CN112483648A - 一种用于高压流体管道的探针密封结构 - Google Patents

一种用于高压流体管道的探针密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于高压流体管道的探针密封结构，包括位于法兰盘上的探针孔、密封盖板、紧固盖板等封严部件，以及密封垫片、弹性密封环等封严介质，对探针孔泄漏的高压流体进行密封。通过在法兰的外端面沿径向方向开设探针孔，免去了已有技术中位于管道外壁的探针套筒，避免了套筒安装过程中钻孔、焊接等对高压管道的损伤；同时针对管道内的高压环境，设计了密封盖板与紧固盖板等封严部件，同时通过设置压环、密封环以及密封槽等相匹配的辅助封严结构，对探针孔泄漏的高压流体进行密封，增强高压环境下探针的密封效果，并提升结构的稳定性、可靠性。

Description

一种用于高压流体管道的探针密封结构
技术领域
本发明涉及化工及航空领域，具体涉及高压环境下一种探针密封结构，用于管道内流场试验。
背景技术
压缩机、膨胀机等是化工领域(如压缩空气储能系统)或航空领域(如航空发动机)常用的能源动力设备，为了监测设备的运行状况，评估管道内部流动稳定性，需要采用探针对工质的温度、压力等进行实时测量。
现有技术中将探针测孔设置在管道壁面，采用焊接方式将探针固定套筒连接在管道外壁，并利用压盖压紧密封填料的方法完成探针的密封。该技术需要对管道外壁进行钻孔、焊接等操作，对管道的局部承压能力造成不利影响；此外该技术的密封仅靠压盖压紧密封填料来完成，没有设计专门的密封结构，承受的压力有限，容易泄漏，安全性能较差，不能满足高压环境的探针测量需求。
因此，需要针对高压管道的工作环境和结构特点，亟需一种适用于高压管道的新型探针密封结构。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和不足，本发明提出了一种新型的适用于高压环境的探针密封结构。探针开孔位置位于高压流体管道的法兰盘上，同时设计了带有斜槽的密封结构，提升探针及开孔周围的密封效果。
为实现上述技术目标，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于高压流体管道的探针密封结构，至少包括探针、紧固盖板、密封环、密封盖板，其特征在于：
所述高压流体管道上设有法兰盘，所述法兰盘的侧壁上加工有安装平面，所述安装平面的中心处设有沿径向延伸至所述高压流体管道内部的法兰探针孔，且所述法兰探针孔的孔径与所述探针的外径相适配；
所述密封盖板通过紧固件固定安装在所述法兰盘的安装平面上，且所述密封盖板的底面与所述法兰盘的安装平面之间设有密封垫片，所述密封盖板的顶面中心处设有底部至少基本呈锥形的密封槽，所述密封盖板的中心处还设有穿过所述密封槽的密封盖板探针孔，所述密封盖板探针孔的孔径与所述探针的外径相适配，且所述密封盖板探针孔与所述法兰探针孔同轴布置；
所述紧固盖板通过紧固件固定安装在所述密封盖板的顶部，所述紧固盖板的底部中心处设有与所述密封盖板顶部的密封槽相适配的压环，所述压环插入所述密封槽内，且二者之间设有弹性密封环，所述紧固盖板的中心处还设有穿过所述压环的紧固盖板探针孔，且所述紧固盖板探针孔与所述密封盖板探针孔同轴布置；
所述探针依次穿过所述紧固盖板探针孔、弹性密封环、密封盖板探针孔、密封垫片、法兰探针孔后其末端伸入所述高压流体管道内，并通过所述弹性密封环被压紧后的弹性变形，夹持固定所述探针并密封所述探针与各探针孔之间的缝隙；当需要调整所述探针的深度继而调整所述探针在所述高压流体管道内测量点的位置时，需旋松所述紧固盖板的紧固件，使所述弹性密封环减小弹性变形，使得所述探针能够需要上下移动。
较优地，所述密封盖板的底部中心处设有凸台，所述法兰盘的安装平面上设有与所述凸台相适配的垫片凹槽，所述密封垫片设置在所述凸台与垫片凹槽之间。
较优地，所述高压流体管道内流动工质为气体、液体或多相流。
较优地，所述压环下表面设置为平面、斜面或曲面。
较优地，所述弹性密封环为O型圈或密封填料。
较优地，根据压力等级和可靠性的要求，所述弹性密封环可以为一道，或者多道。
