一种管接头密封装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及密封工装领域，特别涉及一种管接头密封装置及其使用方法。


背景技术：

2.核电热交换器管束组件包括上集箱筒体组件和下集箱筒体组件，且所述上集箱筒体组件和所述下集箱筒体组件均呈圆环形结构，如图1所示，其为上集箱筒体组件沿径向进行剖面的结构示意图，所述上集箱筒体组件10上设置有若干个密集分布的第一管接头20（若干个所述第一管接头分为六组，每组沿所述上集箱筒体组件外圆周，进行周向呈环形排列，六组沿所述上集箱筒体组件母线方向间隔排列，且六组中每组设有的第一管接头个数相同，与其他组的管接头一一对应，相邻两组之间间隔13
°
(可以理解是所述上集箱筒体组件的径向剖面为圆形，以这个圆形为中心的圆心角为13
°
，六组一共为720个第一管接头），同理，所述下集箱筒体组件与所述上集箱筒体组件相同也设有与所述第一管接头数量，分布和形状均相同的第二管接头。所述第一管接头和所述第二管接头采用换热管进行连通，但是在连接所述换热管之前或过程中均需要对所述上集箱筒体组件和所述下集箱筒体组件进行氦检漏检测。
3.现有技术中对该第一管接头和第二管接头的密封主要存在以下难点：1）、所述第一管接头和所述第二管接头均在对应的上或下集箱筒体组件上挤压成形，管接头（第一管接头或所述第二管接头，以下简称管接头）根部半径比所述管接头管口的半径大，且管接头可用于密封的直段区短小，且管接头挤压成型，管接头内壁尺寸精度和光洁度较差。
4.2）、管接头数量多，相邻管接头间距小，且高度（用于密封的直段区）无余量，若采用现有技术焊接工装堵头的方法对所述管接头进行密封，一方面焊接工装堵头会对集箱筒体组件产生诸如应力、热影响等难以估料的影响；另一方面工装堵头焊接及去除的工作量大，且去除后需进一步去除焊接热影响区并加工坡口，在换热管与集箱筒体组件装焊阶段，加工集箱坡口（管接头的管口）是难以实现的，且集箱筒体组件上的管接头的高度（用于密封的直段区）过短，会导致焊缝质量差，甚至焊接工作难以进行，且管接头的直段区的壁厚比较薄，拆卸所述焊接工装堵头时所述直段区很容易变形损坏，无法进行换热管焊接。
5.3）、在进行将热换管与对应的所述管接头进行装焊过程中，需在不同时机进行至少6次氦检漏检测，由此会对管接头上的所焊接的密封工装进行多次装、拆工作，由于管接头数量多，工作量庞大由此造成工期时间长，增加设备成本。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种管接头密封装置及其使用方法，用以解决现有用于管接头的密封工装无法进行多次拆卸，重复使用增加设备成本的问题。
7.为了解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：一种管接头密封装置，其应用于核电热交换器管束组件中两个集箱筒体组件设有
的管接头上，包括：螺栓；依次套设在所述螺栓上的支撑环，密封环，第一垫圈和螺母；将所述螺栓和所述支撑环和所述密封环放置在所述管接头内，所述第一垫圈位于所述管接头的管口上，旋转所述螺母，所述支撑环和所述密封环受压沿所述管接头的径向变形后均与所述管接头的内侧壁抵接，以密封所述管接头。
8.可选地，包括：第二垫圈，其位于所述第一垫圈和所述管接头的管口之间，用于为所述管接头的管口边缘提供缓冲。
9.可选地，所述密封环变形后与所述管接头的直段区抵接，以密封所述管接头；所述支撑环变形后与所述管接头的根部区的顶部抵接，以固定所述管接头密封装置。
10.可选地，所述支撑环未受力之前，所述支撑环与所述管接头之间的间隙范围为0.5~1.0mm。
11.可选地，所述密封环和所述支撑环均采用橡胶材料制备。
12.可选地，所述第一垫圈采用金属材料制备，所述第二垫圈采用橡胶材料制备。
13.可选地，所述螺栓为拉杆螺栓。
14.可选地，还包括：套设在所述螺栓上的第三垫圈和第四垫圈，所述第三垫圈设置在所述螺栓的头部与所述支撑环之间；所述第四垫圈设置在所述第二垫圈和所述密封环之间，所述第三垫圈和所述第四垫圈位于所述管接头内部，用于对应减小对所述密封环的端面和所述支撑环的端面的摩擦。
