专利名称：法兰连接结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及法兰连接结构，其设计为，在诸如其中管道等通过法兰连接的情况下， 或者在其中储罐的人孔和盖子通过法兰连接的情况下，利用密封液改善密封性。本发明设计为改善对流体，特别是对包含气体的流体的密封性。
背景技术：
在热电站或化工厂中，定线并配置多条管道，并安装多个储罐。在这种情况中，所述管道中的一条和所述管道中的另一条可以通过便于连接管道的法兰连接。而且，储罐的人孔和用于封闭人孔的盖子可以通过法兰连接。图9示出了将用于管道系统或管道的常规法兰连接结构。如图所示，法兰2形成在一条管道I上，法兰4形成在另一条管道3上。衬垫插入法兰2的法兰表面和法兰4的法兰表面之间，法兰2和4由螺栓(未示出)紧固，从而法兰2的法兰表面和法兰4的法兰表面连接在一起。通过这样做，管道I和管道4接合在一起。如果管道I和3例如通过法兰连接结构接合，当为了维护、检查或清洗而松开管道 I和3时，它足以松开并分离紧固法兰2和4的螺栓。通过这种措施，可以松开管道I和3。在将管道1，3恢复到初始状态时，它足以通过螺栓进行简单的紧固法兰2和4的工作。图10示出了将用于储罐的常规法兰连接结构。如图所示，法兰12形成在储罐10 的人孔11上，法兰14形成在盖子13上。衬垫插入法兰12的法兰表面和法兰14的法兰表面之间，法兰12和14由螺栓(未示出)紧固，从而法兰12的法兰表面和法兰14的法兰表面连接在一起。通过这样做，人孔11由盖子13封闭。如果根据这种法兰连接结构采用盖子13封闭人孔11，当为了维护、检查或清洗而允许进入储罐10内部时，它足以松开并分离紧固法兰12和14的螺栓。通过这种措施，可以打开储罐I。在将储罐恢复至初始状态时，它足以通过螺栓进行简单的紧固法兰12和14的工作。专利文献I JP-A-2001-289331
发明内容
要解决的技术问题迄今为止，用于管道的法兰连接结构和用于储罐的人孔的法兰连接结构已经被认为是能够完全密封的密封结构。然而，对于近来安全和可靠性要求较高的工厂等，甚至上述法兰连接结构也被假
3设为在密封性方面不是必然优选的，并且已经被要求采取一些安全措施。例如，如果流过图9中示出的管道1、3的流体为正压可燃气体，或者如果储存在图 10中示出的储罐10中的流体为正压可燃气体，图9中示出的法兰连接结构周围的区域α 指定为防爆范围(即，危险区)，或者图10中示出的法兰连接结构周围的区域β指定为防爆范围。在指定为防爆范围的区域α或区域β中，已经不安装变为着火源的器械或量表， 或者已经使用特定结构的器械或量表。然而，这样做，已经引起了工厂设计的自由度受限且昂贵的问题。然而，如果想要可靠地防止用于管道的法兰连接结构中的气体泄漏，则通过焊接连接该管道。这种措施已经引起了管道配置的自由度损失、且不能容易地进行检查和清洗的问题。已经考虑到上述常规技术实现了本发明。本发明的目标是提供一种法兰连接结构，如用于将管道接合在一起的法兰连接结构，用于储罐或器械的连接结构，或者用于采用盖子封闭储罐的人孔的法兰连接结构，所述法兰连接结构具有增强的密封性。技术方案根据用于解决上述问题的特征，本发明提供了一种法兰连接结构，包括一个法兰和另一个法兰，所述法兰由螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，用于接合，其中环形密封槽形成在所述法兰中的一个的法兰表面中，并且密封液压送并注入密封槽中。根据其它特征，本发明提供了一种法兰连接结构，包括一个法兰和另一个法兰，所述法兰由螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，用于接合，或者一种法兰连接结构，包括形成在储罐的人孔中的法兰和形成在盖子中的法兰，所述法兰通过螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以采用盖子封闭人孔，或者一种法兰连接结构，包括形成在管道中的法兰和形成在盖子中的法兰，所述法兰通过螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以采用盖子封闭管道，所述法兰连接结构包括环形密封槽，形成在所述法兰中的一个的法兰表面中；灌注通道，形成在所述法兰中的所述一个中，用于使密封槽和所述法兰中的所述一个的外表面相互连通，并具有从往外面灌注到其中的密封液；和排放通道，形成在所述法兰中的所述一个中，并与密封槽连通，用于经由灌注通道将已经灌注到其中并已经填充密封组的密封液排放到外面。