CN219263167U - 一种供水管道法兰连接密封垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种供水管道法兰连接密封垫，包括环形密封垫本体，环形密封垫本体的周向上均匀分布有多个螺栓安装孔，环形密封垫的周向上均匀分布有与螺栓安装孔数量相对应的球形安装腔，球形安装腔处于螺栓安装孔的外侧，安装腔的球心处于相邻螺栓安装孔圆心与环形密封垫本体圆心构成夹角的内角平分线上，环形密封垫本体设有溢流孔道，溢流孔道用于球形安装腔与外界的连通，球形安装腔内嵌有压力指示球。本实用新型能够直观、有效的快速判别实际施加在密封垫上的压力值是否与预设值一致的问题，使现场安装施工和验收有统一标准，适用范围不受外界施工环境干扰。

Description

一种供水管道法兰连接密封垫

技术领域

本实用新型属于市政工程机电安装工程技术领域，尤其涉及一种供水管道法兰连接密封垫。

背景技术

长距离给水钢管安装中在管线和增加泵站钢管连接常常会遇到使用法兰连接的情形，法兰连接处常采用密封垫减少法兰连接处渗漏，尤其是在海外国际工程中遇到法兰连接管线并使用环形密封垫密封的情况会更多。密封垫安装时，通过拧紧法兰上的螺栓拉紧法兰，并挤压法兰连接处的密封垫，当密封垫上所受到的压力达到一定数值时，可使法兰与密封垫接触面之间的缝隙足够小使得管道内的水不会通过缝隙泄漏；若压力值过小则发生泄漏，压力值过大则发生密封垫被压碎也会发生过早泄漏。因此，对法兰密封面上实际施加的压应力实现较为精准的控制是确保密封垫能够正确安装并有效工作的关键。

为方便安装人员使用，在确定密封垫正常发挥密封作用所需的压力后，通常会将压力值转化为螺栓紧固力矩。在实际确定螺栓紧固力矩时，通常有两种常见方法：

一种是公式计算法确定螺栓扭矩实现密封垫有效密封安装法。这种方法是根据密封垫厂家推荐的密封垫压力值、管道压力等级、工作温度、螺栓面积、摩擦系数等至少30项以上的工艺、机械、力学参数，按照美国标准WRC538、ASME PCC-1或者欧盟标准BS EN13555等规范推荐的方法，得出某一压力等级、液体温度、环境温度、螺栓表面加工质量下摩擦系数等条件下密封垫达到密封效果所需要施加的压应力，之后再将密封垫有效密封所需的压应力按照螺栓孔数量、直径、螺栓表面摩擦系数等等参数转化为密封垫施加有效密封所需的压应力条件下螺栓紧固所需要的紧固力矩并交由安装人员实施安装。施工人员直接使用力矩扳手，将螺栓拧紧至计算出的紧固力矩后认为密封垫已达到有效密封。

另一种是经验施工法，即不进行密封垫达到密封效果所需要施加的压应力计算，直接由管线安装经验丰富的工人自行根据管道参数和以往安装经验，依次紧固螺栓；如果在管道试验时发生泄漏，则由工人逐个连接面检查，对渗漏点法兰螺栓进行二次紧固。

将上述两种方法用于法兰连接密封垫安装时，都有一个问题无法回避，即不论采用何种方法进行安装，都无法确定作用在密封垫上的实际压力值是否达到了密封垫生产厂家推荐的压力值，也就是没有实际适用的测量工具用于验证密封垫最终承受的压力值，均会遇到可能压力值不达标发生泄漏或螺栓过拧密封垫提早破坏后期发生泄漏等问题。在管道尚未回填之间检查泄漏点较为简单，但是一旦在运行期管线被回填后发生泄漏再查找泄漏点则较为困难、维修成本较高，且此问题一直未解决。当上述安装方法运用到实际安装施工时，容易出现螺栓紧固力矩出错需要安装人员中配置极其专业的机械工程师施工人工成本增加；而且供水管线实际线路走向复杂多变也并非完全直线的理想计算条件导致两个法兰面间的密封垫压应力可能被管道摩擦阻力、弯曲管道弹性变形的内应力的削弱也客观存在，由于缺乏具体测定实际施加在密封垫上的压力值是否与预设值一致的方法，容易造成法兰螺栓紧固力矩实际作用在密封垫上的压力值并不是预设值导致泄漏；再者，由经验丰富的安装工人采用经验施工法施工时始终有防止安装应力过小而产生泄漏的心里，常常会导致螺栓紧固力矩过紧，导致密封垫压坏或正常使用寿命缩短，运营期过早出现泄漏。上述方法在实际应用时的不足之处在于：

