CN115143326A - 一种天然气管道密封装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了应用于天然气管道领域的一种天然气管道密封装置,该装置通过带有V型空腔、警示空腔的第一密封圈、带有膨胀空腔、波纹侧边、弹性连接边的第二密封圈以及带有封膜、触发针、裙边的凹槽间的相互配合,当连接法兰通过螺栓对合连接时,两个第一密封圈受连接法兰的挤压相靠近翻转,形成初级密封结构,使V型空腔内的气体受压排挤至膨胀空腔内,对第二密封圈产生挤压力,使第二密封圈靠近连接法兰翻转,形成二级密封结构,有效提升天然气管道的连接气密性,实现具有多重密封性,气密性强,在内部发生泄漏后,能利用聚氨酯A、B料的混合达到自封堵的目的,同时也能在外观上直接提醒维护人员进行泄漏警示,使用安全性高,适合推广应用。
Description
技术领域
本申请涉及天然气管道领域,特别涉及一种天然气管道密封装置。
背景技术
天然气作为一种清洁能源广泛使用,如果环境温度较低,气体的入站温度也会很低,当再次减压时会发生焦耳-汤姆逊效应导致气体温度更低,发生管道结霜甚至冻坏后端仪器仪表和管件等情况,这就需要采用强制换热的加热器,给减压前的天然气升温,大型门站选用锅炉提供的循环热水作为热源的天然气加热器。
现有的天然气加热器在法兰连接间多采用橡胶圈进行密封,由于天然气加热器的管道受热源影响处于高温高压状态,单层的橡胶圈结构易老化发生泄漏,使用安全性低,且泄漏点未及时发现会造成严重的安全隐患。
本申请人希望设计具有多重密封结构密封装置,且具有自封堵和泄漏警示的功能,在发生泄漏时能及时自封堵,具有警示维护人员的目的,以此来降低天然气管道泄漏时的危害性,为此我们提出一种天然气管道密封装置。
发明内容
本申请目的在于提供具有多重密封结构密封装置,且具有自封堵和泄漏警示的功能,相比现有技术提供一种天然气管道密封装置,通过包括天然气管道和端管,天然气管道和端管相对的一侧端口均固定有连接法兰,两个连接法兰间设有基板,基板的圆周侧固定有密封垫,密封垫夹接在两个连接法兰间,基板在端管的一侧固定有隔板,基板在天然气管道的一侧固定有换热管组;
密封垫的圆周外侧设有两个对称设置的第一密封圈,密封垫的圆周内侧设有两个对称设置的第二密封圈,第二密封圈的轴线与第一密封圈的轴线相垂直设置,两个第一密封圈间设有V型空腔,第二密封圈与密封垫的连接节点侧设有膨胀空腔,膨胀空腔与V型空腔通过第一通道连通设置;
密封垫在第一密封圈与第二密封圈间设有凹槽,凹槽的内侧槽壁间固定有封膜,封膜与凹槽的槽底间形成密闭空间,密闭空间内填充有聚氨酯A料,凹槽的槽底一侧固定有若干等角度均分排布的触发针,第一密封圈的圆周一侧设有警示空腔,警示空腔通过第二通道与凹槽连通且连通节点设置在密闭空间外侧,警示空腔内填充有聚氨酯B料。
实现具有多重密封性的天然气管道密封装置,气密性强,同时在内部发生泄漏后,能利用聚氨酯A、B料的混合达到自封堵的目的,同时也能在外观上直接提醒维护人员进行泄漏警示,使用安全性高,具有市场前景,适合推广应用。
可选的,密闭空间内还填充有饱和的二氧化碳,进一步,二氧化碳的填充气压小于天然气管道内天然气的设计气压。
可选的,封膜的边侧设有裙边,进一步,封膜在填充二氧化碳后膨胀后挤压裙边贴合第二通道的端口且封堵端口。
可选的,两个第一密封圈具有相远离的弹力,进一步,两个第一密封圈在自由状态下的总厚度不小于两个连接法兰对合时的设计间隙。
可选的,连接法兰的内侧设有对合凸沿,进一步,对合凸沿为剖面直角三角形的环形结构,密封垫的两侧设有与对合凸沿相契合的对合槽。
可选的,第一密封圈、第二密封圈与连接法兰接触的外壁一侧均设有密封凸沿,进一步,若干密封凸沿的等距均分设置。