根据其它特征，本发明提供了一种法兰连接结构，包括形成在用于在其中流过流体的一条管道中的法兰和形成在用于在其中流过流体的另一条管道中的法兰，所述法兰由螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以将所述管道接合在一起，或者一种法兰连接结构，包括形成在用于储存流体的储罐的人孔中的法兰和形成在盖子中的法兰，所述法兰通过螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以采用盖子封闭人孔，或者一种法兰连接结构，包括形成在管道中的法兰和形成在盖子中的法兰，所述法兰通过螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以采用盖子封闭管道，
所述法兰连接结构包括环形密封槽，形成在所述法兰中的一个的法兰表面中；灌注通道，形成在所述法兰中的所述一个中，用于使密封槽和所述法兰中的所述一个的外表面相互连通；排放通道，形成在所述法兰中的所述一个中，用于使密封槽和所述法兰中的所述一个的外表面相互连通；密封液灌注装置，连接至灌注通道，用于将密封液灌注到密封槽中；和排放装置，连接至排放通道，用于将包含在密封液中的气体排放中外面，同时防止已经从排放通道流出的密封液释放到外面。根据其它特征，本发明的特征在于，由密封液灌注装置灌注入的密封液的灌注压力设定为低于所述流体的流体压力。根据其它特征，本发明提供了一种法兰连接结构，包括形成在用于在其中流过流体的一条管道中的法兰和形成在用于在其中流过流体的另一条管道中的法兰，所述法兰由螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以将所述管道接合在一起，或者一种法兰连接结构，包括形成在用于储存流体的储罐的人孔中的法兰和形成在盖子中的法兰，所述法兰通过螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以采用盖子封闭人孔，或者一种法兰连接结构，包括形成在管道中的法兰和形成在盖子中的法兰，所述法兰通过螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以采用盖子封闭管道，所述法兰连接结构包括环形密封槽，形成在所述法兰中的一个的法兰表面中；灌注通道，形成在所述法兰中的所述一个中，用于使密封槽和所述法兰中的所述一个的外表面相互连通；排放通道，形成在所述法兰中的所述一个中，用于使密封槽和和位于所述法兰的内围侧上且其中存在流体的空间相互连通；和密封液灌注装置，连接至灌注通道，用于将密封液灌注到密封槽中。根据其它特征，本发明的特征在于，由密封液灌注装置灌注入的密封液的灌注压力设定为高于所述流体的流体压力。根据其它特征，本发明的特征在于，密封液灌注装置配设有用于检测灌注到灌注通道中的密封液的压力的压力检测装置，或者配设有用于检测灌注到灌注通道中的密封液的流量的流量检测装置，并且特征在于，所述法兰连接结构还包括异常判定装置，如果由压力检测装置检测到的压力存在急剧的降低，或者如果由流量检测装置检测到的流量存在急剧的增加，则该异常判定装置判定在所述法兰的连接中出现异常。有益效果根据本发明，环形密封槽形成在法兰的法兰表面中，且密封液压送并注入到密封槽中。因此，液封结构由送并注入到密封槽中的密封液组成，并且可以增强法兰的密封性。因此，可以显著降低法兰连接结构泄漏的发生频率。因此，该法兰连接结构的周围不需要指定为防爆范围，并且可以提高设计管道等的自由度。而且，由于可以采用这种法兰连接结构，则能够容易地进行大修检查和清洗。
图I为示出根据本发明实施方式I的用于管道的法兰连接结构的结构图。
图2为沿图I中的标有箭头的线II-II截取的视图。
