CN207814707U - Gis法兰密封组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种GIS法兰密封组件，包括第一法兰和与该第一法兰对接的第二法兰，所述第一法兰具有向第二法兰侧延伸出的外螺纹管头，外螺纹管头背离第二法兰侧具有光管段；第二法兰的管口则具有用于与所述外螺纹管头配合的内螺纹；提供一密封橡胶圈，套装在光管段与露出内螺纹的外螺纹管头段上，并在密封橡胶圈外围由第一法兰和第二法兰对接确定出密封胶腔，该密封胶腔匹配有排气孔和注胶孔；在密封胶腔的离心侧配有环绕密封胶腔的附加密封结构。依据本实用新型的GIS法兰密封组件易于保证两法兰较高同轴度。

Description

GIS法兰密封组件

技术领域

本实用新型涉及一种GIS法兰密封组件，GIS是GAS insulated SWITCHGEAR的缩略语，即气体绝缘全封闭组合电器，又称SF₆全封闭组合电器。

背景技术

随着国家电力事业的大力发展，SF₆ 全封闭组合电器的运用也得到迅猛的发展，SF₆ 气体以其优异的绝缘性能和灭弧性能被广泛用于电气设备中，在GIS高压开关设备运行过程中，若防水结构处理不当，防水作业不完善，易造成GIS 法兰密封面进水，进而产生锈蚀所产生的密封面失效，导致SF₆ 气体的泄漏，从而造成GIS 内部放电事故。不仅会造成变电站直接断电，也给变电站及企业造成的巨大的经济损失，更会给检修人员带来身体上及生命上的危害。

由于SF₆ 气体无色无味的物理特征，检修人员很难发现泄漏点，目前主要把重点放置在GIS法兰密封上，通过提高密封面的可靠性，降低其失效概率。

中国专利文献CN102842863A也指出GIS法兰密封组件漏点的发现比较困难，需要从防的角度去解决其易于失效的问题，对此，其所采用的手段是在一对对接法兰间设置气密性的O型圈，在O型圈的外面两法兰的对接面上进一步设置环形防水胶腔，进而，在对接处的外围设置具有一定夹角的防水胶槽。对于O型圈，以及环形防水胶腔的设置，其对两个法兰的同轴度都有比较高的要求，然而，从其附图中可以看出，两个法兰是端面对接，往往需要通过环形阵列的螺栓进行连接，其本质上会涉及到两个法兰对中的问题，受加工工艺本身的影响，两个法兰都会有加工误差，并且螺栓孔之间的位置也会存在位置精度问题，尤其是螺栓孔与螺栓之间往往需要留出较大的间隙，其装配很难做到两个法兰保持较高的同轴度，在此条件下，密封件及密封结构的效能会受到非常大的影响。

中国专利文献CN203445564U的基本构思与中国专利文献CN102842863A大致相同，其区别于中国专利文献CN102842863A之处在于在密封胶腔的向心侧提供了一个V型胶圈密封结构，并且提供了一个榫接结构，其本质上相当于迷宫密封结构。不过形成两个法兰固定连接的仍然是环形阵列的螺栓，仍然无法保证两个法兰严格对中，造成密封结构可能产生错位的问题。此外，榫接一定程度上可以用于两个法兰间的初始对位，从而具有相对较高的装配精度，但榫接会产生榫面槽面间隙，以及法兰端面间对接距离的问题，往往只能保证一个结构部严格对正，从而会影响整体的密封性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种易于保证两法兰较高同轴度，从而保证密封件和密封结构效能的GIS法兰密封组件。

依据本实用新型的实施例，提供一种GIS法兰密封组件，包括第一法兰和与该第一法兰对接的第二法兰，所述第一法兰具有向第二法兰侧延伸出的外螺纹管头，外螺纹管头背离第二法兰侧具有光管段；