一是公式计算法确定螺栓扭矩实现密封垫有效密封法，进行密封垫安装法兰紧固螺栓力矩计算尤其是使用欧标和美标工程标准计算（WRC538、ASME PCC-1、BS EN13555等）时，由于涉及至少30项参数、且计算过程极其复杂，参数选取不当或计算过程出错极易发生，需要极其专业的机械工程师对机械工程管道以及相关的螺栓等各类安装辅助材料几何和机械加工参数异常熟悉才能保证计算结果正确，且人工成本极高，在一般的安装人员队伍中很难实现；

二是无论采用公式计算法确定螺栓扭矩实现密封垫有效密封法还是经验施工法，都无有效的方法验证实际施加在密封垫上的压力值是否与预设值一致。实际施工时相邻管道轴线不一定是在同一条直线上、且法兰面也无法保证绝对平行，当使用紧固螺栓拉紧两个法兰面使其相互夹紧密封垫时，由于管道自重、管底摩擦力、管道安装变形内应力的存在，可能会在法兰连接处产生拉应力削弱法兰施加在密封垫上的应力，导致实际实施在密封垫上的压应力与预设值不一致，缺乏有效的验证方法便于安装工人和验收人员判别。

三是采用经验施工法，即由管线安装经验丰富的工人凭借经验安装时，为减少初期运营的管道法兰连接面泄漏风险，安装结果通常会发生法兰螺栓过紧，缩短了密封垫正常使用寿命，在运营初期之后法兰连接面泄漏概率会增加。

实用新型内容

本实用新型目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种供水管道法兰连接密封垫，能够直观、有效的快速判别实际施加在密封垫上的压力值是否与预设值一致的问题，使现场安装施工和验收有统一标准，适用范围不受外界施工环境干扰。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种供水管道法兰连接密封垫，其特征在于：包括环形密封垫本体，环形密封垫本体的周向上均匀分布有多个螺栓安装孔，环形密封垫的周向上均匀分布有与螺栓安装孔数量相对应的球形安装腔，球形安装腔处于螺栓安装孔的外侧，安装腔的球心处于相邻螺栓安装孔圆心与环形密封垫本体圆心构成夹角的内角平分线上，环形密封垫本体设有溢流孔道，溢流孔道用于球形安装腔与外界的连通，球形安装腔内嵌有压力指示球。压力指示剂溢出孔道，为圆柱形，中心轴线正对压力指示球圆心且与环形密封垫外边缘垂直。

进一步，压力指示球由树脂材料的耐压薄壳以及密封在耐压薄壳内的中性着色指示剂构成。中性着色指示剂采用较为显眼易于现场施工观察的颜色。

进一步，耐压薄壳破碎应力值等于环形密封垫本体厂家推荐的环形密封垫本体有效密封所需垫紧固压力值。

进一步，压力指示球直径不超过环形密封垫本体厚度的三分之二。

进一步，溢流孔道直径不超过压力指示球直径的三分之二。环形密封垫厚度为A，压力指示球外径B为2 A /3，压力指示剂溢出孔道直径C为2 B /3。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

本实用新型解决了现有传统密封垫采用公式计算法安装时，需配置专业的机械工程师、查阅并确定至少30项以上的参数、采用复杂公式完成密封垫压应力计算、再转化成法兰螺栓紧固力矩供现场安装人员使用时应用门槛高、技术人员配置要求较高、人力成本较高、不适宜普通安装人员使用的问题；解决了传统密封垫不论采用精准安装还是经验施工传统密封垫安装方法时，因无法精准计算出弯曲管段或复杂安装条件下直线管道相邻管道法兰紧固螺栓实际的紧固力被管道与管道基础对管道产生的反向摩擦力、管道弹性变形的内应力的削弱具体值，安装方法适用的广泛性存在限制，导致无法采用统一的安装标准指导施工的问题；解决了通过经验施工法进行传统密封垫安装时，管线安装人员出于减少管道法兰连接面密封垫发生泄漏风险的考虑，总是倾向于将法兰螺栓安装过紧而导致密封垫过压后正常使用寿命缩短和运营中密封垫泄漏风险概率增加的问题。

本实用新型避免了复杂应力计算和专业机械工程师配置，降低人工成本；提供了直观、有效的方法快速判别实际施加在密封垫上的压力值是否与预设值一致的问题，适应不同形状管线的管桩，使现场安装施工和验收有统一标准，适用范围不受外界施工环境干扰；防止安装工人紧固螺栓对密封垫实际施加的挤压应力过大发生密封垫压裂破坏泄漏概率，保证了密封垫使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种供水管道法兰连接密封垫的结构示意图；