可选的,第二密封圈与膨胀空腔的一侧连接节点设有弹性连接边,进一步,第二密封圈与膨胀空腔的另一侧连接节点设有波纹侧边,弹性连接边具有驱使第二密封圈靠近连接法兰内壁的弹力。
可选的,密封垫、第一密封圈、第二密封圈均为耐腐蚀橡胶结构,进一步,密封垫的结构强度大于第一密封圈和第二密封圈。
可选的,聚氨酯A料为组合聚醚,进一步,聚氨酯B料为异氰酸酯。
可选的,隔板将端管分隔成天然气腔体和热源腔体,进一步,换热管组与天然气腔体连通设置,天然气管道与换热管组间的空腔与热源腔体连通设置。
相比于现有技术,本申请的优点在于:
(1)本发明通过带有V型空腔、警示空腔的第一密封圈、带有膨胀空腔、波纹侧边、弹性连接边的第二密封圈以及带有封膜、触发针、裙边的凹槽间的相互配合,当连接法兰通过螺栓对合连接时,两个第一密封圈受连接法兰的挤压相靠近翻转,形成初级密封结构,进而使V型空腔内的气体受压并通过第一通道排挤至膨胀空腔内,膨胀空腔增大的气压影响膨胀,进而对第二密封圈产生挤压力,使第二密封圈靠近连接法兰翻转,形成二级密封结构,进而达到双重密封的结构,有效提升天然气管道的连接气密性。
(2)通过带有裙边的封膜以及填充有饱和的二氧化碳密闭空间的设计,一方面利用膨胀的封膜使裙边贴合第二通道,能初步封堵警示空腔,避免警示空腔内的聚氨酯B料无效溢出,另一方面,饱和二氧化碳能使密闭空间膨胀,进而使封膜远离触发针,能有效避免误操作。
(3)在长期使用后,当第二密封圈受天然气管道内换热温度的影响发生老化泄漏时,天然气管道内的天然气气压利用泄漏点进入凹槽内,此时天然气气压大于封膜内压强,封膜受压强影响内凹与触发针接触,同时封膜泄压后其裙边失去挤压力,使第二通道开启,警示空腔内的与聚氨酯B料与封膜内的聚氨酯A料混合,产生聚氨酯发泡结构,能迅速填充凹槽,达到第二密封圈泄漏后自封堵的目的,有效提升了使用的安全性。
(4)另一方面,产生聚氨酯发泡和泄漏的天然气会通过第二通道进入警示空腔内,二者的混合气压会使警示空腔膨出,进而使检修人员能从连接法兰间直接观察警示空腔的膨出情况,进行泄漏点的维护更换作业,进一步提升了维护效率。
(5)使两个连接法兰对合时,能有效压迫两个第一密封圈,进而使两个第一密封圈相对靠近挤压V型空腔,并将V型空腔内的气压有效排挤至膨胀空腔内,使膨胀空腔受压翻转靠近连接法兰内壁的动作有效执行。
(6)通过带有对合凸沿的连接法兰与带有对合槽的密封垫间的相互配合,在安装密封垫时,利用螺栓调节两个连接法兰的间距,通过对合凸沿的导向作用,使密封垫内在连接法兰靠近的过程中,自动调节其圆心位置,使密封垫与连接法兰同心设置,达到安装的便捷性和准确性。
(7)通过带有密封凸沿的第一密封圈、第二密封圈间的配合,在第一密封圈受连接法兰挤压后,带动第二密封圈靠近法兰内壁,形成多道气密隔绝的效果,有效提升了密封效果。
(8)通过带有波纹侧边、弹性连接边的第二密封圈的结构设计,使第二密封圈具有靠近连接法兰内壁的趋势,结合波纹侧边的设计,使第二密封圈远离连接法兰翻转的阻力大于靠近连接法兰翻转的阻力,进而使天然气管道内的天然气自身压力能结合弹性连接边的弹力压迫第二密封圈靠近连接法兰内壁,进一步提升第二密封圈的密封性。
(9)本发明结构简单,相比于传统技术,其具有多重密封结构,气密性强,同时在内部发生泄漏后,能利用聚氨酯A、B料的混合达到自封堵的目的,同时也能在外观上直接提醒维护人员进行泄漏警示,使用安全性高,具有市场前景,适合推广应用。
附图说明
图1为本申请的天然气管道与端管的结构示意图;
图2为本申请的天然气管道与端管爆炸结构示意图;
图3为本申请的密封垫安装位置示意图;
图4为本申请的密封垫的结构示意图;
图5为本申请的剖面结构示意图;
图6为图5中A部的放大结构示意图;