第二法兰的管口则具有用于与所述外螺纹管头配合的内螺纹；

提供一密封橡胶圈，套装在光管段与露出内螺纹的外螺纹管头段上，并在密封橡胶圈外围由第一法兰和第二法兰对接确定出密封胶腔，该密封胶腔匹配有排气孔和注胶孔；

在密封胶腔的离心侧配有环绕密封胶腔的附加密封结构。

上述GIS法兰密封组件，可选地，密封橡胶圈为圆筒形密封橡胶圈；

在第一法兰上开有环槽，用于部分的纳入密封橡胶圈。

可选地，在密封胶腔的外围于第一法兰侧设有第一连接凸起，于第二法兰侧设有第二连接凸起；

第一连接凸起与第二连接凸起对接形成外围限位。

可选地，第一连接凸起端部的向心侧形成有向第二法兰侧凸起的凸部；

第二连接凸起则对位于凸部设有定位槽部，用于嵌入凸部。

可选地，定位槽部为倒圆结构，相应的凸部匹配为倒圆结构。

可选地，内螺纹与外螺纹管头的配合长度不小于10mm或不少于四扣螺纹，且配合长度不大于20mm，或不大于六扣螺丝。

可选地，密封胶腔为变径结构，由第一法兰和第二法兰确定出大径部分，并由第二法兰确定出小径部分。

可选地，小径部分的长度与位于第二法兰上的大径部分的长度相同。

可选地，附加密封结构为第一法兰与第二法兰对合后所形成接缝的外围环封结构。

可选地，外围环封结构包括向心延伸的部分。

依据本实用新型的实施例，区别于现有的GIS法兰密封组件连接必须采用环形阵列螺栓的连接方式，而是采用管螺纹连接线结构，表现在实现法兰连接的一个法兰上设置螺纹接头，而在另一个法兰的内孔中攻出螺纹，形成螺纹孔，两者直接采用螺纹连接，螺纹连接可以直接实现相对较高的同轴度，从而易于保证密封件及密封结构的效能。此外，螺纹连接本身能够形成一级密封，可以附加的提高密封能力。进而在螺纹连接的外围依次设置密封橡胶圈、注胶密封结构和外围的附加密封结构，整体的密封性能更佳。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中GIS法兰密封组件主剖结构示意图。

图2为第一法兰主剖结构示意图。

图3为第二法兰主剖结构示意图。

图中：1.第一法兰，2.SF₆通道，3.密封橡胶圈，4.排气孔，5.胶腔，6.防水胶圈，7.第二法兰，8.注胶孔。

11.第一连接凸起，12.定位凸部，13.环槽，14.外螺纹管头。

71.内螺纹，72.沉孔，73.定位槽部，74.第二连接凸起。

具体实施方式

参照说明书附图1，法兰连接是管接结构的一种主要结构，通常在法兰盘给定的分度圆上环形阵列有一组螺栓孔，穿设螺栓实现紧固。稍有机械知识的人员都知道，法兰盘上所用的螺栓孔均为光孔，光孔直径大于螺栓大径，在满足螺栓穿设的条件下，螺栓与光孔间存在间隙，无法实现通过螺栓形成定位以实现两个法兰间的同轴装配。另外，即便是采用排钻进行开孔，也会产生排钻的型心与法兰同轴度的问题。

此外，对于法兰盘，理想状态下，要求每一个螺栓的预紧力完全相同，然而，即便是采用力矩扳手进行各个螺栓的紧固，也不能做到每一个螺栓的预紧力完全相同，在于螺栓虽然是标准件，但螺栓与螺母的配合力度并不相同，由此会产生法兰盘各处预紧力不同的问题，造成密封件偏斜，而使密封效能下降。

对于法兰，其所连接的管件基本都是圆管件，因此，其基本参考系为圆管件的轴线，藉此所产生的向心离心能够为本领域的技术人员所理解。对于法兰连接，其必然包括两个法兰的法兰盘的对合，为加以区分，记其中一个法兰为第一法兰1，另外一个法兰为第二法兰7。

如图1~3所示的一种GIS法兰密封组件，其包括第一法兰1和与该第一法兰1对接的第二法兰7，两者法兰均具有法兰盘，但并不是传统的通过分布在法兰盘上的螺栓孔进行连接，而是采用管螺纹进行连接。此处的管螺纹具有两方面的内容，第一内容是第一法兰1与第二法兰7的连接结构为管体间的螺纹连接，第二内容则是螺纹连接的螺纹为管螺纹，以使螺纹连接本身具有较高的密封能力。

