CN114607852A - 一种高压组合式法兰透镜垫密封结构 - Google Patents

一种高压组合式法兰透镜垫密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压组合式法兰透镜垫密封结构，包括第一高压螺纹法兰、第二高压螺纹法兰、透镜垫、第一管道和第二管道，所述的透镜垫设置在第一管道与第二管道之间，所述的第一管道、第二管道与透镜垫配合的面均为锥面，且第一管道与透镜垫凹凸配合，一次中心定位；所述的第一高压螺纹法兰旋在所述的第一管道上，第二高压螺纹法兰旋在第二管道上，第一高压螺纹法兰与第二高压螺纹法兰之间通过紧固件相连，且第一高压螺纹法兰与第二高压螺纹法兰之间通过定位件二次中心定位。

Description

一种高压组合式法兰透镜垫密封结构
技术领域
本发明属于核电设备、石油化工的高压密封领域，具体涉及一种高压组合式法兰透镜垫密封结构。
背景技术
能动压水堆核电技术中的化学与容积控制系统(CVS)需维持反应堆冷却剂系统(RCS)所需的冷却剂装量，以保持核电站运行期间保持稳压器的液位。为保障CVS补水流量的稳定，防止系统超流量运行，管道系统中需要设置一种能够适用多种压力和温度工况下，流量控制精度高限流文丘里管。
文丘里管本体由入口直管段、渐缩段、圆筒喉管段、圆锥渐扩段、出口直管段等部分组成。由于文丘里喉部段直径小，管道流速高，在高压环境下，运行一段阶段时间后，喉部段受到流体冲刷和气蚀，引起孔径变化，导致流量控制精度降低，需要对整个文丘里管进行校准或更换。因此，需对文丘里所在管段经常拆卸、组装。由于文丘里管与上游管道管件的对中(偏离轴线小于0.4％内径)对流量的测量的影响很大，在满足高压密封的前提下对文丘里管与上游管道的对中提出了更高要求。
现有的CVS系统中关于文丘里管的连接采用焊接结构，实现CVS高压管道系统密封，在定位组装时采用对管件外表面进行机械加工，通过分段多次焊接变形控制试验实现管道系统对中，操作难度大，对焊接技能要求高，不便于拆卸。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种组合式法兰透镜垫密封结构及组装方法，实现CVS系统文丘里管管路对中和高压密封，也适用于石油化工领域的高压管道(管件)的密封结构。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本发明的实施例提供了包括高压组合式法兰透镜垫密封结构，包括第一高压螺纹法兰、第二高压螺纹法兰、透镜垫、第一管道和第二管道，所述的透镜垫设置在第一管道与第二管道之间，所述的第一管道、第二管道与透镜垫配合的面均为锥面，且第一管道与透镜垫凹凸配合实现一次中心定位；所述的第一高压螺纹法兰旋在所述的第一管道上，第二高压螺纹法兰旋在第二管道上，第一高压螺纹法兰与第二高压螺纹法兰之间通过紧固件相连，且第一高压螺纹法兰与第二高压螺纹法兰之间通过定位件实现二中心次定位。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
(1)本发明密封结构的透镜垫具有直段延伸的凸台结构，与管道端面的凹槽凹凸配合，配合起到对中功能，能够实现透镜垫与管道的对中，既保证了系统介质流动的稳定性，也确保了透镜垫球面和管道的线接触密封，然后通过定位件实现二次定位，定位件的球面头和第二高压螺纹法兰的锥形槽孔进行对中调整，继续紧固紧固件，透镜垫的球形密封面分别与两个管道的锥形密封面接触，实现管道连接结构的密封。
(2)本发明的密封结构采用透镜垫球面与第一管道和第二管道的锥面线接触的密封方式，能够随着压力、温度和振动的变化而自动保持接触和密封，相比于端面密封的透镜垫结构更加安全可靠。
(3)本发明密封结构的透镜垫端面凸台的长度小于管件加工的凹槽的深度，在紧固法兰螺柱时，优先使透镜垫的球面和管道的锥面接触，确保了结构的密封性。
(4)本发明密封结构的螺纹法兰采用定位螺栓定位对中结构，能够保证管道连接的直线度，确保了管道系统介质流动的稳定性和连续性。在拆卸该部分管段时，卸压后，卸下法兰螺柱，对定位螺栓施加力，顶开两侧法兰，拆除透镜垫、更加快捷拆卸本密封结构。
(5)本发明密封结构采用螺纹法兰和中心定位螺栓的自对中结构与法兰凸凹结构的对中方式加工、组装和拆卸更加方便，加工组装成本更低。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明拆除高强紧固件、中心定位螺栓之后的结构示意图；
图中：1高压螺纹法兰、2高压螺纹法兰、3透镜垫、4管道、5文丘里管道、6高强紧固件、7中心定位螺栓。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本发明中如果出现“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种组合式法兰透镜垫密封结构及组装方法，实现CVS系统文丘里管管路对中和高压密封，也适用于石油化工领域的高压管道(管件)的密封结构。
