CN204127527U - 一种法兰密封结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种法兰密封结构，其特征在于，所述结构包括：槽面法兰、螺栓、螺母、金属垫片、绝缘垫片、绝缘螺栓套筒、耐高温绝缘密封垫片、金属套管、耐高温绝缘套筒、环形耐高温绝缘垫片、榫面法兰，实现了密封和绝缘效果较好、结构简单、有效使用范围较宽的技术效果。

Description

一种法兰密封结构

技术领域

本实用新型涉及高温高压管道设备领域，尤其涉及一种法兰密封结构。

背景技术

在能源、化工等工业领域存在大量流动传热过程，高温高压的单相或两相流体，在管壁通电的金属流道内被直接加热升温，加热段的通电管道与非加热段管道间的绝缘密封是保证由金属管路所串联起来的整个流道系统上各设备安全的屏障。

以关键词法兰（flange）、绝缘（electrical insulation）、密封（seal）、高温高压（high temperature and pressure）在专利网和中英文期刊网上进行了检索，共检索到相关文献5篇，其中与本专利比较相关的主要是以下3篇：

专利CN2046171U描述了一种由密封圈和绝缘垫片组成的绝缘法兰密封形式：在法兰配合面处设置一个带有上下凹槽的绝缘垫片，凹槽内采用密封圈进行密封。该密封方式中绝缘垫片的结构较为复杂，要求绝缘垫片在具有较高机械性能和电绝缘的同时必须需有良好的切削加工性能。使得绝缘垫片的材料选择范围较窄，一般选用酚醛层压布板之类的材料。但是在长期使用中，流体所夹带的导电异物极易在法兰密封面处的压布板绝缘垫片上沉积，进而导致法兰两侧的绝缘失效。

专利CN2128332Y描述了一种内衬绝缘法兰形式：通过在法兰密封压紧面及与法兰连接的短管内壁加衬聚四氟乙烯绝缘层，来保证法兰间的绝缘，并将法兰两侧间的绝缘间隙增大至短管内衬聚四氟乙烯绝缘层的长度。即使法兰压紧面上落入导电异物也不会影响绝缘性能。但是该结构中采用聚四氟乙烯作为密封和绝缘层，将其适用范围限制在10MPa和100℃以内。

专利CN102679063描述了一种水冷式绝缘法兰形式：在法兰绝缘垫片附近设置冷却水流道，对绝缘垫片进行冷却，确保绝缘垫片不因高温失效。但是该法兰结构较为复杂，使用中需附加法兰冷却水回路，此外对法兰垫片的冷却导致法兰处散热较为大，在含有蒸汽的汽液两相输运管道中，法兰处的蒸汽冷凝现象较为严重。

本申请发明人在实现本申请实施例中实用新型技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，由于现有的在高温高压管道上使用的法兰密封结构或形式在长期使用中，流体所夹带的导电异物极易在法兰密封面处的压布板绝缘垫片上沉积，进而导致法兰两侧的绝缘失效，或采用聚四氟乙烯作为密封和绝缘层，导致使用范围有限，或法兰结构较为复杂，使用中需附加法兰冷却水回路，此外对法兰垫片的冷却导致法兰处散热较为大，在含有蒸汽的汽液两相输运管道中，法兰处的蒸汽冷凝现象较为严重，所以，现有的法兰密封结构存在密封和绝缘效果较差、有效使用范围较窄、结构复杂、蒸汽冷凝现象严重的技术问题。

实用新型内容

本实用新型通过提供一种法兰密封结构，解决了现有的法兰密封结构存在密封和绝缘效果较差、有效使用范围较窄、结构复杂、蒸汽冷凝现象严重的技术问题，实现了密封和绝缘效果较好、结构简单、有效使用范围较宽的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种法兰密封结构，所述结构包括：

槽面法兰、螺栓、螺母、金属垫片、绝缘垫片、绝缘螺栓套筒、耐高温绝缘密封垫片、金属套管、耐高温绝缘套筒、环形耐高温绝缘垫片、榫面法兰，其中，法兰采用榫槽配合的形式，所述法兰包括：槽面法兰、榫面法兰，在所述法兰榫槽配合槽内设置所述耐高温绝缘密封垫片，采用螺栓副固定两侧所述法兰的榫槽配合面间的所述耐高温绝缘密封垫片，紧固件包括：所述螺栓、所述螺母、所述金属垫片，所述紧固件中的所述螺栓与所述法兰孔之间采用所述绝缘螺栓套筒进行电绝缘，所述螺母及所述金属垫片与所述法兰间采用所述绝缘垫片进行隔离，在所述法兰配合槽的内侧管壁上布置所述金属套管，作为形状支撑，所述金属套管套入所述耐高温绝缘套筒，并在所述金属套管两端布置所述环形耐高温绝缘垫片，将所述紧固件与两侧所述法兰电隔离。

