CN204201052U - 一种保障轴心垂直度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种保障轴心垂直度的装置，应用于保障分段式压力容器端面与筒体轴心垂直度中，所述装置包括：第一法兰、第二法兰、螺栓、金属垫环、平垫片，其中，所述第一法兰与所述第二法兰通过所述螺栓进行配对连接，所述平垫片位于所述第一法兰与所述第二法兰之间的密封面上，所述密封面为凹凸密封面结构，所述金属垫环位于所述第一法兰与所述第二法兰的端面之间，实现了分段式容器直接的连接密封效果较佳，且具有较高的密封效果可靠性，并且加工简单，提高了分段式筒体的总体同轴度，保障了分段式容器端面与轴心的垂直度的技术效果。

Description

一种保障轴心垂直度的装置

技术领域

本实用新型涉及机械设计研究领域，尤其涉及一种保障轴心垂直度的装置。

背景技术

压力容器的筒体提供工艺所需的承压空间，是压力容器最主要的受压元件之一。容器较短时通常采用一段筒节结构，当容器较长时，则需组焊两个或两个以上的筒节。对于同轴度要求较高的长筒体容器则一般经合格的组焊后再用机床加工，加工后的筒体本身为连续的一体结构，具有承压密封的功能。同时由于机床一次性加工成型，筒体端面与轴心的垂直度可由机床的加工精度保证。然而在实际应用中，由于机床的加工尺寸限制或者为了满足特殊的工件安装要求，长筒体结构的压力容器需采用多段较短筒体通过法兰螺栓连接的方式实现。而法兰螺栓连接的方式会因法兰之间的密封形式和结构对容器端面与筒体轴心的垂直度产生较大的影响。对于一般工业中应用的多段筒体结构的容器（如塔式设备），其垂直度要求通常不高，通过常规的安装方法和工具容易实现，但对于垂直度要求在毫米级以内的分段式筒体，一方面需在加工制造过程中严格控制各段筒体的同轴度，同时还需考虑各段筒体的连接结构对组装后容器端面与筒体轴心垂直度的影响。

作为压力容器，分段式的结构首先必须考虑容器各连接处的密封问题。同时密封垫的结构对组装后容器端面与筒体轴心的垂直度有很大影响。高压容器的密封形式有多种，常用的包括平垫密封、双锥密封、金属“O”形环密封、八角垫密封、B形环密封、卡扎里密封、以及伍德密封等。由于B形环密封制造困难、拆卸不便，卡扎里密封对锯齿形螺纹加工精度要求高、造价较高，伍德密封的结构复杂笨重、占用空间大，因此这三种密封在实际应用中在经济性和操作性方面不合适。常用的密封垫中双锥环和八角垫虽然具有结构简单、密封性能良好的优点，但这两种结构的密封垫本身的固有形式决定了其加工和安装误差对两连接件的端面与轴心的垂直度产生较大影响。平垫密封结构简单，但由于采用平垫密封的配对法兰之间始终存在间隙，如附图1所示，平垫具有可压缩性，在螺栓预紧时，法兰间隙的微小不均匀性经过筒体本身和多对法兰连接的累计后将对容器端面与轴心的垂直度产生很大的影响，因此仅靠平垫密封结构不能有效保证分段式容器端面与轴心的垂直度。“O”形环密封结构可以使两配对法兰直接接触，形成面碰面的硬-硬接触，如附图2、图3所示，理论上不会产生法兰间隙的不均匀性问题，只是两法兰面的加工本身存在一定误差，会对容器端面与轴心的垂直度产生影响。但是在压力容器设计标准GB150中，没有“O”形环密封的设计计算公式，也没有相关的设计参数。在实际制造和使用中，“O”形环密封结构的设计参数并没有统一的规范，因此容器的密封可靠性存在风险。同时“O”形环密封结构在每次拆装后需对密封面进行研磨，在使用操作性上比较麻烦。

综上所述，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，由于现有的分段式容器连接装置若采用平垫密封结构，法兰之间存在较大的间隙，螺栓预紧时将影响分段式容器端面与轴心的垂直度，而采用“O”形环密封结构没有统一规范的设计参数，导致密封可靠性存在较大风险，且O”形环密封结构加工麻烦，所以，现有的分段式容器连接结构存在密封效果不佳，密封可靠性存在较大风险，加工使用较麻烦，影响分段式容器端面与轴心的垂直度等技术问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种保障轴心垂直度的装置，既解决了现有的分段式容器连接装置存在密封效果不佳，密封可靠性存在较大风险，加工使用较麻烦等问题，同时解决了分段式容器端面与轴心的垂直度较低的技术问题，实现了分段式容器之间的连接密封效果较佳，且具有较高的密封可靠性，并且加工简单，保障了分段式容器端面与轴心的垂直度的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种保障轴心垂直度的装置，应用于保障分段式压力容器端面与筒体轴心垂直度中，所述装置包括：