图3为示出根据本发明实施方式2的用于管道的法兰连接结构的结构图。
图4为沿图3中的标有箭头的线IV-IV截取的视图。
图5为示出根据本发明实施方式3的用于储罐等的法兰连接结构的结构图。
图6为沿图5中的标有箭头的线VI-VI截取的视图。
图7为示出根据本发明实施方式4的用于储罐等的法兰连接结构的结构图。
图8为沿图7中的标有箭头的线VIII-VIII截取的视图。
图9为示出用于管道的常规法兰连接结构的结构图。
图10为示出用于储罐的常规法兰连接结构的结构图。
附图标记说明
100，100A法兰连接结构
101,103 管道
102，104 法兰
102a, 104a法兰表面
105密封槽
106灌注通道
107，107-1排放通道
108，109 衬垫
110密封液灌注部
120排放装置
200，200A法兰连接结构
201人孔
202，204 法兰
202a，204a法兰表面
203盖子
205密封槽
206灌注通道
207，207-1排放通道
208,209 衬垫具体实施方式
将基于接下来的实施方式详细描述用于实现本发明的具体实施方式
。
实施方式I
图I为示出根据本发明实施方式I的用于管道的法兰连接结构100的结构图。图2为沿图I中的标有箭头的线II-II截取的视图。
如这两幅图所示，法兰102形成在一条管道101上，法兰104形成在另一条管道103上。法兰102和104由螺栓(未示出)紧固，从而法兰102的法兰表面102a和法兰104 的法兰表面104a连接在一起。通过这样做，管道101和管道103接合在一起。在本实施方式中，假设具有正压作为其气体压力的可燃气体(例如，氢气)流过由所述法兰连接的管道101和103。环形密封槽105形成在法兰104的法兰表面104a中。该密封槽105形成在法兰 104的内周缘的外围侧上，并处于围绕法兰104内围面的状态。灌注通道106和排放通道107形成在法兰104中。相对于圆周方向，灌注通道106和排放通道107形成为偏离180°。相对于垂直方向，灌注通道106设置在下侧，排放通道107设置在上侧。灌注通道106具有在法兰104的外表面的圆周面处开口的一端106a，并具有在密封槽105中开口的另一端106b，由此使密封槽105和该法兰的圆周面相互连通。灌注通道106沿几乎垂直向上的方向从所述一端106a延伸，随后沿水平方向弯曲，并到达所述另一端106b。排放通道107具有在法兰104的外围表面的圆周面处开口的一端107a，并具有在密封槽105中开口的另一端107b，由此使密封槽105和该法兰的圆周面相互连通。排放通道107沿几乎垂直向下的方向从所述一端107a延伸，随后沿水平方向弯曲，并到达所述另一端107b。环形衬垫108、109插入法兰102的法兰表面102a和法兰104的法兰表面104a之间。衬垫108设置在密封槽105的内围侧上，衬垫109设置在密封槽105的外围侧上。 环形衬垫108、密封槽105和衬垫109刚好同心设置。密封液灌注部110具有用于注射密封液(例如，水或油)的密封液灌注源111。密封液灌注源111的注射端口和灌注通道106的所述一端106a由灌注管道112连接。控制阀113、节流孔114和止回阀115插入到灌注管道112中，压力计116安装在灌注管道112 上。在本实施方式中，经由灌注管道112从密封液灌注部110灌注到密封槽105中的密封液的灌注压力设置为低于流过管道101和103的可燃气体的气体压力。压力计116检测灌注到灌注通道106中的密封液的压力，并将检测到的压力值发送至异常判定部117。如果检测到的压力值快速降低，则异常判定部117判定出现了异常。 如果出现异常判定，异常判定部117采取安全措施，如关闭流体在管道101内的流动，并关闭控制阀113。在图I中，密封液从单个密封液灌注源111灌注到单个法兰连接结构100中。然而，灌注管道112可以设置为使得密封液可以灌注到设置在管道系统中的多个法兰连接结构中。排放装置120经由排放管道121连接至排放通道107的所述一端107a。排放装置 120具有浮标机构和排气阀。排放装置120以下述方式构造当密封液经由排放管道121发送至排放装置120 时，密封液被密封，不排放到外面。然而，如果气体包含在密封液中，仅该气体可以排放到外面。
