专利名称：用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构的制作方法
技术领域：
用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构技术领域[0001]本实用新型涉及一种复杂工况条件下的密封结构，具体涉及一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构。
背景技术：
[0002]橡胶密封件以其密封结构形式简单、密封可靠性高而受到广泛的应用。在密封技术要求允许的前提下，橡胶密封件历来是首选的密封技术方案。通常，根据使用温度、使用环境、密封压力等要求，选用相应橡胶密封件，同时要求上下法兰密封面达到紧密无缝连接，从而保证可靠密封要求。然而，在某些特定情况下，由于受到装配空间条件约束以及减重要求的制约，无法设计大型的厚重密封结构，要求密封结构的法兰设计必须重量轻、厚度薄、装配灵活，该种密封结构在装配过程中会产生变形，并且在高温使用过程中也会产生变形，这些变形均导致法兰密封面开缝增加，因此，使用橡胶密封件的传统密封结构设计，无法满足密封使用要求，需要开展满足关于橡胶密封件密封使用的轻质、装配灵活以及使用过程中产生变形的密封结构研究。另一方面，普通橡胶材料在与强腐蚀介质接触后在高温密封使用过程会产生多余物，影响阀门等精密系统的正常使用。发明内容[0003]本实用新型的目的是提供一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其橡胶密封件在低温至其极限高温的宽温域使用过程中产生法兰变形、并且橡胶密封件与强腐蚀性介质接触后在其极限高温下密封使用后不产生多余物。所述的法兰变形来自于常温装配产生的变形以及高温密封使用过程中产生的变形，常温装配产生的变形使上下法兰面外侧开缝最大达到0. 2mm ；高温密封使用过程中产生的变形使得法兰内部开缝最大达到2. 5mm，放置橡胶密封件处的密封面开缝最大达到1. 5mm。[0004]本实用新型所述的一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构， 其中下法兰嵌入上法兰内，再通过活套环卡住下法兰，同时通过周向设置的若干个施加法兰预紧力的部件穿过活套环和上法兰实现上下法兰的紧固连接；其在与上法兰接触的下法兰顶端外侧面上开设一道环槽，为装配橡胶密封件的密封槽；在与上法兰接触的下法兰端面上还开设一道环槽，为装配垫片的平槽；在装配橡胶密封件的密封槽内放置橡胶密封件， 该橡胶密封件的压缩量在25 % 40 % ；在装配聚四氟乙烯垫片的平槽内放置与其形状相配合的垫片，该垫片的高度大于平槽深度值0.5 1.0mm，并且聚四氟乙烯垫片在平槽中的体积填充率为75 100% ；所述的上法兰或下法兰的端面厚度在8mm 18mm。[0005]如上所述的一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其所述的放置在装配橡胶密封件的密封槽内的橡胶密封件材料选用氟橡胶或氟醚橡胶或乙丙橡胶。[0006]如上所述的一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其所述的上法兰或下法兰选用钢或铝材料。[0007]如上所述的一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其所述的施加法兰预紧力的部件为螺栓和螺母。[0008]本实用新型的效果在于[0009]本实用新型所述的用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构，采用法兰双道密封结构形式，内侧密封采用聚四氟乙烯垫片，外侧密封采用橡胶密封件，解决了强腐蚀介质环境下密封结构在变形条件下的密封问题，所述变形来自于常温装配产生的变形以及高温密封使用过程中产生的变形，其中常温装配产生的变形使上下法兰面外侧开缝最大达到0. 2mm ；高温密封使用过程中产生的变形使得法兰内部开缝最大达到2. 5mm，放置橡胶密封件处的密封面开缝最大达到1. 5mm。[0010]本实用新型分别进行了上述密封结构在-60°c 橡胶密封件极限高温的宽温域使用过程中法兰产生变形条件下、并且橡胶密封件与强腐蚀性介质接触后在其极限高温使用的密封模拟考核试验，试验结果表明密封结构没有发生泄漏，并且没有产生多余物。其中， 常温装配产生的变形使上下法兰面外侧开缝最大达到0. 2mm ；高温密封使用过程中产生的变形使得法兰内部开缝最大达到2. 5mm，放置橡胶密封件处的密封面开缝最大达到1. 5mm。