第一法兰、第二法兰、螺栓、金属垫环、平垫片，其中，所述第一法兰与所述第二法兰通过所述螺栓进行配对连接，所述平垫片位于所述第一法兰与所述第二法兰之间的密封面上，所述密封面为凹凸密封面结构，所述金属垫环位于所述第一法兰与所述第二法兰的端面之间。

其中，所述平垫片具体为金属平垫片或石墨缠绕垫。

其中，所述金属垫环的厚度为第一预设值。

其中，所述第一预设值具体为通过水压试验检测配对法兰端面间的间隙值确定。

其中，所述金属垫环的材料、所述第一法兰的材料、所述第二法兰的材料均相同。 

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：

由于采用了将法兰间的密封面设计为凹凸面配合，并设置了平垫片来保障的密封性，减小了配对法兰之间的径向间隙，且增加了两密封面的轴向配合高度，并通过在法兰螺栓连接的分段式长筒体压力容器的配对法兰之间设置金属垫环结构，使配对法兰之间形成面与面的硬-硬接触，保证螺栓预紧时法兰之间间隙的均匀性，从而保证容器端面与轴心的垂直度，而金属垫环的厚度通过水压试验检测配对法兰间间隙值精确确定，连接结构简单易于加工，利用法兰凹凸密封面的径向限位提高分段式筒体的总体同轴度，所以，有效解决了现有的分段式容器连接装置存在密封效果不佳，密封可靠性存在较大风险，加工使用较麻烦，容器端面与轴心的垂直度较低等技术问题，进而实现了分段式容器之间的连接密封效果较佳，且具有较高的密封可靠性，并且加工简单，提高了分段式筒体的总体同轴度，保障了分段式容器端面与轴心的垂直度的技术效果。

附图说明

图1是一般平垫密封结构示意图；

图2是第一种“O”形环密封结构示意图；

图3是第二种“O”形环密封结构示意图；

图4是本申请实施例一中保障轴心垂直度的装置结构示意图；

图5是采用平垫片与金属垫环的分段式压力容器示意图；

图6是本申请实施例一中金属垫环俯视图；

图7是图1的局部放大图；

图8是图2的局部放大图；

图9是图3的局部放大图；

图10是本申请实施例一中金属垫环侧视图；

其中，1-第一法兰，2-第二法兰，3-螺栓，4-金属垫环，5-平垫片。

具体实施方式

本实用新型提供了一种保障轴心垂直度的装置，既解决了现有的分段式容器连接装置存在密封效果不佳，密封可靠性存在较大风险，加工较麻烦，同时解决了分段式容器端面与轴心的垂直度较低的技术问题，实现了分段式容器之间的连接密封效果较佳，且具有较高的密封效果可靠性，并且加工简单，保障了分段式容器端面与轴心的垂直度的技术效果。。

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：

采用了将法兰间的密封面设计为凹凸面配合，并设置了平垫片来保障的密封性，减小了配对法兰之间的径向间隙，且增加了两密封面的轴向配合高度，并通过在法兰螺栓连接的分段式长筒体压力容器的配对法兰之间设置金属垫环结构，使配对法兰之间形成面与面的硬-硬接触，保证螺栓预紧时法兰之间间隙的均匀性，从而保证容器端面与轴心的垂直度，而金属垫环的厚度通过水压试验检测配对法兰间间隙值精确确定，连接结构简单易于加工，利用法兰凹凸密封面的径向限位提高分段式筒体的总体同轴度，所以，有效解决了现有的分段式容器连接装置存在密封效果不佳，密封可靠性存在较大风险，加工使用较麻烦，容器端面与轴心的垂直度较低等技术问题，进而实现了分段式容器之间的连接密封效果较佳，且具有较高的密封可靠性，并且加工简单，提高了分段式筒体的总体同轴度，保障了分段式容器端面与轴心的垂直度的技术效果。

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，提供了一种保障轴心垂直度的装置，应用于保障分段式压力容器端面与筒体轴心垂直度中，请参考图1-图10，所述装置包括：