从排放装置120排放的气体经由排气管122排放到大气中。这种排放的位置设置在远离铺设管道101和103的工厂的安全位置上。气体传感器123设置在排气管122上。该气体传感器123检测经由排气管122排放的气体类型。安全装置124连接至排放管道121，如果排放管道121内的密封液的压力异常升高，则将密封液排放到外面。采用具有上述结构的法兰连接结构100，当密封液从密封液灌注部110的密封液灌注源111注射和灌注时，密封液压送并注入到灌注管道112、灌注通道106、密封槽105、排放通道107、排放管道121和排放装置120中。在这个时候，已经位于每个管道中的空气经由排放装置120排放到大气中。当已经以这种方式将密封液压送并注入到环形密封槽105中时，密封槽105内部的该密封液构成液封结构。因此，流过管道101、103的正压可燃气体由内围侧上的衬垫108和包括注入密封槽105的密封液的液封结构双重密封。在法兰连接结构100中，如上所述，不仅衬垫108，而且包括注入密封槽105的密封液的液封结构，执行密封，因此允许更可靠的密封。由于上述密封，可以显著地降低可燃气体泄漏的发生频率。因此，法兰连接结构 100周围的防爆范围可以限制到最小。外围侧上的衬垫109实现防止密封液泄漏到外面的功能。如果使密封液的压力低于流过管道101、103的可燃气体的气体压力，则密封液不进入管道101、103，并防止密封液与可燃气体混合。通常，如上所示，由内围侧上的衬垫108和包括注入密封槽105的密封液的液封结构进行的双重密封确保了可靠的密封。然而，如果由于某些原因，如事故，在内围侧上的衬垫108的密封面中出现位移或间隙，则流过管道101、103的可燃气体可能泄漏到密封槽105中。由于可燃气体和密封液之间的比重差，已经以这种方式泄漏到密封槽105中的可燃气体向上浮起，同时流过密封槽105、排放通道107和排放管道121，并到达排放装置120。排放装置120经由排气管122仅将可燃气体排放到外面(排放到大气中)，而不排放密封液。可燃气体经由排气管122排放到大气的排放位置位于远离铺设管道101、103的工厂的安全位置。因此，可燃气体的排放没有问题。当可燃气体流入排气管122时，气体传感器123可以检测到可燃气体已经流过它。 一旦由气体传感器123检测到可燃气体的流过运动，可以采取安全措施，如发出警报或阻塞流过管道101、103的可燃气体的通道。当由于流过管道101、103的可燃气体的热量或者法兰周围的大气的热量导致密封液膨胀，并且它的压力变得极其高时，安全装置124启动，以将密封液释放到外面。因此，即使密封液热膨胀，也可以防止对法兰102、104的损坏或对采用密封液填充的管道等的损坏。另一方面，如果法兰102和法兰104相互移位很大，则灌注到密封槽105中的密封液大量流出，并由压力计116检测到的检测压力值急剧降低。
在这种检测到的压力值急剧降低的情况中，异常判定部117判定出现异常，采取安全措施，如关闭流体在管道101内的流动，并关闭控制阀113。通过这些措施，可以防止密封液进一步流出到外面。代替压力计116，可以安装流量计。如果由流量计检测到的流量的量急剧增加，则异常判定部117可以做出异常的判定，并关闭控制阀113。上述实施方式假设其中可燃气体(仅该气体)流过管道101、103的情况。然而， 不进行改变，实施方式I也适用于具有气体和液体混合的两相流体流过管道101、103的情况。实施方式2图3为示出根据本发明实施方式2的用于管道的法兰连接结构100A的结构图。图 4为沿图3中的标有箭头的线IV-IV截取的视图。与实施方式I中的在图I和2中示出的相同部分将指定与实施方式I中相同的附图标记，并且将简化重复部分的说明。也在本实施方式中，假设具有正压作为其气体压力的可燃气体(例如，氢气)流过由该法兰连接的管道101和103。环形密封槽105形成在法兰104的法兰表面104a中。该密封槽105以围绕法兰 104的内围面的状态形成在法兰104的内周缘的外围侧上。灌注通道106和排放通道107-1形成在法兰104中。灌注通道106具有在法兰104的外表面的圆周面处开口的一端106a，并具有在密封槽105中开口的另一端106b，由此使密封槽105和该法兰的圆周面相互连通。