[發明專利]一種可用于法蘭端面裂紋監測的法蘭

在審

• 申請號: 201711037256.X
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107894445A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 承立新;周洪亮;唐廣林;沈忠協;施忠新;陸超;孫峰
• 申請（專利權）人: 江陰市恒潤重工股份有限公司
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 江陰義海知識產權代理事務所(普通合伙)32247
• 代理人: 王明亮

技術領域

本發明屬于法蘭技術領域，具體涉及一種可用于法蘭端面裂紋監測的法蘭結構。

背景技術

法蘭在化工和水利行業的流體管道連接、風力發電行業的風電塔筒的筒體連接以及壓力容器的容器之間的連接等眾多的工業技術領域應用廣泛，也常用于機械領域中軸與軸之間的連接，它是重要的受力件。為了獲得較好的強度，法蘭通常采用金屬材料制造，例如碳鋼、不銹鋼等。

法蘭作為兩個相鄰零件的連接端，往往需要承受較大的載荷，這些載荷包括拉力、壓力、扭力、剪切力、振動力等。在非正常的載荷作用下，法蘭有可能出現裂紋而造成設備故障；而在正常的使用工況下，法蘭也有可能因長期使用而產生疲勞裂紋，從而使得法蘭連接失效而造成設備事故。

在一些非常重要的應用場合，法蘭出現裂紋不但直接造成設備故障，而且有可能造成重大的安全事故，例如化工行業中管道內有毒氣體或液體的泄漏、核電用冷卻循環泵因法蘭裂紋故障導致核電設備停運等。因此對于需要高可靠應用的場合，建立法蘭裂紋的監測機制顯得十分必要。

發明內容

為了解決上述問題，實現法蘭裂紋的檢測，本發明提出一種可用于法蘭端面裂紋監測的法蘭，包括法蘭外圓、法蘭安裝端面、法蘭背端面，所述法蘭背端面開設有用于檢測法蘭裂紋的環形槽，所述環形槽的內表面設有非導電的絕緣層，在所述環形槽的開口端設有用于封閉所述環形槽的非導電的環形封閉層，所述環形封閉層與環形槽的底面及兩側面之間形成封閉的環形空腔，所述環形空腔內灌注有導電流體，在所述非導電的環形封閉層上密封性的穿越有金屬導線，所述金屬導線的一端與導電流體電性連接，所述金屬導線的另一端通過環形封閉層引出至環形槽的外部，且金屬導線上引出至環形槽的外部一段包裹有絕緣層。

當法蘭處于正常情況，金屬導線與金屬法蘭的本體之間保持絕緣狀態。當法蘭端面出現裂紋時，法蘭端面的環形槽內的非導電的絕緣層同步遭到破壞，跟隨法蘭一起出現裂紋，環形槽內的導電流體穿過非導電的絕緣層與金屬法蘭本體相接觸，金屬導線與法蘭的本體之間電性連通。因此，只要將金屬導線以及金屬法蘭的本體作為兩個端子接入到監測系統中，通過檢測兩個端子的電阻情況，即可實時判斷出法蘭是否出現了裂紋。

上述技術方案中，所述環形封閉層包括非導電的環形隔片和環形密封膠體層，非導電環形隔片蓋設于導電流體上，所述環形密封膠體層蓋設于非導電環形隔片上。

上述法蘭制造時，先將導電流體注入到環形槽內，然后放上環形隔片和金屬導線，再在環形隔片上面填上密封膠體層。優選采用彈性或延伸性較好的密封膠，使得環形密封膠體層干化后具有良好的密封性和彈性補償適應能力。

環形封閉層的另一個優選的技術方案是：所述環形封閉層包括非導電的環形密封圈和環形密封膠體層，所述環形密封圈蓋設于導電流體上，且與環形槽的兩側面形成彈性接觸，所述環形密封膠體層蓋設于環形密封圈上。

上述環形封閉層采用環形密封圈和環形密封膠體層的雙重密封結果，使得密封的可靠性得到較大幅度提高。

作為優選方案之一，所述導電流體為抗凍液態導電膠。

作為優選方案之二，所述導電流體為含有導電離子的水溶液，且所述水溶液中添加有抗凍劑。

作為優選方案之三，所述導電流體為水銀。

本技術方案中，所述非導電的絕緣層為硅鋼片絕緣漆涂層。

但是，在需要對于法蘭裂紋高度敏感的場合，優選地，所述非導電的絕緣層為陶瓷涂層。

采用陶瓷涂層可以使得法蘭出現微裂紋時得到監測。而硅鋼片絕緣漆涂層則適用于允許忽略一些不致命的微裂紋而僅需要監測較大致命裂紋的場合。

優選的，所述環形密封膠體層材料為彈性密封膠。

本發明的有益效果是：

第一，本發明的一種可用于法蘭端面裂紋監測的法蘭，在法蘭的端面設置環形槽，環形槽的內表面設有非導電的絕緣層，并在環形槽內灌注有導電流體，從而可以通過監測導電流體與金屬法蘭之間是否電性導通來監測法蘭是否有裂紋，以實現法蘭裂紋的在線監測，使得設備及時得到維護，從而避免重大安全事故的發生。

第二，本發明的一種可用于法蘭端面裂紋監測的法蘭，在出現貫穿性的裂紋時，抗凍液態導電膠可及時將裂紋處膠接住，避免抗凍液態導電膠的過多流失，從而提高監測的可靠性。

第三，本發明的一種可用于法蘭端面裂紋監測的法蘭，環形槽內采用陶瓷涂層，對于裂紋具有高度的敏感性，其監測的靈敏度高，有利于在法蘭失效前得到早期的監測和預警，避免重大設備故障或事故的發生。

附圖說明