第一法兰1、第二法兰2、螺栓3、金属垫环4、平垫片5，其中，所述第一法兰1与所述第二法兰2通过所述螺栓3进行配对连接，所述平垫片5位于所述第一法兰1与所述第二法兰2之间的密封面上，所述密封面为凹凸密封面结构，所述金属垫环4位于所述第一法兰1与所述第二法兰2的端面之间。

其中，在本申请实施例中，所述平垫片5具体为金属平垫片或石墨缠绕垫。

其中，在本申请实施例中，所述金属垫环4的厚度为第一预设值。

其中，在本申请实施例中，所述第一预设值具体为通过水压试验检测配对法兰端面间的间隙值确定。

其中，在本申请实施例中，所述金属垫环4的材料、所述第一法兰1的材料、所述第二法兰2的材料均相同。

其中，在实际应用中，采用平垫密封的分段式压力容器，结构简单，易于加工制造，有较好经济性；配对法兰密封面的径向间隙缩小、轴向配合高度增加，有利于容器安装时的导向限位和同轴度保证；法兰间设置的金属垫环，不影响压力容器的密封结构设计和密封性能，同时可以使配对法兰之间形成面碰面的硬-硬接触结构，保证了螺栓预紧时配对法兰之间的间隙均匀性，从而使容器在各种工况下运行时端面与轴心的垂直度得到保证。

其中，在实际应用中，配对法兰分别为凹密封面、凸密封面结构，安装时，密封垫位于这对凹凸面之间，通过法兰上的螺栓预紧，密封垫变形实现密封。设计时增加凹凸密封面的轴向尺寸，可以增加密封面的轴向配合高度，增大凸面的径向尺寸或者缩小凹面的径向尺寸可以使凹凸面的配合间隙缩小，有利于安装的导向和两段筒体的同轴度，进而提高轴心与端面的垂直度。

其中，在实际应用中，附图5为一个分段式压力容器的结构示意图，容器的筒体由多段独立的短筒体通过法兰螺栓连接组装而成。每对法兰的连接结构采用如附图4所示的类似结构，即通过密封面上的平垫片（金属平垫片或石墨缠绕垫等）和连接螺栓的预紧力保证压力容器的密封性能，缩小密封面的径向配合间隙，增加密封面的轴向配合高度，并在配对法兰的法兰面之间设置金属垫环保证组装后分段式压力容器端面与轴心的垂直度。金属垫环的厚度取值与容器的密封效果相关，厚度取值过小时，螺栓预紧后，配对法兰与金属垫环之间仍然存在间隙，对控制法兰间隙的均匀性不起作用；厚度取值过大时，螺栓预紧时，可能存在配对法兰已经与金属垫环接触并压紧，但密封垫片并未压缩到位，引起密封失效。金属垫环厚度取值可以在容器水压试验后确定，根据水压试验时检测的配对法兰间隙值确定垫环厚度。

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：

由于采用了将法兰间的密封面设计为凹凸面配合，并设置了平垫片来保障的密封性，减小了配对法兰之间的径向间隙，且增加了两密封面的轴向配合高度，并通过在法兰螺栓连接的分段式长筒体压力容器的配对法兰之间设置金属垫环结构，使配对法兰之间形成面与面的硬-硬接触，保证螺栓预紧时法兰之间间隙的均匀性，从而保证容器端面与轴心的垂直度，而金属垫环的厚度通过水压试验检测配对法兰间间隙值精确确定，连接结构简单易于加工，利用法兰凹凸密封面的径向限位提高分段式筒体的总体同轴度，所以，有效解决了现有的分段式容器连接装置存在密封效果不佳，密封可靠性存在较大风险，加工使用较麻烦，容器端面与轴心的垂直度较低等技术问题，进而实现了分段式容器之间的连接密封效果较佳，且具有较高的密封可靠性，并且加工简单，提高了分段式筒体的总体同轴度，保障了分段式容器端面与轴心的垂直度的技术效果。

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实用新型的精神和范围。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 (5)

1.一种保障轴心垂直度的装置，应用于保障分段式压力容器端面与筒体轴心垂直度中，其特征在于，所述装置包括：

第一法兰、第二法兰、螺栓、金属垫环、平垫片，其中，所述第一法兰与所述第二法兰通过所述螺栓进行配对连接，所述平垫片位于所述第一法兰与所述第二法兰之间的密封面上，所述密封面为凹凸密封面结构，所述金属垫环位于所述第一法兰与所述第二法兰的端面之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平垫片具体为金属平垫片或石墨缠绕垫。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属垫环的厚度为第一预设值。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一预设值具体为通过水压试验检测配对法兰端面间的间隙值确定。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属垫环的材料、所述第一法兰的材料、所述第二法兰的材料均相同。