CN205898081U - 高温法兰偏转角放大式测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高温法兰偏转角放大式测量装置，包括两个法兰、加热机构、加压机构、加压介质排出机构、温度压力检测机构和数据处理机构连接，两个法兰的法兰盘外缘上分别固定有一个与法兰轴向垂直的延伸板，两个延伸板的端部分别与剪叉式伸缩栅的两个前部端点连接，剪叉式伸缩栅与法兰轴向垂直，剪叉式伸缩栅位于同侧的前部端点和后部端点上分别设有遮光板和激光测距仪，遮光板与法兰轴向平行、激光测距仪垂直的指向遮光板，激光测距仪与数据处理机构连接。本装置能够方便、准确的测量不同实验温度和压力下的偏转角，可以为克服高温法兰泄漏提供参考。

Description

高温法兰偏转角放大式测量装置

技术领域

本实用新型属于高温法兰领域，具体涉及一种高温法兰偏转角放大式测量装置。

背景技术

法兰连接是石油化工设备中常用的连接方式，因其具有易于拆卸安装的优点，广泛应用于石化、核电、冶金、制药等行业的压力容器及管道中。随着经济发展与能源供应的矛盾日益突出，炼油及化工技术迅速发展，各种炼化装置中普遍存在高温高压工况，在高温操作条件下，高温法兰可能发生偏转、翘曲、蠕变等变化。

高温法兰泄漏是石油化工等企业发生重大事故的主要原因之一，而泄漏与高温法兰的偏转角有着直接的联系，因此，在一定的温度和压力下测量高温法兰的偏转角并收集相应偏转角数据，可以为克服高温法兰泄漏提供参考。目前，可以通过高温法兰偏转角测量装置直接测量高温法兰偏转角，但是，高温法兰的偏转角十分微小，直接测量而不经过放大或者放大效果不显著的话，得到的数据不准确。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高温法兰偏转角放大式测量装置，本装置能够方便、准确的测量不同实验温度和压力下的偏转角，可以为克服高温法兰泄漏提供参考。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种高温法兰偏转角放大式测量装置，包括两个采用垫片密封和螺栓压紧连接的法兰，两个法兰的开口端均封闭并形成封闭腔，封闭腔内部设有加热机构，封闭腔与外部的加压机构连通，封闭腔分别与加压介质排出机构和温度压力检测机构连接，温度压力检测机构与数据处理机构连接；其特征在于：两个法兰的法兰盘外缘上分别固定有一个与法兰轴向垂直的延伸板，两个延伸板的端部分别与剪叉式伸缩栅的两个前部端点连接，剪叉式伸缩栅与法兰轴向垂直，剪叉式伸缩栅位于同侧的前部端点和后部端点上分别设有遮光板和激光测距仪，遮光板与法兰轴向平行、激光测距仪垂直的指向遮光板，激光测距仪与数据处理机构连接。

