CN204254090U - 用于高温高压管道连接的法兰结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了用于高温高压管道连接的法兰结构，包括：一对法兰，其中一个法兰具有凸台，另一个法兰具有凹部，所述凸台伸入所述凹部内；以及密封环，其具有内环面、外环面、与所述内环面和外环面衔接的两个端面，所述内环面环设有环槽，并开设有至少一个导流槽，所述导流槽贯穿两个端面，并与所述环槽相连通，所述密封环套设于所述凸台，位于所述凸台和所述凹部之间；其中，所述一对法兰通过紧固件连接在一起，并对所述密封环施加预紧比压。本实用新型使用时，当法兰连接承受内压时，带压介质通过密封环内环面的导流槽进入环槽使该密封环产生径向扩张，从而提高了密封环的密封比压，达到了更好的密封效果，可以承受更大的压力。

Description

用于高温高压管道连接的法兰结构

技术领域

本实用新型涉及一种法兰结构，尤其涉及一种适用于高温高压管道连接的法兰结构。

背景技术

目前，如何改善和提高超燃冲压发动机的性能，成为了航天航空业发展的热点问题。由于超燃冲压发动机性能的提高需要更高的涡轮前温度和更大的增压比，这大大增加了发动机的热负荷。因此，超燃冲压发动机热端部件的冷却问题就成为制约发动机性能、寿命、可靠性的重要因素。

已经开展了以特种燃料作为超燃冲压发动机的冷源，以降低涡轮冷却空气温度，进而改善发动机冷却效果的相关研究，但该研究需要建立配套的地面试验设备。利用地面试验设备模拟各种工况，对超燃冲压发动机进行研究，工况之一便是利用温度达到1000K，压力为15MPa的特种燃料油气对发动机进行性能测试。为了提高不同发动机试验管道连接的灵活性和互换性，需要在地面试验设备末端与发动机管道入口之间增加管法兰连接。

参照目前国内、外的管法兰标准和规范，其适用的压力-温度额定值均无法满足温度为1000K，压力为15MPa的要求。

发明内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种密封效果更好、承受压力更大的法兰结构。

本实用新型提供的用于高温高压管道连接的法兰结构包括：一对法兰，其中一个法兰具有凸台，另一个法兰具有凹部，所述凸台伸入所述凹部内；以及密封环，其具有内环面、外环面、与所述内环面和外环面衔接的两个端面，所述内环面环设有环槽，并开设有至少一个导流槽，所述导流槽贯穿两个端面，并与所述环槽相连通，所述密封环套设于所述凸台，位于所述凸台和所述凹部之间；紧固组件，其将一对法兰固定在一起，并向所述密封环施加预紧力以形成预紧比压。优选的是，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述密封环采用镍基合金材料。

优选的是，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，一对法兰均为高颈法兰。

优选的是，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述至少一个导流槽包括相对于所述密封环的轴线均匀分布的三个导流槽。优选的是，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述环槽的截面呈半圆形。

优选的是，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述紧固机构包括四组螺栓组件，每组螺栓组件包括一个双头螺栓和两个螺母，所述双头螺栓穿过一对法兰的连接孔，两端分别拧紧一个螺母。

优选的是，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述密封环为双锥密封环；所述其中一个法兰在所述凸台的周围还开设有环形沟槽，所述密封环的上半部分位于所述凸台和所述凹部限定的间隙内，下半部分位于所述环形沟槽内。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型使用时，当法兰连接承受内压时，带压介质通过密封环内环面的导流槽进入环槽使该密封环产生径向扩张，从而提高了密封环的密封比压，达到了更好的密封效果，可以承受更大的压力。另外，密封环的制作材料选用镍基高温合金材料，保证了其在高温作用下的耐受能力。该法兰结构能够在温度1000K、压力15MPa的工况下正常地、有效地连接管道，并且不会发生泄露。该法兰结构简单可靠，易于拆装。