15.另一方面，本发明还提供一种如上文所述的管接头密封装置的使用方法，将所述管接头密封装置设置在每一所述集箱筒体组件设有的所述管接头上；安装每一所述接头密封装置之前，拧松所述螺母，使所述支撑环和所述密封环处于自由状态；将所述螺栓和所述支撑环和所述密封环放置在所述管接头内，所述第一垫圈位于所述管接头的管口上，压住所述密封环和所述支撑环；使用力矩扳手根据预设力矩值拧紧所述螺母，使所述支撑环和所述密封环受到所述螺栓的收紧力，同时又受所述管接头的包覆，所述支撑环受挤压后随着所述管接头的形状变成仿锥体状，与所述管接头抵接；所述密封环受挤压后，变成鼓状，与所述管接头的内侧壁抵接，以密封所述管接头；将所有对应的所述管接头密封装置安装完成后，对所述集箱筒体组件进行氦检漏检测。
16.可选地，当需拆卸所述管接头密封装置时，采用所述力矩扳手拧松所述螺母，静置预设时间，所述密封圈恢复自由状态后，取出所述管接头密封装置，以备下一次使用。
17.本发明至少具有以下优点之一：本发明提供了一种适用于机械密封的分布密集的小管径管接头工装，并可用于对集箱筒体组件（上集箱筒体组件和/或下集箱筒体组件）的环缝焊接后、换热管与集箱筒体组件（上集箱筒体组件和/或下集箱筒体组件）的管接头焊接后的氦检漏检测，及换热管与集箱筒体组件（上集箱筒体组件和/或下集箱筒体组件）焊接过程中的密封充气保护。
18.本发明仅通过力矩扳手拧紧螺母或拧松螺母即可实现安装所述管接头密封装置，和拆卸所述管接头密封装置，本发明所提供的管接头密封装置具有安装和拆卸方便、效率高，且工装可重复利用的优点。
附图说明
19.图1为本发明一实施例提供的一种核电热交换器管束组件中上集箱筒体组件或下集箱筒体组件的径向剖面示意图；图2为本发明第一实施例提供的种管接头密封装置处于自由状态时的主要结构示意图；图3为本发明第一实施例提供的种管接头密封装置处于密封状态时的主要结构示意图；图4为本发明第二实施例提供的种管接头密封装置处于自由状态时的主要结构示意图；图5为本发明第二实施例提供的种管接头密封装置处于密封状态时的主要结构示意图。
具体实施方式
20.以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种管接头密封装置及其使用方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
21.实施例一结合图1，图2和图3所示，本实施例提供一种管接头密封装置，其应用于核电热交换器管束组件中两个集箱筒体组件设有的管接头20上，包括：螺栓100；依次套设在所述螺栓100上的支撑环101，密封环102，第一垫圈104，第二垫圈103和螺母105；将所述螺栓100和所述支撑环101和所述密封环102放置在所述管接头20内，所述第一垫圈104位于所述管接头20的管口（端面）上，旋转所述螺母105，所述支撑环101和所述密封环102受压沿所述管接头20的径向变形后均与所述管接头20的内侧壁抵接，以密封所述管接头20。
22.在本实施例中，所述第二垫圈103位于所述第一垫圈104和所述管接头20的管口之间，所述第二垫圈103采用橡胶材料制备。所述第二垫圈103用于为所述管接头20的管口边缘提供缓冲，防止所述管接头20的管口被破坏，由此进一步保证了后续将换热管与所述管接头20的端面进行焊接后的气密性。
23.在本实施例中，所述螺栓100为拉杆螺栓，但本发明不以此为限。
24.在本实施例中，所述第一垫圈104采用金属材料制备，所述第一垫圈104用于压住第二垫圈103、密封环102和支撑环101，确保中间的拉杆螺栓100收紧时，确保管接头密封装置不往管接头20外侧跑。
25.请继续参考图2所示，在本实施例中，所述密封环102变形后与所述管接头20的直段区202抵接，以密封所述管接头20；所述支撑环101变形后与所述管接头20的根部区201的顶部（靠近所述直段区202的一端）抵接，以固定所述管接头密封装置。
26.在本实施例中，所述支撑环101未受力之前，所述支撑环101与所述管接头20的根部区201之间的间隙范围为0.5~1.0mm，以保证所述支撑环101的形变后与所述管接头20的内侧壁之间抵接。
27.在本实施例中，所述密封环102和所述支撑环101均采用橡胶材料制备。由此不仅可以实现密封所述管接头20的目的，还可以保护所述管接头20的内侧壁不会因此产生划痕，保持所述管接头20的内侧壁的光洁度。
28.实施例二如图4和图5所示，本实施例与实施例一的区别仅在于，在本实施例中，还包括：套设在所述螺栓100上的第三垫圈106和第四垫圈107，所述第三垫圈106设置在所述螺栓100的头部与所述支撑环101之间；所述第四垫圈107设置在所述第二垫圈103和所述密封环102之间，所述第三垫圈106和所述第四垫圈107位于所述管接头20的内部，用于对应减小对所述密封环102的端面和所述支撑环101的端面的摩擦，进而实现增加所述密封环102和所述支撑环101的使用寿命。