在图2中可见，所述第一法兰1具有向第二法兰7侧延伸出的外螺纹管头14，相比于传统的法兰，第一法兰1从其法兰盘内缘轴向向外延伸出一段，进而在该段上加工出外螺纹，形成前述的外螺纹管头14。

在图中，外螺纹管头14还具有光管段，类同于具有光杆的螺栓，只不过在此处，光杆段主要用来确定密封结构。

在图3中可见，第二法兰7所匹配的管体在设置第二法兰7的部分设有内螺纹71，该内螺纹71用于与外螺纹管头14旋合，实现第一法兰1和第二法兰7的紧固。

对于法兰盘，似乎在失去了螺栓连接的功能后没有必要设置那么大，但对于GIS法兰，其需要在对接的径向具有较大的密封结构，从而能够形成多级密封。

外围螺栓的减配，可以使所适应的法兰盘相对较小。

在图1中，管螺纹密封形成第一级密封，记为第一密封结构，在进行管螺纹连接时，外螺纹管头14上涂上密封胶，以提高密封能力。

进而在第一密封结构上套上密封橡胶圈3，以形成第二级密封，所匹配的密封结构记为第二密封结构。需要说明的是，在形成第一密封结构前，需要先将密封橡胶圈3套在外螺纹管头14上。

可以理解的是，常规条件下，密封橡胶圈3的内径小于外螺纹管头14的大径，两者配合后具有一定的预紧力，能够形成较好的密封效果。

进而，在第二密封结构的外围即为注胶密封结构，记为第三密封结构，GIS密封结构主密封结构即为第三密封结构。注胶密封结构需要形成环形的密封胶腔，在图1中以及所引用的现有技术文献可见，通过两个法兰的对接，通过轮廓的对合，形成腔体，如胶腔5，在外围加装了附加密封结构后就可以进行第三密封结构的形成。

制作时，需要先制作附加密封结构，如图1中所示的防水胶圈6的装配，然后进行注胶，固化。

密封胶腔匹配有至少一个排气孔4，通常只有一个注胶孔8，胶浆从注胶孔8注入，原位于密封胶腔内的气体从排气孔4排出，一般为了保证胶浆充盈密封胶腔，通常在排气孔4排出胶浆后给定时间内停止注胶。

注胶完毕，需要使用例如塞堵封堵排气孔4和注胶孔8，因此，排气孔4和注胶孔8通常具有螺纹孔段，以适配螺塞。

在图1所示的结构中，密封橡胶圈3为圆筒形密封橡胶圈，即其具有规则的内柱面和外柱面，并具有一定的厚度，其厚度一般取2~3mm。

在图2中可见，在第一法兰上开有环槽13，环槽13的内壁面与外螺纹管头14的光管段的外径同面，进而，环槽13用于部分的纳入密封橡胶圈3，以更加可靠的定位密封橡胶圈3。

参见说明书附图2和3，在密封胶腔的外围于第一法兰1侧设有第一连接凸起11，于第二法兰7侧设有第二连接凸起74，进而，如图1所示，第一连接凸起11与第二连接凸起74对接形成外围限位，从而形成如图1中所示的胶腔5。再对第一连接凸起11和第二连接凸起74对位后配合密封橡胶圈3后进行注胶。

关于第一连接凸起11和第二连接凸起74，两者对接可以形成外围的刚性接触，形成支撑，可以减轻外螺纹管头14与内螺纹71连接的应力。需要说明的是，对于传统的法兰盘螺栓连接，由于螺栓分散在外围，连接的面积比较大，连接可靠性相对较好，而把连接替换为外螺纹管头14与内螺纹71的连接，连接面积减小，连接可靠性会有所下降，为此，通过第一连接凸起11和第二连接凸起74的配合可以减轻连接可靠性下降所带来的问题。

