一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构的制作方法

本新型属于密封结构，具体涉及一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构。

背景技术：

管道输送是利用管道输送液体或气体的一种方式，不仅广泛应用于工业的各行各业，如石油化工、矿山冶金、化工原料、火电核电等；也和人们的生活息息相关，如自来水、天然气等的输送。管道输送中的管道连接大量采用了法兰密封结构，随着工业的飞速发展，对输送管道的密封提出了更高的要求，在某些特殊的安装环境以及一些特殊工况下，要求输送管道同时能够承受内外压力，对管道及管道原件的密封提出了更高的要求。

大海深处埋藏着丰富的石油及矿产资源，人类已经逐渐在大海深处铺设了输送管道，管道密封不仅要承受介质内压，同时要承受深海外压；核电站中的一些管路及阀门，在核电站发生事故时，需承受浸没工况，输送管道和阀门整体浸没在液体中，承受一定的外压，同时还承受着剧烈的温度波动。普通的法兰垫片结构没有考虑外压作用，容易受外压挤压而造成泄漏。输送管道的泄漏往往造成严重的后果，在这些同时承受内外压力的特殊安装环境和使用工况，亟需更加可靠的密封结构。

技术实现要素：

本新型的目的在于针对现有技术缺陷，提供一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构，该结构能够同时承受内外压力具有热涨补偿结构的法兰密封结构。该结构同时安装了开口朝内和开口朝外的金属C型圈，承受内外压力，形成良好可靠的密封。

本新型的技术方案是：一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构，包括需要密封的连接法兰一和连接法兰二，在连接法兰一朝向连接法兰二的端面上设有两个凹槽，其中一个凹槽靠近连接法兰一的中心，另一个凹槽靠近连接法兰一的边缘，在靠近中心的凹槽内设置开口朝内金属C型圈，在另一个凹槽内设置开口朝外金属C型圈。

如上所述的一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构，其中，连接法兰二朝向连接法兰一的一侧，在靠近连接法兰一边缘凹槽内侧的部分为平面，在靠近连接法兰一边缘凹槽外侧的部分设有斜率。

如上所述的一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构，其中，在连接法兰一的最内侧设有定位槽，在连接法兰二上设有与定位槽对应的定位凸台。

本新型的显著效果是：法兰密封结构同时采用了开口朝外和开口朝内的金属C型圈，能够同时承受内外压力，并且金属C型圈具有自紧密封的特点，压力越高，密封越可靠；两个金属C型圈形成了双重密封保障，即使内圈开口朝内的金属C型圈密封性能下降产生一定的泄漏，开口朝外金属C型圈也能提供一定的内压密封，反之亦然；具有热涨补偿结构，法兰面内侧设计有间隙，外侧设计有斜度，避免了由于里外介质温差引起法兰热胀造成的密封失效。

附图说明

图1为本新型所提供的一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构的示意图；

图2为法兰内侧热涨补偿结构的示意图；

图3为法兰外侧热涨补偿结构的示意图；

图中，1开口朝内金属C型圈；2开口朝外金属C型圈；3连接法兰一；4连接法兰二；5螺柱；6螺母；7内侧法兰受热膨胀；8密封；9外侧法兰受热膨胀。

具体实施方式

一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构，它包括：开口朝内金属C型圈1、开口朝外金属C型圈2、连接法兰一3、连接法兰二4、螺柱5、螺母6。整个法兰密封结构适用于输送管道之间的连接，也适用于管道元件如阀门的体盖连接。连接法兰一3的法兰平面上设计有2个槽，分别用于安装开口朝内金属C型圈1和开口朝外金属C型圈2，其中，开口朝内金属C型圈1安装在内侧安装槽，用于承受内压；开口朝外金属C型圈2安装在外侧安装槽，用于承受外压，金属C型圈的截面直径可根据内外压力进行选取，压力等级越高，金属C型圈的截面越大。连接法兰一3和连接法兰二4通过螺柱螺母连接，螺母预紧后，2个法兰的法兰平面接触，2个金属C型圈压缩到与安装槽齐平，建立密封比压，形成良好密封。

连接法兰一3最内侧设计有定位槽，连接法兰二4内侧对应的设计有定位凸台，安装时伸入连接法兰一3的定位槽中，定位槽和定位凸台之间保持一定的间隙。连接法兰二4的法兰面对应于2个金属C型圈的位置设计为平面，而外侧设计有一定的斜度。内侧的间隙和外侧的斜度形成了热涨补偿结构。

一种适用于同时承受内外压力的法兰密封结构，同时安装了开口朝内和开口朝外的金属C型圈，能够同时承受内外压力，形成良好可靠的密封。

实现本新型的技术特点有：

(1)使用金属C型圈

金属C型圈是新型的密封元件，越来越多的应用在密封要求高的场合，具有诸多优点。本密封结构使用弹簧增强型金属C型圈，内置一圈金属弹簧，弹簧外面有一层金属包覆层，最外层进行镀银或包银处理。金属C型圈的优点有：安装空间小，更易于实现设计；密封件整体为金属材质，更加适用于辐照、湿热等恶劣环境；内置弹簧，相较于同直径的金属O型圈，有更加出色的回弹量，密封性能更好；金属C型圈设计有开口，截面如字母C，开口方向朝向介质，具有自紧密封的作用，压力越高，密封性能越好；同时，金属C型圈在压力波动的情况下能保持出色的密封性能。

(2)双圈设计

本法兰密封结构设置了2圈金属C型圈，一个开口朝内，另一个开口朝外，其中开口朝内金属C型圈安装在内圈安装槽，承受内压；开口朝外金属C型圈安装在外圈安装槽，承受外压。2个金属C型圈的开口分别朝向里外介质，发挥了金属C型圈的自紧密封作用，密封性能优异；进一步，两个金属C型圈形成了双重密封保障，即使内圈开口朝内的金属C型圈密封性能下降产生一定的泄漏，开口朝外金属C型圈也能提供一定的内压密封，反之亦然，2个金属C型圈同时承受内外压，双重保障，密封良好可靠。

(3)热涨补偿结构

当输送管道或者管道元件同时承受内外压时，往往里外的介质温度不同，容易造成法兰受热不均匀产生变形，从而造成泄漏。本法兰密封结构具有热涨补偿结构的设计，提供更加稳定可靠的密封。当内部介质比外部介质温度高时，法兰内侧受热将膨胀，定位槽和定位凸台之间的间隙可以补偿法兰的膨胀量，金属C型圈的密封面仍有效接触实现密封，如果定位槽和定位凸台没有足够的间隙，则金属C型圈面临密封面脱开密封失效的风险，见示意图2；当外部介质比内部介质温度高时，法兰外侧受热将膨胀，法兰面上设计的斜坡可以补偿法兰的膨胀量，金属C型圈的密封面仍有效接触实现密封，如果两个法兰为整体平面接触，则金属C型圈面临密封面脱开密封失效的风险，见示意图3。防热胀冷缩设计可以始终保持金属C型圈和法兰面接触，实现可靠密封。