[发明专利]无垫片密封法兰及密封方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种法兰，具体的涉及一种无垫片密封法兰及密封方法。

背景技术：

法兰连接结构是一个组合件，一般是由联接件(螺栓、螺母)、被联接件(法兰)和密封元件(垫片)组成。其功能是保证联接紧密、不泄漏，且具有足够的强度。

普通法兰在联接压力容器或管路时是依靠两法兰之间的密封元件——垫片的回弹力来实现密封的。其防止流体泄漏的基本原理是在联接处增加液体流动的阻力。当压力介质通过密封面的阻力降大于密封面两侧的介质压力差时，介质就被密封住了。这种阻力的增加是依靠垫片与法兰密封面间的密封比压来实现的。

垫片在较大的预紧力和较高温度时会变形失效，引起泄漏。由于法兰环与垫片不是一个整体，安装困难，且经过一段时间的使用就需要更换垫片；特别是当密封处温度较高时，垫片容易卡死或粘结在密封面上，检修时不仅拆卸不方便，而且还需修复密封面。

发明内容：

本发明的目的是提供一种无垫片密封法兰及密封方法，将密封面设计成圆弧面与平面接触，密封效果好，方便了安装和检修。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

无垫片密封法兰，其组成包括：具有联接件孔的法兰体，所述的法兰体的密封面轴向断面为弧形面，所述的法兰体的上法兰内壁上垂直于轴向开有环形槽。

所述的无垫片密封法兰，所述的弧形面为圆弧面，所述的环形槽与法兰体的接触面为圆弧面。

无垫片密封法兰的密封方法，所述的法兰体的密封口为线接触，在小的预紧力作用下能够获得较大的初始密封比压，工作时通过介质压力的作用，使密封口背面产生轴向压力，所述的环形槽在内压力作用下产生轴向弹性变形对内压引起的密封面轴向位移进行补偿，实现自紧密封。

本发明的有益效果：

1.本发明不需要密封垫片，将密封面改为圆弧面，即将已有的面接触变为线接触，密封效果好，靠螺栓力获得初始密封比压，工作时由于介质压力的作用，密封口背面会产生轴向压力，使工作密封比随介质的压力增大而增大，达到密封的目的。

2.本发明不使用垫片，避免了垫片易卡死或粘结在密封面上所带来的不便，可以大大方便安装和检修，特别是在高温高压装置的应用中更有着不可替代的意义。

3.本发明的结构简单，制造方便，便于对中；采用线接触密封，在较小的螺栓力作用下就可以产生较大的密封比压，因此在相同的压力等级时所需法兰盘厚度较小，螺栓直径较小，可以节省材料；由于不需要另外加工和拆装垫片，可以减少加工费用，大大减小安装检修难度和工作量，且避免了因拆卸垫片造成密封面的划痕，大大提高劳动效率；特别是带有圆弧面的环形槽在内压力作用下所产生的轴向弹性变形对内压引起的密封面轴向位移起补偿作用，实现自紧密封；带有圆弧面的环形槽所具有的弯曲变形能力远比垫片的回弹力产生的变形能力强，大大提高了密封的可靠性；这种密封结构在压力和温度反复波动的场合以及高温高压装置的应用中有着不可替代的意义。较佳的使用范围为：压力10～34MPa，公称直径小于1000mm。

附图说明：

附图1是本产品的结构示意图。

附图2是附图1的局部放大图。

具体实施方式：

实施例1：

无垫片密封法兰，其组成包括：具有联接件孔1的法兰体2，所述的法兰体的密封面轴向断面为弧形面3，所述的法兰体的上法兰内壁上垂直于轴向开有环形槽4。所述的无垫片密封法兰用于承受内压力容器或其管路的可拆连接处的密封，所述的法兰体分为上法兰和下法兰，当用于管路连接时，上法兰和下法兰分别连接管路，再通过螺栓螺母连接固定，实现密封的目的。

实施例2：

所述的无垫片密封法兰，所述的弧形面为圆弧面，所述的环形槽与法兰体的接触面为圆弧面5，所述的环形槽的外径处采用圆弧形状(在经线平面上)。

实施例3：

无垫片密封法兰的密封方法，所述的法兰体的密封口为线接触，在小的预紧力作用下能够获得较大的初始密封比压，工作时通过介质压力的作用，使密封口背面产生轴向压力，所述的环形槽在内压力作用下产生轴向弹性变形对内压引起的密封面轴向位移进行补偿，实现自紧密封。

本发明的静密封结构与传统法兰密封组件的根本区别是在一对密封副之间不需要密封垫片，这是一个革命性的创新。密封口为线接触，在较小的预紧力作用下即可获得较大的初始密封比压；工作时由于介质压力的作用，密封口背面会产生轴向压力，使类似悬臂梁的6处发生弹性弯曲，由于此处弹性弯曲变形能力强，在压力反复波动时能及时回弹，其设计成圆弧形的密封面在环板发生翻转时仍然能保持与另一个平形密封面的线接触，且介质压力越高，密封比压力越大，所以特别适用于压力和温度反复波动的场合，以及高温高压装置的密封。这一弹性变形补偿了在内压力作用下密封副向着分离方向的位移，致使圆弧7处与平面8处的线接触处工作密封比压随着介质压力的增大而增大，产生自紧作用，从而保持足够的工作密封比压，达到密封目的。环形槽的外径处采用的圆弧形状可以减小应力集中，工作中反复发生补偿位移时，可以提高疲劳强度。附图2中9所指箭头代表介质压力，10所示为密封口，上下的一对箭头代表轴向力。