排放通道107-1具有在法兰104的内围侧上的空间中开口的一端107_la，并具有在密封槽105中开口的另一端107-lb，由此使密封槽105和该法兰的圆周面相互连通。如上所述，实施方式2与实施方式I不同之处在于，排放通道107-1的所述一端 107-la在法兰104内围侧上的空间中开口。排放通道107-1的所述一端107-la可以设置有用于限制密封液泄漏的泄漏限制装置 107-lc。环形衬垫109插入法兰102的法兰表面102a和法兰104的法兰表面104a之间。密封液灌注部110具有用于注射密封液(例如，水或油)的密封液灌注源111、灌注管道112、控制阀113、节流孔114、止回阀115、压力计116和异常判定部117。在本实施方式中，经由灌注管道112从密封液灌注部110灌注到密封槽105中的密封液的灌注压力设置为高于流过管道101和103的可燃气体的气体压力。在实施方式I中，密封液的灌注压力设置为低于流过管道101和103的可燃气体的气体压力。实施方式2与实施方式I的不同之处在于，假设使密封液的灌注压力设置高于流过管道101和103的可燃气体的气体压力。采用具有上述结构的法兰连接结构100A，当密封液从密封液灌注部110的密封液灌注源111注射和灌注时，密封液经由灌注管道112和灌注通道106压送并注入到密封槽 105中。而且，压送并注入到密封槽105中的密封液经由排放通道107-1排放到管道103 中，并流过管道103。也就是说，采用密封液充注密封槽105，并且特别地，如果使密封液的压力高于在管道101、103中流动的流体的压力，则获得令人满意的密封性。泄漏到管道103中的液体也可以通过泄漏限制装置107-lc调节。已经泄漏的液体由合适的分离器(未示出)分成气体和液体，并回收。因此，使用包括气体和液体的两相流的液体作为密封液是非常有效的。当密封液已经以这种方式压送并注入到密封槽105中时，密封槽105内部的该密封液构成液封结构。因此，流过管道101、103的正压可燃气体由包括注入到密封槽105中的高压密封液的液封结构可靠地密封。由于上述密封，可以显著地降低可燃气体泄漏的发生频率。因此，法兰连接结构 100A周围的防爆范围可以限制到最小。外围侧上的衬垫109实现防止密封液泄漏到外面的功能。通常，由包括注入到密封槽105中的密封液的液封结构进行的密封确保了可靠的密封。然而，如果由于某些原因，如事故，在法兰连接面中出现位移或间隙，则比正常量大的大量密封液可以泄漏到管道101、103中，从而可燃气体不泄漏到外面。也就是说，即使在法兰连接面中出现间隙等，也可以防止气体泄漏。另一方面，如果法兰102和法兰104相互移位很大，则灌注到密封槽105中的密封液大量流出，并由压力计116检测到的检测压力值急剧降低。在这种检测到的压力值急剧降低的情况中，异常判定部117判定出现异常，采取安全措施，如关闭流体在管道101内的流动，并关闭控制阀113。通过这些措施，可以防止密封液进一步流出到外面。代替压力计116，可以安装流量计。如果由流量计检测到的流量的量急剧增加，则异常判定部117可以做出异常的判定，并关闭控制阀113。上述实施方式假设其中可燃气体(仅该气体)流过管道101、103的情况。然而， 实施方式2同样适用于其中具有气体和液体混合的两相流体流过管道101、103的情况。实施方式3图5为示出根据本发明实施方式3的用于储罐等的法兰连接结构的结构图。图6 为沿图5中的标有箭头的线VI-VI截取的视图。实现与实施方式I相同功能的部分将采用与实施方式I中所指定的相同附图标记描述。如这两幅图所示，法兰202形成在形成在储罐(未示出)中的人孔201中，法兰 204形成在盖子203中。法兰202和204由螺栓(未示出)紧固，从而法兰202的法兰表面 202a和法兰204的法兰表面204a连接在一起。通过这样做，采用盖子203封闭人孔201。在本实施方式中，采用盖子203封闭人孔201，由此具有正压作为其气体压力且储存在储罐中的可燃气体(例如，氢气)密封在其中。如果代替人孔201，这种构件(人孔201)由管道代替，则盖子203用作用于封闭该管道端部的管道端部密封盖，并封闭该管道的端部。