[实用新型]“山字型”高压自紧式法兰

说明书

本实用新型公开了“山字型”高压自紧式法兰，其耐高温性能更好，解决了现有技术中的问题。上述“山字型”高压自紧式法兰，“山字型”高压自紧式法兰，包括套节、卡套、螺栓、螺母及“山字型”密封环；“山字型”密封环，其环向剖切面的结构包括三角形筋部和三角形筋部两侧对称设置的双臂；三角形的臂上表面与其远离三角形筋部的端面交接处为弧面，其为“山字型”密封环的密封弧面。

技术领域

本实用新型涉及一种全新的“山字型”密封，具体涉及一种应用在深度发展的石油、石化、化工、煤化工、船舶、冶金、航空、航天、军事、国防、合成材料等领域的基于inconel（因可镍）类似材料的耐高温的“山字型”高压自紧式法兰。

背景技术

法兰是管道连接件，在工业生产装置、输送工程、航空航天、国防、军事等设备和管道上，以及设备间的连接必不可少，同时也是需求量非常大的通用管件。

传统法兰都可简化为平焊法兰作受力分析，其采用强制密封结构，在螺栓预紧力作用下，密封垫、垫片往往材质的硬度都比法兰低，受到挤压变形，法兰密封面上凹凸不平的微隙被填满，同时密封面上形成密封抵压，以达到密封的作用。传统法兰的缺陷是：

（1）带压运行时，管道内压将使密封面沿管道方向松弛，从而降低了连接处密封性能，因此，势必加大了安装时螺栓预紧载荷，从而相应也加大了法兰盘所能承受的法兰弯矩，所以法兰的结构尺寸也就显得粗大，即使这样，也无法避免法兰连接在工作状态下的密封比压要较预紧状态下更低这一严重缺陷。

（2）由于连接螺栓平行于管道方向，因此在运行状态下所产生的管道系统附加载荷，诸如:管道拉伸压缩、压力波动、弯矩、扭矩、冲击等，将首先直接由法兰连接螺栓承担，同样导致法兰连接预紧效果的下降，而影响连接的密封性能。

（3）螺栓力实际工程中，由于温差、弯矩、扭矩、冲击等载荷存在，螺栓力在360°方向不可能均匀受力，也就是当密封面上有效密封比压受到破坏，即事故发生。

这就是传统法兰管道系统（特别是在高温高压下）很难完全杜绝跑、冒、滴、漏的根本原因。因此，现代石油、石化、化工、煤化工、船舶、冶金、航空、航天、军事、国防、合成材料等领域采用传统法兰和管道连接，靠密封垫的局部塑性挤压变形来实现密封，连接的可靠性差，连接处易出现跑、冒、滴、漏的问题，因此事故频发，每年国家有六千多起重大安全事故，需要大量的时间去维修和保养，中断生产流程给企业带来经济损失和人员伤亡。

随着，石油、石化、化工、煤化工、船舶、冶金、航空、航天、军事、国防、合成材料等领域的深度发展，传统的连接方式已经适应不了时代的需求，尤其是高温高压、深冷高压需要新的力学结构、特殊材料才能满足实时需求。

现在工程项目上，针对上述现有普通法兰改进后的新型管道连接器，有美国GRAYLOC、英国VECTOR、意大利G-LOK、中国成都植源机械科技有限公司（申请人）ZY-LOC，四个国家产品机理相似，但结构都不一样，力学建模、计算也不一样，不可互换。

中国专利文件200720079783.2公开了一种高压自紧式法兰，其是申请人在针对公司产品ZY-LOC提出的中国专利申请，其结构包括卡套、套节、T型密封环和螺栓。在此结构中，T型密封环是核心的密封部件。T型密封环包括位于中间的筋，筋两侧是T型臂，T型臂在套节的强行挤压下可以有效的收缩和扩张，形成弹性密封，T型臂在套节的挤压下，360°均匀受力。这也就是其不会产生泄露的原因。但是其结构在800℃左右的高温条件下，密封效果会变差。经分析，这是由于T型密封环的两臂较薄，高温下，刚度不够，容易产生变形。

因此，申请人发明了一种在高温（800℃左右）、高压（20MPa左右）、类似inconel（因可镍）材料的条件下的一种新型密封形式。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供“山字型”高压自紧式法兰，适合高温下使用，抵御变形能力强。