CN216158015U - 用于电气设备的密封法兰结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于电气设备的密封法兰结构，其中，该密封法兰结构包括：两个法兰元件，分别具有法兰边缘；紧固元件，被安装在两个法兰元件上，用于紧固两个法兰元件；第一密封结构，被布置在两个法兰元件之间，用于密封经紧固的两个法兰元件之间的间隙；以及第二密封结构，被布置为在围绕两个法兰元件的法兰边缘的方向上，至少部分地覆盖两个法兰元件的法兰边缘，以抵抗两个法兰元件沿彼此分离方向的位移和/或变形。根据本实用新型的密封法兰结构具有增强的法兰机械强度，能够抑制法兰和螺栓的变形，增强法兰结构的密封性能。

Description

用于电气设备的密封法兰结构

技术领域

本实用新型涉及一种用于电气设备的密封法兰结构。

背景技术

当电气设备，例如变压器的内部发生电弧故障时，电弧会引起周围变压器油的气化和分解，进而会引起内部的油压发生急剧的升高。升高的油压会使得电气设备或变压器的油箱(包括箱壁、法兰等结构)发生膨胀变形，甚至破裂。对于电气设备或变压器而言，法兰结构的法兰密封面属于最容易失效的结构，其中，传统的法兰的紧固螺栓在油箱的内部油压的作用下会发生预紧力失效，这使得螺栓会发生严重的弯曲、扭转变形甚至断裂，从而导致油箱的油流泄露。泄露的热油与空气接触会非常容易进一步引发变压器或电气设备的燃爆等严重事故。因此，电气设备或变压器的法兰连接结构的密封性能是影响该电气设备或变压器的防爆性能的关键环节。

目前应用于变压器的法兰连接结构主要有两种，包括通孔螺栓法兰和盲孔螺栓法兰，这些法兰连接结构组成主要包括法兰盘、密封圈和紧固螺栓。当前用于提升法兰连接结构的密封性能的方案主要包括：1)增大法兰盘厚度；2)加强螺栓，其包括采用更高机械强度等级的材料制造螺栓、增大螺栓直径和数量等。然而，当前的这些解决方案对于提升法兰结构密封性的作用是有限的，原因包括：1)变压器油箱的其他部分只要塑性形变量低于破裂极限即可确保无泄露，但法兰面紧固螺栓的形变只要超过密封圈(橡胶条)预形变量时，就会有泄漏风险，所以防泄露难度远高于其他部分；2)现有的法兰结构的密封过于依赖螺栓，螺栓的预紧程度与其抗拉能力成反相关，所以实际螺栓耐拉能力会低于理论值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改善密封法兰结构、尤其是用于电气设备的密封法兰结构的抗形变能力，进而增强密封效果，从而确保在例如电气设备的螺栓形变造成部分的密封结构失效后，仍然存在额外的密封效果。

本实用新型提供了一种用于电气设备的密封法兰结构，该密封法兰结构包括：两个法兰元件，分别具有法兰边缘；紧固元件，被安装在两个法兰元件上，用于紧固两个法兰元件；第一密封结构，被布置在两个法兰元件之间，用于密封经紧固的两个法兰元件之间的间隙；以及第二密封结构，被布置为在围绕两个法兰元件的法兰边缘的方向上，至少部分地覆盖两个法兰元件的法兰边缘，以抵抗两个法兰元件沿彼此分离方向的位移和/或变形。由本实用新型提供的密封法兰结构提供了额外的机械结构，用于增强法兰结构的抗形变能力，进而提供额外的密封手段。

根据本实用新型的示例性实施例，第二密封结构包括凹槽，其中，两个法兰元件中的至少一个的法兰边缘被至少部分地容纳于凹槽中。因此，随着法兰边缘被布置于凹槽内，法兰元件之间的形变和/或位移得到了限制，而且凹槽增加了法兰元件的密封面积，进一步改善了法兰结构的密封效果。

