專利名稱：法蘭連接結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及法蘭連接結構，其設計為，在諸如其中管道等通過法蘭連接的情況下， 或者在其中儲罐的人孔和蓋子通過法蘭連接的情況下，利用密封液改善密封性。本發明設計為改善對流體，特別是對包含氣體的流體的密封性。
背景技術：
在熱電站或化工廠中，定線并配置多條管道，并安裝多個儲罐。在這種情況中，所述管道中的一條和所述管道中的另一條可以通過便于連接管道的法蘭連接。而且，儲罐的人孔和用于封閉人孔的蓋子可以通過法蘭連接。圖9示出了將用于管道系統或管道的常規法蘭連接結構。如圖所示，法蘭2形成在一條管道I上，法蘭4形成在另一條管道3上。襯墊插入法蘭2的法蘭表面和法蘭4的法蘭表面之間，法蘭2和4由螺栓(未示出)緊固，從而法蘭2的法蘭表面和法蘭4的法蘭表面連接在一起。通過這樣做，管道I和管道4接合在一起。如果管道I和3例如通過法蘭連接結構接合，當為了維護、檢查或清洗而松開管道 I和3時，它足以松開并分離緊固法蘭2和4的螺栓。通過這種措施，可以松開管道I和3。在將管道1，3恢復到初始狀態時，它足以通過螺栓進行簡單的緊固法蘭2和4的工作。圖10示出了將用于儲罐的常規法蘭連接結構。如圖所示，法蘭12形成在儲罐10 的人孔11上，法蘭14形成在蓋子13上。襯墊插入法蘭12的法蘭表面和法蘭14的法蘭表面之間，法蘭12和14由螺栓(未示出)緊固，從而法蘭12的法蘭表面和法蘭14的法蘭表面連接在一起。通過這樣做，人孔11由蓋子13封閉。如果根據這種法蘭連接結構采用蓋子13封閉人孔11，當為了維護、檢查或清洗而允許進入儲罐10內部時，它足以松開并分離緊固法蘭12和14的螺栓。通過這種措施，可以打開儲罐I。在將儲罐恢復至初始狀態時，它足以通過螺栓進行簡單的緊固法蘭12和14的工作。專利文獻I JP-A-

發明內容
要解決的技術問題迄今為止，用于管道的法蘭連接結構和用于儲罐的人孔的法蘭連接結構已經被認為是能夠完全密封的密封結構。然而，對于近來安全和可靠性要求較高的工廠等，甚至上述法蘭連接結構也被假
3設為在密封性方面不是必然優選的，并且已經被要求采取一些安全措施。例如，如果流過圖9中示出的管道1、3的流體為正壓可燃氣體，或者如果儲存在圖 10中示出的儲罐10中的流體為正壓可燃氣體，圖9中示出的法蘭連接結構周圍的區域α 指定為防爆范圍(即，危險區)，或者圖10中示出的法蘭連接結構周圍的區域β指定為防爆范圍。在指定為防爆范圍的區域α或區域β中，已經不安裝變為著火源的器械或量表， 或者已經使用特定結構的器械或量表。然而，這樣做，已經引起了工廠設計的自由度受限且昂貴的問題。然而，如果想要可靠地防止用于管道的法蘭連接結構中的氣體泄漏，則通過焊接連接該管道。這種措施已經引起了管道配置的自由度損失、且不能容易地進行檢查和清洗的問題。已經考慮到上述常規技術實現了本發明。本發明的目標是提供一種法蘭連接結構，如用于將管道接合在一起的法蘭連接結構，用于儲罐或器械的連接結構，或者用于采用蓋子封閉儲罐的人孔的法蘭連接結構，所述法蘭連接結構具有增強的密封性。技術方案根據用于解決上述問題的特征，本發明提供了一種法蘭連接結構，包括一個法蘭和另一個法蘭，所述法蘭由螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，用于接合，其中環形密封槽形成在所述法蘭中的一個的法蘭表面中，并且密封液壓送并注入密封槽中。根據其它特征，本發明提供了一種法蘭連接結構，包括一個法蘭和另一個法蘭，所述法蘭由螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，用于接合，或者一種法蘭連接結構，包括形成在儲罐的人孔中的法蘭和形成在蓋子中的法蘭，所述法蘭通過螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以采用蓋子封閉人孔，或者一種法蘭連接結構，包括形成在管道中的法蘭和形成在蓋子中的法蘭，所述法蘭通過螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以采用蓋子封閉管道，所述法蘭連接結構包括環形密封槽，形成在所述法蘭中的一個的法蘭表面中；灌注通道，形成在所述法蘭中的所述一個中，用于使密封槽和所述法蘭中的所述一個的外表面相互連通，并具有從往外面灌注到其中的密封液；和排放通道，形成在所述法蘭中的所述一個中，并與密封槽連通，用于經由灌注通道將已經灌注到其中并已經填充密封組的密封液排放到外面。