专利名称：一种燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管道连接用膨胀密封装置，尤其是涉及一种燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，主要用于对燃气轮机试验台上的气体管道进行密封，通常应用在超大口径进排气管道中。
背景技术：
燃气轮机是21世纪动力设备的核心，也是目前世界上标志一个国家工业基础先进程度的关键技术。目前，全世界从事燃气轮机研究、设计、生产和销售的著名企业有28家，全世界使用的工业燃气轮机约有5万台，而且全球的燃气轮机市场几乎被欧美公司所垄断。为了不落后，我国各燃汽轮机公司积极开展技术研发，纷纷建立起燃气轮机试验台。燃气轮机试验台不同于其他试验台在工程中的应用，这是因为燃气轮机试验台仅仅是针对新产品进行试验的，需要经常性的进行拆卸和安装，在拆装过程中所涉及到的管道连接密封问题一直是本领域中难以有效攻克的技术问题。现在也有很多常用的密封装置，如有机械密封装置、填料密封装置、干气密封装置等，这些密封装置应用于不同设备的密封部位中时，确实能够起到良好的密封效果，但是，针对燃气轮机试验台上的管道密封问题，涉及到经常性的拆装，如果采用这些常用的密封形式，有如下几个缺点和不足:1、燃气轮机的管道截面积一般能够达到5-10m2，气量能够达到50万-100万m3/h，常规的密封形式需要加工专门的法兰面和密封件，法兰面加工难度大，加工工艺复杂，成本高；2、由于需要经常进行拆装，密封件的使用寿命非常有限，从而大大降低了使用寿命，易损件的经济成本很大；3、在每次拆卸后，需要进行重新安装时，管道的对接定位非常困难，对操作人员的技术要求较高，耗时耗力，大大增加了工作量。目前也有连接快速的装置，如
公开日为1996年05月15日，公开号为CN2227249的中国专利中，公开了一种·快速管道连接器，该快速管道连接器的管箍及密封件靠流体压力膨胀密封，在可以对接并相互固定的两刚性半圆壳体中，卧装内圆横截面为直线的环形弹性衬胆，内圆上设有环形开口，壳体的两侧面设有高于衬胆的定位台；该快速管道连接器虽然能够减少对被连接件的机加工量少，安装快速，但是，两根被连接管之间的对接定位要求较高，且两根被连接管在使用时不能出现受力不均的情况，否则会大大影响密封性能。综上所述，现在还没有一种连接快速、方便、对法兰面加工要求低、密封效果好、特别适用于大型试验装置的进排气管道中的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，连接快速，使用方便，密封效果好，对法兰面加工要求低的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置。本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置的结构特点在于:包括固定管道、下法兰、膨胀密封器、气嘴、紧固螺母和密封器固定座，所述下法兰固定在固定管道的上端，该下法兰的上表面为下法兰平面，所述下法兰中设置有一个气嘴通孔，该气嘴通孔的形状和大小均与气嘴相匹配，所述气嘴的外壁设置有外螺纹；所述膨胀密封器为环状结构，所述膨胀密封器的形状和固定管道的形状相匹配，该膨胀密封器的大小大于固定管道的管口大小，所述膨胀密封器包括密封底座、连接件和膨胀件，所述密封底座的底部为密封底平面，该密封底座的顶部固定在连接件的底部，所述膨胀件中设置有一个密闭的膨胀内腔，该膨胀件的顶部为密封顶平面，所述膨胀件的底部固定在连接件的顶部，所述膨胀密封器中设置有一个气孔，所述气孔的上端位于膨胀内腔中，该气孔的下端位于密封底平面中，所述气嘴固定在气孔中；所述膨胀密封器通过密封器固定座固定在下法兰的下法兰平面上，所述 密封底平面与下法兰平面贴合，所述气嘴通过紧固螺母固定在下法兰的气嘴通孔中，该气嘴和紧固螺母之间螺纹连接。由此使得本发明的结构设计合理，使用方便，密封效果好，对法兰面的加工要求低，无需对法兰面进行特殊加工，通常情况下，本发明中膨胀密封器的膨胀量在高度方向上可以达到20mm，使用时，固定有上法兰的活动管道置于下法兰的上方，使得膨胀密封器位于上法兰和下法兰之间，上法兰的法兰面与膨胀密封器的顶部之间可以存在间距，也可以直接接触，当外界的流体从气嘴进入膨胀密封器的膨胀内腔时，膨胀内腔膨胀，使得膨胀密封器的顶部与上法兰的法兰面牢牢的贴合，在膨胀密封器和上法兰之间起到密封作用，此外，膨胀密封器中的密封底平面与下法兰平面贴合，当膨胀内腔中充满流体时，密封底平面与下法兰平面牢牢的贴合，在膨胀密封器和下法兰之间起到密封作用，从而达到固定管道和活动管道密封的目的。