根据本实用新型的示例性实施例，第二密封结构还包括密封材料，其中，密封材料被设置在凹槽的表面上，并对至少一个法兰元件的与间隙相反侧的表面进行密封。处于凹槽上的密封结构能够直接与法兰元件的法兰边缘接触，提供了额外的密封途径，改善了法兰结构的密封效果。

根据本实用新型的示例性实施例，第二密封结构还包括密封材料，其中，密封材料被设置在容纳于凹槽中的法兰元件的法兰边缘上，并对至少一个法兰元件的与间隙相反侧的表面进行密封。处于法兰边缘上的密封结构能够直接与凹槽接触，提供了额外的密封途径，改善了法兰结构的密封效果。

根据本实用新型的示例性实施例，在两个法兰元件中的第一法兰元件的表面上形成有凸起，其中，由凸起和第一法兰元件的表面限定出凹槽。由此，用于容纳法兰边缘的凹槽被直接设置在其中一个法兰元件的表面上，降低了根据本实用新型的密封法兰结构的制造成本，简化了额外的密封结构并且便于两个法兰元件之间形成额外密封连接。

根据本实用新型的示例性实施例，凸起在围绕法兰边缘的方向上具有开口，使得第二法兰元件的法兰边缘经由开口被插入凹槽。这样设置的开口提供了在其中一个法兰元件上安装另一个法兰元件的安装开口，简化了为了形成额外的密封结构所需要的安装过程。

根据本实用新型的示例性实施例，第一法兰元件包括盲孔，并且第二法兰元件包括穿孔，其中，通过紧固元件穿过穿孔并进入盲孔，将第二法兰元件紧固在第一法兰元件上。进而，在第一法兰元件与第二法兰元件之间形成了盲孔螺栓连接法兰，并且本实用新型所提供的额外密封结构能够针对盲孔螺栓连接法兰提供有效的额外密封效果。

根据本实用新型的示例性实施例，第二密封结构还包括：至少一个第一部件，被配置为独立于两个法兰元件并且覆盖两个法兰元件的法兰边缘的至少一部分；以及第二部件，用于将第一部件固定在法兰边缘上。借助独立于现有密封结构的部件以灵活的方式增加作用于法兰结构的密封面积，进而实现对法兰结构的额外密封效果。

根据本实用新型的示例性实施例，第一部件包括朝向法兰边缘的侧面，其中，由侧面限定出凹槽。在独立于现有密封结构的部件上形成凹槽，避免了对原有的密封结构进行额外的改造及其所可能造成的对原有密封效果的不必要破坏。

根据本实用新型的示例性实施例，第二密封结构包括两个第一部件，其中，两个第一部件通过第二部件被连接在一起并且完全包围法兰边缘。两个第一部分能够以可拆分的方式组合，从而以灵活的方式安装在法兰结构上，增加法兰结构的密封面积。

根据本实用新型的示例性实施例，两个第一部件分别包括接头，其中，通过第二部件紧固两个第一部件的接头，将两个第一部件锁定在两个法兰元件的法兰边缘上。借助第二部件实现了两个第一部件之间的锁扣连接，从而在法兰元件的外边缘上增加一圈锁扣，增大法兰结构的密封面积。

根据本实用新型的示例性实施例，两个法兰元件的第一法兰元件和第二法兰元件均包括穿孔，其中，通过紧固部件穿过第一法兰元件的穿孔和第二法兰元件的穿孔，紧固两个法兰元件。进而，在第一法兰元件与第二法兰元件之间形成了通孔螺栓连接法兰，并且本实用新型所提供的额外密封结构能够针对通孔螺栓连接法兰提供有效的额外密封效果。

根据本实用新型的示例性实施例，电气设备是变压器。根据本实用新型的密封法兰结构能够有效地增强法兰机构的密封性能，使得电气设备、尤其是变压器能够承受更大的短路电弧能量，即使在故障状态下也不会发生泄油燃爆事故。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，用于帮助进一步理解本实用新型。这些附图图解了本实用新型的实施方式，并与说明书一起用来说明本实用新型的原理。在附图中相同的部件用相同的标号表示。图中示出：