根據其它特征，本發明提供了一種法蘭連接結構，包括形成在用于在其中流過流體的一條管道中的法蘭和形成在用于在其中流過流體的另一條管道中的法蘭，所述法蘭由螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以將所述管道接合在一起，或者一種法蘭連接結構，包括形成在用于儲存流體的儲罐的人孔中的法蘭和形成在蓋子中的法蘭，所述法蘭通過螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以采用蓋子封閉人孔，或者一種法蘭連接結構，包括形成在管道中的法蘭和形成在蓋子中的法蘭，所述法蘭通過螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以采用蓋子封閉管道，
所述法蘭連接結構包括環形密封槽，形成在所述法蘭中的一個的法蘭表面中；灌注通道，形成在所述法蘭中的所述一個中，用于使密封槽和所述法蘭中的所述一個的外表面相互連通；排放通道，形成在所述法蘭中的所述一個中，用于使密封槽和所述法蘭中的所述一個的外表面相互連通；密封液灌注裝置，連接至灌注通道，用于將密封液灌注到密封槽中；和排放裝置，連接至排放通道，用于將包含在密封液中的氣體排放中外面，同時防止已經從排放通道流出的密封液釋放到外面。根據其它特征，本發明的特征在于，由密封液灌注裝置灌注入的密封液的灌注壓力設定為低于所述流體的流體壓力。根據其它特征，本發明提供了一種法蘭連接結構，包括形成在用于在其中流過流體的一條管道中的法蘭和形成在用于在其中流過流體的另一條管道中的法蘭，所述法蘭由螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以將所述管道接合在一起，或者一種法蘭連接結構，包括形成在用于儲存流體的儲罐的人孔中的法蘭和形成在蓋子中的法蘭，所述法蘭通過螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以采用蓋子封閉人孔，或者一種法蘭連接結構，包括形成在管道中的法蘭和形成在蓋子中的法蘭，所述法蘭通過螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以采用蓋子封閉管道，所述法蘭連接結構包括環形密封槽，形成在所述法蘭中的一個的法蘭表面中；灌注通道，形成在所述法蘭中的所述一個中，用于使密封槽和所述法蘭中的所述一個的外表面相互連通；排放通道，形成在所述法蘭中的所述一個中，用于使密封槽和和位于所述法蘭的內圍側上且其中存在流體的空間相互連通；和密封液灌注裝置，連接至灌注通道，用于將密封液灌注到密封槽中。根據其它特征，本發明的特征在于，由密封液灌注裝置灌注入的密封液的灌注壓力設定為高于所述流體的流體壓力。根據其它特征，本發明的特征在于，密封液灌注裝置配設有用于檢測灌注到灌注通道中的密封液的壓力的壓力檢測裝置，或者配設有用于檢測灌注到灌注通道中的密封液的流量的流量檢測裝置，并且特征在于，所述法蘭連接結構還包括異常判定裝置，如果由壓力檢測裝置檢測到的壓力存在急劇的降低，或者如果由流量檢測裝置檢測到的流量存在急劇的增加，則該異常判定裝置判定在所述法蘭的連接中出現異常。有益效果根據本發明，環形密封槽形成在法蘭的法蘭表面中，且密封液壓送并注入到密封槽中。因此，液封結構由送并注入到密封槽中的密封液組成，并且可以增強法蘭的密封性。因此，可以顯著降低法蘭連接結構泄漏的發生頻率。因此，該法蘭連接結構的周圍不需要指定為防爆范圍，并且可以提高設計管道等的自由度。而且，由于可以采用這種法蘭連接結構，則能夠容易地進行大修檢查和清洗。


圖I為示出根據本發明實施方式I的用于管道的法蘭連接結構的結構圖。
圖2為沿圖I中的標有箭頭的線II-II截取的視圖。
圖3為示出根據本發明實施方式2的用于管道的法蘭連接結構的結構圖。
