CN203082409U

CN203082409U - 一种双重密封法兰

Info

Publication number: CN203082409U
Application number: CN 201320025684
Authority: CN
Inventors: 傅远; 张钦华; 黎忠; 谢雷东; 唐忠锋; 杨新梅; 孔祥波; 朱海华
Original assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Priority date: 2013-01-17
Filing date: 2013-01-17
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2023-01-17

Abstract

本实用新型涉及一种双重密封法兰，其包括阴面法兰盘和阳面法兰盘，其中，所述阴面法兰盘的一端面的中心设有凹槽，所述阳面法兰盘的一端面的中心设有与所述凹槽匹配的凸台，所述法兰还包括：设置在所述凹槽中的石墨缠绕垫片，以及金属C形密封圈；其中，所述阴面法兰盘的所述端面上围绕所述凹槽开设有一用于容置所述金属C形密封圈的沟槽，且所述阴面法兰盘的该端面上在所述凹槽和沟槽之间还对称开设有一进气通孔和一出气通孔，且所述进气通孔与出气通孔分别通过一保护气通道与所述凹槽连通。本实用新型可以在超高温强腐蚀环境下稳定安全运行，并达到良好密封效果，同时为密封件提供良好使用条件，增加密封件的使用寿命，并且具有拆装方便的优点。

Description

一种双重密封法兰

技术领域

本实用新型涉及一种法兰结构，尤其涉及一种双重密封法兰。

背景技术

法兰作为可拆卸连接件广泛应用于机械、石油化工和核工业等多个领域。普通单重密封法兰通常成对使用，并采用阴阳面配合结构，在阴面法兰盘和阳面法兰盘之间通常用石墨垫片或者金属密封圈进行单层密封，并最后通过螺栓或者卡箍提供预紧力。然而，这种普通单重密封的管道连接法兰在超过400℃高温和强腐蚀（如氢氟酸）环境下的应用存在缺陷，这是因为：配合密封后两法兰盘之间存在间隙，从而容易使密封元件部分暴露于空气中而被氧化；具体来说，石墨垫片中的石墨在高于400℃氧化环境下会被氧化，从而导致使用石墨垫片的法兰不能长期在高温条件下使用；而如果使用截面尺寸较大的金属垫片或者金属密封圈则为了保证密封性，法兰的密封沟槽深度和宽度均较大，因此在高温条件下容易产生应力集中，同时金属材料的高温抗腐蚀性很难保证。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种双重密封法兰，以克服普通法兰不能长期在高温强腐蚀环境下使用的不足，而在超过400℃的高温强腐蚀条件下能够长期稳定运行，并且具有很好的结构完整性，且在高温条件下具有较小的应力集中系数。

本实用新型所述的一种双重密封法兰，其包括阴面法兰盘和阳面法兰盘，其中，所述阴面法兰盘的一端面的中心设有凹槽，所述阳面法兰盘的一端面的中心设有与所述凹槽匹配的凸台，所述法兰还包括：设置在所述凹槽中的石墨缠绕垫片，以及金属C形密封圈；其中，所述阴面法兰盘的所述端面上围绕所述凹槽开设有一用于容置所述金属C形密封圈的沟槽，且所述阴面法兰盘的该端面上在所述凹槽和沟槽之间还对称开设有一进气通孔和一出气通孔，且所述进气通孔与出气通孔分别通过一保护气通道与所述凹槽连通。

在上述的双重密封法兰中，所述保护气通道为从所述凹槽的槽壁连通至所述进气通孔和出气通孔的靠近所述凸台一端开口的倒角结构。

在上述的双重密封法兰中，所述石墨缠绕垫片包括金属内环以及缠绕在该金属内环外缘的石墨层。

在上述的双重密封法兰中，所述金属C形密封圈包括金属弹簧圈以及包覆在该金属弹簧圈外缘的表面镀银或镀镍的高温镍基合金材料层。

在上述的双重密封法兰中，所述凸台高出所述阳面法兰盘的端面1.5～2.5mm，且该凸台的表面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3。

在上述的双重密封法兰中，所述阳面法兰盘的另一端面上通过第一圆弧过渡段连接有一阳面变径段。

在上述的双重密封法兰中，所述第一圆弧过渡段的圆弧半径为3～8mm，所述阳面变径段的斜率为1：5。

在上述的双重密封法兰中，所述凹槽的深度为4.5～5.5mm，该凹槽的底面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3。

在上述的双重密封法兰中，所述沟槽的深度为1～5mm，该沟槽的底面粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。