本发明的用于高压流体管道的探针密封结构，与现有探针密封结构相比具有以下优势：1)探针开孔位于法兰盘上，避免在管道上开孔并焊接固定套筒，既免去了专门探针支撑结构，也能防止钻孔、焊接等对高压管道的损伤，提高了安全性。2)本发明通过压环与密封槽配合，能够显著提高对弹性密封环的压紧力，满足高压环境的密封需求。3)本发明中密封槽结构能够满足O型圈或密封填料等常用密封介质的安装使用。4)本发明可以采用不同锐度锥形头的压环，从而调整压紧力，满足不同压力环境下的密封需求。
附图说明
图1为本发明的用于高压流体管道的探针密封结构示意图(单个弹性密封环)。
图2为本发明的用于高压流体管道的探针密封结构剖面图(单个弹性密封环)。
图3为本发明的用于高压流体管道的探针密封结构示意图(多个弹性密封环)。
图4为本发明的用于高压流体管道的探针密封结构剖面图(多个弹性密封环)。
图5为采用本发明的密封结构的最大密封压力与弹性密封环数目的关系曲线。
附图标记说明：
探针1，紧固盖板2，紧固盖板螺钉201，紧固盖板探针孔202，压环203，
密封盖板3，密封盖板螺钉301，密封盖板螺纹孔302，密封盖板探针孔303，
密封槽304，凸台305，法兰盘4，法兰螺纹孔401，垫片凹槽402，法兰探针
孔403，弹性密封环5，密封垫片6。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的结构、技术方案作进一步的具体描述，给出本发明的一个实施例。
如图1、2所示，本发明的用于高压管道的探针密封结构，包括探针1，紧固盖板2，紧固盖板螺钉201，紧固盖板探针孔202，压环203，密封盖板3，密封盖板螺钉301，密封盖板螺纹孔302，密封盖板探针孔303，密封槽304，凸台305，法兰盘4，法兰螺纹孔401，垫片凹槽402，法兰探针孔403，弹性密封环5，密封垫片6。其中，高压流体管道上设有法兰盘4，法兰盘4的侧壁上加工有安装平面，安装平面的中心处设有沿径向延伸至高压流体管道内部的法兰探针孔403，且法兰探针孔403的孔径与探针1的外径相适配；密封盖板3通过紧固件固定安装在法兰盘4的安装平面上，且密封盖板3的底面与法兰盘4的安装平面之间设有密封垫片6，密封盖板3的顶面中心处设有底部至少基本呈锥形的密封槽304，密封盖板3的中心处还设有穿过密封槽304的密封盖板探针孔303，密封盖板探针孔303的孔径与探针1的外径相适配，且密封盖板探针孔303与法兰探针孔403同轴布置；紧固盖板2通过紧固件固定安装在密封盖板3的顶部，紧固盖板2的底部中心处设有与密封盖板3顶部的密封槽304相适配的压环203，压环203插入密封槽内304，且二者之间设有弹性密封环5，紧固盖板2的中心处还设有穿过压环203的紧固盖板探针孔202，且紧固盖板探针孔202与密封盖板探针孔303同轴布置；探针1依次穿过紧固盖板探针孔202、弹性密封环5、密封盖板探针孔303、密封垫片6、法兰探针孔403后其末端伸入高压流体管道内，并通过弹性密封环5被压紧后的弹性变形，夹持固定探针1并密封探针1与各探针孔之间的缝隙；当需要调整探针1的深度继而调整探针1在高压流体管道内测量点的位置时，需旋松紧固盖板2的紧固件，使弹性密封环5减小弹性变形，使得探针1能够需要上下移动。
具体实施时，将密封垫片6放置在法兰4的垫片凹槽402内，使凸台305夹住密封垫片6，采用密封盖板螺钉301穿过密封盖板3，拧入法兰螺纹孔401将密封盖板3固定。将弹性密封环5放置在密封槽304内，探针1依次穿过密封盖板探针孔303、弹性密封环5和法兰探针孔403，直至管道内合适的测量位置。将紧固盖板探针孔202穿过探针1，使压环203夹住弹性密封环5，采用紧固盖板螺钉201穿过紧固盖板2，拧入密封盖板螺纹孔302将紧固盖板2固定。紧固盖板螺钉201旋紧时，压环203下压，弹性密封环5被压紧，将探针孔和探针的缝隙锁住使装置密封。紧固盖板螺钉201旋松时，弹性密封环5松开，此时探针能够上下移动，调整测量点的位置。
