CN205350647U - 高温法兰连接系统的测漏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高温法兰连接系统的测漏装置，包括两个测漏管道、第一法兰、第二法兰和垫片形成的密封腔，密封腔内设有加热机构，加压机构向密封腔输送气体：第一法兰和第二法兰的外侧套有环形的刚性件，刚性件内侧设有两处环形凹槽，环形凹槽内均设有密封圈，两个密封圈分别与第一法兰和第二法兰的侧面紧密接触，刚性件上设有若干对绕测漏管道均匀分布的螺纹通孔，每对螺纹通孔均关于垫片对称，每个螺纹通孔上都设有一个螺栓，每对螺栓分别将第一法兰和第二法兰配合顶紧，垫片、第一法兰、第二法兰、密封圈和刚性件围成密封的测漏腔，测漏腔通过管道与质谱检测仪连接。该装置设置的测漏腔不会影响垫片的正常受力、测试结果更加真实。

Description

高温法兰连接系统的测漏装置

技术领域

本实用新型涉及一种高温法兰连接系统的测漏装置。

背景技术

法兰连接广泛的应用于石油、化工、航天航空等各行各业中，法兰连接是压力容器和管道设备中常见的连接方式。由于法兰连接系统长期工作在高温高压的工作环境下，对于最常见的螺栓法兰而言，法兰容易发生螺栓伸长、法兰翘曲、垫片变形、法兰偏转等问题，而这些问题都会使螺栓法兰连接系统在一定程度上产生泄漏，若系统产生泄漏则很有可能造成经济损失和安全事故。

为了提高法兰连接系统的紧密性，需要得到法兰连接系统在高温高压下的泄漏率数据，人们设计了专门的装置测试高温法兰连接系统的泄漏率。但是现有的测漏装置只能测试螺栓法兰连接系统的泄露率，对于非螺栓连接的形式不能进行测试，而且现有的测漏装置还存在以下问题：现有的测漏装置采用两种方法得到泄露率，一种是通过向密闭管道补充气体维持密闭管道的压力，补充量即为泄露量，这种方法操作难度大，设备成本高，另一种是人工制作一个与密闭管道连通的测漏腔，收集到的测漏腔中气体即为泄露量，这种方法操作简单，成本低，但是测漏腔的制作一般是在垫片的径向外侧左法兰和右法兰之间设置圆筒，圆筒、左法兰、右法兰和垫片围成封闭的测漏腔，这种测漏腔影响了垫片的正常受力，因为圆筒在垫片的径向外侧承担了一部分受力，因此测得的不是垫片正常受力情况下的泄露率，具有一定偏差，而且圆筒使得法兰沿圆环均匀受力，并不是螺栓连接的非均匀受力，并不能模拟正常的受力现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高温法兰连接系统的测漏装置，该装置设置的测漏腔不会影响垫片的正常受力、测试结果更加真实。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种高温法兰连接系统的测漏装置，包括两个测漏管道、将测漏两个管道连接的第一法兰和第二法兰、设在第一法兰和第二法兰密封面之间的垫片、加热机构、加压机构，两个测漏管道的非连接端均封闭并在内部形成密封腔，加热机构设在密封腔内，加压机构向密封腔输送气体；第一法兰和第二法兰的外侧套有环形的刚性件，刚性件内侧设有两处环形凹槽，环形凹槽内均设有密封圈，两个密封圈分别与第一法兰和第二法兰的侧面紧密接触，刚性件上设有若干对绕测漏管道均匀分布的螺纹通孔，每对螺纹通孔均关于垫片对称，每个螺纹通孔上都设有一个螺栓，每对螺栓分别将第一法兰和第二法兰配合顶紧，垫片、第一法兰、第二法兰、密封圈和刚性件围成密封的测漏腔，测漏腔通过管道与质谱检测仪连接。

进一步地，第一法兰和第二法兰与螺栓接触处均设有定位凹槽，螺栓位于定位凹槽内。

进一步地，第一法兰或第二法兰环向上均匀分布有应变片，应变片依次与动态应变仪和计算机连接。

进一步地，测漏腔与质谱检测仪连接的管道上从测漏腔的一端起依次设有缓冲室、降温室和干燥室，缓冲室上设有压力表，降温室上设有温度表，测漏腔与缓冲室之间、降温室与干燥室之间、干燥室与质谱检测仪之间均设有阀门，缓冲室与降温室之间设有调压阀。

进一步地，垫片为柔性石墨复合垫片。

进一步地，密封圈为O型圈。

进一步地，第一法兰和第二法兰上分别设有热电偶，热电偶的探测端位于密封腔内、输送端与计算机连接。

进一步地，加压机构包括储气罐，储气罐通过管道与密封腔连通，连通储气罐与密封腔的管道上从储气罐一端起依次设有调压阀、压力表和阀门。

进一步地，储气罐内的气体为氦气，质谱检漏仪为氦质谱检漏仪。

进一步地，加热机构包括加热电阻，加热电阻与位于密封腔外部的温度控制箱连接。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的原理是通过加压机构向密封腔输送压力气体，再通过收集泄漏腔的气体得到泄漏量从而得出泄漏率，其中，泄漏腔由垫片、第一法兰、第二法兰、密封圈和刚性件围成，密封圈位于第一法兰和第二法兰的非密封面上对垫片的受力没有丝毫影响，刚性件和螺栓只是起到压紧的作用（与螺栓法兰连接相同），测试结果更加真实。