附图说明

图1为本实用新型所述的法兰结构的外观示意图。

图2为本实用新型所述的法兰结构的结构示意图。

图3为本实用新型所述的密封环的俯视图。

图4为本实用新型所述的密封环的剖面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

请参阅图1、图2、图3和图4，本实用新型提供了用于高温高压管道连接的法兰结构，包括：一对法兰(1，2)，其中一个法兰1具有凸台10，另一个法兰2具有凹部11，所述凸台伸入所述凹部内；以及密封环5，其具有内环面9、外环面13、与所述内环面和外环面衔接的两个端面(14，16)，所述内环面环设有环槽15，并开设有至少一个导流槽7，所述导流槽7贯穿两个端面(14，16)，并与所述环槽相连通15，所述密封环5套设于所述凸台，位于所述凸台和所述凹部之间；紧固组件，其将一对法兰固定在一起，并向所述密封环施加预紧力以形成预紧比压。

使用时，一对法兰(1，2)分别焊接一个用于输送带压介质的金属管道(6，12)。一对法兰通过紧固件固定连接在一起，并且借助紧固件的预紧力向密封环施加预紧比压，实现初步密封。本实用新型中密封环是一种自紧密封结构，当法兰结构承受内压时，带压介质通过密封环内环面的导流槽进入至环槽内，使密封环发生径向扩张，随着介质压力的增大，密封面的密封比压会不断增大，从而达到所期望的密封效果。

在一个实施例中，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述密封环采用镍基合金材料。镍基合金材料可以在高温环境下工作，基于此，本实用新型可以温度达到1000K的情况下工作。

在一个实施例中，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，一对法兰(1，2)均为高颈法兰。

在一个实施例中，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述至少一个导流槽包括相对于所述密封环的轴线均匀分布的三个导流槽。三个导流槽均匀分布，在带压介质进入环槽时，密封环在径向上均匀扩张，可以保证更均匀的密封效果。另外，优选的，导流槽为沿密封环的轴向设置的。

在一个实施例中，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述环槽15的截面呈半圆形。

在一个实施例中，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述紧固机构包括四组螺栓组件，每组螺栓组件包括一个双头螺栓和两个螺母，所述双头螺栓穿过一对法兰的连接孔，两端分别拧紧一个螺母。如图1和图2所示，上述紧固件可以采用螺栓组件实现，双头螺栓4穿过一对法兰的连接孔，两端分别拧紧一个螺母3。

在一个实施例中，所述的用于高温高压管道连接的法兰结构中，所述密封环5为双锥密封环；所述其中一个法兰1在所述凸台10的周围还开设有环形沟槽9，所述密封环5的上半部分位于所述凸台和所述凹部限定的间隙内，下半部分位于所述环形沟槽内，这是为了对双锥密封环施加有效的密封比压。本实用新型可用于连接输送压力达到15MPa的介质的管道。

另外，本实用新型的法兰结构不仅适用于超燃冲压发动机与地面试验设备的管道连接，也适用于其他对压力和温度要求较高的情况。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种用于高温高压管道连接的法兰结构，其特征在于，包括：

一对法兰，其中一个法兰具有凸台，另一个法兰具有凹部，所述凸台伸入所述凹部内；以及

密封环，其具有内环面、外环面、与所述内环面和外环面衔接的两个端面，所述内环面环设有环槽，并开设有至少一个导流槽，所述导流槽贯穿两个端面，并与所述环槽相连通，所述密封环套设于所述凸台，位于所述凸台和所述凹部之间；

紧固组件，其将一对法兰固定在一起，并向所述密封环施加预紧力以形成预紧比压。

2.如权利要求1所述的用于高温高压管道连接的法兰结构，其特征在于，所述密封环采用镍基合金材料。

3.如权利要求2所述的用于高温高压管道连接的法兰结构，其特征在于，一对法兰均为高颈法兰。

4.如权利要求2所述的用于高温高压管道连接的法兰结构，其特征在于，所述至少一个导流槽包括相对于所述密封环的轴线均匀分布的三个导流槽。

5.如权利要求2所述的用于高温高压管道连接的法兰结构，其特征在于，所述环槽的截面呈半圆形。

6.如权利要求2所述的用于高温高压管道连接的法兰结构，其特征在于，所述紧固组件包括四组螺栓组件，每组螺栓组件包括一个双头螺栓和两个螺母，所述双头螺栓穿过一对法兰的连接孔，两端分别拧紧一个螺母。

7.如权利要求1至6中任一项所述的用于高温高压管道连接的法兰结构，其特征在于，所述密封环为双锥密封环；所述其中一个法兰在所述凸台的周围还开设有环形沟槽，所述密封环的上半部分位于所述凸台和所述凹部限定的间隙内，下半部分位于所述环形沟槽内。