图1示出根据本实用新型的第一实施例的密封法兰结构；

图2示出根据本实用新型的第一实施例的密封法兰结构的安装示意图；

图3示出根据本实用新型的第一实施例的密封法兰结构的局部截面图；

图4示出根据本实用新型的第二实施例的密封法兰结构；

图5示出根据本实用新型的第二实施例的密封法兰结构的第一部件的截面图；以及

图6示出根据本实用新型的第二实施例的密封法兰结构的局部截面图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的方案，下面将结合本实用新型的实施方式中的附图，对本实用新型的实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分的实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他方案，都应当属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含一系列单元的产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

图1示出根据本实用新型的第一实施例的密封法兰结构。在图1中所示出的密封法兰结构100包括第一法兰元件10和第二法兰元件11以及用于将这两个法兰元件10和11紧固在一起的紧固元件20。例如，紧固元件20被实施为螺栓，并且第一法兰元件10被设置在变压器油箱壁上作为法兰座，从而借助于螺栓与作为法兰盖板的第二法兰元件11紧固连接。

在图1的实施例中，第一法兰元件10和第二法兰元件11被构造为具有方形的形状。在另一个未示出的实施例中，法兰元件被构造为具有例如圆形的形状，或不同于方形或者圆形的形状，例如带倒角或不带倒角的椭圆或多边形。在第一法兰元件10与第二法兰元件11之间布置有第一密封结构(未示出)，用于密封经紧固的所述两个法兰元件10、11之间的间隙。

如图1所示，此外，该密封法兰结构100还包括第二密封结构40，其被布置在围绕两个法兰元件10、11的法兰边缘12的方向上，至少部分的覆盖两个法兰元件10、11的法兰边缘12，从而抵抗两个法兰元件10、11沿彼此分离的方向上的位移和/或变形。

在图1中，在第一法兰元件10的表面上形成有作为加强结构的凸起13，该凸起13仅仅围绕第二法兰元件11的法兰边缘的一部分，使得在围绕法兰边缘的方向上形成有开口14，便于将第二法兰元件11安装到凸起13中，使得凸起13能够容纳第二法兰元件11的法兰边缘12。凸起13被构造为与第一法兰元件10呈一体化，或者作为单独的部件连接在第一法兰元件10的表面上。在另一个未示出的实施例中，凸起13也能够被实施为完全地包围第二法兰元件11的法兰边缘12。

图2示出根据本实用新型的第一实施例的密封法兰结构的安装示意图。在该实施例中，通过将第二法兰元件11的法兰边缘12经由在凸起13上形成的用于安装的开口14以滑动的方式插入第一法兰元件10，使得第二法兰元件11能够被顺利地安装在第一法兰元件10上，进而使用螺栓将第一法兰元件10和第二法兰元件11紧固后，完成第一法兰元件10与第二法兰元件11的固定连接。

图3示出根据本实用新型的第一实施例的密封法兰结构的局部截面图。在图3中，示出了根据本实用新型的第一实施例的安装完成后的密封法兰结构100，其中，在第一法兰元件10与第二法兰元件11之间设置有第一密封结构30，例如，该第一密封结构30被实施为密封圈或者橡胶圈，当通过紧固元件20将第二法兰元件11紧固在第一法兰元件10上时，第一密封结构30会发生形变，用于密封在第一法兰元件10与第二法兰元件11之间的间隙，防止流体经由该间隙泄露。

如图3所示，在第一法兰元件10的表面上形成有用作为加强结构的凸起13，该凸起13具有靠近第一法兰元件10的中心的内侧和远离该中心的外侧，其中，在凸起13的内侧的表面上形成有凹槽41，用于容纳第二法兰元件11的法兰边缘12的至少一部分。在图3所示出的实施例中，凹槽41被形成为具有U形形状，用于匹配第二法兰元件11的法兰边缘12的轮廓。在其它未示出的实施例中，凹槽41被形成为不同于U形的形状，用于匹配第二法兰元件11的法兰边缘12的轮廓。在凹槽41的表面上设置有额外的密封材料42。