圖4為沿圖3中的標有箭頭的線IV-IV截取的視圖。
圖5為示出根據本發明實施方式3的用于儲罐等的法蘭連接結構的結構圖。
圖6為沿圖5中的標有箭頭的線VI-VI截取的視圖。
圖7為示出根據本發明實施方式4的用于儲罐等的法蘭連接結構的結構圖。
圖8為沿圖7中的標有箭頭的線VIII-VIII截取的視圖。
圖9為示出用于管道的常規法蘭連接結構的結構圖。
圖10為示出用于儲罐的常規法蘭連接結構的結構圖。
附圖標記說明
100，100A法蘭連接結構
101,103 管道
102，104 法蘭
102a, 104a法蘭表面
105密封槽
106灌注通道
107，107-1排放通道
108，109 襯墊
110密封液灌注部
120排放裝置
200，200A法蘭連接結構
201人孔
202，204 法蘭
202a，204a法蘭表面
203蓋子
205密封槽
206灌注通道
207，207-1排放通道
208,209 襯墊具體實施方式
將基于接下來的實施方式詳細描述用于實現本發明的具體實施方式
。
實施方式I
圖I為示出根據本發明實施方式I的用于管道的法蘭連接結構100的結構圖。圖2為沿圖I中的標有箭頭的線II-II截取的視圖。
如這兩幅圖所示，法蘭102形成在一條管道101上，法蘭104形成在另一條管道103上。法蘭102和104由螺栓(未示出)緊固，從而法蘭102的法蘭表面102a和法蘭104 的法蘭表面104a連接在一起。通過這樣做，管道101和管道103接合在一起。在本實施方式中，假設具有正壓作為其氣體壓力的可燃氣體(例如，氫氣)流過由所述法蘭連接的管道101和103。環形密封槽105形成在法蘭104的法蘭表面104a中。該密封槽105形成在法蘭 104的內周緣的外圍側上，并處于圍繞法蘭104內圍面的狀態。灌注通道106和排放通道107形成在法蘭104中。相對于圓周方向，灌注通道106和排放通道107形成為偏離180°。相對于垂直方向，灌注通道106設置在下側，排放通道107設置在上側。灌注通道106具有在法蘭104的外表面的圓周面處開口的一端106a，并具有在密封槽105中開口的另一端106b，由此使密封槽105和該法蘭的圓周面相互連通。灌注通道106沿幾乎垂直向上的方向從所述一端106a延伸，隨后沿水平方向彎曲，并到達所述另一端106b。排放通道107具有在法蘭104的外圍表面的圓周面處開口的一端107a，并具有在密封槽105中開口的另一端107b，由此使密封槽105和該法蘭的圓周面相互連通。排放通道107沿幾乎垂直向下的方向從所述一端107a延伸，隨后沿水平方向彎曲，并到達所述另一端107b。環形襯墊108、109插入法蘭102的法蘭表面102a和法蘭104的法蘭表面104a之間。襯墊108設置在密封槽105的內圍側上，襯墊109設置在密封槽105的外圍側上。 環形襯墊108、密封槽105和襯墊109剛好同心設置。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連接。控制閥113、節流孔114和止回閥115插入到灌注管道112中，壓力計116安裝在灌注管道112 上。在本實施方式中，經由灌注管道112從密封液灌注部110灌注到密封槽105中的密封液的灌注壓力設置為低于流過管道101和103的可燃氣體的氣體壓力。壓力計116檢測灌注到灌注通道106中的密封液的壓力，并將檢測到的壓力值發送至異常判定部117。如果檢測到的壓力值快速降低，則異常判定部117判定出現了異常。 如果出現異常判定，異常判定部117采取安全措施，如關閉流體在管道101內的流動，并關閉控制閥113。在圖I中，密封液從單個密封液灌注源111灌注到單個法蘭連接結構100中。然而，灌注管道112可以設置為使得密封液可以灌注到設置在管道系統中的多個法蘭連接結構中。排放裝置120經由排放管道121連接至排放通道107的所述一端107a。排放裝置 120具有浮標機構和排氣閥。排放裝置120以下述方式構造當密封液經由排放管道121發送至排放裝置120 時，密封液被密封，不排放到外面。然而，如果氣體包含在密封液中，僅該氣體可以排放到外面。