此外，根据压力等级和可靠性的要求，管道内的压力越高，需要密封环的数目也越多，采用多个密封环的探针密封结构如图3、4所示。包括探针1，紧固盖板2，紧固盖板螺钉201，紧固盖板探针孔202，压环203，密封盖板3，密封盖板螺钉301，密封盖板螺纹孔302，密封盖板探针孔303，密封槽304，凸台305，法兰盘4，法兰螺纹孔401，垫片凹槽402，法兰探针孔403，弹性密封环5，垫片501，密封垫片6。
具体实施时，将密封垫片6放置在法兰盘4的垫片凹槽402内，使凸台305夹住垫片6，采用密封盖板螺钉301穿过密封盖板3，拧入法兰螺纹孔401将密封盖板3固定。将弹性密封环5、垫片501和另一个密封环5叠加，放置在密封槽304内，探针1依次穿过密封盖板探针孔303、弹性密封环5、垫片501、另一个弹性密封环5和法兰探针孔403，直至管道内合适的测量位置。将紧固盖板探针孔202穿过探针1，使压环203夹住弹性密封环5，采用紧固盖板螺钉201穿过紧固盖板2，拧入密封盖板螺纹孔302将紧固盖板2固定。紧固盖板螺钉201旋紧时，压环203下压，弹性密封环5和垫片501被压紧，将探针孔和探针的缝隙锁住使装置密封。紧固盖板螺钉201旋松时，弹性密封环5和垫片501松开，此时探针能够上下移动，调整测量点的位置。
图5为采用该密封结构的最大密封压力与弹性密封环数目的关系曲线。单个、两个和三个弹性密封环能够满足的最大密封压力分别约为2MPa、4MPa和7MPa。并且随着弹性密封环数目的增加，提高最大密封压力的效果将更加显著。
通过上述实施例，完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本发明已就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (6)

1.一种用于高压流体管道的探针密封结构，至少包括探针、紧固盖板、密封环、密封盖板，其特征在于：
所述高压流体管道上设有法兰盘，所述法兰盘的侧壁上加工有安装平面，所述安装平面的中心处设有沿径向延伸至所述高压流体管道内部的法兰探针孔，且所述法兰探针孔的孔径与所述探针的外径相适配；
所述密封盖板通过紧固件固定安装在所述法兰盘的安装平面上，且所述密封盖板的底面与所述法兰盘的安装平面之间设有密封垫片，所述密封盖板的顶面中心处设有底部至少基本呈锥形的密封槽，所述密封盖板的中心处还设有穿过所述密封槽的密封盖板探针孔，所述密封盖板探针孔的孔径与所述探针的外径相适配，且所述密封盖板探针孔与所述法兰探针孔同轴布置；
所述紧固盖板通过紧固件固定安装在所述密封盖板的顶部，所述紧固盖板的底部中心处设有与所述密封盖板顶部的密封槽相适配的压环，所述压环插入所述密封槽内，且二者之间设有弹性密封环，所述紧固盖板的中心处还设有穿过所述压环的紧固盖板探针孔，且所述紧固盖板探针孔与所述密封盖板探针孔同轴布置；
所述探针依次穿过所述紧固盖板探针孔、弹性密封环、密封盖板探针孔、密封垫片、法兰探针孔后其末端伸入所述高压流体管道内，并通过所述弹性密封环被压紧后的弹性变形，夹持固定所述探针并密封所述探针与各探针孔之间的缝隙；当需要调整所述探针的深度继而调整所述探针在所述高压流体管道内测量点的位置时，需旋松所述紧固盖板的紧固件，使所述弹性密封环减小弹性变形，使得所述探针能够需要上下移动。
2.根据上述权利要求所述的用于高压流体管道的探针密封结构，其特征在于，所述密封盖板的底部中心处设有凸台，所述法兰盘的安装平面上设有与所述凸台相适配的垫片凹槽，所述密封垫片设置在所述凸台与垫片凹槽之间。
3.根据上述权利要求所述的用于高压流体管道的探针密封结构，其特征在于，所述高压流体管道内流动工质为气体、液体或多相流。
4.根据上述权利要求所述的用于高压流体管道的探针密封结构，其特征在于，所述压环下表面设置为平面、斜面或曲面。
5.根据上述权利要求所述的用于高压流体管道的探针密封结构，其特征在于，所述弹性密封环为O型圈或密封填料。
6.根据上述权利要求所述的用于高压流体管道的探针密封结构，其特征在于，根据压力等级和可靠性的要求，所述弹性密封环可以为一道，或者多道。
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