环形密封槽205形成在法兰204的法兰表面204a中。位于盖子203侧的该密封槽205形成在法兰202的位于人孔201侧的内周缘的外围侧上，并处于围绕法兰202的内围面的状态。灌注通道206和排放通道207形成在法兰204中。相对于圆周方向，灌注通道206和排放通道207形成为偏离180°。相对于垂直方向，灌注通道206设置在下侧，排放通道207设置在上侧。灌注通道206具有在法兰204的外表面的圆周面处开口的一端206a，并具有在密封槽205中开口的另一端206b，由此使密封槽205和该法兰的圆周面相互连通。灌注通道206沿几乎垂直向上的方向从所述一端206a延伸，随后沿水平方向弯曲，并到达所述另一端206b。排放通道207具有在法兰204的外围表面的圆周面处开口的一端207a，并具有在密封槽205中开口的另一端207b，由此使密封槽205和该法兰的圆周面相互连通。排放通道207沿几乎垂直向下的方向从所述一端207a延伸，随后沿水平方向弯曲，并到达所述另一端207b。环形衬垫208、209插入法兰202的法兰表面202a和法兰204的法兰表面204a之间。衬垫208设置在密封槽205的内围侧上，衬垫209设置在密封槽205的外围侧上。 环形衬垫208、密封槽205和衬垫209刚好同心设置。密封液灌注部110具有用于注射密封液(例如，水或油)的密封液灌注源111。密封液灌注源111的注射端口和灌注通道206的所述一端206a由灌注管道112连接。控制阀113、节流孔114和止回阀115插入到灌注管道112中，压力计116安装在灌注管道112 上。在本实施方式中，经由灌注管道112和灌注通道206从密封液灌注部110灌注到密封槽205中的密封液的灌注压力设置为低于流过储罐中的可燃气体的气体压力。压力计116检测灌注到灌注通道206中的密封液的压力，并将检测到的压力值发送至异常判定部117。如果检测到的压力值快速降低，则异常判定部117判定出现了异常。 如果出现异常判定，异常判定部117采取安全措施，如关闭流体在管道101内的流动，并关闭控制阀113。排放装置120经由排放管道121连接至排放通道107的所述一端107a。排放装置 120具有浮标机构和排气阀。排放装置120以下述方式构造当密封液经由排放管道121发送至排放装置120 时，密封液被密封，不排放到外面。如果气体包含在密封液中，仅该气体可以排放到外面。从排放装置120排放的气体经由排气管122排放到大气中。这种排放的位置设置在远离设置该储罐的工厂的安全位置上。气体传感器123设置在排气管122上。该气体传感器123检测经由排气管122排放的气体类型。安全装置124连接至排放管道121，如果排放管道121内的密封液的压力异常升高，则将密封液排放到外面。采用具有上述结构的法兰连接结构200，当密封液从密封液灌注部110的密封液灌注源111注射和灌注时，密封液压送并注入到灌注管道112、灌注通道206、密封槽205、排放通道207、排放管道121和排放装置120中。在这个时候，已经位于每个管道中的空气经由排放装置120排放到大气中。当已经以这种方式将密封液压送并注入到环形密封槽205中时，密封槽205内部的该密封液构成液封结构。
因此，储存在该储罐中的正压可燃气体由内围侧上的衬垫208和包括注入密封槽 205的密封液的液封结构双重密封。在法兰连接结构200中，如上所述，不仅衬垫208，而且包括注入密封槽205的密封液的液封结构执行密封，因此允许更可靠的密封。由于上述密封，可以显著地降低可燃气体泄漏的发生频率。因此，法兰连接结构 200周围的防爆范围可以限制到最小。外围侧上的衬垫209实现防止密封液泄漏到外面的功能。如果使密封液的压力低于储存在储罐中的可燃气体的气体压力，则密封液不进入该储罐，并防止密封液与可燃气体混合。通常，如上所示，由内围侧上的衬垫208和包括注入密封槽205的密封液的液封结构进行的双重密封确保了可靠的密封。然而，如果由于某些原因，如事故，在内围侧上的衬垫208的密封面中出现位移或间隙，则该储罐内部的可燃气体可能泄漏到密封槽205中。