從排放裝置120排放的氣體經由排氣管122排放到大氣中。這種排放的位置設置在遠離鋪設管道101和103的工廠的安全位置上。氣體傳感器123設置在排氣管122上。該氣體傳感器123檢測經由排氣管122排放的氣體類型。安全裝置124連接至排放管道121，如果排放管道121內的密封液的壓力異常升高，則將密封液排放到外面。采用具有上述結構的法蘭連接結構100，當密封液從密封液灌注部110的密封液灌注源111注射和灌注時，密封液壓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和排放裝置120中。在這個時候，已經位于每個管道中的空氣經由排放裝置120排放到大氣中。當已經以這種方式將密封液壓送并注入到環形密封槽105中時，密封槽105內部的該密封液構成液封結構。因此，流過管道101、103的正壓可燃氣體由內圍側上的襯墊108和包括注入密封槽105的密封液的液封結構雙重密封。在法蘭連接結構100中，如上所述，不僅襯墊108，而且包括注入密封槽105的密封液的液封結構，執行密封，因此允許更可靠的密封。由于上述密封，可以顯著地降低可燃氣體泄漏的發生頻率。因此，法蘭連接結構 100周圍的防爆范圍可以限制到最小。外圍側上的襯墊109實現防止密封液泄漏到外面的功能。如果使密封液的壓力低于流過管道101、103的可燃氣體的氣體壓力，則密封液不進入管道101、103，并防止密封液與可燃氣體混合。通常，如上所示，由內圍側上的襯墊108和包括注入密封槽105的密封液的液封結構進行的雙重密封確保了可靠的密封。然而，如果由于某些原因，如事故，在內圍側上的襯墊108的密封面中出現位移或間隙，則流過管道101、103的可燃氣體可能泄漏到密封槽105中。由于可燃氣體和密封液之間的比重差，已經以這種方式泄漏到密封槽105中的可燃氣體向上浮起，同時流過密封槽105、排放通道107和排放管道121，并到達排放裝置120。排放裝置120經由排氣管122僅將可燃氣體排放到外面(排放到大氣中)，而不排放密封液。可燃氣體經由排氣管122排放到大氣的排放位置位于遠離鋪設管道101、103的工廠的安全位置。因此，可燃氣體的排放沒有問題。當可燃氣體流入排氣管122時，氣體傳感器123可以檢測到可燃氣體已經流過它。 一旦由氣體傳感器123檢測到可燃氣體的流過運動，可以采取安全措施，如發出警報或阻塞流過管道101、103的可燃氣體的通道。當由于流過管道101、103的可燃氣體的熱量或者法蘭周圍的大氣的熱量導致密封液膨脹，并且它的壓力變得極其高時，安全裝置124啟動，以將密封液釋放到外面。因此，即使密封液熱膨脹，也可以防止對法蘭102、104的損壞或對采用密封液填充的管道等的損壞。另一方面，如果法蘭102和法蘭104相互移位很大，則灌注到密封槽105中的密封液大量流出，并由壓力計116檢測到的檢測壓力值急劇降低。
在這種檢測到的壓力值急劇降低的情況中，異常判定部117判定出現異常，采取安全措施，如關閉流體在管道101內的流動，并關閉控制閥113。通過這些措施，可以防止密封液進一步流出到外面。代替壓力計116，可以安裝流量計。如果由流量計檢測到的流量的量急劇增加，則異常判定部117可以做出異常的判定，并關閉控制閥113。上述實施方式假設其中可燃氣體(僅該氣體)流過管道101、103的情況。然而， 不進行改變，實施方式I也適用于具有氣體和液體混合的兩相流體流過管道101、103的情況。實施方式2圖3為示出根據本發明實施方式2的用于管道的法蘭連接結構100A的結構圖。圖 4為沿圖3中的標有箭頭的線IV-IV截取的視圖。與實施方式I中的在圖I和2中示出的相同部分將指定與實施方式I中相同的附圖標記，并且將簡化重復部分的說明。也在本實施方式中，假設具有正壓作為其氣體壓力的可燃氣體(例如，氫氣)流過由該法蘭連接的管道101和103。環形密封槽105形成在法蘭104的法蘭表面104a中。該密封槽105以圍繞法蘭 104的內圍面的狀態形成在法蘭104的內周緣的外圍側上。灌注通道106和排放通道107-1形成在法蘭104中。灌注通道106具有在法蘭104的外表面的圓周面處開口的一端106a，并具有在密封槽105中開口的另一端106b，由此使密封槽105和該法蘭的圓周面相互連通。