当需要拆卸活动管道时，只需将膨胀内腔中的流体排除即可，膨胀密封器和上法兰之间就会自动分离。本发明连接测试用的管道非常快速，安装和拆卸非常方便，非常适合用于连接需要经常性的进行拆卸和安装的燃气轮机试验台气体管道中，有效克服了燃气轮机试验台气体管道在拆装过程中所涉及到的管道连接密封的技术问题。作为优选，本发明所述密封器固定座包括内壁定位板和外壁定位板，所述内壁定位板和外壁定位板均固定在下法兰的下法兰平面上，该内壁定位板和外壁定位板分别顶在密封底座的内壁和外壁上。由此使得本发明能够更加方便的对膨胀密封器进行定位，确保膨胀密封器的密封性能更加可靠。作为优选，本发明所述膨胀密封器的环状结构为矩形结构、圆环形结构或正多边形结构。由此使得本发明的适用面更广，能够符合不同形状的气体管道的密封需求。作为优选，本发明所述膨胀密封器为一体式结构。由此使得本发明中膨胀密封器的结构设计更加合理。作为优选，本发明所述膨胀密封器的材质为丁基橡胶。作为优选，本发明所述膨胀内腔的横截面为条状结构，该条状结构的两端均为半圆形。由此使得本发明中的膨胀密封器的膨胀效果更好，能够更加有效的确保气体管道的密封性能。作为优选，本发明所述膨胀密封器中的气孔为竖直状结构。作为优选，本发明所述连接件的内侧和外侧分别为内槽和外槽，所述密封器固定座还包括内槽定位板和外槽定位板,所述内槽定位板和外槽定位板分别固定在内壁定位板和外壁定位板上,该内槽定位板和外槽定位板分别卡在连接件的内槽和外槽中。由此使得本发明中的密封器固定座的结构设计更加合理，能够更加方便的对膨胀密封器进行定位，确保膨胀密封器的密封性能更加可靠。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:结构简单，设计合理，使用方便，能够有效的对固定管道和活动管道进行密封，密封效果好，对法兰面的加工要求低，无需对法兰面进行特殊加工。本发明主要用于对燃气轮机试验台上的气体管道进行密封，通常应用在超大口径进排气管道中，当需要安装活动管道时，将固定有上法兰的活动管道固定在下法兰的上方，不需要固定上法兰和下法兰，膨胀密封器位于上法兰和下法兰之间，当外界的流体从气嘴进入膨胀密封器的膨胀内腔时，膨胀内腔进行膨胀，使得膨胀密封器的顶部与上法兰的法兰面紧紧的贴合在一起，在膨胀密封器和上法兰之间起到密封作用，与此同时，密封底平面与下法兰平面也紧紧的贴合在一起，在膨胀密封器和下法兰之间起到密封作用，从而达到将固定管道和活动管道进行密封的目的。由此可见，本发明中活动管道的安装空间很大，上法兰的法兰面与膨胀密封器的顶部之间可以存在间距，也可以直接接触，通常情况下，只要将活动管道的法兰面 接口固定在离下法兰面20_范围内即可，不需要再使用螺栓将两个法兰面紧固在一起，无需精确的对活动管道进行定位和对接，减少了工作量，活动管道的安装非常方便。当需要拆卸活动管道时，只需将膨胀内腔中的高压流体排出即可，膨胀密封器和上法兰之间就会自动分离，然后再将活动管道拆卸下来。由上可知，本发明连接测试用的管道非常快速，活动管道的安装和拆卸非常方便，非常适合用于连接需要经常性的拆卸和安装的燃气轮机试验台气体管道中，能够有效克服燃气轮机试验台气体管道在拆装过程中所涉及到的管道连接密封的技术问题，经常进行拆装也不会影响膨胀密封器的使用寿命。固定管道和活动管道之间进行密封时，膨胀密封器的顶部与上法兰的法兰面紧紧的贴合在一起，密封底平面与下法兰平面也紧紧的贴合在一起，无需加工专门的法兰面和密封件，克服了法兰面加工难度大的技术问题。
图1是本发明实施例中燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置的结构示意图。图2是本发明实施例中膨胀密封器的结构示意图。图3是图2中A处放大后的结构示意图。图4是图3中B-B面的剖面放大结构示意图。图5是图3中C-C面的剖面放大结构示意图。图6是本发明实施例中的膨胀密封器、气嘴和紧固螺母相连接后的放大结构示意图。图7是带有上法兰的活动管道安装在本发明实施例的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置上的结构示意图，此时，膨胀密封器还没有进行充气，膨胀密封器与上法兰之间是相互分离的。图8是图7中B处的放大结构示意图。图9是图7中的膨胀密封器进行充气后的结构示意图，此时，膨胀密封器与上法兰之间是相互紧贴的。