其中，所述结构具体为：所述金属套管的内径与所述法兰两侧管道内径一致，所述金属套管被套入与其外径相匹配的所述耐高温绝缘套筒内，作为形状支撑，用于承受所述法兰螺栓预紧中所述耐高温绝缘密封垫片变形后向流道内侧的挤压力，所述金属套管用于在所述槽面法兰和所述榫面法兰对中连接过程中的导向作用，在所述金属套管两端加上内径与所述管道内径一致的所述环形耐高温绝缘垫片，所述金属套管与所述环形耐高温绝缘垫片位于所述槽面法兰内侧的管壁凹槽内，所述榫面法兰穿过所述金属套管与所述槽面法兰在所述耐高温绝缘密封垫片处配合，所述螺栓穿过所述绝缘螺栓套筒后将所述槽面法兰和所述榫面法兰连接，所述螺母和所述金属垫片经所述绝缘垫片隔离后，对所述槽面法兰和所述榫面法兰进行预紧，将所述紧固件中的所述螺栓、所述螺母及所述金属垫片与两侧所述法兰电隔离。

其中，所述耐高温绝缘密封垫片与所述环形耐高温绝缘垫片均采用石棉橡胶板制成。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于在法兰榫槽配合面内侧采用了配合有耐高温绝缘套筒的金属套管结构形式，增大了法兰榫槽配合面内侧的绝缘间隙，有效的限制了流体中可能夹带的导电颗粒在法兰榫槽配合面内侧间隙处滞留所带来的绝缘失效，同时管道密封的压力承受部位集中在法兰榫槽配合面上耐高温绝缘密封垫片处，金属套管外侧的耐高温绝缘套筒和耐高温绝缘垫片不用承受管道内外压差，可以选用耐温性能更好、表面光洁度高的绝缘材料，减少导电异物在法兰连接区域的沉积，该法兰结构能够在压力不大于30MPa、温度不超过350℃的范围内保证良好的密封和绝缘效果，所以，有效解决了现有的法兰密封结构存在密封和绝缘效果较差、有效使用范围较窄、结构复杂、蒸汽冷凝现象严重的技术问题，进而实现了密封和绝缘效果较好、结构简单、有效使用范围较宽的技术效果。

附图说明

图1是本申请实施例一中法兰密封结构的结构示意图；

其中，1-槽面法兰，2-螺栓，3-螺母，4-金属垫片，5-绝缘垫片，6-绝缘螺栓套筒，7-耐高温绝缘密封垫片，8-金属套管，9-耐高温绝缘套筒，10-环形耐高温绝缘垫片，11-榫面法兰。

具体实施方式

本实用新型通过提供一种法兰密封结构，解决了现有的法兰密封结构存在密封和绝缘效果较差、有效使用范围较窄、结构复杂、蒸汽冷凝现象严重的技术问题，实现了密封和绝缘效果较好、结构简单、有效使用范围较宽的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一

在实施例一中，提供了一种法兰密封结构，请参考图1，所述结构包括：

槽面法兰1、螺栓2、螺母3、金属垫片4、绝缘垫片5、绝缘螺栓套筒6、耐高温绝缘密封垫片7、金属套管8、耐高温绝缘套筒9、环形耐高温绝缘垫片10、榫面法兰11，其中，法兰采用榫槽配合的形式，所述法兰包括：槽面法兰1、榫面法兰11，在所述法兰榫槽配合槽内设置所述耐高温绝缘密封垫片7，采用螺栓2副固定两侧所述法兰的榫槽配合面间的所述耐高温绝缘密封垫片7，紧固件包括：所述螺栓2、所述螺母3、所述金属垫片4，所述紧固件中的所述螺栓2与所述法兰孔之间采用所述绝缘螺栓套筒6进行电绝缘，所述螺母3及所述金属垫片4与所述法兰间采用所述绝缘垫片5进行隔离，在所述法兰配合槽的内侧管壁上布置所述金属套管8，作为形状支撑，所述金属套管8套入所述耐高温绝缘套筒9，并在所述金属套管8两端布置所述环形耐高温绝缘垫片10，将所述紧固件与两侧所述法兰电隔离。

其中，在本申请实施例中，所述结构具体为：所述金属套管8的内径与所述法兰两侧管道内径一致，所述金属套管8被套入与其外径相匹配的所述耐高温绝缘套筒9内，作为形状支撑，用于承受所述法兰螺栓2预紧中所述耐高温绝缘密封垫片7变形后向流道内侧的挤压力，所述金属套管8用于在所述槽面法兰1和所述榫面法兰11对中连接过程中的导向作用，在所述金属套管8两端加上内径与所述管道内径一致的所述环形耐高温绝缘垫片10，所述金属套管8与所述环形耐高温绝缘垫片11位于所述槽面法兰1内侧的管壁凹槽内，所述榫面法兰1穿过所述金属套管8与所述槽面法兰1在所述耐高温绝缘密封垫片7处配合，所述螺栓2穿过所述绝缘螺栓套筒6后将所述槽面法兰1和所述榫面法兰11连接，所述螺母3和所述金属垫片4经所述绝缘垫片5隔离后，对所述槽面法兰1和所述榫面法兰11进行预紧，将所述紧固件中的所述螺栓2、所述螺母3及所述金属垫片4与两侧所述法兰电隔离。