本发明的一种典型的实施方式中，在图1、图2所示，本实施例中公开的密封结构包括成对的高压螺纹法兰1和高压螺纹法兰2、透镜垫3、管道4和文丘里管道5、高强紧固件6和中心定位螺栓7，高压螺纹法兰1与附图左端管道4螺纹配合，高压螺纹法兰2与附图右端的文丘里管道5螺纹配合，高强紧固件6用于连接高压螺纹法兰1和高压螺纹法兰2，且透镜垫3设置在管道4与文丘里管道5之间，透镜垫3的两个端面为球面，管道4与透镜垫3配合的端面为锥形密封面，该锥形密封面具有凹槽，文丘里管道5与透镜垫3配合的端面也为锥形密封面；高压螺纹法兰1和高压螺纹法兰2之间通过定位件定位。本实施例中密封结构采用透镜垫球面与管件的锥面线接触的密封方式，能够随着压力和温度的变化而自动保持接触和密封，相比于端面密封的透镜结构更加安全可靠。
进一步的，本实施例中在透镜垫3的球面上设有凸台，管道4的凹槽与透镜垫3的凸台相配，起到透镜垫的中心定位和防透镜垫脱落的功能；且本实施例中的透镜垫3凸台的高度比管道4透镜垫凹槽深度小1～2mm，保障结构紧固密封时，透镜垫的球结构面与管道的锥形面优先接触。
进一步的，本实施例中的凸台的面为直段延伸，即为平面，凸台的设计起到对中功能，能够实现透镜垫与管道(管件)的对中，既保证了系统介质流动的稳定性，也确保了透镜垫球面和管道(管件)的线接触密封。
进一步的，本实施例中透镜垫的材料采用316或316L,相比透镜垫两侧的管道304材质硬度更小，保证结构密封更加良好。
进一步的，本实施例中中心定位螺栓7穿过高压螺纹法兰1，定位螺栓的球面头和高压螺纹法兰2的锥形槽孔进行对中调整；密封结构的两个高强螺纹法兰之间采用定位螺栓7定位对中，能够保证管道连接的直线度，确保了系统介质流动的稳定性。在拆卸该部分管段时，卸压后，卸下法兰高强紧固件6，对定位螺栓施加力，顶开两侧法兰，拆除透镜垫、更加快捷拆卸本密封结构。
进一步的，本实施例中的高强紧固件6为螺栓，螺栓沿着高压螺纹法兰1、高压螺纹法兰2的圆周方向设置多个，且均匀设置。
具体的操作方法如下：
把透镜垫3安装在管道4的凹槽上，当高压螺纹法兰1和高压螺纹法兰2在高强紧固件6紧固时，密封结构相互靠近；高强紧固件6、中心定位螺栓7的球面头和高压螺纹法兰2的锥形槽孔8进行对中调整，继续紧固高强紧固件6，透镜垫3的球形密封面分别与管道4和文丘里管道5的锥形密封面接触，实现管道连接结构的密封；
在拆卸文丘里管道5，松开高强紧固6，旋拧中心定位螺栓7，使得管道4和文丘里管道5的间隙大于透镜垫3的中厚度时，取出透镜垫，拆下文丘里管道5。
综上所述，本发明提供了一种高压组合式法兰透镜垫密封结构及组装方法，具有结构简单、加工难度低、操作简单、成本低、适用范围场景广特点。适用于各种工况复杂，精度要求高、高温、高压和振动工作环境。
进一步需要说明的是，本发明中的高压螺纹法兰、高压螺纹法兰和高强紧固件6等不特指某个强度值，由于本申请应用于高压环境，对法兰和螺栓的强度有一定的要求，因此，选择采用现有的高压螺纹法兰、高压螺纹法兰和高强紧固件等，但是一般情况下这些连接件只要满足高温高压工作环境即可。
最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，包括第一高压螺纹法兰、第二高压螺纹法兰、透镜垫、第一管道和第二管道，所述的透镜垫设置在第一管道与第二管道之间，所述的第一管道、第二管道与透镜垫配合的面均为锥面，且第一管道与透镜垫凹凸配合，一次中心定位；所述的第一高压螺纹法兰旋在所述的第一管道上，第二高压螺纹法兰旋在第二管道上，第一高压螺纹法兰与第二高压螺纹法兰之间通过紧固件相连，且第一高压螺纹法兰与第二高压螺纹法兰之间通过定位件二次中心定位。
2.如权利要求1所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，所述的定位件为定位螺栓，所述的定位螺栓穿过第一高压螺纹法兰，定位螺栓的一端为球面头，球面头和第二高压螺纹法兰的锥形槽孔进行对中调整。
3.如权利要求1所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，在所述第一管道的锥形面上设有凹槽，在所述透镜垫的锥形面上设有与所述凹槽配合的凸台。
4.如权利要求3所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，所述的凸台直段延伸。
5.如权利要求3所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，所述的透镜垫凸台的高度比第一管道凹槽的深度小1～2mm。
6.如权利要求1所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，透镜垫的硬度小于第一管道和第二管道的硬度。
7.如权利要求1所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，所述的第一高压螺纹法兰与所述的第一管道螺纹配合。
8.如权利要求1所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，所述的第二高压螺纹法兰与所述的第二管道螺纹配合。
9.如权利要求1所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，所述的紧固件为螺栓，所述的螺栓沿着第一高压螺纹法兰、第二高压螺纹法兰的圆周方向设置多个。
10.如权利要求1所述的高压组合式法兰透镜垫密封结构，其特征在于，所述的定位件第一高压螺纹法兰、第二高压螺纹法兰的圆周方向设置多个。
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