由于可燃气体和密封液之间的比重差，已经以这种方式泄漏到密封槽205中的可燃气体向上浮起，同时流过密封槽205、排放通道207和排放管道121，并到达排放装置120。排放装置120经由排气管122仅将可燃气体排放到外面(排放到大气中)，而不排放密封液。可燃气体经由排气管122排放到大气的排放位置位于远离设置该储罐的工厂的安全位置。因此，可燃气体的排放不引起任何问题。当可燃气体流入排气管122时，气体传感器123可以检测到可燃气体已经流过它。 一旦由气体传感器123检测到可燃气体的流过运动，可以采取安全措施，如发出警报。当由于储罐内部的可燃气体的热量或者法兰周围的大气的热量导致密封液膨胀并且它的压力变得极其高时，安全装置124启动，以将密封液释放到外面。因此，即使密封液热膨胀，也可以防止对法兰202、204的损坏或对采用密封液填充的管道等的损坏。另一方面，如果法兰202和法兰204相互移位很大，则灌注到密封槽205中的密封液大量流出，并且由压力计116检测到的检测压力值急剧降低。在这种检测到的压力值急剧降低的情况中，异常判定部117判定出现异常，并关闭控制阀113。通过这些措施，可以防止密封液进一步流出到外面。代替压力计116，可以安装流量计。如果由流量计检测到的流量的量急剧增加，则异常判定部117可以做出异常的判定，并采取安全措施，如发出警报，或关闭控制阀113。上述实施方式假设其中可燃气体(仅该气体)储存在储罐中的情况。然而，实施方式3同样可以适用于包括气体和液体混合物的两相流体储存在储罐的情况。在前述描述且在图5中，密封槽205、灌注通道206、排放通道207等设置在盖子 203中，但如果需要，可以设置在法兰202中。实施方式4图7为示出根据本发明实施方式4的用于储罐等的法兰连接结构200A的结构图。 图8为沿图7中的标有箭头的线VIII-VIII截取的视图。与图5和6中示出的实施方式3中相同部分将指定与实施方式3中相同的附图标记，并且将简化重复部分的说明。也在本实施方式中，假设具有正压作为其气体压力的可燃气体(例如，氢气)储存在具有由盖子203封闭的人孔201的储罐(未示出)中。如果代替人孔201，这种构件(人孔201)由管道代替，则盖子203用作用于封闭该管道端部的管道端部密封盖，并封闭该管道的端部。环形密封槽205形成在盖子203的法兰204的法兰表面204a中。位于盖子侧的该密封槽205形成在法兰202的位于人孔201侧的内周缘的外围侧上，并处于围绕法兰202 的内围面的状态。灌注通道206和排放通道207-1形成在法兰204中。灌注通道206具有在法兰204的外表面的圆周面处开口的一端206a，并具有在密封槽205中开口的另一端206b，由此使密封槽205和该法兰的圆周面相互连通。排放通道207-1具有在人孔201的内围侧上的空间中开口的一端207_la，并具有在密封槽205中开口的另一端207-lb，由此使密封槽205和人孔201的内围侧相互连通。如上所述，实施方式4与实施方式3不同之处在于，排放通道207-1的所述一端 207-la在人孔201的内围侧上的空间中开口。排放通道207-1的所述一端207-la可以设置有用于限制密封液泄漏的泄漏限制装置 207-lc。环形衬垫209插入法兰202的法兰表面202a和法兰204的法兰表面204a之间。密封液灌注部110具有用于注射密封液(例如，水或油)的密封液灌注源111、灌注管道112、控制阀113、节流孔114、止回阀115、压力计116和异常判定部117。在本实施方式中，经由灌注管道112从密封液灌注部110灌注到密封槽205中的密封液的灌注压力设置为高于储罐内部的可燃气体的气体压力。实施方式3基于密封液的灌注压力设置为低于储罐内部的可燃气体的气体压力的假设。实施方式4与实施方式3的不同之处在于，假设使密封液的灌注压力设置高于储罐内部的可燃气体的气体压力。采用具有上述结构的法兰连接结构200A，如果密封液从密封液灌注部110的密封液灌注源111灌注到密封槽205中，并保持为高于内部压力，则增强了密封性。已经泄漏到人孔201中的密封液由合适的分离器(未示出)分成气体和液体，并回收。因此，使用包括气体和液体的两相流的液体作为密封液是有效的。当密封液已经以这种方式压送并注入到密封槽205中时，密封槽205内部的该密封液构成液封结构。