进一步地，激光测距仪垂直的固定在固定支架上，固定支架固定在与遮光板同侧的剪叉式伸缩栅后部端点上，固定支架与遮光板平行。

进一步地，剪叉式伸缩栅、遮光板和激光测距仪均设在封装外壳内，封装外壳不会影响延伸板的正常动作。

进一步地，封装外壳通过支撑杆支撑固定，支撑杆高度可调。

进一步地，加热机构为在密封腔内均匀分布的功率可调的加热电阻。

进一步地，加热电阻在法兰轴向上分段组成，每段加热电阻都并联。

进一步地，加压机构为通过带阀门的管道与密封腔连通的泵或空压机。

进一步地，加压介质排出机构为设在密封腔顶部的排气阀和设在密封腔底部的液流阀。

进一步地，数据处理机构为终端机和数据采集仪，加热机构、温度压力检测机构和激光测距仪分别与终端机连接，终端机与数据采集仪连接。

进一步地，温度压力检测机构为探测端设在密封腔内部的温度传感器和压力传感器。

本发明的有益效果是：

测量时，加压机构向密封腔内加入高压介质，加热机构对高压介质加热，当温度压力检测机构检测到温度和压力达到实验要求时，保持一定时间，此后，两个法兰之间会产生偏转角，即，两个延伸板会在法兰轴向发生微量偏转，微量的偏转带动剪叉式伸缩栅的长度发生改变，剪叉式伸缩栅的长度变量可以通过激光测距仪测得的与遮光板之间距离的前后差值得到，由于剪叉式伸缩栅具有多级放大效果（剪叉式伸缩栅的每一个栅格都具有一个放大效果，放大倍数与栅格数量成正比）且放大倍数可以计算确定，所以本装置能够方便、准确的测量不同实验温度和压力下的偏转角，可以为克服高温法兰泄漏提供参考。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中剪叉式伸缩栅的放大原理图。

图1中：1-螺栓；2-垫片；3-上法兰；4-加压机构；5-阀门；6-排气阀；7-上盲板；8-加热机构；9-上延伸板；10-遮光板；11-剪叉式伸缩栅；12-固定支架；13-激光测距仪；14-数据采集仪；15-终端机；16-支撑杆；17-封装外壳；18-下延伸板；19-下法兰；20-下盲板；21-温度传感器；22-压力传感器；23-液流阀。

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，一种高温法兰偏转角放大式测量装置，包括两个采用垫片密封和螺栓压紧连接的法兰（在本实施例中，两个法兰竖直设置，分别为上法兰和下法兰），两个法兰的开口端均封闭并形成封闭腔（在本实施例中，上法兰和下法兰分别通过上盲板和下盲板焊接封闭），封闭腔内部设有加热机构，封闭腔与外部的加压机构连通，封闭腔分别与加压介质排出机构和温度压力检测机构连接，温度压力检测机构与数据处理机构连接；两个法兰的法兰盘外缘上分别固定有一个与法兰轴向垂直的延伸板（分别为上延伸板和下延伸板），两个延伸板的端部分别与剪叉式伸缩栅的两个前部端点连接，剪叉式伸缩栅与法兰轴向垂直，剪叉式伸缩栅位于同侧的前部端点和后部端点上分别设有遮光板和激光测距仪，遮光板与法兰轴向平行、激光测距仪垂直的指向遮光板，激光测距仪与数据处理机构连接。

测量时，加压机构向密封腔内加入高压介质，加热机构对高压介质加热，当温度压力检测机构检测到温度和压力达到实验要求时，保持一定时间，此后，两个法兰之间会产生偏转角，即，两个延伸板会在法兰轴向发生微量偏转，微量的偏转带动剪叉式伸缩栅的长度发生改变，剪叉式伸缩栅的长度变量可以通过激光测距仪测得的与遮光板之间距离的前后差值得到，由于剪叉式伸缩栅具有多级放大效果（剪叉式伸缩栅的每一个栅格都具有一个放大效果，放大倍数与栅格数量成正比）且放大倍数可以计算确定，所以本装置能够方便、准确的测量不同实验温度和压力下的偏转角，可以为克服高温法兰泄漏提供参考。

在选材时，延伸板应该选用硬度高、强度大、耐高温的材料，从而保证测量时不受高温的影响，遮光板应该选用重量轻的薄板，避免因重力影响而产生初始变形，保证结果测量准确。

如图1所示，在本实施例中，激光测距仪垂直的固定在固定支架上，固定支架固定在与遮光板同侧的剪叉式伸缩栅后部端点上，固定支架与遮光板平行。激光测距仪通过固定支架固定，便于安装和位置度控制。

如图1所示，在本实施例中，剪叉式伸缩栅、遮光板和激光测距仪均设在封装外壳内，封装外壳不会影响延伸板的正常动作。封装外壳可以避免受到灰尘、雨等因素的干扰，保证测量的准确性。

如图1所示，在本实施例中，封装外壳通过支撑杆支撑固定，支撑杆高度可调。支撑杆可以调节封装外壳到合理的高度。

如图1所示，在本实施例中，加热机构为在密封腔内均匀分布的功率可调的加热电阻。加热电阻均匀分布，使得压力介质和法兰内壁均匀受热、温度差较小（不超过2℃），加热电阻功率可调，可以提供不同的温度。