在上述的双重密封法兰中，所述阴面法兰盘的另一端面上通过第二圆弧过渡段连接有一阴面变径段。

在上述的双重密封法兰中，所述第二圆弧过渡段的圆弧半径为3～8mm，所述阴面变径段的斜率为1：5。

在上述的双重密封法兰中，所述进气通孔和所述出气通孔的直径为3～5mm。

在上述的双重密封法兰中，所述阳面法兰盘和阴面法兰盘的端面上沿一圆周分别对应地均布有若干个螺栓孔，所述圆周距该阳面法兰盘的外缘5-20mm。

由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型通过在阴面法兰盘中心的凹槽内放置带金属内环的柔性石墨缠绕垫片，从而可在阳面法兰盘中心的凸台的挤压下形成本法兰的具有良好的抗酸碱腐蚀能力的第一道密封面，以密封内部高温强腐蚀流体，并且通过在该凹槽外围开设放置内嵌有金属弹簧圈的金属C形密封圈的沟槽，从而使该金属C形密封圈形成本法兰的第二道密封面，同时还通过在凹槽和沟槽之间设置进气通孔和出气通孔以及连通该进气通孔/出气通孔和凹槽的倒角结构的保护气通道，从而可以通过将惰性气体从进气通孔吹入保护气通道内再从出气通孔排出以对保护气通道内空气进行排除，进而防止石墨缠绕垫片被空气中的水分和氧气氧化。综上，本实用新型通过石墨缠绕垫片和金属C形密封圈的双重密封作用以及用于将空气等氧化性介质与石墨垫片隔开的保护气通道，从而可以在超高温强腐蚀环境下稳定安全运行，并达到良好密封效果，同时为密封件提供良好使用条件，增加密封件的使用寿命，并且具有拆装方便的优点。

附图说明

图1是本实用新型一种双重密封法兰在装配完成时的结构剖视图；

图2是图1中A处的放大视图；

图3是本实用新型中阳面法兰盘的结构剖视图；

图4是本实用新型中阳面法兰盘的结构俯视图；

图5是本实用新型中阴面法兰盘的结构剖视图；

图6是本实用新型中阴面法兰盘的结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述。

请参阅图1至图6，本实用新型，即一种双重密封法兰，其包括阴面法兰盘1、阳面法兰盘2、石墨缠绕垫片3和金属C形密封圈4，其中：

阴面法兰盘1的一端面的中心设有凹槽11，该端面上围绕凹槽11开设有一沟槽12，且该端面上在凹槽11和沟槽12之间还对称开设有一进气通孔13和一出气通孔14，该进气通孔13与出气通孔14分别通过一保护气通道15与凹槽11连通；

阳面法兰盘2的一端面的中心设有与凹槽11匹配的凸台21；

石墨缠绕垫片3设置在凹槽11中，该石墨缠绕垫片3包括金属内环（图中未示）以及缠绕在该金属内环外缘的石墨层（图中未示）；

金属C形密封圈4容置在沟槽12中，该金属C形密封圈4包括金属弹簧圈（图中未示）以及包覆在该金属弹簧圈外缘的表面镀银或镀镍的高温镍基合金材料层（图中未示）。

在本实施例中，凹槽11的深度为4.5～5.5mm，该凹槽11的底面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3，从而与凸台12配合形成凹凸面密封；沟槽12的深度为1～5mm，该沟槽12的底面粗糙度为Ra0.8～Ra1.6；阴面法兰盘1的另一端面上通过第二圆弧过渡段7连接有一阴面变径段8，且该第二圆弧过渡段7的圆弧半径为3～8mm，该阴面变径段8的斜率为1：5。

在本实施例中，保护气通道15为从凹槽11的槽壁连通至进气通孔13和出气通孔14的靠近凸台21一端开口的倒角结构，当阴面法兰盘1和阳面法兰盘2配合装配后，该保护气通道15中即可通入惰性气体，以将其中的空气排出，从而防止石墨缠绕垫片3被空气中的水分和氧气氧化；进气通孔13和出气通孔14的直径为3～5mm。

在本实施例中，凸台21高出阳面法兰盘2的端面1.5～2.5mm，且该凸台21的表面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3，从而可压紧石墨缠绕垫片3形成致密密封；阴面法兰盘1和阳面法兰盘2的端面上沿一圆周分别对应地均布有若干个螺栓孔22（例如12个），且该圆周距该阳面法兰盘2的外缘5-20mm，以便于通过螺栓9和螺母10提供锁紧阴面法兰盘1和阳面法兰盘2的预紧力，从而使阴面法兰盘1和阳面法兰盘2压缩石墨缠绕垫片3和金属C形密封圈4，进而分别形成本法兰的两道密封面；阳面法兰盘2的另一端面上通过第一圆弧过渡段5连接有一阳面变径段6，且该第一圆弧过渡段5的圆弧半径为3～8mm，该阳面变径段6的斜率为1：5。

在本实施例中，阳面变径段6和阴面变径段8的斜率均比普通法兰的变径段的斜率小（普通法兰变径段的斜率为1.8:5），从而使得阳面变径段6和阴面变径段8的变化更加平稳，进而具有更好的力学性能。