2.定位凹槽除了给螺栓定位之外还起到了防止偏转过大的作用，效果与常规的螺栓法兰连接相同。

3.通过计算机和动态应变仪来显示第一法兰或第二法兰应变的大小，通过法兰环向应变与法兰转角的关系导出在此过程中法兰的偏转角，结构简单，成本低，便于统计和分析偏转角和泄漏率的关系。

4.现有的测漏装置中，从测漏腔内收集到的气体经降温后直接通入质谱检测仪进行计量，计量结果不够精确，本实用新型添加缓冲室，起到稳定气流调节气压的作用，降温室用于降温，降温后增加的湿度由干燥室进行处理，最终到达质谱检测仪，计量精度更高。

5.柔性石墨复合垫片具有良好的防腐蚀性，耐高/低温，良好的压缩回弹性和高强度性，是压力容器或管道中较常用的垫片，用于测试泄漏率，符合具体实际。

6.O型圈安装拆卸方便，能在静止和各种运动条件下使用，运动阻力小，富有弹性，密封性能好。

附图说明

图1是本实用新型实施例的机构示意图（图中虚线表示连接至计算机的线路）。

图2是本实用新型实施例中应变片在第一法兰上的安装示意图（图中虚线表示连接至计算机的线路）。

图中：1-保温套；2-测漏管道；3-加热电阻；4-垫圈；5-螺栓；6-刚性件；7-密封圈；8-应变片；9-第一法兰；10-垫片；11-第二法兰；12-热电偶；13-阀门；14-温度控制箱；15-动态应变仪；16-压力表；17-调压阀；18-计算机；19-缓冲室；20-储气罐；21-泄压阀；22-温度表；23-降温室；24-干燥室；25-质谱检测仪；26-盲板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种高温法兰连接系统的测漏装置，包括两个测漏管道2、将两个测漏管道2连接的第一法兰9和第二法兰11、设在第一法兰9和第二法兰11密封面之间的垫片10、加热机构、加压机构，两个测漏管道2的非连接端均（通过盲板26）封闭并在内部形成密封腔，加热机构设在密封腔内，加压机构向密封腔输送气体；第一法兰9和第二法兰11的外侧套有环形的刚性件6，刚性件6内侧设有两处环形凹槽，环形凹槽内均设有密封圈7，两个密封圈7分别与第一法兰9和第二法兰11的侧面紧密接触，刚性件6上设有若干对绕测漏管道2均匀分布的螺纹通孔，每对螺纹通孔均关于垫片10对称，每个螺纹通孔上都设有一个螺栓5（螺栓5与刚性件6之间设有垫圈4），每对螺栓5分别将第一法兰9和第二法兰11配合顶紧，垫片10、第一法兰9、第二法兰11、密封圈7和刚性件6围成密封的测漏腔，测漏腔通过管道与质谱检测仪25连接。

本实用新型的原理是通过加压机构向密封腔输送压力气体，再通过收集泄漏腔的气体得到泄漏量从而得出泄漏率，其中，泄漏腔由垫片10、第一法兰9、第二法兰11、密封圈7和刚性件6围成，密封圈7位于第一法兰9和第二法兰11的非密封面上对垫片10的受力没有丝毫影响，刚性件6和螺栓5只是起到压紧的作用（与螺栓法兰连接相同），测试结果更加真实。

如图1所示，在本实施例中，第一法兰9和第二法兰11与螺栓5接触处均设有定位凹槽，螺栓5位于定位凹槽内。定位凹槽除了给螺栓5定位之外还起到了防止偏转过大的作用，效果与常规的螺栓5法兰连接相同。

如图1和图2所示，在本实施例中，第一法兰9(或第二法兰11)环向上均匀分布有应变片8，应变片8依次与动态应变仪15和计算机18连接。通过计算机18和动态应变仪15来显示第一法兰9（或第二法兰11）应变的大小，通过法兰环向应变与法兰转角的关系导出在此过程中法兰的偏转角，结构简单，成本低，便于统计和分析偏转角和泄漏率的关系。

如图1所示，在本实施例中，测漏腔与质谱检测仪25连接的管道上从测漏腔的一端起依次设有缓冲室19、降温室23和干燥室24，缓冲室19上设有压力表16，降温室23上设有温度表22，测漏腔与缓冲室19之间、降温室23与干燥室24之间、干燥室24与质谱检测仪25之间均设有阀门13，缓冲室19与降温室23之间设有调压阀17。现有的测漏装置中，从测漏腔内收集到的气体经降温后直接通入质谱检测仪25进行计量，计量结果不够精确，本实用新型添加缓冲室19，起到稳定气流调节气压的作用，降温室23用于降温，降温后增加的湿度由干燥室24进行处理，最终到达质谱检测仪25，计量精度更高。

