[发明专利]法兰密封面张开量的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及法兰密封测量技术领域，具体涉及在承压容器内高压水环境条件中测量法兰密封面张开量的装置。

背景技术

高压法兰密封是承压容器常用的密封形式，通常采用具有自密封作用的O形橡胶圈安装在法兰密封面的沟槽内，由于预密封作用O形圈与法兰密封面及密封面上的沟槽底面紧密接触，承压容器内的水介质通过法兰密封面间隙进入沟槽时只能对O形密封圈的一个侧面起作用，当承压容器内的压力增大时，把O形密封圈推向沟槽另一侧面，从而将O型密封圈挤压成D形，并把压力传递给法兰接触面，如此进一步提高了密封效果。然而，O形密封圈的自密封能力是有限的，由于法兰密封面之间存在间隙，当承压容器内压力过高时，法兰密封面在轴向载荷的作用下会产生张开变形，使得密封面间隙增加，可能会出现O形密封圈的“胶料挤出”现象，由此导致密封失效，因此，在承压容器的密封结构设计时，尤其是对于超高压容器或大尺寸的承压容器的密封结构设计，必须知悉在设计压力时法兰密封面的最大张开量，并以此为主要依据设计密封圈和沟槽的结构形式及尺寸，从而保证承压容器的可靠密封。

目前，承压容器的法兰密封面张开量的分析主要是采用有限元分析软件在确定的结构尺寸和设计压力下进行模拟计算，得到法兰密封面张开量的理论值，并将其作为后续密封结构设计的尺寸依据，然而由于缺少在承压容器内高压水环境中对法兰密封面实际张开量进行测量的装置，因而无法对理论计算值进行实际测试验证。现有技术中鲜少有法兰密封面张开量的测量技术，中国专利ZL201110462716.X公开了“一种法兰密封面的测量装置”，其主要应用于法兰生产制造过程中由于焊接及热处理工艺造成的法兰密封面变形的测量，其无法适用于在承压容器内高压水下环境中对法兰密封面张开量的测量，又如中国专利ZL20132011942.3公开的“一种风力发电机组塔筒法兰开口检测装置”，其虽然是通过应变片应变测量从而检测塔筒法兰开口量，并与最大理论值进行比较从而实时监测法兰开口情况，但是其在法兰连接面的外侧设置应变片，而且测量的是法兰径向应变，同样无法适用于在承压容器内高压水下环境中对法兰密封面张开量的测量。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种法兰密封面张开量的测量装置，其能够在承压容器内高压水环境中对法兰密封面的张开量进行测量，且结构简单，操作方便。

本发明的技术方案如下：

法兰密封面张开量的测量装置，包括磁性座一及磁性座二，所述两个磁性座依靠其磁性分别吸附在承压容器的法兰一、法兰二上的安装孔的内壁面上，法兰一与法兰二密封连接；固定支架与磁性座一固接，短弹簧片及长弹簧片的一端固定装在固定支架上，短弹簧片及长弹簧片的另一端悬置，且均沿所述两个法兰的径向延伸，短弹簧片固定端及长弹簧片固定端的两侧均设有一个应变片，短弹簧片上的两个应变片及长弹簧片上的两个应变片均为半桥连接，且短弹簧片上的两个应变片及长弹簧片上的两个应变片沿所述两个法兰的轴向粘贴；顶推支架固定装在磁性座二上，顶推支架上设有沿所述两个法兰轴向凸出的两个顶推脚，所述两个顶推脚中的一个与短弹簧片的悬置端抵接，所述两个顶推脚中的另一个与长弹簧片的悬置端抵接，所述四个应变片的连接导线经水密接插件引出。

其进一步技术方案为：

所述固定支架带有直角结构，固定支架通过所述直角结构紧贴在磁性座一上，且所述直角结构的轴向板与磁性座一固接，短弹簧片及长弹簧片的一端均与所述直角结构的径向板的同一端固接。

所述顶推支架带有直角结构，顶推支架通过所述直角结构紧贴在磁性座二上，且所述直角结构的轴向板与磁性座二固接，两个顶推脚设在所述直角结构的径向板上。

本发明的技术效果：

本发明通过将所述弹簧片设置成预弯曲变形的悬臂形式，通过测量在承压容器内高压水介质的轴向载荷的作用下所述弹簧片的应变变化量，并根据悬臂梁的应变和挠度之间的函数关系，即能够实现在承压容器内高压水环境中对法兰密封面的实际张开量的实时测量；本发明通过一长一短两个弹簧片的设置，不仅能够测量法兰密封面在试验压力下沿法兰轴向的实际张开量，而且能够测量法兰密封面的张开角度。利用本发明获得的实际测量值不仅能够对有限元方法计算出的理论值进行测试验证，而且能够为法兰密封结构的结构形式和尺寸提供更为精确的设计依据。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图。

图2为本发明所述固定支架的侧视图。

图3为本发明所述顶推支架的侧视图。