CN114439941B - 一种法兰对接面的密封结构及其密封方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种法兰对接面的密封结构及其密封方法，属于汽轮机组法兰对接面密封技术领域；该结构包括应用于汽轮机组的第一法兰盘、第二法兰盘以及设置于第一法兰盘和第二法兰盘之间的环形密封块，所述第一法兰盘上设置有环形凹密封槽，所述第二法兰盘上设置有环形凸密封槽，在所述环形凹密封槽或/和环形凸密封槽上还设置有环形密封齿；本发明的一种法兰对接面的密封结构及其密封方法可以满足法兰中分面常规密封的需要，更适应于高温高压环境中，能够解决由于受力或受热等原因中分面发生变形而导致的法兰密封功能丧失的情况，通过该结构的设计能够有效的提高法兰盘对接面装配后的密封效果。

Description

一种法兰对接面的密封结构及其密封方法
技术领域
本发明涉及一种法兰对接面的密封结构及其密封方法，属于汽轮机组法兰对接面密封技术领域。
背景技术
由于各种材料在受热后，均有不同程度的线性膨胀，而且相同的材料，由于在结构和工作环境上的不同，其线性膨胀亦存在较大差异。尤其是大型发电设备中工作在高温高压下的部件(如汽缸、阀壳等)，其受如上因素的制约常常会在中分面处发生结构上的翘曲变形，从而在原本紧密贴合的中分面间，产生把紧螺栓无法消除的楔型缝隙，不能满足密封的需要。
在传统的结构设计上，主要是采用两种密封方法，其一，是将法兰盘对接面加工平整光滑，以面与面的接触实现密封，在该结构的设计中，一旦出现法兰盘对接面变形就会造成密封效果不佳，产生泄露的问题，同时，在该结构的设计中，对于法兰盘对接面的加工要求以及精度非常高；其二，也是分别在上、下法兰盘的对接面加工凹部和凸部，并采用密封环设置在凹部和凸部之间，但是在高温的作用下，一旦法兰盘变形，其结构依然会出现密封效果不佳甚至密封不了的问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种法兰对接面的密封结构及其密封方法，该设计能够有效的保证整个法兰盘装配后的密封效果，同时还能够保证法兰盘或者环形密封块变形的情况下依然在一定的程度上能够实现较好的密封效果。
本发明采用的技术方案如下：
一种法兰对接面的密封结构，其特征在于：包括应用于汽轮机组的第一法兰盘、第二法兰盘以及设置于第一法兰盘和第二法兰盘之间的环形密封块，所述第一法兰盘上设置有环形凹密封槽，所述第二法兰盘上设置有环形凸密封槽，在所述环形凹密封槽或/和环形凸密封槽上还设置有环形密封齿，所述环形密封块上设置有环形密封凹部；
所述环形密封凹部与环形密封齿配合，并装配于环形凹密封槽和环形凸密封槽之间。
进一步的，所述环形凹密封槽和环形凸密封槽上均设置有环形密封齿。
进一步的，所述环形密封块的两侧面均设置有与环形密封齿匹配的环形密封凹部，装配时，所述环形密封齿可插接于环形密封凹部内。
进一步的，所述第一法兰盘和第二法兰盘装配后，所述环形密封块外侧面与环形凹密封槽和环形凸密封槽形成的腔体内侧壁贴合匹配。
进一步的，所述环形凹密封槽和环形凸密封槽上分别设置有多个环形密封齿。
进一步的，所述环形密封齿插接于环形密封凹部内后，位于环形凹密封槽上的环形密封齿和位于环形凸密封槽上的密封齿交叉设置。
进一步的，所述环形密封齿的截面成锥形结构。
进一步的，所述环形密封齿的宽度大于环形密封凹部的宽度。
进一步的，所述环形密封块采用材质柔及耐高温的金属材料制成，所述环形密封块采用工业纯铜、紫铜或者是金属缠绕垫片制成。
一种法兰对接面的密封方法，包括以下步骤：
a、分别在第一法兰盘上根据设计要求加工环形凹密封槽和环形凸密封槽，并在环形凹密封槽和环形凸密封槽上加工环形密封齿，加工环形密封齿时，使环形密封齿交叉设置；
b、采用柔性且耐高温的金属材料将环形密封块加工成型，并在环形密封块的上下侧根据环形密封齿的布局加工环形密封凹部；
c，将环形密封块插接在第一法兰盘或者第二法兰盘上的环形密封齿，插接完成后，安装第二法兰盘或者第一法兰盘，同样通过环形密封凹部和环形密封齿匹配定位；