进一步地，第一连接凸起11端部的向心侧形成有向第二法兰7侧凸起的凸部，如图2中所示的定位凸部12。

相应地，第二连接凸起74则对位于定位凸部12设有定位槽部73，用于嵌入定位凸部12，不仅可以更加有效的保证两个法兰间的同轴度，而且定位凸部12与定位槽部73的配合可以形成一定的迷宫密封结构，提高注胶时的密封性能。

优选地，定位槽部73为倒圆结构，相应的定位凸部12匹配为倒圆结构，加工工艺相对简单，并且对位精度高。

另外，内螺纹71与外螺纹管头14的装配关系在法兰连接中还是新的结构，其装配可靠性需要进一步的摸索，对此，发明人经过实验确定，内螺纹71与外螺纹管头14的配合长度不宜小于10mm或不宜少于四扣螺纹，且配合长度不大于20mm，或不大于六扣螺丝。配合长度过短，连接的可靠性不佳，并且连接长度过短会导致两个法兰的装配条件下同轴度不容易保证，即配合段越短，配合间隙的效应就越强料，配合段较长时，干涉段变长，配合间隙的效应会被消弱。

同时，内螺纹71与外螺纹管头14之间的配合长度不宜过长，否则会消弱法兰所配属管体的强度。

在图1所示的结构中，密封胶腔，即胶腔5是一种变径结构，变径原本是管接头属于，变径是变径接头的缩写，表示管接头所连接的两个管体管径不同。在图1中，由第一法兰1和第二法兰7确定出大径部分，并由第二法兰7确定出小径部分，该种结构会在第二法兰7侧形成弯管效应，而第二法兰7侧则是螺纹连接的结构部分，SF₆通道的压力首先会影响到该侧，通过变径结构可以提高密封能力。

优选地，小径部分的长度与位于第二法兰7上的大径部分的长度相同，可以在胶腔5个体较小的情况下，获得较强的密封能力。

在图1中，附加密封结构为第一法兰1与第二法兰7对合后所形成接缝的外围环封结构。

进一步地，外围环封结构包括向心延伸的部分，以形成一定的容腔，实现密封件或者密封填料的嵌入，以形成更佳的密封效果。

Claims (10)

1.一种GIS法兰密封组件，包括第一法兰和与该第一法兰对接的第二法兰，其特征在于，所述第一法兰具有向第二法兰侧延伸出的外螺纹管头，外螺纹管头背离第二法兰侧具有光管段；

第二法兰的管口则具有用于与所述外螺纹管头配合的内螺纹；

提供一密封橡胶圈，套装在光管段与露出内螺纹的外螺纹管头段上，并在密封橡胶圈外围由第一法兰和第二法兰对接确定出密封胶腔，该密封胶腔匹配有排气孔和注胶孔；

在密封胶腔的离心侧配有环绕密封胶腔的附加密封结构。

2.根据权利要求1所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，密封橡胶圈为圆筒形密封橡胶圈；

在第一法兰上开有环槽，用于部分的纳入密封橡胶圈。

3.根据权利要求2所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，在密封胶腔的外围于第一法兰侧设有第一连接凸起，于第二法兰侧设有第二连接凸起；

第一连接凸起与第二连接凸起对接形成外围限位。

4.根据权利要求3所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，第一连接凸起端部的向心侧形成有向第二法兰侧凸起的凸部；

第二连接凸起则对位于凸部设有定位槽部，用于嵌入凸部。

5.根据权利要求4所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，定位槽部为倒圆结构，相应的凸部匹配为倒圆结构。

6.根据权利要求1~5任一所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，内螺纹与外螺纹管头的配合长度不小于10mm或不少于四扣螺纹，且配合长度不大于20mm，或不大于六扣螺丝。

7.根据权利要求1~5任一所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，密封胶腔为变径结构，由第一法兰和第二法兰确定出大径部分，并由第二法兰确定出小径部分。

8.根据权利要求7所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，小径部分的长度与位于第二法兰上的大径部分的长度相同。

9.根据权利要求1~5任一所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，附加密封结构为第一法兰与第二法兰对合后所形成接缝的外围环封结构。

10.根据权利要求9所述的GIS法兰密封组件，其特征在于，外围环封结构包括向心延伸的部分。