法蘭密封面張開量的測量裝置制造方法
【專利摘要】法蘭密封面張開量的測量裝置，包括兩個磁性座，兩個磁性座分別吸附在承壓容器上密封連接的兩個法蘭的安裝孔的內壁面上，固定支架、頂推支架分別裝在兩個磁性座上，短彈簧片及長彈簧片的一端固定裝在固定支架上，兩個彈簧片的另一端懸置，且均沿法蘭的徑向延伸，兩個彈簧片固定端的兩側均設有一個應變片，短彈簧片上的兩個應變片及長彈簧片上的兩個應變片均為半橋連接；頂推支架上設有兩個軸向頂推腳，所述兩個頂推腳中的一個與短彈簧片的懸置端抵接，所述兩個頂推腳中的另一個與長彈簧片的懸置端抵接，所述四個應變片的連接導線經水密接插件引出。本發明能夠在承壓容器內高壓水環境中對法蘭密封面的張開量進行測量。
【專利說明】法蘭密封面張開量的測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及法蘭密封測量【技術領域】，具體涉及在承壓容器內高壓水環境條件中測量法蘭密封面張開量的裝置。
【背景技術】
[0002]高壓法蘭密封是承壓容器常用的密封形式，通常采用具有自密封作用的O形橡膠圈安裝在法蘭密封面的溝槽內，由于預密封作用O形圈與法蘭密封面及密封面上的溝槽底面緊密接觸，承壓容器內的水介質通過法蘭密封面間隙進入溝槽時只能對O形密封圈的一個側面起作用，當承壓容器內的壓力增大時，把O形密封圈推向溝槽另一側面，從而將O型密封圈擠壓成D形，并把壓力傳遞給法蘭接觸面，如此進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，由于法蘭密封面之間存在間隙，當承壓容器內壓力過高時，法蘭密封面在軸向載荷的作用下會產生張開變形，使得密封面間隙增加，可能會出現O形密封圈的“膠料擠出”現象，由此導致密封失效，因此，在承壓容器的密封結構設計時，尤其是對于超高壓容器或大尺寸的承壓容器的密封結構設計，必須知悉在設計壓力時法蘭密封面的最大張開量，并以此為主要依據設計密封圈和溝槽的結構形式及尺寸，從而保證承壓容器的可靠密封。
[0003]目前，承壓容器的法蘭密封面張開量的分析主要是采用有限元分析軟件在確定的結構尺寸和設計壓力下進行模擬計算，得到法蘭密封面張開量的理論值，并將其作為后續密封結構設計的尺寸依據，然而由于缺少在承壓容器內高壓水環境中對法蘭密封面實際張開量進行測量的裝置，因而無法對理論計算值進行實際測試驗證?，F有技術中鮮少有法蘭密封面張開量的測量技術，中國專利ZL201110462716.X公開了 “一種法蘭密封面的測量裝置”，其主要應用于法蘭生產制造過程中由于焊接及熱處理工藝造成的法蘭密封面變形的測量，其無法適用于在承壓容器內高壓水下環境中對法蘭密封面張開量的測量，又如中國專利ZL20132011942.3公開的“一種風力發電機組塔筒法蘭開口檢測裝置”，其雖然是通過應變片應變測量從而檢測塔筒法蘭開口量，并與最大理論值進行比較從而實時監測法蘭開口情況，但是其在法蘭連接面的外側設置應變片，而且測量的是法蘭徑向應變，同樣無法適用于在承壓容器內高壓水下環境中對法蘭密封面張開量的測量。
【發明內容】
[0004]本 申請人:針對現有技術中的上述缺點進行改進，提供一種法蘭密封面張開量的測量裝置，其能夠在承壓容器內高壓水環境中對法蘭密封面的張開量進行測量，且結構簡單，操作方便。
[0005]本發明的技術方案如下:
法蘭密封面張開量的測量裝置，包括磁性座一及磁性座二，所述兩個磁性座依靠其磁性分別吸附在承壓容器的法蘭一、法蘭二上的安裝孔的內壁面上，法蘭一與法蘭二密封連接；固定支架與磁性座一固接，短彈簧片及長彈簧片的一端固定裝在固定支架上，短彈簧片及長彈簧片的另一端懸置，且均沿所述兩個法蘭的徑向延伸，短彈簧片固定端及長彈簧片固定端的兩側均設有一個應變片，短彈簧片上的兩個應變片及長彈簧片上的兩個應變片均為半橋連接，且短彈簧片上的兩個應變片及長彈簧片上的兩個應變片沿所述兩個法蘭的軸向粘貼；頂推支架固定裝在磁性座二上，頂推支架上設有沿所述兩個法蘭軸向凸出的兩個頂推腳，所述兩個頂推腳中的一個與短彈簧片的懸置端抵接，所述兩個頂推腳中的另一個與長彈簧片的懸置端抵接，所述四個應變片的連接導線經水密接插件引出。