图10是图9中C处的放大结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。实施例。参见图1至图10，本实施例中的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置包括固定管道1、下法兰2、膨胀密封器3、气嘴4、紧固螺母5和密封器固定座6，其中，膨胀密封器3为一体式结构，该膨胀密封器3可以采用可膨胀橡胶材料制造而成，如膨胀密封器3的材质可以为丁基橡胶。本实施例中的固定管道I为矩形管道结构，下法兰2固定在固定管道I的上端，该下法兰2的上表面为下法兰平面21，下法兰平面21为平面结构，在下法兰2中设置有一个气嘴通孔22，该气嘴通孔22的形状和大小均与气嘴4相匹配。本实施例中的气嘴4的外壁设置有外螺纹，该外螺纹的形状和大小均与紧固螺母5相匹配，使得紧固螺母5与气嘴4之间可以进行螺纹连接。本实施例中的膨胀密封器3为矩形的环状结构，即膨胀密封器3的形状和固定管道I的形状相匹配，膨胀密封器3所围成的面积大小大于固定管道I的管口大小，使得膨胀密封器3能够完全对固定管道I进行密封。本发明中的膨胀密封器3可以为其他的环状结构，例如膨胀密封器3的环状结构可以为圆环形结构或正多边形结构，正多边形结构包括正三边形结构、正四边形结构、正五边形结构、正六边形结构、正七边形结构、正八边形结构、正九边形结构等。本实施例中的膨胀密封器3包括密封底座31、连接件32和膨胀件33，其中，密封底座31的底部为密封底平面311，该`合。密封底座31的顶部固定在连接件32的底部。本实施例在膨胀件33中设置有一个密闭的膨胀内腔331，该膨胀件33的顶部为密封顶平面332，密封顶平面332为平面状结构。膨胀件33的底部固定在连接件32的顶部。本实施例中膨胀内腔331的形状可以根据需要进行选择，如膨胀内腔331的横截面可以为条状结构，该条状结构的两端均为半圆形，如附图中所示；膨胀内腔331的横截面也可以仅仅为条状结构等等。本实施例的膨胀密封器3中设置有一个气孔34，气孔34的上端位于膨胀内腔331中，该气孔34的下端位于密封底平面311中，即气孔34将密闭的膨胀内腔331与外界相通，通常情况下，膨胀密封器3中的气孔34为竖直状结构。本实施例中的气嘴4固定在气孔34中，通过气嘴4能够将外部的高压流体输入到膨胀内腔331中，使得膨胀内腔331进行膨胀。用于将膨胀内腔331进行膨胀的流体可以为气体，也可以使用液体。本实施例中连接件32的内侧和外侧分别为内槽321和外槽322，密封器固定座6包括内壁定位板61、内槽定位板62、外壁定位板63和外槽定位板64，其中，内壁定位板61和外壁定位板63均固定在下法兰2的下法兰平面21上，该内壁定位板61和外壁定位板63分别顶在密封底座31的内壁和外壁上,密封底座31的内壁和外壁分别用η和w表示。而内槽定位板62和外槽定位板64分别固定在内壁定位板61和外壁定位板63上,该内槽定位板62和外槽定位板64分别卡在连接件32的内槽321和外槽322中。由此可见，本实施例中的膨胀密封器3通过密封器固定座6固定在下法兰2的下法兰平面21上，密封底平面311与下法兰平面21贴合，气嘴4通过紧固螺母5固定在下法兰2的气嘴通孔22中，该气嘴4和紧固螺母5之间螺纹连接。本实施例中的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置主要用于对燃气轮机试验台上的气体管道进行密封，通常应用在超大口径进排气管道中。当试验台进行试验时，安装完主机后，开始接气体管道，使用时，带有上法兰8的活动管道7固定在下法兰2的上方，上法兰8中的下表面为上法兰面81，上法兰8和下法兰2之间无需采用螺栓进行固定，膨胀密封器3位于上法兰8和下法兰2之间，当膨胀密封器3还没有进行充气时，膨胀密封器3和上法兰8的上法兰面81之间没有起到密封效果。活动管道7安装完毕后，通过气嘴4向膨胀密封器3中充入流体，使得膨胀密封器3进行膨胀，膨胀密封器3的高度升高，膨胀件33中的密封顶平面332顶在上法兰8的上法兰面81上，从而达到膨胀密封器3和上法兰8之间密封的目的。本实施例中膨胀密封器3的膨胀量在高度方向可以达到20_，所以活动管道7的安装空间很大，只要将活动管道7的上法兰8与下法兰2之间的距离小于20mm的范围内即可，不需要再使用螺栓将两个法兰面紧固在一起，而仅仅需要通过气嘴4往膨胀密封器3内通入0.3Mpa 0.SMpa的压缩空气即可，压缩空气为利用车间现场供气，来源可靠。