图7为本申请的密封状态下的剖面结构示意图;
图8为图7中B部放大结构示意图;
图9为本申请的泄漏状态下的剖面结构示意图。
图中标号说明:
天然气管道1、端管2、连接法兰3、对合凸沿31、密封垫4、第一密封圈41、V型空腔411、警示空腔412、第二密封圈42、膨胀空腔421、波纹侧边422、弹性连接边423、凹槽43、封膜431、触发针432、裙边433、第一通道44、第二通道45、对合槽46、换热管组5、隔板6、基板7。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
实施例1:
本申请公开了一种天然气管道密封装置,请参阅图1-5,包括天然气管道1和端管2,天然气管道1和端管2相对的一侧端口均固定有连接法兰3,两个连接法兰3间设有基板7,基板7的圆周侧固定有密封垫4,密封垫4夹接在两个连接法兰3间,基板7在端管2的一侧固定有隔板6,基板7在天然气管道1的一侧固定有换热管组5,隔板6将端管2分隔成天然气腔体和热源腔体,换热管组5与天然气腔体连通设置,天然气管道1与换热管组5间的空腔与热源腔体连通设置,通过热源腔体的热源利用热辐射作用与换热管组5内的天然气进行换热作业,达到提升天然气气体温度的目的;
具体的,请参阅图4-6,密封垫4的圆周外侧设有两个对称设置的第一密封圈41,密封垫4的圆周内侧设有两个对称设置的第二密封圈42,第二密封圈42的轴线与第一密封圈41的轴线相垂直设置,两个第一密封圈41间设有V型空腔411,第二密封圈42与密封垫4的连接节点侧设有膨胀空腔421,膨胀空腔421与V型空腔411通过第一通道44连通设置;密封垫4在第一密封圈41与第二密封圈42间设有凹槽43,凹槽43的内侧槽壁间固定有封膜431,封膜431与凹槽43的槽底间形成密闭空间,密闭空间内填充有聚氨酯A料,凹槽43的槽底一侧固定有若干等角度均分排布的触发针432,第一密封圈41的圆周一侧设有警示空腔412,警示空腔412通过第二通道45与凹槽43连通且连通节点设置在密闭空间外侧,警示空腔412内填充有聚氨酯B料,其中聚氨酯A料为组合聚醚,聚氨酯B料为异氰酸酯。
本发明通过带有V型空腔411、警示空腔412的第一密封圈41、带有膨胀空腔421、波纹侧边422、弹性连接边423的第二密封圈42以及带有封膜431、触发针432、裙边433的凹槽43间的相互配合,当连接法兰3通过螺栓对合连接时,两个第一密封圈41受连接法兰3的挤压相靠近翻转,形成初级密封结构,进而使V型空腔411内的气体受压并通过第一通道44排挤至膨胀空腔421内,膨胀空腔421增大的气压影响膨胀,进而对第二密封圈42产生挤压力,使第二密封圈42靠近连接法兰3翻转,形成二级密封结构,进而达到双重密封的结构,有效提升天然气管道1的连接气密性。
具体的,请参阅图6,密闭空间内还填充有饱和的二氧化碳,二氧化碳的填充气压小于天然气管道1内天然气的设计气压,封膜431的边侧设有裙边433,封膜431在填充二氧化碳后膨胀后挤压裙边433贴合第二通道45的端口且封堵端口。
通过带有裙边433的封膜431以及填充有饱和的二氧化碳密闭空间的设计,一方面利用膨胀的封膜431使裙边433贴合第二通道45,能初步封堵警示空腔412,避免警示空腔412内的聚氨酯B料无效溢出,另一方面,饱和二氧化碳能使密闭空间膨胀,进而使封膜431远离触发针432,能有效避免误操作。
在长期使用后,当第二密封圈42受天然气管道1内换热温度的影响发生老化泄漏时,天然气管道1内的天然气气压利用泄漏点进入凹槽43内,此时天然气气压大于封膜431内压强,封膜431受压强影响内凹与触发针432接触,同时封膜431泄压后其裙边433失去挤压力,使第二通道45开启,警示空腔412内的与聚氨酯B料与封膜431内的聚氨酯A料混合,产生聚氨酯发泡结构,能迅速填充凹槽43,达到第二密封圈42泄漏后自封堵的目的,有效提升了使用的安全性。