d、第一法兰盘与第二法兰盘之间采用螺栓把合，通过螺栓的紧固，使环形密封齿位于环形密封凹部内对环形密封凹部两侧产生挤压，并使环形密封块变形，填充满环形凹密封槽和环形凸密封槽之间的腔体。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的一种法兰对接面的密封结构及其密封方法可以满足法兰中分面常规密封的需要，更适应于高温高压环境中，能够解决由于受力或受热等原因中分面发生变形而导致的法兰密封功能丧失的情况，通过该结构的设计能够有效的提高法兰盘对接面装配后的密封效果，且进一步的保证了部件处于高温以及震动的条件下难免会出现变形、错位时的密封效果，从而减少了设备故障的情况，尤其是在汽轮机领域中，进一步的保证了设备的使用寿命和安全系数。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明第一法兰盘的结构示意图；
图3是图2中A-A的截面示意图；
图4是本发明的第一法兰盘的结构示意图；
图5是图4中B-B处的截面示意图；
图6是环形密封块的结构示意图；
图7是本发明装配完成的结构示意图；
图8是本发明阀门部件变形后结构示意图。
图中标记：1-第一法兰盘，2-第二法兰盘，3-环形密封块，4-环形凹密封槽，5-环形凸密封槽，6-环形密封齿，7-形密封凹部。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
一种法兰对接面的密封结构，如图1-图8所示，包括应用于汽轮机组的第一法兰盘1、第二法兰盘2以及设置于第一法兰盘1和第二法兰盘2之间的环形密封块3，所述第一法兰盘1上设置有环形凹密封槽4，所述第二法兰盘2上设置有环形凸密封槽5，在所述环形凹密封槽4或/和环形凸密封槽5上还设置有环形密封齿6，所述环形密封块3上设置有环形密封凹部7；
所述环形密封凹部7与环形密封齿6配合，并装配于环形凹密封槽4和环形凸密封槽5之间。
在本实施例中，与传统结构设计的构思不同的是，在本设计中，环形密封块3与第一法兰盘1和第二法兰盘2在结构设计让，依然是采用了凹部和凸部的设计，并且借助该结构能够实现凹部与凸部的匹配实现对环形密封块3的两侧端面进行匹配。作为与传统结构尤为不一样的结构设计，在本设计中，环形密封块3上设置有环形密封凹部7，而在第一法兰盘1和第二法兰盘2的结构设计上还设置有环形密封齿6，在环形密封凹部7与环形密封齿6的匹配进一步的提升了密封面积，在密封效果上相对于传统的结构更是突出了其自身的优势。
作为更加具体的描述，所述环形密封凹部7包括采用线切割加工的线性槽，在线性槽的顶部加工V型开口以便于环形密封齿6导向进入，而线性槽以比便于环形密封齿6能够对线性槽的两侧产生挤压力。
在上述具体结构的设计基础上，作为更加优化的设计，所述环形凹密封槽4和环形凸密封槽5上均设置有环形密封齿6。
作为更加具体的设计，所述环形密封块3的两侧面均设置有与环形密封齿6匹配的环形密封凹部7，装配时，所述环形密封齿6可插接于环形密封凹部7内。
在上述具体结构的设计当中，作为更加具体的描述，该结构的设计使得所有的接触面都增加，无论蒸汽是从哪一个路径，均保持了其自身的密封效果的稳定性。
在上述具体结构的设计基础上，进一步的，所述第一法兰盘1和第二法兰盘2装配后，所述环形密封块3外侧面与环形凹密封槽4和环形凸密封槽5形成的腔体内侧壁贴合匹配。在此当中，由于上述具体的设计要求，是利用环形密封齿6插入到环形密封凹部7内后，通过环形密封齿6对两侧进行积压，从而使环形密封块3填充满整个环形凹密封槽4与环形凸密封槽5之间的空间，从而实现密封效果。
在上述具体的结构设计上，作为具体的设计，为了实现更好的密封效果，所述环形凹密封槽4和环形凸密封槽5上分别设置有多个环形密封齿6。
为了使环形密封块3变形相对更加规则一些，所述环形密封齿6插接于环形密封凹部7内后，位于环形凹密封槽4上的环形密封齿6和位于环形凸密封槽5上的密封齿交叉设置。
在上述具体的结构设计基础上，作为更加具体的设计，所述环形密封齿6的截面成锥形结构。利用锥形的结构能够有效的实现逐步的积压，从而实现更好的挤压效果。
更加具体而，要实现上述的具体结构，所述环形密封齿6的宽度大于环形密封凹部7的宽度。
同步的设计，更加具体的，所述环形密封块3采用材质柔及耐高温的金属材料制成，所述环形密封块3采用工业纯铜、紫铜或者是金属缠绕垫片制成。利用该结构的设计能够有的使环形密封块3在挤压的过程中实现变形且实现各个面的贴合。
实施例2
一种法兰对接面的密封方法，包括以下步骤：
a、分别在第一法兰盘1上根据设计要求加工环形凹密封槽4和环形凸密封槽5，并在环形凹密封槽4和环形凸密封槽5上加工环形密封齿6，加工环形密封齿6时，使环形密封齿6交叉设置；
b、采用柔性且耐高温的金属材料将环形密封块3加工成型，并在环形密封块3的上下侧根据环形密封齿6的布局加工环形密封凹部7；