在本实施例中，加热电阻在法兰轴向上分段组成，每段加热电阻都并联。通过控制不同段的加热电阻投入工作如否，可以提供不同的温度梯度。

在本实施例中，加压机构为通过带阀门的管道与密封腔连通的泵或空压机。采用泵时，可以提供液体介质，采用空压机时，可以提供气体介质。

如图1所示，在本实施例中，加压介质排出机构为设在密封腔顶部的排气阀和设在密封腔底部的液流阀。排气阀方便在充入液体介质的时候用于排气，液流阀方便测试结束后将加压介质排出，排气阀与液流阀共同作用可用排水法来测量密封腔容积。

如图1所示，在本实施例中，数据处理机构为终端机和数据采集仪，加热机构、温度压力检测机构和激光测距仪分别与终端机连接，终端机与数据采集仪连接。温度压力检测机构的数据上传至终端机并通过数据采集仪显示，加热装置由终端机控制、数据采集仪显示。

如图1所示，在本实施例中，温度压力检测机构为探测端设在密封腔内部的温度传感器和压力传感器。

由于剪叉式伸缩栅中每个栅格的放大效果都相同，并且每个栅格都是对称的，因此，将单个栅格的一半作为分析对象，即可得到剪叉式伸缩栅的整体放大效果，如图2所示，初始位置为E、n、E1，En长度为L且与竖直方向上的夹角为θ，当点E、E1在力的作用下产生位移后的位置为E3、E2、n1。

剪叉式伸缩栅的放大倍数（设为K）等于栅格的个数乘以长度增加量与E点位移量的比值：K=5×(nn1/EE3)。

由于，

EE3=Lcos-Lcos()，nn1=Lsin()-Lsin；

所以，

K=5×[sin（cos-1）+sincos]/[cos(1-cos)+sinsin]；由于法兰偏转角很微小，趋近于0，即，

sin 0，cos 1-（）/2；

所以，

K=5cot,为了得到更好的放大效果，另K>10,得到 （0，）。

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)

1.一种高温法兰偏转角放大式测量装置，包括两个采用垫片密封和螺栓压紧连接的法兰，两个法兰的开口端均封闭并形成封闭腔，封闭腔内部设有加热机构，封闭腔与外部的加压机构连通，封闭腔分别与加压介质排出机构和温度压力检测机构连接，温度压力检测机构与数据处理机构连接；其特征在于：两个法兰的法兰盘外缘上分别固定有一个与法兰轴向垂直的延伸板，两个延伸板的端部分别与剪叉式伸缩栅的两个前部端点连接，剪叉式伸缩栅与法兰轴向垂直，剪叉式伸缩栅位于同侧的前部端点和后部端点上分别设有遮光板和激光测距仪，遮光板与法兰轴向平行、激光测距仪垂直的指向遮光板，激光测距仪与数据处理机构连接。

2.如权利要求1所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：激光测距仪垂直的固定在固定支架上，固定支架固定在与遮光板同侧的剪叉式伸缩栅后部端点上，固定支架与遮光板平行。

3.如权利要求1所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：剪叉式伸缩栅、遮光板和激光测距仪均设在封装外壳内，封装外壳不会影响延伸板的正常动作。

4.如权利要求3所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：封装外壳通过支撑杆支撑固定，支撑杆高度可调。

5.如权利要求1所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：加热机构为在密封腔内均匀分布的功率可调的加热电阻。

6.如权利要求5所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：加热电阻在法兰轴向上分段组成，每段加热电阻都并联。

7.如权利要求1所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：加压机构为通过带阀门的管道与密封腔连通的泵或空压机。

8.如权利要求1所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：加压介质排出机构为设在密封腔顶部的排气阀和设在密封腔底部的液流阀。

9.如权利要求1所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：数据处理机构为终端机和数据采集仪，加热机构、温度压力检测机构和激光测距仪分别与终端机连接，终端机与数据采集仪连接。

10.如权利要求1所述高温法兰偏转角放大式测量装置，其特征在于：温度压力检测机构为探测端设在密封腔内部的温度传感器和压力传感器。