例如，密封材料42作为单独的部件以粘结的方式被固定在凹槽41的表面上，或者以注塑成型等加工工艺形成在凹槽41的表面上与凹槽41形成为一体化的单个部件。在未示出的实施例中，凸起被设计为具有T形形状，覆盖第二法兰元件的法兰边缘的一部分，实现抵抗两个法兰元件沿彼此分离方向的位移和/或变形的效果。或者，在未示出的实施例中，密封材料没有被设置在凹槽内，而是被设置在法兰边缘上，其中，当法兰元件发生形变之前，带有密封材料的法兰边缘不会与凹槽接触，但是当法兰元件发生形变时，带有密封材料的法兰边缘会与凹槽接触，进而由法兰边缘上的密封材料与凹槽结合形成额外的密封结构。或者，在未示出的实施例中，密封材料不仅被设置在凹槽的表面上，而且也被设置在法兰元件的法兰边缘上。

当凹槽41中容纳有第二法兰元件11的法兰边缘12时，该法兰边缘12会抵靠或接触密封材料42。从而，凹槽41和密封材料42能够限制或者抵抗第二法兰元件11相对于第一法兰元件10的位移和/或形变，这使得当第一密封结构30失效的时候，借助于凹槽41和密封材料42对第二法兰元件11的法兰边缘12的密封，仍然能够实现额外的预期密封性能，阻断流体到法兰结构的外部环境的泄露路径，防止流体经由第一法兰元件10与第二法兰元件11之间的间隙泄露到外部环境。

图4示出根据本实用新型的第二实施例的密封法兰结构。如图4所示，圆柱形的油箱具有密封法兰结构100，其中，借助于两个第一部件43包围法兰元件的法兰边缘12，提供额外的密封性能。在未示出的实施例中，只有一个第一部件43，用于围绕法兰边缘12的一部分，从而提供对法兰边缘12的一部分的额外密封。第一部件43被设计为覆盖法兰边缘12的一部分。在每个第一部件43上形成有接头46。为了将两个第一部件43紧固在法兰元件的法兰边缘12上，使用例如实施为螺栓的第二部件44将两个第一部件43的接头46连接和紧固在一起，形成围绕法兰边缘12的锁扣。

图5示出根据本实用新型的第二实施例的密封法兰结构的第一部件的截面图。如图5所示，第一部件43被设计为半圆形，用于匹配法兰元件的法兰边缘的轮廓。在其它未示出的实施例中，法兰元件的法兰边缘的轮廓呈方形或者不同于圆形和方形的形状，第一部件的形状被设计为匹配于法兰边缘的不同于圆形和方形的轮廓。第一部件43具有朝向法兰边缘的表面，在该表面上形成有能够容纳法兰元件的法兰边缘的凹槽41。在图5示出的实施例中，凹槽41沿着第一部件43的轮廓延伸，从而在容纳法兰边缘时，能够尽可能地贴合或者接触法兰边缘，以增大密封面积。

图6示出根据本实用新型的第二实施例的密封法兰结构的局部截面图。在图6中，在第一部件43的凹槽41的表面上设置有密封材料42。例如，密封材料42作为单独的部件以粘结的方式被固定在凹槽41的表面上，或者以注塑成型等加工工艺形成在凹槽41的表面上与凹槽41形成为一体化的单个部件。第一法兰元件10和第二法兰元件11的边缘12被容纳在设置有密封材料42的凹槽41中，进而凹槽41和密封材料42覆盖法兰边缘12的一部分。当紧固两个法兰元件10、11的紧固元件20发生形变或者两个法兰元件10、11发生形成时，凹槽41和密封材料42会抵抗或限制两个法兰元件沿彼此分离方向的位移和/或变形。

在本实用新型所提供的实施方式中，应该理解，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如所述单元或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或模块或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合可以是通过一些接口，模块或单元的间接耦合，可以是电性或其它的形式。

以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (13)