c，将环形密封块3插接在第一法兰盘1或者第二法兰盘2上的环形密封齿6，插接完成后，安装第二法兰盘2或者第一法兰盘1，同样通过环形密封凹部7和环形密封齿6匹配定位；
d、第一法兰盘1与第二法兰盘2之间采用螺栓把合，通过螺栓的紧固，使环形密封齿6位于环形密封凹部7内对环形密封凹部7两侧产生挤压，并使环形密封块3变形，填充满环形凹密封槽4和环形凸密封槽5之间的腔体。
作为更加具体的描述，在上述步骤c中，将环形密封块3放置在环形凹密封槽4中，并对齐开口，然后调整环形凸密封槽5的位置，使其与环形密封块3及环形凹密封槽4整个对正。
作为更加具体的，在步骤d中，第一法兰盘1和第二法兰盘2把和后，中分面贴死，在此过程中，环形凹、凸密封槽中的环形密封齿6交错地插入密封块中，并通过挤压使其变形填满所有空隙。
在上述具体的设计上，还包括步骤e，当长期的高温高压环境使阀门部件变形后，法兰中分面出现楔形缝隙时，环形密封槽中的环形密封齿相对于变形后的环形密封块发生错位，但由于环形密封块材质相对较软易于受压变形的特点，环形密封齿在发生错位的同时，仍然有一侧斜面紧紧地压在环形密封块上，并形成新的不止一处的密封面，继续维持法兰的密封效果。
综上所述，本发明的一种法兰对接面的密封结构及其密封方法可以满足法兰中分面常规密封的需要，更适应于高温高压环境中，能够解决由于受力或受热等原因中分面发生变形而导致的法兰密封功能丧失的情况，通过该结构的设计能够有效的提高法兰盘对接面装配后的密封效果，且进一步的保证了部件处于高温以及震动的条件下难免会出现变形、错位时的密封效果，从而减少了设备故障的情况，尤其是在汽轮机领域中，进一步的保证了设备的使用寿命和安全系数。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种法兰对接面的密封结构，其特征在于：包括第一法兰盘(1)、第二法兰盘(2)以及设置于第一法兰盘(1)和第二法兰盘(2)之间的环形密封块(3)，所述第一法兰盘(1)上设置有环形凹密封槽(4)，所述第二法兰盘(2)上设置有环形凸密封槽(5)，在所述环形凹密封槽(4)或/和环形凸密封槽(5)上还设置有环形密封齿(6)，所述环形密封块(3)上设置有环形密封凹部(7)；
所述环形密封凹部(7)与环形密封齿(6)配合，并装配于环形凹密封槽(4)和环形凸密封槽(5)之间；
所述环形凹密封槽(4)和环形凸密封槽(5)上均设置有环形密封齿(6)；
所述环形密封块(3)的两侧面均设置有与环形密封齿(6)匹配的环形密封凹部(7)，装配时，所述环形密封齿(6)可插接于环形密封凹部(7)内；
所述环形密封齿(6)的截面成锥形结构。
2.如权利要求1所述的一种法兰对接面的密封结构，其特征在于：所述第一法兰盘(1)和第二法兰盘(2)装配后，所述环形密封块(3)外侧面与环形凹密封槽(4)和环形凸密封槽(5)形成的腔体内侧壁贴合匹配。
3.如权利要求2所述的一种法兰对接面的密封结构，其特征在于：所述环形凹密封槽(4)和环形凸密封槽(5)上分别设置有多个环形密封齿(6)。
4.如权利要求3所述的一种法兰对接面的密封结构，其特征在于：所述环形密封齿(6)插接于环形密封凹部(7)内后，位于环形凹密封槽(4)上的环形密封齿(6)和位于环形凸密封槽(5)上的密封齿交叉设置。
5. 如权利要求1所述的一种法兰对接面的密封结构，其特征在于： 所述环形密封齿(6)的宽度大于环形密封凹部(7)的宽度。
6.如权利要求5所述的一种法兰对接面的密封结构，其特征在于：所述环形密封块(3)采用材质柔及耐高温的金属材料制成，所述环形密封块(3)采用金属缠绕垫片制成。
7.一种法兰对接面的密封方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、分别在第一法兰盘、第二法兰盘上根据设计要求加工环形凹密封槽和环形凸密封槽，并在环形凹密封槽和环形凸密封槽上加工环形密封齿，加工环形密封齿时，使环形密封齿交叉设置；
b、采用柔性且耐高温的金属材料将环形密封块加工成型，并在环形密封块的上下侧根据环形密封齿的布局加工环形密封凹部；
c，将环形密封块插接在第一法兰盘或者第二法兰盘上的环形密封齿，插接完成后，安装第二法兰盘或者第一法兰盘，同样通过环形密封凹部和环形密封齿匹配定位；
d、第一法兰盘与第二法兰盘之间采用螺栓把合，通过螺栓的紧固，使环形密封齿位于环形密封凹部内对环形密封凹部两侧产生挤压，并使环形密封块变形，填充满环形凹密封槽和环形凸密封槽之间的腔体。
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