排放通道107-1具有在法蘭104的內圍側上的空間中開口的一端107_la，并具有在密封槽105中開口的另一端107-lb，由此使密封槽105和該法蘭的圓周面相互連通。如上所述，實施方式2與實施方式I不同之處在于，排放通道107-1的所述一端 107-la在法蘭104內圍側上的空間中開口。排放通道107-1的所述一端107-la可以設置有用于限制密封液泄漏的泄漏限制裝置 107-lc。環形襯墊109插入法蘭102的法蘭表面102a和法蘭104的法蘭表面104a之間。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、控制閥113、節流孔114、止回閥115、壓力計116和異常判定部117。在本實施方式中，經由灌注管道112從密封液灌注部110灌注到密封槽105中的密封液的灌注壓力設置為高于流過管道101和103的可燃氣體的氣體壓力。在實施方式I中，密封液的灌注壓力設置為低于流過管道101和103的可燃氣體的氣體壓力。實施方式2與實施方式I的不同之處在于，假設使密封液的灌注壓力設置高于流過管道101和103的可燃氣體的氣體壓力。采用具有上述結構的法蘭連接結構100A，當密封液從密封液灌注部110的密封液灌注源111注射和灌注時，密封液經由灌注管道112和灌注通道106壓送并注入到密封槽 105中。而且，壓送并注入到密封槽105中的密封液經由排放通道107-1排放到管道103 中，并流過管道103。也就是說，采用密封液充注密封槽105，并且特別地，如果使密封液的壓力高于在管道101、103中流動的流體的壓力，則獲得令人滿意的密封性。泄漏到管道103中的液體也可以通過泄漏限制裝置107-lc調節。已經泄漏的液體由合適的分離器(未示出)分成氣體和液體，并回收。因此，使用包括氣體和液體的兩相流的液體作為密封液是非常有效的。當密封液已經以這種方式壓送并注入到密封槽105中時，密封槽105內部的該密封液構成液封結構。因此，流過管道101、103的正壓可燃氣體由包括注入到密封槽105中的高壓密封液的液封結構可靠地密封。由于上述密封，可以顯著地降低可燃氣體泄漏的發生頻率。因此，法蘭連接結構 100A周圍的防爆范圍可以限制到最小。外圍側上的襯墊109實現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中的密封液的液封結構進行的密封確保了可靠的密封。然而，如果由于某些原因，如事故，在法蘭連接面中出現位移或間隙，則比正常量大的大量密封液可以泄漏到管道101、103中，從而可燃氣體不泄漏到外面。也就是說，即使在法蘭連接面中出現間隙等，也可以防止氣體泄漏。另一方面，如果法蘭102和法蘭104相互移位很大，則灌注到密封槽105中的密封液大量流出，并由壓力計116檢測到的檢測壓力值急劇降低。在這種檢測到的壓力值急劇降低的情況中，異常判定部117判定出現異常，采取安全措施，如關閉流體在管道101內的流動，并關閉控制閥113。通過這些措施，可以防止密封液進一步流出到外面。代替壓力計116，可以安裝流量計。如果由流量計檢測到的流量的量急劇增加，則異常判定部117可以做出異常的判定，并關閉控制閥113。上述實施方式假設其中可燃氣體(僅該氣體)流過管道101、103的情況。然而， 實施方式2同樣適用于其中具有氣體和液體混合的兩相流體流過管道101、103的情況。實施方式3圖5為示出根據本發明實施方式3的用于儲罐等的法蘭連接結構的結構圖。圖6 為沿圖5中的標有箭頭的線VI-VI截取的視圖。實現與實施方式I相同功能的部分將采用與實施方式I中所指定的相同附圖標記描述。如這兩幅圖所示，法蘭202形成在形成在儲罐(未示出)中的人孔201中，法蘭 204形成在蓋子203中。法蘭202和204由螺栓(未示出)緊固，從而法蘭202的法蘭表面 202a和法蘭204的法蘭表面204a連接在一起。通過這樣做，采用蓋子203封閉人孔201。在本實施方式中，采用蓋子203封閉人孔201，由此具有正壓作為其氣體壓力且儲存在儲罐中的可燃氣體(例如，氫氣)密封在其中。如果代替人孔201，這種構件(人孔201)由管道代替，則蓋子203用作用于封閉該管道端部的管道端部密封蓋，并封閉該管道的端部。