[发明专利]一种带有防滑凹槽型垫圈与压力传感器的法兰及制造方法

说明书

本发明涉及法兰技术领域，具体涉及一种带有防滑凹槽型垫圈与压力传感器的法兰及制造方法。一种带有防滑凹槽型垫圈与压力传感器的法兰，包括法兰、法兰上设置的螺栓安装孔，在所述法兰上位于螺栓安装孔的端面上一体化的设有环形垫圈，所述环形垫圈依次包括非导电的底层、金属电阻应变片层、非导电的防滑层，所述底层与螺栓安装孔的端面相结合，所述金属电阻应变片层与底层相结合，所述防滑层与金属电阻应变片层相结合，且防滑层的防滑面上设有防滑凹槽。本发明在法兰的螺栓孔上一体化地设置了内置金属电阻应变片的垫圈，螺栓的压力传递到金属电阻应变片上，通过将金属电阻应变片连接到监测控制系统中，可以实现螺栓预紧力的动态监测。

技术领域

本发明涉及法兰技术领域，具体涉及一种带有防滑凹槽型垫圈与压力传感器的法兰及制造方法。

背景技术

法兰在化工和水利行业的流体管道连接、风力发电行业的风电塔筒的筒体连接以及压力容器的容器之间的连接等众多的工业设备领域应用广泛，也常用于机械领域中轴与轴之间的连接，它是重要的受力件。为了获得较好的强度，法兰通常采用金属材料制造，例如碳钢、不锈钢等。

法兰的连接通常采用螺栓连接。在较为重要的应用场合，为了使得法兰连接稳定可靠，防止运转过程中松动，螺栓需要设置一个合适的预紧力。现有技术中通常采用扭矩扳手来预紧螺栓，使螺栓获得一个合适的初始预紧力。但是由于设备在运转过程中可能出现热变形、载荷变化和振动等因素，或者由于螺栓或垫圈锈蚀的影响，有可能使得螺栓的预紧力发生变化，造成预紧力过松或过紧。螺栓预紧力过紧会使得螺栓过载而断裂，螺栓预紧力过松会使得螺栓的进一步松动，两者都会导致设备故障，严重情况下甚至导致重大设备安全事故。

因此对于需要高可靠应用的场合，例如涉及有可能导致管道内有毒气体或液体的泄漏或者核泄漏的场合，仅仅依靠设备安装时进行初始预紧力的设置，远远不能满足设备使用工况的高可靠性要求的，为此迫切需要开发一种能够在设备安装及使用过程中进行螺栓预紧力动态监测的技术。

发明内容

为了解决上述问题，防止螺栓在设备运行过程中的松动，实现螺栓预紧力的动态监测，提高设备运行的可靠性，本发明提出一种带有防滑凹槽型垫圈与压力传感器的法兰及制造方法，具体的技术方案如下：

一种带有防滑凹槽型垫圈与压力传感器的法兰，包括法兰、法兰上设置的螺栓安装孔，在所述法兰上位于螺栓安装孔的端面上一体化的设有环形垫圈，所述环形垫圈依次包括非导电的底层、金属电阻应变片层、非导电的防滑层，所述底层与螺栓安装孔的端面相结合，所述金属电阻应变片层与底层相结合，所述防滑层与金属电阻应变片层相结合，且防滑层的防滑面上设有防滑凹槽。

上述技术方案中，在法兰的螺栓孔上一体化地设置了内置金属电阻应变片的垫圈，金属电阻应变片为一种压力传感器，当螺栓预紧时，螺栓的压力传递到金属电阻应变片上，通过将金属电阻应变片连接到监测控制系统中，可以实现螺栓预紧力的动态监测。另外环形垫圈上防滑凹槽的设置可以提高螺栓预紧的可靠性，有效防止螺栓的松动。而且，与法兰一体化的环形垫圈既能起到螺栓预紧监测的作用，环形垫圈上设置的防滑凹槽又具有良好的螺栓防松的功能，因而能大大提高设备工作的可靠性。

作为优选方案之一，所述金属电阻应变片层为箔式金属应变片，并设有两个引出端子。

作为优选方案之二，所述金属电阻应变片层为金属丝应变片，并设有两个引出端子。

优选的，所述金属电阻应变片层具有呈周向放射分布的栅状结构。周向放射分布的栅状结构具备较好的灵敏度。

为了方便引出端子的引出，所述环形垫圈在底层上设有延伸的凸缘，所述两个引出端子连接在所述凸缘的上平面上。

优选的，所述底层材料为尼龙。

优选的，所述防滑层材料为尼龙。

上述一种带有防滑凹槽型垫圈与压力传感器的法兰的制造方法，包括如下工艺步骤：