其中，在本申请实施例中，所述耐高温绝缘密封垫片7与所述环形耐高温绝缘垫片10均采用石棉橡胶板制成。

其中，在实际应用中，图1为法兰密封结构的结构示意图。采用不锈钢或其他耐腐蚀材料制成的金属套管（8），其内径与法兰两侧管道内径基本一致，金属套管（8）被套入与其外径相匹配的耐高温绝缘套筒（9）内，作为形状支撑，用于承受法兰螺栓预紧中耐高温绝缘密封垫片（7）变形后向流道内侧的挤压力，同时，金属套管（8）还起到在槽面法兰（1）和榫面法兰（11）对中连接过程中的导向作用，在金属套管（8）两端加上内径与管道内径一致的环形耐高温绝缘垫片（10）后，一并放入槽面法兰（1）内侧的管壁凹槽内。

槽面法兰（1）锲合面上的环形耐高温绝缘密封垫片（7）作为法兰密封填充物可采用石棉橡胶板等耐高温绝缘材料加工而成，榫面法兰（11）穿过金属套管（8）与槽面法兰（1）在耐高温绝缘密封垫片（7）处配合。

螺栓（2）穿过绝缘螺栓套筒（6）后将槽面法兰（1）和榫面法兰（11）连接，螺母（3）和金属垫片（4）经绝缘垫片（5）隔离后，对槽面法兰（1）和榫面法兰（11）进行预紧，从而将紧固件中的螺栓（2）、螺母（3）及金属垫片（4）与两侧法兰（1、11）电隔离。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于在法兰榫槽配合面内侧采用了配合有耐高温绝缘套筒的金属套管结构形式，增大了法兰榫槽配合面内侧的绝缘间隙，有效的限制了流体中可能夹带的导电颗粒在法兰榫槽配合面内侧间隙处滞留所带来的绝缘失效，同时管道密封的压力承受部位集中在法兰榫槽配合面上耐高温绝缘密封垫片处，金属套管外侧的耐高温绝缘套筒和耐高温绝缘垫片不用承受管道内外压差，可以选用耐温性能更好、表面光洁度高的绝缘材料，减少导电异物在法兰连接区域的沉积，该法兰结构能够在压力不大于30MPa、温度不超过350℃的范围内保证良好的密封和绝缘效果，所以，有效解决了现有的法兰密封结构存在密封和绝缘效果较差、有效使用范围较窄、结构复杂、蒸汽冷凝现象严重的技术问题，进而实现了密封和绝缘效果较好、结构简单、有效使用范围较宽的技术效果。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种法兰密封结构，其特征在于，所述结构包括：

槽面法兰、螺栓、螺母、金属垫片、绝缘垫片、绝缘螺栓套筒、耐高温绝缘密封垫片、金属套管、耐高温绝缘套筒、环形耐高温绝缘垫片、榫面法兰，其中，法兰采用榫槽配合的形式，所述法兰包括：槽面法兰、榫面法兰，在所述法兰榫槽配合槽内设置所述耐高温绝缘密封垫片，采用螺栓副固定两侧所述法兰的榫槽配合面间的所述耐高温绝缘密封垫片，紧固件包括：所述螺栓、所述螺母、所述金属垫片，所述紧固件中的所述螺栓与所述法兰孔之间采用所述绝缘螺栓套筒进行电绝缘，所述螺母及所述金属垫片与所述法兰间采用所述绝缘垫片进行隔离，在所述法兰配合槽的内侧管壁上布置所述金属套管，作为形状支撑，所述金属套管套入所述耐高温绝缘套筒，并在所述金属套管两端布置所述环形耐高温绝缘垫片，将所述金属套管与两侧所述法兰电隔离。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述结构具体为：所述金属套管的内径与所述法兰两侧管道内径一致，所述金属套管被套入与其外径相匹配的所述耐高温绝缘套筒内，作为形状支撑，用于承受所述法兰螺栓预紧中所述耐高温绝缘密封垫片变形后向流道内侧的挤压力，所述金属套管用于在所述槽面法兰和所述榫面法兰对中连接过程中的导向作用，在所述金属套管两端加上内径与所述管道内径一致的所述环形耐高温绝缘垫片，所述金属套管与所述环形耐高温绝缘垫片位于所述槽面法兰内侧的管壁凹槽内，所述榫面法兰穿过所述金属套管与所述槽面法兰在所述耐高温绝缘密封垫片处配合，所述螺栓穿过所述绝缘螺栓套筒后将所述槽面法兰和所述榫面法兰连接，所述螺母和所述金属垫片经所述绝缘垫片隔离后，对所述槽面法兰和所述榫面法兰进行预紧，将所述紧固件中的所述螺栓、所述螺母及所述金属垫片与两侧所述法兰电隔离。

3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述耐高温绝缘密封垫片与所述环形耐高温绝缘垫片均采用石棉橡胶板制成。