環形密封槽205形成在法蘭204的法蘭表面204a中。位于蓋子203側的該密封槽205形成在法蘭202的位于人孔201側的內周緣的外圍側上，并處于圍繞法蘭202的內圍面的狀態。灌注通道206和排放通道207形成在法蘭204中。相對于圓周方向，灌注通道206和排放通道207形成為偏離180°。相對于垂直方向，灌注通道206設置在下側，排放通道207設置在上側。灌注通道206具有在法蘭204的外表面的圓周面處開口的一端206a，并具有在密封槽205中開口的另一端206b，由此使密封槽205和該法蘭的圓周面相互連通。灌注通道206沿幾乎垂直向上的方向從所述一端206a延伸，隨后沿水平方向彎曲，并到達所述另一端206b。排放通道207具有在法蘭204的外圍表面的圓周面處開口的一端207a，并具有在密封槽205中開口的另一端207b，由此使密封槽205和該法蘭的圓周面相互連通。排放通道207沿幾乎垂直向下的方向從所述一端207a延伸，隨后沿水平方向彎曲，并到達所述另一端207b。環形襯墊208、209插入法蘭202的法蘭表面202a和法蘭204的法蘭表面204a之間。襯墊208設置在密封槽205的內圍側上，襯墊209設置在密封槽205的外圍側上。 環形襯墊208、密封槽205和襯墊209剛好同心設置。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連接。控制閥113、節流孔114和止回閥115插入到灌注管道112中，壓力計116安裝在灌注管道112 上。在本實施方式中，經由灌注管道112和灌注通道206從密封液灌注部110灌注到密封槽205中的密封液的灌注壓力設置為低于流過儲罐中的可燃氣體的氣體壓力。壓力計116檢測灌注到灌注通道206中的密封液的壓力，并將檢測到的壓力值發送至異常判定部117。如果檢測到的壓力值快速降低，則異常判定部117判定出現了異常。 如果出現異常判定，異常判定部117采取安全措施，如關閉流體在管道101內的流動，并關閉控制閥113。排放裝置120經由排放管道121連接至排放通道107的所述一端107a。排放裝置 120具有浮標機構和排氣閥。排放裝置120以下述方式構造當密封液經由排放管道121發送至排放裝置120 時，密封液被密封，不排放到外面。如果氣體包含在密封液中，僅該氣體可以排放到外面。從排放裝置120排放的氣體經由排氣管122排放到大氣中。這種排放的位置設置在遠離設置該儲罐的工廠的安全位置上。氣體傳感器123設置在排氣管122上。該氣體傳感器123檢測經由排氣管122排放的氣體類型。安全裝置124連接至排放管道121，如果排放管道121內的密封液的壓力異常升高，則將密封液排放到外面。采用具有上述結構的法蘭連接結構200，當密封液從密封液灌注部110的密封液灌注源111注射和灌注時，密封液壓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和排放裝置120中。在這個時候，已經位于每個管道中的空氣經由排放裝置120排放到大氣中。當已經以這種方式將密封液壓送并注入到環形密封槽205中時，密封槽205內部的該密封液構成液封結構。
因此，儲存在該儲罐中的正壓可燃氣體由內圍側上的襯墊208和包括注入密封槽 205的密封液的液封結構雙重密封。在法蘭連接結構200中，如上所述，不僅襯墊208，而且包括注入密封槽205的密封液的液封結構執行密封，因此允許更可靠的密封。由于上述密封，可以顯著地降低可燃氣體泄漏的發生頻率。因此，法蘭連接結構 200周圍的防爆范圍可以限制到最小。外圍側上的襯墊209實現防止密封液泄漏到外面的功能。如果使密封液的壓力低于儲存在儲罐中的可燃氣體的氣體壓力，則密封液不進入該儲罐，并防止密封液與可燃氣體混合。通常，如上所示，由內圍側上的襯墊208和包括注入密封槽205的密封液的液封結構進行的雙重密封確保了可靠的密封。然而，如果由于某些原因，如事故，在內圍側上的襯墊208的密封面中出現位移或間隙，則該儲罐內部的可燃氣體可能泄漏到密封槽205中。由于可燃氣體和密封液之間的比重差，已經以這種方式泄漏到密封槽205中的可燃氣體向上浮起，同時流過密封槽205、排放通道207和排放管道121，并到達排放裝置120。