29.实施例三本实施例还提供一种如上文所述的管接头密封装置的使用方法，将所述管接头密封装置设置在每一所述集箱筒体组件10设有的所述管接头20上；安装每一所述接头密封装置之前，拧松所述螺母105，使所述支撑环101和所述密封环102处于自由状态；将所述螺栓100和所述支撑环101和所述密封环102放置在所述管接头20内，所述第一垫圈104位于所述管接头20的管口上，压住所述密封环102和所述支撑环101；使用力矩扳手根据预设力矩值拧紧所述螺母105，由此可以保证所有管接头密封装置的密封力的均匀性。
30.使所述支撑环101和所述密封环102受到所述螺栓100的收紧力，同时又受所述管接头20的包覆，所述支撑环101受挤压后随着所述管接头20的形状（具体的根部区201的内侧壁形状）变成仿锥体状，且呈倒椎体形状设置，与所述管接头20抵接，确保管接头密封装置不会飞出管接头20；所述密封环102受挤压后，变成鼓状，与所述管接头20的内侧壁（直段区202的内侧壁）抵接，以密封所述管接头20；将所有对应的所述管接头密封装置安装完成后，对所述集箱筒体组件10进行氦检漏检测。
31.具体的是，向所述集箱筒体组件10内充入氦气，当所述集箱筒体组件10内部的氦气的压力达到0.4 mpa且不漏气的情况下，所述集箱筒体组件10的密封性符合要求。
32.本实施例可以通过720根平面弯的换热管将上、下集箱筒体组件连通，的工作时，需要分步进行换热管与集箱筒体组件10的管接头20焊接，将换热管与上/下集箱筒体组件10的管接头20进行管管对接装配和焊接，720个管接头20密集分布在上/下集箱筒体组件10的1/4区域内，共计6圈换热管，制造时由内往外依次进行换热管与管接头20的装焊（暂时没有进行装焊换热管的管接头20需要安装上所述管接头密封装置，之后再进行氦检漏检测）和氦检漏检测，每一圈检测合格后进行后一圈的装焊，直至将6圈换热管焊接完成。按照设计要求，换热管与管接头对接焊缝的氦检漏试验压力为0.4 mpa，即集箱筒体组件及换热管内部需形成密闭腔体并承受至少为0.4mpa的压力以实现氦检漏检测。
33.在本实施例中，当需拆卸所述管接头密封装置时，采用所述力矩扳手拧松所述螺母100，静置预设时间，所述密封圈102恢复自由状态后，取出所述管接头密封装置，以备下一次使用。
34.综上所述，本实施例提供了一种适用于机械密封的分布密集的小管径（例如本实施例所述的管接头直径φ38.1*2.8、高为35mm的管接头）管接头工装，并可用于对集箱筒体组件（上集箱筒体组件和/或下集箱筒体组件）的环缝焊接后、换热管与集箱筒体组件（上集箱筒体组件和/或下集箱筒体组件）的管接头焊接后的氦检漏检测，及换热管与集箱筒体组件（上集箱筒体组件和/或下集箱筒体组件）焊接过程中的密封充气保护。
35.本实施例仅通过力矩扳手拧紧螺母或拧松螺母即可实现安装所述管接头密封装置，和拆卸所述管接头密封装置，本实施例所提供的管接头密封装置具有安装和拆卸方便、效率高，且工装可重复利用的优点。
36.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
中心”、
“ꢀ
高度”、
“ꢀ
厚度”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”、
“ꢀ
轴向”、
“ꢀ
径向”、
“ꢀ
周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，
“ꢀ
多个”的含义是两个或两个以上。
38.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语
“ꢀ
安装”、
“ꢀ
相连”、
“ꢀ
连接”、
“ꢀ
固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之
“ꢀ
上”或之
“ꢀ
下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征
“ꢀ
之上”、
“ꢀ
上方”和
“ꢀ
上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征
“ꢀ
之下”、
“ꢀ
下方”和
“ꢀ
下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。