套环1，两个焊接法兰9对接；通过左右端连接螺栓4、螺母及垫圈8将两个活套环1轴向拉紧，拉紧过程中压缩密封环2将焊接法兰9密封；

步骤2：分解、烘干阶段，拆下活套环紧固螺栓13、左右端连接螺栓4、活套环1、挡环3、密封环2，两个焊接法兰9分离，烘干液体火箭发动机的各个组件；

步骤3：最终使用阶段，两个焊接法兰9焊接，液体火箭发动机各个组件连成整体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、同等替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种焊接法兰的密封连接装置，其特征在于：包括活套环(1)、密封环(2)、挡环(3)、左右端连接螺栓(4)；

所述密封环(2)放置在两个焊接法兰(9)之间的焊接槽(5)；

所述密封环(2)外套设挡环(3)；

所述活套环(1)为两个，且分别套设于焊接法兰(9)外侧，并紧贴法兰盘(6)；

所述活套环(1)上开设有多个第一螺栓孔(7)，两个活套环(1)上的第一螺栓孔(7)一一对应；

所述左右端连接螺栓(4)穿过第一螺栓孔(7)，将两个活套环(1)固定连接。

2.根据权利要求1所述的焊接法兰的密封连接装置，其特征在于：所述活套环(1)由两个半圆环形的组合体(11)连接构成。

3.根据权利要求2所述的焊接法兰的密封连接装置，其特征在于：所述组合体(11)半圆环的两端分别设置凸耳(12)，凸耳(12)上开设有第二螺栓孔(10)，通过活套环紧固螺栓(13)穿过第二螺栓孔(10)将两个半圆环形的组合体(11)连接成整个活套环(1)。

4.根据权利要求1所述的焊接法兰的密封连接装置，其特征在于：所述密封环(2)的宽度大于挡环(3)的宽度；所述密封环(2)的宽度大于焊接槽(5)的宽度；密封环(2)在挡环(3)与焊接法兰(9)之间形成填充密封。

5.根据权利要求4所述的焊接法兰的密封连接装置，其特征在于：低压工况下密封环(2)选择橡胶材质，中压工况下密封环(2)选择氟塑料材质，高压工况下密封环(2)选择铝材质。

6.一种焊接法兰的密封连接方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的密封连接装置,其具体实现步骤如下：

步骤1：试验考核阶段，密封环(2)放置在其中一个焊接法兰(9)的焊接槽(5)，密封环(2)外套设挡环(3)；两个活套环(1)分别套在焊接法兰(9)外侧，并贴紧法兰盘(6)；

之后将两个焊接法兰(9)对接；

左右端连接螺栓(4)穿过两个焊接法兰(9)上的第一螺栓孔(7)，将活套环(1)轴向拉紧，拉紧过程中压缩密封环(2)将焊接法兰(9)密封；

步骤2：分解、烘干阶段，拆下左右端连接螺栓(4)、活套环(1)、挡环(3)、密封环(2)，两个焊接法兰(9)分离，烘干液体火箭发动机的各个组件；

步骤3：最终使用阶段，两个焊接法兰(9)焊接，液体火箭发动机各个组件连成整体。

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