排放裝置120經由排氣管122僅將可燃氣體排放到外面(排放到大氣中)，而不排放密封液。可燃氣體經由排氣管122排放到大氣的排放位置位于遠離設置該儲罐的工廠的安全位置。因此，可燃氣體的排放不引起任何問題。當可燃氣體流入排氣管122時，氣體傳感器123可以檢測到可燃氣體已經流過它。 一旦由氣體傳感器123檢測到可燃氣體的流過運動，可以采取安全措施，如發出警報。當由于儲罐內部的可燃氣體的熱量或者法蘭周圍的大氣的熱量導致密封液膨脹并且它的壓力變得極其高時，安全裝置124啟動，以將密封液釋放到外面。因此，即使密封液熱膨脹，也可以防止對法蘭202、204的損壞或對采用密封液填充的管道等的損壞。另一方面，如果法蘭202和法蘭204相互移位很大，則灌注到密封槽205中的密封液大量流出，并且由壓力計116檢測到的檢測壓力值急劇降低。在這種檢測到的壓力值急劇降低的情況中，異常判定部117判定出現異常，并關閉控制閥113。通過這些措施，可以防止密封液進一步流出到外面。代替壓力計116，可以安裝流量計。如果由流量計檢測到的流量的量急劇增加，則異常判定部117可以做出異常的判定，并采取安全措施，如發出警報，或關閉控制閥113。上述實施方式假設其中可燃氣體(僅該氣體)儲存在儲罐中的情況。然而，實施方式3同樣可以適用于包括氣體和液體混合物的兩相流體儲存在儲罐的情況。在前述描述且在圖5中，密封槽205、灌注通道206、排放通道207等設置在蓋子 203中，但如果需要，可以設置在法蘭202中。實施方式4圖7為示出根據本發明實施方式4的用于儲罐等的法蘭連接結構200A的結構圖。 圖8為沿圖7中的標有箭頭的線VIII-VIII截取的視圖。與圖5和6中示出的實施方式3中相同部分將指定與實施方式3中相同的附圖標記，并且將簡化重復部分的說明。也在本實施方式中，假設具有正壓作為其氣體壓力的可燃氣體(例如，氫氣)儲存在具有由蓋子203封閉的人孔201的儲罐(未示出)中。如果代替人孔201，這種構件(人孔201)由管道代替，則蓋子203用作用于封閉該管道端部的管道端部密封蓋，并封閉該管道的端部。環形密封槽205形成在蓋子203的法蘭204的法蘭表面204a中。位于蓋子側的該密封槽205形成在法蘭202的位于人孔201側的內周緣的外圍側上，并處于圍繞法蘭202 的內圍面的狀態。灌注通道206和排放通道207-1形成在法蘭204中。灌注通道206具有在法蘭204的外表面的圓周面處開口的一端206a，并具有在密封槽205中開口的另一端206b，由此使密封槽205和該法蘭的圓周面相互連通。排放通道207-1具有在人孔201的內圍側上的空間中開口的一端207_la，并具有在密封槽205中開口的另一端207-lb，由此使密封槽205和人孔201的內圍側相互連通。如上所述，實施方式4與實施方式3不同之處在于，排放通道207-1的所述一端 207-la在人孔201的內圍側上的空間中開口。排放通道207-1的所述一端207-la可以設置有用于限制密封液泄漏的泄漏限制裝置 207-lc。環形襯墊209插入法蘭202的法蘭表面202a和法蘭204的法蘭表面204a之間。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、控制閥113、節流孔114、止回閥115、壓力計116和異常判定部117。在本實施方式中，經由灌注管道112從密封液灌注部110灌注到密封槽205中的密封液的灌注壓力設置為高于儲罐內部的可燃氣體的氣體壓力。實施方式3基于密封液的灌注壓力設置為低于儲罐內部的可燃氣體的氣體壓力的假設。實施方式4與實施方式3的不同之處在于，假設使密封液的灌注壓力設置高于儲罐內部的可燃氣體的氣體壓力。采用具有上述結構的法蘭連接結構200A，如果密封液從密封液灌注部110的密封液灌注源111灌注到密封槽205中，并保持為高于內部壓力，則增強了密封性。已經泄漏到人孔201中的密封液由合適的分離器(未示出)分成氣體和液體，并回收。因此，使用包括氣體和液體的兩相流的液體作為密封液是有效的。當密封液已經以這種方式壓送并注入到密封槽205中時，密封槽205內部的該密封液構成液封結構。因此，儲罐內部的正壓可燃氣體由包括注入到密封槽205中的高壓密封液的液封結構可靠地密封。