经现场试验，本实施例中的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置泄漏率小于0.25%，完全能够满足试验要求。此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内·。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，其特征在于包括固定管道、下法兰、膨胀密封器、气嘴、紧固螺母和密封器固定座，所述下法兰固定在固定管道的上端，该下法兰的上表面为下法兰平面，所述下法兰中设置有一个气嘴通孔，该气嘴通孔的形状和大小均与气嘴相匹配，所述气嘴的外壁设置有外螺纹；所述膨胀密封器为环状结构，所述膨胀密封器的形状和固定管道的形状相匹配，该膨胀密封器的大小大于固定管道的管口大小，所述膨胀密封器包括密封底座、连接件和膨胀件，所述密封底座的底部为密封底平面，该密封底座的顶部固定在连接件的底部，所述膨胀件中设置有一个密闭的膨胀内腔，该膨胀件的顶部为密封顶平面，所述膨胀件的底部固定在连接件的顶部，所述膨胀密封器中设置有一个气孔，所述气孔的上端位于膨胀内腔中，该气孔的下端位于密封底平面中，所述气嘴固定在气孔中；所述膨胀密封器通过密封器固定座固定在下法兰的下法兰平面上，所述密封底平面与下法兰平面贴合，所述气嘴通过紧固螺母固定在下法兰的气嘴通孔中，该气嘴和紧固螺母之间螺纹连接。
2.根据权利要求I所述的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，其特征在于所述密封器固定座包括内壁定位板和外壁定位板，所述内壁定位板和外壁定位板均固定在下法兰的下法兰平面上，该内壁定位板和外壁定位板分别顶在密封底座的内壁和外壁上。
3.根据权利要求I所述的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，其特征在于所述膨胀密封器的环状结构为矩形结构、圆环形结构或正多边形结构。
4.根据权利要求I所述的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，其特征在于所述膨胀密封器为一体式结构。
5.根据权利要求I所述的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，其特征在于所述膨胀密封器的材质为丁基橡胶。
6.根据权利要求I所述的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，其特征在于所述膨胀内腔的横截面为条状结构，该条状结构的两端均为半圆形。
7.根据权利要求I所述的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，其特征在于所述膨胀密封器中的气孔为竖直状结构。
8.根据权利要求2所述的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置，其特征在于所述连接件的内侧和外侧分别为内槽和外槽，所述密封器固定座还包括内槽定位板和外槽定位板，所述内槽定位板和外槽定位板分别固定在内壁定位板和外壁定位板上，该内槽定位板和外槽定位板分别卡在连接件的内槽和外槽中。
全文摘要
本发明涉及一种燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置。现在还没有一种连接快速、对法兰面加工要求低的燃气轮机试验台气体管道连接用膨胀密封装置。本发明的特点是包括固定管道、下法兰、膨胀密封器、气嘴、紧固螺母和密封器固定座，下法兰中设有气嘴通孔；膨胀密封器为环状结构，膨胀密封器包括密封底座、连接件和膨胀件，膨胀件中设有密闭的膨胀内腔，膨胀密封器中设有气孔，气孔上端位于膨胀内腔中，气孔下端位于密封底平面中，气嘴固定在气孔中；膨胀密封器固定在下法兰的下法兰平面上，密封底平面与下法兰平面贴合，气嘴固定在下法兰的气嘴通孔中。本发明连接快速，使用方便，密封效果好，对法兰面加工要求低。
文档编号F16L23/18GK103256439SQ20131014257
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者章煜君, 张明锋, 蔡春利 申请人:中国联合工程公司