另一方面,产生聚氨酯发泡和泄漏的天然气会通过第二通道45进入警示空腔412内,二者的混合气压会使警示空腔412膨出,进而使检修人员能从连接法兰3间直接观察警示空腔412的膨出情况,进行泄漏点的维护更换作业,进一步提升了维护效率。
具体的,请参阅图5-9,两个第一密封圈41具有相远离的弹力,两个第一密封圈41在自由状态下的总厚度不小于两个连接法兰3对合时的设计间隙。使两个连接法兰3对合时,能有效压迫两个第一密封圈41,进而使两个第一密封圈41相对靠近挤压V型空腔411,并将V型空腔411内的气压有效排挤至膨胀空腔421内,使膨胀空腔421受压翻转靠近连接法兰3内壁的动作有效执行。
具体的,请参阅图6,连接法兰3的内侧设有对合凸沿31,对合凸沿31为剖面直角三角形的环形结构,密封垫4的两侧设有与对合凸沿31相契合的对合槽46。通过带有对合凸沿31的连接法兰3与带有对合槽46的密封垫4间的相互配合,在安装密封垫4时,利用螺栓调节两个连接法兰3的间距,通过对合凸沿31的导向作用,使密封垫4内在连接法兰3靠近的过程中,自动调节其圆心位置,使密封垫4与连接法兰3同心设置,达到安装的便捷性和准确性。
具体的,请参阅图6,第一密封圈41、第二密封圈42与连接法兰3接触的外壁一侧均设有密封凸沿,若干密封凸沿的等距均分设置。通过带有密封凸沿的第一密封圈41、第二密封圈42间的配合,在第一密封圈41受连接法兰3挤压后,带动第二密封圈42靠近法兰3内壁,形成多道气密隔绝的效果,有效提升了密封效果。
具体的,请参阅图7-8,第二密封圈42与膨胀空腔421的一侧连接节点设有弹性连接边423,第二密封圈42与膨胀空腔421的另一侧连接节点设有波纹侧边422,弹性连接边423具有驱使第二密封圈42靠近连接法兰3内壁的弹力,密封垫4、第一密封圈41、第二密封圈42均为耐腐蚀橡胶结构,密封垫4的结构强度大于第一密封圈41和第二密封圈42。
通过带有波纹侧边422、弹性连接边423的第二密封圈42的结构设计,使第二密封圈42具有靠近连接法兰3内壁的趋势,结合波纹侧边422的设计,使第二密封圈42远离连接法兰3翻转的阻力大于靠近连接法兰3翻转的阻力,进而使天然气管道1内的天然气自身压力能结合弹性连接边423的弹力压迫第二密封圈42靠近连接法兰3内壁,进一步提升第二密封圈42的密封性。
本发明结构简单,相比于传统技术,其具有多重密封结构,气密性强,同时在内部发生泄漏后,能利用聚氨酯A、B料的混合达到自封堵的目的,同时也能在外观上直接提醒维护人员进行泄漏警示,使用安全性高,具有市场前景,适合推广应用。
以上所述,仅为本申请较佳的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,根据本申请的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种天然气管道密封装置,包括天然气管道(1)和端管(2),所述天然气管道(1)和端管(2)相对的一侧端口均固定有连接法兰(3),两个所述连接法兰(3)间设有基板(7),所述基板(7)的圆周侧固定有密封垫(4),其特征在于,所述密封垫(4)夹接在两个连接法兰(3)间,所述基板(7)在端管(2)的一侧固定有隔板(6),所述基板(7)在天然气管道(1)的一侧固定有换热管组(5);