由于上述密封，可以顯著地降低可燃氣體泄漏的發生頻率。因此，法蘭連接結構 200A周圍的防爆范圍可以限制到最小。外圍側上的襯墊209實現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中的密封液的液封結構進行的密封確保了可靠的密封。然而，如果由于某些原因，如事故，在法蘭連接面中出現位移或間隙，則比正常量大的大量密封液可以泄漏到人孔201中，從而可燃氣體不泄漏到外面。也就是說，即使在法蘭連接面中出現間隙等，也可以防止氣體泄漏。另一方面，如果法蘭202和法蘭204相互移位很大，則灌注到密封槽205中的密封
13液大量流出，并由壓力計116檢測到的檢測壓力值急劇降低。在這種檢測到的壓力值急劇降低的情況中，異常判定部117判定出現異常，采取安全措施，如發出警報，并關閉控制閥113。通過這些措施，可以防止密封液進一步流出到外面。代替壓力計116，可以安裝流量計。如果由流量計檢測到的流量的量急劇增加，則異常判定部117可以做出異常的判定，并采取措施，如發出警報，或關閉控制閥113。上述實施方式假設其中可燃氣體(僅該氣體)儲存在儲罐中的情況。然而，實施方式4同樣適用于其中具有氣體和液體混合的兩相流體儲存在儲罐中的情況。在前述描述且在圖7中，密封槽205、灌注通道206、排放通道207等設置在蓋子 203中，但如果需要，可以設置在法蘭202中。
權利要求
1.一種法蘭連接結構，包括形成在用于在其中流過流體的一條管道中的法蘭和形成在用于在其中流過流體的另一條管道中的法蘭，所述法蘭由螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以將所述管道接合在一起，或者一種法蘭連接結構，包括形成在用于儲存流體的儲罐的人孔中的法蘭和形成在蓋子中的法蘭，所述法蘭通過螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以采用蓋子封閉人孔，或者一種法蘭連接結構，包括形成在管道中的法蘭和形成在蓋子中的法蘭，所述法蘭通過螺栓緊固，從而所述法蘭的法蘭表面連接在一起，以采用蓋子封閉管道，所述法蘭連接結構包括環形密封槽，形成在所述法蘭中的一個的法蘭表面中；灌注通道，形成在所述法蘭中的所述一個中，用于使密封槽和所述法蘭中的所述一個的外表面相互連通；排放通道，形成在所述法蘭中的所述一個中，用于使密封槽和所述法蘭中的所述一個的外表面相互連通；密封液灌注裝置，連接至灌注通道，用于將密封液灌注到密封槽中；和排放裝置，連接至排放通道，用于將包含在密封液中的氣體排放到外面，同時防止已經從排放通道流出的密封液釋放到外面。
2.根據權利要求I所述的法蘭連接結構，其中由密封液灌注裝置灌注入的密封液的灌注壓力設定為低于所述流體的流體壓力。
3.根據權利要求I或2所述的法蘭連接結構，其中密封液灌注裝置配設有用于檢測灌注到灌注通道中的密封液的壓力的壓力檢測裝置，或者配設有用于檢測灌注到灌注通道中的密封液的流量的流量檢測裝置，并且所述法蘭連接結構還包括異常判定裝置，如果由壓力檢測裝置檢測到的壓力存在急劇的降低，或者如果由流量檢測裝置檢測到的流量存在急劇的增加，則該異常判定裝置判定在所述法蘭的連接中出現異常。
全文摘要
本發明公開一種法蘭連接結構，管道(101)的法蘭(102)和管道(103)的法蘭(104)經由所述法蘭連接。環形密封槽(105)形成在法蘭(104)的法蘭表面(104a)中。密封液(103)經由灌注通道(106)從密封液灌注部(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結構，以改善密封能力。而且，密封液還放置在排放通道(107)和排放管道(121)中。當管道(101，103)中的氣體進入密封槽(105)中時，氣體可以從排放裝置(120)排放，并由氣體傳感器(123)檢測，以使用戶能夠采取安全措施。
文檔編號F16L23/16GK102588592SQ20121004955
公開日2012年7月18日 申請日期2008年12月11日 優先權日2008年3月25日
發明者北口佳范 申請人:三菱重工業株式會社