一种耐高压石英-金属管路密封接口

技术领域

本发明涉及多相流体管路技术领域，具体涉及一种耐高压石英-金属管路密封接口。

背景技术

航天航空、石油化工、能源环保等领域经常在高压环境下使用管路对多相流体进行输运。为了保证高压环境下流体输运的安全性，输运管路往往采用金属或金属合金材质。为了保证多相流体输运过程的高精度控制，现场操作人员往往需要实时知晓多相流体在管路中的流动状态，这些状态包括流型混合状态、多相流中各相比例、流动稳定性等等。最好的获得这些状态的办法就是视觉观测。正因为如此，现阶段最常用的观测多相流体在管路中的流动状态的办法就是在管路侧面开观测窗。然而，经过实践，人们发现在管路侧面开观测窗由于改变了管道结构，对流体流动状态有影响，与此同时，在高压管路侧面开观测窗有一定危险性，且随着使用时间增长，观测窗位置存在泄漏的可能性。正因为观测窗的种种弊端，人们非常希望能够研发一种能够在不影响流体流动状态的条件下，安全的、可靠地多相流体在管路中的流动状态观测方法。

石英管材具有很高的透光率，且具有一定厚度的石英管能够承受很高的压力，因此，如果能够将石英管安装到高压多相流输运管路中就可以实现在不影响流体流动状态的条件下，安全的、可靠地多相流体在管路中的流动状态观测。然而，石英管材不耐冲击，外界的小面积强压力会造成石英管破裂。经过实践，人们发现将石英管安装到高压多相流输运管路，为了保证管路密封性，需要将石英管材与金属或金属合金管材压紧，若石英管材与金属管材接口设计不合理，在密封施压过程中石英管材极易压裂、破碎。鉴于此，人们非常需要设计一种耐高压石英-金属管路密封接口，实现石英管材与金属管材完美密封，且石英管材在密封施压过程不会压裂、破碎。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高压石英-金属管路密封接口，能够将石英管材与金属管材完美密封，且石英管材在密封施压过程中不会压裂、破碎，具有安全、可靠及高效的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种耐高压石英-金属管路密封接口，包括石英管7，所述石英管7末端设有石英管接头1，石英管接头1的外凸圆弧面1-2通过密封碗3与金属管接头2的凹面2-1密封对接，石英管接头1与金属管接头2外设有卡套4，卡套4与金属管接头2通过法兰8连接。

所述石英管7与石英管接头1连接处为台阶面1-1，台阶面1-1与卡套4之间依次设有密封垫6及台阶密封套环5。

所述台阶密封套环5包括多个环套5-1，位于外圈的环套内径等于其内圈的套环的外径。

所述环套5-1，包括两个半圆环套，半圆环套之间通过定位销及安装孔配合，连接为一个完整的环套5-1。

所述石英管接头1与密封碗3接触端面为球面、椭球面或抛物线曲面。

所述金属管接头可以为金属合金管接头。

本发明的有益效果：

1、本发明中密封碗3将石英管接头1与金属管接头2紧密对接的同时，石英管接头1上的卡套4通过法兰8与金属管接头2紧密连接，从而实现石英管材与金属管材完美密封，且石英管材在密封施压过程不会压裂、破碎。

2、本发明通过设置密封垫6用于传递台阶密封套环5提供推力并使得石英管接头1、密封碗3、金属管接头2紧密接触，并起到一定缓冲作用，防止保证传递的压力压坏石英管接头1。

3、本发明通过台阶密封套环5与石英管卡套4的紧密连接，在卡紧石英管的同时，防止石英管在装配后受外力出现晃动，同时传递石英管卡套4推力，保持石英管接头1、密封碗3、金属管接头2紧密接触。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明台阶密封套环5的结构示意图；其中，图2(a)是半圆套环图，图2(b)是台阶密封套环5图；图2(c)是半圆套环图。

其中：1-石英管接头、2-金属管接头、3-密封碗、4-石英管卡套、5-台阶密封套环、6-密封垫、7-石英管、8-法兰、1-1台阶面、1-2外凸圆弧面、2-1凹面、5-1环套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

如图1所示，一种耐高压石英-金属管路密封接口，包括石英管7，所述石英管7末端设有石英管接头1，石英管接头1的外凸圆弧面1-2通过密封碗3与金属管接头2的凹面2-1密封对接，石英管接头1与金属管接头2外设有卡套4，卡套4与金属管接头2通过法兰8连接。

密封碗3安装于石英管接头1与金属管接头2之间，用于保证石英管接头1与金属管接头2密封连接，密封碗3形状应能保证内外分别与石英管接头1和金属管接头2紧贴。

金属管接头2与金属管材质相同，金属管接头2与密封碗3接触端面形状应能保证密封碗3紧贴金属管接头2。

石英管卡套4用于固定石英管接头1。金属管接头2通过法兰8与石英管卡套4对接安装。

所述石英管7与石英管接头1连接处为台阶面1-1，台阶面1-1与卡套4之间依次设有密封垫6及台阶密封套环5。

台阶面1-1用于安装卡位。密封垫6用于提供推力保持石英管接头1、密封碗3、金属管接头2紧密接触。

密封垫6采用稍软材料加工，主要用于传递台阶密封套环5推力，保持石英管接头1、密封碗3、金属管接头2紧密接触，并起到一定缓冲作用，防止保证传递的压力压坏石英管接头1。

如图2所示，所述台阶密封套环5包括多个环套5-1，位于外圈的环套内径等于其内圈的套环的外径。

所述环套5-1，包括两个半圆环套，半圆环套之间通过定位销及安装孔配合连接为一个完整的环套5-1。

台阶密封套环5主要用于与石英管卡套4组合卡紧石英管以防止石英管在装配后受外力出现晃动，同时传递石英管卡套4推力保持石英管接头1、密封碗3、金属管接头2紧密接触。台阶密封套环5应选用硬材料加工，且应保证多个分环组合后的完整圆环内表面足够光滑，切勿尖锐凸起，以免台阶密封套环5刮伤石英管，或施力时压碎石英管。

所述石英管接头1与密封碗3接触端面为球面、椭球面或抛物线曲面。

所述金属管接头可以为金属合金管接头。

石英管接头1是石英管热熔成型时通过模具塑形所得。

本发明的工作原理：

将石英管接头1的外凸圆弧面1-2与密封碗3的凹面对接，密封碗3的凸面紧贴于金属管接头2的凹面2-1，接着将石英管接头1与金属管接头2外的卡套4，通过法兰8与金属管接头2连接，从而完成石英管材与金属管材之间的密封对接，进行作业。

在高温高压多相流实验平台上采用本发明的结构将石英管固定于两个金属管道中间用于多相流流动状态观测。在输送8Mpa，150℃液固两相流的实验条件下，装置运行3000小时，未检测到任何泄露，也未检测到石英管路损坏。

采用本发明的结构将石英管固定于两个金属管道中间用于油气水混合流流动状态观测试验。在输送3Mpa，20-40℃油气水混合流的现场条件下，装置运行1年，未检测到任何泄露，也未检测到石英管路损坏。