图2为本实用新型应用于管道的结构示意图；

图3为图1中1-1的剖面图；

图4为本实用新型中压力指示球的结构示意图。

图中，1-环形密封垫本体；2-螺栓安装孔；3-压力指示球；4-溢流孔道；5-耐压薄壳；6-中性着色指示剂；7-法兰；8-管道。

实施方式

如图1至图4所示，为本实用新型一种供水管道法兰连接密封垫，包括环形密封垫本体2，环形密封垫本体2的周向上均匀分布有多个螺栓安装孔2，环形密封垫的周向上均匀分布有与螺栓安装孔2数量相对应的球形安装腔，球形安装腔处于螺栓安装孔2的外侧，安装腔的球心处于相邻螺栓安装孔2圆心与环形密封垫本体2圆心构成夹角的内角平分线上，环形密封垫本体2设有溢流孔道4，溢流孔道4用于球形安装腔与外界的连通，球形安装腔内嵌有压力指示球3。溢流孔道4为圆柱形，中心轴线正对压力指示球3圆心且与环形密封垫外边缘垂直。

进一步，压力指示球3由树脂材料的耐压薄壳5以及密封在耐压薄壳5内的中性着色指示剂6构成。中性着色指示剂6采用较为显眼易于现场施工观察的颜色。

进一步，耐压薄壳5破碎应力值等于环形密封垫本体2厂家推荐的环形密封垫本体2有效密封所需垫紧固压力值。

进一步，压力指示球3直径不超过环形密封垫本体2厚度的三分之二。

进一步，溢流孔道4直径不超过压力指示球3直径的三分之二。环形密封垫厚度为A，压力指示球3外径B为2 A /3，压力指示剂溢出孔道直径C为2 B /3。

本实用新型解决了现有传统密封垫采用公式计算法安装时，需配置专业的机械工程师、查阅并确定至少30项以上的参数、采用复杂公式完成密封垫压应力计算、再转化成法兰螺栓紧固力矩供现场安装人员使用时应用门槛高、技术人员配置要求较高、人力成本较高、不适宜普通安装人员使用的问题；解决了传统密封垫不论采用精准安装还是经验施工传统密封垫安装方法时，因无法精准计算出弯曲管段或复杂安装条件下直线管道1相邻管道1法兰紧固螺栓实际的紧固力被管道1与管道1基础对管道1产生的反向摩擦力、管道1弹性变形的内应力的削弱具体值，安装方法适用的广泛性存在限制，导致无法采用统一的安装标准指导施工的问题；解决了通过经验施工法进行传统密封垫安装时，管线安装人员出于减少管道1法兰连接面密封垫发生泄漏风险的考虑，总是倾向于将法兰螺栓安装过紧而导致密封垫过压后正常使用寿命缩短和运营中密封垫泄漏风险概率增加的问题。

本实用新型避免了复杂应力计算和专业机械工程师配置，降低人工成本；提供了直观、有效的方法快速判别实际施加在密封垫上的压力值是否与预设值一致的问题，适应不同形状管线的管桩，使现场安装施工和验收有统一标准，适用范围不受外界施工环境干扰；防止安装工人紧固螺栓对密封垫实际施加的挤压应力过大发生密封垫压裂破坏泄漏概率，保证了密封垫使用寿命。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种供水管道法兰连接密封垫，其特征在于：包括环形密封垫本体，所述环形密封垫本体的周向上均匀分布有多个螺栓安装孔，所述环形密封垫的周向上均匀分布有与所述螺栓安装孔数量相对应的球形安装腔，所述球形安装腔处于所述螺栓安装孔的外侧，所述安装腔的球心处于所述相邻螺栓安装孔圆心与所述环形密封垫本体圆心构成夹角的内角平分线上，所述环形密封垫本体设有溢流孔道，所述溢流孔道用于所述球形安装腔与外界的连通，所述球形安装腔内嵌有压力指示球。

2.根据权利要求1所述的一种供水管道法兰连接密封垫，其特征在于：所述压力指示球由树脂材料的耐压薄壳以及密封在耐压薄壳内的中性着色指示剂构成。

3.根据权利要求2所述的一种供水管道法兰连接密封垫，其特征在于：所述耐压薄壳破碎应力值等于环形密封垫本体厂家推荐的所述环形密封垫本体有效密封所需垫紧固压力值。

4.根据权利要求1所述的一种供水管道法兰连接密封垫，其特征在于：所述压力指示球直径不超过所述环形密封垫本体厚度的三分之二。

5.根据权利要求1所述的一种供水管道法兰连接密封垫，其特征在于：所述溢流孔道直径不超过所述压力指示球直径的三分之二。

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