例如，可将本实用新型的双重密封法兰与FLiNaK高温回路管道连接，该应用环境的温度最高为700℃，管道输送介质为FLiNaK熔盐。在该应用中，阴面法兰盘1的凹槽11的深度为5.2mm，放置在凹槽1内的石墨缠绕垫片3的金属内环的材料为高温镍基合金，石墨层的厚度为4.5mm，金属内环的厚度为3.2mm；阴面法兰盘1的沟槽12的内径为121.5mm，宽度为4.1mm，深度为1.27mm，沟槽12的底面粗糙度为Ra1.6，放置在沟槽12内的金属C形密封圈4的内嵌的金属弹簧圈的弹簧游丝材料为inconel718，高温镍基合金材料层的材料为inconel625，表面镀银。在装配时，将阳面法兰盘2同轴地与阴面法兰盘1压紧，阳面法兰盘2的凸台21的高度为2mm，凸台21的表面粗糙度为Ra3.2，凸台21所在的阳面法兰盘2的端面23的粗糙度为Ra1.6；阳面法兰盘2和阴面法兰盘1的螺栓孔22对应，通过M16的螺栓9、螺母10连接，并通过扳手拧紧，至此完成法兰的安装。使用时，在管道内部流体从阴面法兰盘1的法兰通孔16以及阳面法兰盘2的法兰通孔24流过之前，从进气通孔13通入惰性气体，将保护气通道15内的空气赶出，从而使保护气通道15形成惰性环境以保证石墨缠绕垫片3不被氧化破坏。

综上所述，本实用新型的法兰具有耐高温、抗腐蚀、密封性能良好等优点，可在最高使用温度达650℃的高温和强腐蚀条件下稳定工作，其中的保护气通道可将石墨缠绕垫片与空气隔开以防止其被氧化，保护气压力可根据通过法兰流体压力大小进行设定（保护气体压力稍微大于内部流体压力），本法兰可通过螺栓进行预紧密封。本实用新型适用于石油化工管道和核电管道的连接，特别是高温强腐蚀环境下的管道连接。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims

1.一种双重密封法兰，其包括阴面法兰盘和阳面法兰盘，其中，所述阴面法兰盘的一端面的中心设有凹槽，所述阳面法兰盘的一端面的中心设有与所述凹槽匹配的凸台，其特征在于，所述法兰还包括：设置在所述凹槽中的石墨缠绕垫片，以及金属C形密封圈；其中，所述阴面法兰盘的所述端面上围绕所述凹槽开设有一用于容置所述金属C形密封圈的沟槽，且所述阴面法兰盘的该端面上在所述凹槽和沟槽之间还对称开设有一进气通孔和一出气通孔，且所述进气通孔与出气通孔分别通过一保护气通道与所述凹槽连通。

2.根据权利要求1所述的双重密封法兰，其特征在于，所述保护气通道为从所述凹槽的槽壁连通至所述进气通孔和出气通孔的靠近所述凸台一端开口的倒角结构。

3.根据权利要求1所述的双重密封法兰，其特征在于，所述石墨缠绕垫片包括金属内环以及缠绕在该金属内环外缘的石墨层。

4.根据权利要求1所述的双重密封法兰，其特征在于，所述金属C形密封圈包括金属弹簧圈以及包覆在该金属弹簧圈外缘的表面镀银或镀镍的高温镍基合金材料层。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的双重密封法兰，其特征在于，所述凸台高出所述阳面法兰盘的端面1.5～2.5mm，且该凸台的表面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的双重密封法兰，其特征在于，所述阳面法兰盘的另一端面上通过第一圆弧过渡段连接有一阳面变径段。

7.根据权利要求7所述的双重密封法兰，其特征在于，所述第一圆弧过渡段的圆弧半径为3～8mm，所述阳面变径段的斜率为1：5。

8.根据权利要求1-4任意一项所述的双重密封法兰，其特征在于，所述凹槽的深度为4.5～5.5mm，该凹槽的底面粗糙度为Ra3.2～Ra6.3。

9.根据权利要求1-4任意一项所述的双重密封法兰，其特征在于，所述沟槽的深度为1～5mm，该沟槽的底面粗糙度为Ra0.8～Ra1.6。

10.根据权利要求1-4任意一项所述的双重密封法兰，其特征在于，所述阴面法兰盘的另一端面上通过第二圆弧过渡段连接有一阴面变径段。

11.根据权利要求10所述的双重密封法兰，其特征在于，所述第二圆弧过渡段的圆弧半径为3～8mm，所述阴面变径段的斜率为1：5。

12.根据权利要求1-4任意一项所述的双重密封法兰，其特征在于，所述进气通孔和所述出气通孔的直径为3～5mm。

13.根据权利要求1-4任意一项所述的双重密封法兰，其特征在于，所述阳面法兰盘和阴面法兰盘的端面上沿一圆周分别对应地均布有若干个螺栓孔，所述圆周距该阳面法兰盘的外缘5-20mm。