所述密封垫(4)的圆周外侧设有两个对称设置的第一密封圈(41),所述密封垫(4)的圆周内侧设有两个对称设置的第二密封圈(42),所述第二密封圈(42)的轴线与第一密封圈(41)的轴线相垂直设置,两个所述第一密封圈(41)间设有V型空腔(411),所述第二密封圈(42)与密封垫(4)的连接节点侧设有膨胀空腔(421),所述膨胀空腔(421)与V型空腔(411)通过第一通道(44)连通设置;
所述密封垫(4)在第一密封圈(41)与第二密封圈(42)间设有凹槽(43),所述凹槽(43)的内侧槽壁间固定有封膜(431),所述封膜(431)与凹槽(43)的槽底间形成密闭空间,所述密闭空间内填充有聚氨酯A料,所述凹槽(43)的槽底一侧固定有若干等角度均分排布的触发针(432),所述第一密封圈(41)的圆周一侧设有警示空腔(412),所述警示空腔(412)通过第二通道(45)与凹槽(43)连通且连通节点设置在密闭空间外侧,所述警示空腔(412)内填充有聚氨酯B料。
2.根据权利要求1所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,所述密闭空间内还填充有饱和的二氧化碳,所述二氧化碳的填充气压小于天然气管道(1)内天然气的设计气压。
3.根据权利要求2所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,所述封膜(431)的边侧设有裙边(433),所述封膜(431)在填充二氧化碳后膨胀后挤压裙边(433)贴合第二通道(45)的端口且封堵端口。
4.根据权利要求1所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,两个所述第一密封圈(41)具有相远离的弹力,两个所述第一密封圈(41)在自由状态下的总厚度不小于两个连接法兰(3)对合时的设计间隙。
5.根据权利要求1所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,所述连接法兰(3)的内侧设有对合凸沿(31),所述对合凸沿(31)为剖面直角三角形的环形结构,所述密封垫(4)的两侧设有与对合凸沿(31)相契合的对合槽(46)。
6.根据权利要求1所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,所述第一密封圈(41)、第二密封圈(42)与连接法兰(3)接触的外壁一侧均设有密封凸沿,若干所述密封凸沿的等距均分设置。
7.根据权利要求1所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,所述第二密封圈(42)与膨胀空腔(421)的一侧连接节点设有弹性连接边(423),所述第二密封圈(42)与膨胀空腔(421)的另一侧连接节点设有波纹侧边(422),所述弹性连接边(423)具有驱使第二密封圈(42)靠近连接法兰(3)内壁的弹力。
8.根据权利要求1所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,所述密封垫(4)、第一密封圈(41)、第二密封圈(42)均为耐腐蚀橡胶结构,所述密封垫(4)的结构强度大于第一密封圈(41)和第二密封圈(42)。
9.根据权利要求1所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,所述聚氨酯A料为组合聚醚,所述聚氨酯B料为异氰酸酯。
10.根据权利要求1所述的一种天然气管道密封装置,其特征在于,所述隔板(6)将端管(2)分隔成天然气腔体和热源腔体,所述换热管组(5)与天然气腔体连通设置,所述天然气管道(1)与换热管组(5)间的空腔与热源腔体连通设置。
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