1.用于电气设备的密封法兰结构，其特征在于，所述密封法兰结构(100)包括：

两个法兰元件(10，11)，分别具有法兰边缘(12)；

紧固元件(20)，被安装所述两个法兰元件(10，11)上，用于紧固所述两个法兰元件(10，11)；

第一密封结构(30)，被布置在所述两个法兰元件(10，11)之间，用于密封经紧固的所述两个法兰元件(10，11)之间的间隙；以及

第二密封结构(40)，被布置为在围绕所述两个法兰元件(10，11)的法兰边缘(12)的方向上，至少部分地覆盖所述两个法兰元件(10，11)的法兰边缘(12)，以抵抗所述两个法兰元件(10，11)沿彼此分离方向的位移和/或变形。

2.根据权利要求1所述的密封法兰结构，其特征在于，所述第二密封结构(40)包括凹槽(41)，其中，所述两个法兰元件(10，11)中的至少一个的法兰边缘被至少部分地容纳于所述凹槽(41)中。

3.根据权利要求2所述的密封法兰结构，其特征在于，所述第二密封结构(40)还包括密封材料(42)，其中，所述密封材料(42)被设置在所述凹槽(41)的表面上，并对至少一个所述法兰元件的与所述间隙相反侧的表面进行密封。

4.根据权利要求2所述的密封法兰结构，其特征在于，所述第二密封结构(40)还包括密封材料(42)，其中，所述密封材料(42)被设置在容纳于所述凹槽(41)中的法兰元件的法兰边缘上，并对至少一个所述法兰元件的与所述间隙相反侧的表面进行密封。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的密封法兰结构，其特征在于，在所述两个法兰元件中的第一法兰元件(10)的表面上形成有凸起(13)，其中，由所述凸起(13)和所述第一法兰元件(10)的表面限定出所述凹槽(41)。

6.根据权利要求5所述的密封法兰结构，其特征在于，所述凸起(13)在围绕所述法兰边缘(12)的方向上具有开口(14)，使得所述两个法兰元件中的第二法兰元件(11)的法兰边缘(12)经由所述开口(14)被插入所述凹槽。

7.根据权利要求5所述的密封法兰结构，其特征在于，所述第一法兰元件(10)包括盲孔，并且所述两个法兰元件中的第二法兰元件(11)包括穿孔，其中，通过所述紧固元件(20)穿过所述穿孔并进入所述盲孔，将所述第二法兰元件(11)紧固在所述第一法兰元件(10)上。

8.根据权利要求2-4中任一项所述的密封法兰结构，其特征在于，所述第二密封结构(40)还包括：

至少一个第一部件(43)，被配置为独立于所述两个法兰元件(10，11)并且覆盖所述两个法兰元件(10，11)的法兰边缘的至少一部分；以及

第二部件(44)，用于将所述第一部件(43)固定在所述法兰边缘上。

9.根据权利要求8所述的密封法兰结构，其特征在于，所述第一部件(43)包括朝向所述法兰边缘的侧面(45)，其中，由所述侧面限定出所述凹槽(41)。

10.根据权利要求8所述的密封法兰结构，其特征在于，所述第二密封结构(40)包括两个所述第一部件(43)，其中，所述两个第一部件(43)通过所述第二部件(44)被连接在一起并且完全包围所述法兰边缘。

11.根据权利要求10所述的密封法兰结构，其特征在于，所述两个第一部件(43)分别包括接头(46)，其中，通过所述第二部件(44)紧固所述两个第一部件的所述接头，将所述两个第一部件锁定在所述两个法兰元件的法兰边缘上。

12.根据权利要求8所述的密封法兰结构，其特征在于，所述两个法兰元件的第一法兰元件(10)和第二法兰元件(11)均包括穿孔，其中，通过所述紧固元件穿过所述第一法兰元件(10)的穿孔和所述第二法兰元件(11)的穿孔，紧固所述两个法兰元件。

13.根据权利要求1-4中任一项所述的密封法兰结构，其特征在于，所述电气设备是变压器。

Images