因此，储罐内部的正压可燃气体由包括注入到密封槽205中的高压密封液的液封结构可靠地密封。由于上述密封，可以显著地降低可燃气体泄漏的发生频率。因此，法兰连接结构 200A周围的防爆范围可以限制到最小。外围侧上的衬垫209实现防止密封液泄漏到外面的功能。通常，由包括注入到密封槽205中的密封液的液封结构进行的密封确保了可靠的密封。然而，如果由于某些原因，如事故，在法兰连接面中出现位移或间隙，则比正常量大的大量密封液可以泄漏到人孔201中，从而可燃气体不泄漏到外面。也就是说，即使在法兰连接面中出现间隙等，也可以防止气体泄漏。另一方面，如果法兰202和法兰204相互移位很大，则灌注到密封槽205中的密封
13液大量流出，并由压力计116检测到的检测压力值急剧降低。在这种检测到的压力值急剧降低的情况中，异常判定部117判定出现异常，采取安全措施，如发出警报，并关闭控制阀113。通过这些措施，可以防止密封液进一步流出到外面。代替压力计116，可以安装流量计。如果由流量计检测到的流量的量急剧增加，则异常判定部117可以做出异常的判定，并采取措施，如发出警报，或关闭控制阀113。上述实施方式假设其中可燃气体(仅该气体)储存在储罐中的情况。然而，实施方式4同样适用于其中具有气体和液体混合的两相流体储存在储罐中的情况。在前述描述且在图7中，密封槽205、灌注通道206、排放通道207等设置在盖子 203中，但如果需要，可以设置在法兰202中。
权利要求
1.一种法兰连接结构，包括形成在用于在其中流过流体的一条管道中的法兰和形成在用于在其中流过流体的另一条管道中的法兰，所述法兰由螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以将所述管道接合在一起，或者一种法兰连接结构，包括形成在用于储存流体的储罐的人孔中的法兰和形成在盖子中的法兰，所述法兰通过螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以采用盖子封闭人孔，或者一种法兰连接结构，包括形成在管道中的法兰和形成在盖子中的法兰，所述法兰通过螺栓紧固，从而所述法兰的法兰表面连接在一起，以采用盖子封闭管道，所述法兰连接结构包括环形密封槽，形成在所述法兰中的一个的法兰表面中；灌注通道，形成在所述法兰中的所述一个中，用于使密封槽和所述法兰中的所述一个的外表面相互连通；排放通道，形成在所述法兰中的所述一个中，用于使密封槽和所述法兰中的所述一个的外表面相互连通；密封液灌注装置，连接至灌注通道，用于将密封液灌注到密封槽中；和排放装置，连接至排放通道，用于将包含在密封液中的气体排放到外面，同时防止已经从排放通道流出的密封液释放到外面。
2.根据权利要求I所述的法兰连接结构，其中由密封液灌注装置灌注入的密封液的灌注压力设定为低于所述流体的流体压力。
3.根据权利要求I或2所述的法兰连接结构，其中密封液灌注装置配设有用于检测灌注到灌注通道中的密封液的压力的压力检测装置，或者配设有用于检测灌注到灌注通道中的密封液的流量的流量检测装置，并且所述法兰连接结构还包括异常判定装置，如果由压力检测装置检测到的压力存在急剧的降低，或者如果由流量检测装置检测到的流量存在急剧的增加，则该异常判定装置判定在所述法兰的连接中出现异常。
全文摘要
本发明公开一种法兰连接结构，管道(101)的法兰(102)和管道(103)的法兰(104)经由所述法兰连接。环形密封槽(105)形成在法兰(104)的法兰表面(104a)中。密封液(103)经由灌注通道(106)从密封液灌注部(110)灌注并放置在密封槽(105)中。放置在密封槽(105)中的密封液形成液封结构，以改善密封能力。而且，密封液还放置在排放通道(107)和排放管道(121)中。当管道(101，103)中的气体进入密封槽(105)中时，气体可以从排放装置(120)排放，并由气体传感器(123)检测，以使用户能够采取安全措施。
文档编号F16L23/16GK102588592SQ20121004955
公开日2012年7月18日 申请日期2008年12月11日 优先权日2008年3月25日
发明者北口佳范 申请人:三菱重工业株式会社