[0006]其進一步技術方案為:
所述固定支架帶有直角結構，固定支架通過所述直角結構緊貼在磁性座一上，且所述直角結構的軸向板與磁性座一固接，短彈簧片及長彈簧片的一端均與所述直角結構的徑向板的同一端固接。
[0007]所述頂推支架帶有直角結構，頂推支架通過所述直角結構緊貼在磁性座二上，且所述直角結構的軸向板與磁性座二固接，兩個頂推腳設在所述直角結構的徑向板上。
[0008]本發明的技術效果:
本發明通過將所述彈簧片設置成預彎曲變形的懸臂形式，通過測量在承壓容器內高壓水介質的軸向載荷的作用下所述彈簧片的應變變化量，并根據懸臂梁的應變和撓度之間的函數關系，即能夠實現在承壓容器內高壓水環境中對法蘭密封面的實際張開量的實時測量；本發明通過一長一短兩個彈簧片的設置，不僅能夠測量法蘭密封面在試驗壓力下沿法蘭軸向的實際張開量，而且能夠測量法蘭密封面的張開角度。利用本發明獲得的實際測量值不僅能夠對有限元方法計算出的理論值進行測試驗證，而且能夠為法蘭密封結構的結構形式和尺寸提供更為精確的設計依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的剖視結構示意圖。
[0010]圖2為本發明所述固定支架的側視圖。
[0011]圖3為本發明所述頂推支架的側視圖。
[0012]其中:1、磁性座一 ；2、磁性座二 ；3、法蘭一 ；4、法蘭二 ；5、固定支架；6、短彈簧片；
7、長彈簧片；8、應變片；9、頂推支架；91、頂推腳；10、連接導線；11、水密接插件；12、O型密封圈；13、應變儀。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖，說明本發明的【具體實施方式】。
[0014]見圖1,本發明包括磁性座一 I及磁性座二 2，所述兩個磁性座依靠其磁性分別吸附在承壓容器的法蘭一 3、法蘭二 4上的安裝孔的內壁面上，具體地，法蘭一 3、法蘭二 4分別為承壓容器的筒體法蘭、筒帽法蘭，法蘭一 3與法蘭二 4之間通過O型密封圈12形成端面密封連接；固定支架5與磁性座一 I固接，短彈簧片6及長彈簧片7的一端固定裝在固定支架5上，短彈簧片6及長彈簧片7的另一端懸置，且短彈簧片6及長彈簧片7的懸置端均沿所述兩個法蘭的徑向延伸，短彈簧片6固定端及長彈簧片7固定端的兩側均設有一個應變片8，短彈簧片6上的兩個應變片8及長彈簧片7上的兩個應變片8均為半橋連接，且短彈簧片6上的兩個應變片8及長彈簧片7上的兩個應變片8沿所述兩個法蘭的軸向粘貼；頂推支架9固定裝在磁性座二 2上，頂推支架9上設有沿所述兩個法蘭軸向凸出的兩個頂推腳91，兩個頂推腳91中的一個與短彈簧片6的懸置端抵接，兩個頂推腳91中的另一個與長彈簧片7的懸置端抵接，四個應變片8的連接導線10經水密接插件11引出至外部動態應變儀13，水密接插件11設在所述兩個法蘭的任一法蘭上。
[0015]具體地,見圖1、圖2,所述固定支架5帶有直角結構，固定支架5通過所述直角結構緊貼在磁性座一 I上，且所述直角結構的軸向板與磁性座一 I通過固定螺栓固接，短彈簧片6及長彈簧片7的一端均與所述直角結構的徑向板的同一端通過固定螺栓固接；見圖1、圖3，所述頂推支架9帶有直角結構，頂推支架9通過所述直角結構緊貼在磁性座二 2上，且所述直角結構的軸向板與磁性座二 2通過固定螺栓固接，兩個頂推腳91設在所述直角結構的徑向板上。所謂“軸向”、“徑向”，分別指所述兩個法蘭的軸向、徑向。而且，為了可微調固定支架5在磁性座一 I上的裝配位置、頂推支架9在磁性座二 2上的裝配位置，固定支架5所述直角結構的軸向板、頂推支架9所述直角結構的軸向板上均設有與固定螺栓配合的腰形孔。
[0016]本發明的測量過程如下:
見圖1，初始安裝時通過磁性座一 I和磁性座二 2的軸向間距的設定，使頂推支架9的兩個頂推腳91分別頂推短彈簧片6和長彈簧片7的懸置端，利用頂推腳91的頂推力確保兩個彈簧片產生一定的預彎曲(在彈簧片的線彈性范圍內彎曲)，在承壓容器內水壓力逐漸增加的過程中，由于軸向載荷的作用，承壓容器的法蘭密封面逐漸張開，磁性座一 I與磁性座二 2之間的距離隨著法蘭密封面的張開而增加，從而使得固定支架5與頂推支架9之間的距離逐漸增加，短彈簧片5與長彈簧片6的彎曲變形則逐漸減小，應用外部動態應變儀13和計算機控制系統采集所述兩個彈簧片固定端的應變輸出，根據懸臂梁的應變——撓度關系函數，利用所述兩個彈簧片固定端的應變輸出數據，即可以得到承壓容器法蘭密封面的張開量。由于所述兩個法蘭固定連接，因此在承壓容器內高壓水的軸向載荷作用下，法蘭密封面的張開路徑并不是單純的沿法蘭軸向張開，而是呈現具有一定張開角度的“V”字形張開，因此，本發明進一步采用一長一短兩個彈簧片進行測量，通過長、短兩個彈簧片的測量的位移以及二者的位移差，不僅能夠測量法蘭密封面在試驗壓力下沿法蘭軸向的實際張開量，而且能夠測量法蘭密封面的張開角度。
[0017]本發明通過將一長一短兩個彈簧片設置成預彎曲變形的懸臂形式，通過測量在承壓容器內高壓水介質的軸向載荷的作用下所述兩個彈簧片的應變變化量，并根據懸臂梁的應變和撓度之間的函數關系，即能夠實現在承壓容器內高壓水環境中對法蘭密封面的實際張開量的實時測量。
[0018]以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的范圍參見權利要求，在本發明的保護范圍之內，可以作任何形式的修改。
【權利要求】
1.法蘭密封面張開量的測量裝置，其特征在于:包括磁性座一(I)及磁性座二(2)，所述兩個磁性座依靠其磁性分別吸附在承壓容器的法蘭一(3)、法蘭二(4)上的安裝孔的內壁面上，法蘭一(3)與法蘭二(4)密封連接；固定支架(5)與磁性座一(I)固接，短彈簧片(6)及長彈簧片(7)的一端固定裝在固定支架(5)上，短彈簧片(6)及長彈簧片(7)的另一端懸置，且均沿所述兩個法蘭的徑向延伸，短彈簧片(6)固定端及長彈簧片(7)固定端的兩側均設有一個應變片(8)，短彈簧片(6)上的兩個應變片(8)及長彈簧片(7)上的兩個應變片(8)均為半橋連接，且短彈簧片(6)上的兩個應變片(8)及長彈簧片(7)上的兩個應變片(8)沿所述兩個法蘭的軸向粘貼；頂推支架(9)固定裝在磁性座二(2)上，頂推支架(9)上設有沿所述兩個法蘭軸向凸出的兩個頂推腳(91)，所述兩個頂推腳(91)中的一個與短彈簧片(6)的懸置端抵接，所述兩個頂推腳(91)中的另一個與長彈簧片(7)的懸置端抵接，所述四個應變片(8 )的連接導線(10 )經水密接插件(11)引出。
2.按權利要求1所述的法蘭密封面張開量的測量裝置，其特征在于:所述固定支架(5)帶有直角結構，固定支架(5 )通過所述直角結構緊貼在磁性座一(I)上，且所述直角結構的軸向板與磁性座一(I)固接，短彈簧片(6)及長彈簧片(7)的一端均與所述直角結構的徑向板的同一端固接。
3.按權利要求1或2所述的法蘭密封面張開量的測量裝置，其特征在于:所述頂推支架(9)帶有直角結構，頂推支架(9)通過所述直角結構緊貼在磁性座二(2)上，且所述直角結構的軸向板與磁性座二(2)固接，兩個頂推腳(91)設在所述直角結構的徑向板上。
【文檔編號】G01B7/02GK103868443SQ201410107762
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優先權日:2014年3月21日
【發明者】吳國慶, 王永軍, 沈永春 申請人:中國船舶重工集團公司第七○二研究所
專業數控銑床產品供應商
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