在本实施例中，储气罐20内的气体为氦气，质谱检漏仪为氦质谱检漏仪。采用氦气作为储气罐20内的气体，加热至高温不会产生危险，安全可靠而且便于检测。

在本实施例中，垫片10采用柔性石墨复合垫片10。柔性石墨复合垫片10具有良好的防腐蚀性，耐高/低温，良好的压缩回弹性和高强度性，是压力容器或管道中较常用的垫片10，用于测试泄漏率，符合具体实际。

在本实施例中，密封圈7采用O型圈。O型圈安装拆卸方便，能在静止和各种运动条件下使用，运动阻力小，富有弹性，密封性能好。

如图1所示，在本实施例中，第一法兰9和第二法兰11上分别设有热电偶12，热电偶12的探测端位于密封腔内、输送端与计算机18连接。热电偶12用于测量并反馈密封腔内气体的温度。

如图1所示，在本实施例中，加压机构包括储气罐20，储气罐20通过管道与密封腔连通（储气罐20上设有压力表16和泄压阀21），连通储气罐20与密封腔的管道上从储气罐20一端起依次设有调压阀17、压力表16和阀门13。管道上的压力表16反映输入密封腔内气体的压力，管道上的调压阀17用于调节输入密封腔内气体的压力，阀门13起到开关作用。

如图1所示，在本实施例中，加热机构包括加热电阻3，加热电阻3与位于密封腔外部的温度控制箱14连接。

本实用新型实施例的工作流程是：

1）关闭所有阀门13和调压阀17。

2）通过温度控制箱14调节加热电阻3的温度，并通过热电偶12监测密封腔内的温度，当密封腔内温度稳定后，将管道、第一法兰9、第二法兰11、钢性件和热电偶12套在保温套1内。

3）打开储气罐20与密封腔之间的阀门13，根据管路上的压力表16调节调压阀17，观察并记录计算机18上法兰环向应变的数据。

4）打开测漏腔与缓冲室19之间的阀门13，泄漏的气体通过测漏腔进入缓冲室19内，通过压力表16监测缓冲室19内泄漏气体的压力，待气体压力稳定后，调节缓冲室19与降温室23之间的调压阀17，使泄漏气体进入降温室23内降温，通过温度表22监测降温室23内泄漏气体的温度，降温后打开降温室23与干燥室24之间的阀门13，使泄漏气体进入干燥室24内进行干燥，待气体干燥后，打开干燥室24与质谱检测仪25之间的阀门13，泄漏气体进入质谱检测仪25，通过质谱检测仪25来监测泄漏气体的泄漏量，具体的泄漏率通过泄漏量除以充入密封腔内气体的总量确定。

5）在不同的温度和压力下重复上述实验。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温法兰连接系统的测漏装置，包括两个测漏管道、将测漏两个管道连接的第一法兰和第二法兰、设在第一法兰和第二法兰密封面之间的垫片、加热机构、加压机构，两个测漏管道的非连接端均封闭并在内部形成密封腔，加热机构设在密封腔内，加压机构向密封腔输送气体，其特征在于：第一法兰和第二法兰的外侧套有环形的刚性件，刚性件内侧设有两处环形凹槽，环形凹槽内均设有密封圈，两个密封圈分别与第一法兰和第二法兰的侧面紧密接触，刚性件上设有若干对绕测漏管道均匀分布的螺纹通孔，每对螺纹通孔均关于垫片对称，每个螺纹通孔上都设有一个螺栓，每对螺栓分别将第一法兰和第二法兰配合顶紧，垫片、第一法兰、第二法兰、密封圈和刚性件围成密封的测漏腔，测漏腔通过管道与质谱检测仪连接。

2.如权利要求1所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：第一法兰和第二法兰与螺栓接触处均设有定位凹槽，螺栓位于定位凹槽内。

3.如权利要求1所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：第一法兰或第二法兰环向上均匀分布有应变片，应变片依次与动态应变仪和计算机连接。

4.如权利要求1所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：测漏腔与质谱检测仪连接的管道上从测漏腔的一端起依次设有缓冲室、降温室和干燥室，缓冲室上设有压力表，降温室上设有温度表，测漏腔与缓冲室之间、降温室与干燥室之间、干燥室与质谱检测仪之间均设有阀门，缓冲室与降温室之间设有调压阀。

5.如权利要求1所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：垫片为柔性石墨复合垫片。

6.如权利要求1所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：密封圈为O型圈。

7.如权利要求1所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：第一法兰和第二法兰上分别设有热电偶，热电偶的探测端位于密封腔内、输送端与计算机连接。

8.如权利要求1所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：加压机构包括储气罐，储气罐通过管道与密封腔连通，连通储气罐与密封腔的管道上从储气罐一端起依次设有调压阀、压力表和阀门。

9.如权利要求8所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：储气罐内的气体为氦气，质谱检漏仪为氦质谱检漏仪。

10.如权利要求1所述的高温法兰连接系统的测漏装置，其特征在于：加热机构包括加热电阻，加热电阻与位于密封腔外部的温度控制箱连接。