[0011]图1为本实用新型所述的一种用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构示意图；[0012]图中1-上法兰；2-下法兰；3-装配聚四氟乙烯垫片的平槽；4-装配橡胶密封件的密封槽；5-施加法兰预紧力的部件；6-活套环。
具体实施方式
[0013]
以下结合附图和具体实施例对本实用新型所述的一种用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构作进一步描述。[0014]实施例1[0015]如图1所示，一种用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构，其中下法兰2嵌入上法兰1内，再通过活套环6卡住下法兰2，同时通过周向设置的若干个施加法兰预紧力的部件5 (螺栓和螺母)穿过活套环6和上法兰1实现上下法兰的紧固连接。上法兰的材质为2A12，上法兰端面厚度为18mm;下法兰的材质为lCrl8Ni9Ti，下法兰端面厚度为 8mm。[0016]在与上法兰1接触的下法兰2顶端外侧面上开设一道环槽，为装配橡胶密封件的密封槽4，密封槽4的宽度为2. 25mm，槽深为4mm。在装配橡胶密封件的密封槽4内放置Φ 3 的氟橡胶0形密封件，该橡胶密封件压缩量在25% ；[0017]在与上法兰1接触的下法兰2端面上还开设一道环槽，为装配垫片的平槽3，槽宽为2mm，槽深为1mm。在装配聚四氟乙烯垫片的平槽3内放置与其形状相配合的垫片，该垫片的高度1. 5mm,宽度为1mm。聚四氟乙烯垫片在平槽中的体积填充率为75%。[0018]上述用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构装配过程如下将聚四氟乙烯垫片安装于平槽3中，将氟橡胶密封件安装于密封槽4中，在下法兰处放置活套环，然后采用力矩扳手，将各螺栓均勻对称拧紧，分4 5次将螺栓拧紧力矩加到20N. m，然后，沿圆周方向校准力矩两次。采用塞规，测得上下法兰外侧最大间隙为0. 2mm。[0019]针对上述装配的平槽径向双道密封结构，分别进行了-60°C密封试验、与偏二甲胼气相介质在40°C接触150小时(接触压力为0. 5MPa)条件下的密封试验、与偏二甲胼气相介质接触后的常温、低温-20°C以及高温355°C (试验时间10分钟，试验压力0. 85MPa)密封试验，试验结果表明在上述试验过程中均没有发生泄漏。试验工装冷却至常温后，经过分解检查，测试法兰内部开缝达到1. 83mm，放置橡胶密封件处的密封面开缝达到0. 92mm, 试验工装的腔体内没有多余物。[0020]作为对比，针对不包括装配聚四氟乙烯垫片平槽的单道密封结构(其它条件同上所述)，分别进行了相应密封试验，试验结果表明-60°C密封试验过程发生泄漏、介质接触过程以及介质接触后的常温、低温密封试验过程没有发生泄漏、高温355°C密封试验过程发生泄漏。试验工装冷却至常温后，经过分解检查，测试法兰内部开缝达到1.82mm，放置橡胶密封件处的密封面开缝达到0. 91mm，试验工装腔体内有黑色漆状物。[0021]另外作为对比，将上述单道密封结构中的氟橡胶密封件替换为空心金属0形环， 密封槽的宽度设计为4. 2mm，槽深设计为2. 25mm,该槽中放置断面尺寸为Φ 3的空心金属 0形环密封件，其它条件同上所述，分别进行了相应密封试验，试验结果表明-60°C密封试验、介质接触过程以及介质接触后的常温、低温密封试验过程没有发生泄漏、高温355°C 密封试验过程发生泄漏。试验工装冷却至常温后，经过分解检查，测试法兰内部开缝达到 1. 82mm，放置密封件处的密封面开缝达到0. 9mm，试验工装腔体内无多余物。[0022]实施例2[0023]如图1所示，一种用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构，其中下法兰2嵌入上法兰1内，再通过活套环6卡住下法兰2，同时通过周向设置的若干个施加法兰预紧力的部件5(螺栓和螺母)穿过活套环6和上法兰1实现上下法兰的紧固连接。上法兰的材质为5A06，上法兰端面厚度为16mm;下法兰的材质为lCrl8Ni9Ti，下法兰端面厚度为 8mm。[0024]在与上法兰1接触的下法兰2顶端外侧面上开设一道环槽，为装配橡胶密封件的密封槽4，密封槽4的宽度为1. 8mm，槽深为4mm。在装配橡胶密封件的密封槽4内放置Φ 3 的氟醚橡胶0形密封件，该橡胶密封件的压缩量为40%。[0025]在与上法兰1接触的下法兰2端面上还开设一道环槽，为装配垫片的平槽3，槽宽为2mm，槽深为1mm。在装配聚四氟乙烯垫片的平槽3内放置与其形状相配合的垫片，该垫片的高度2. 0mm，宽度为1mm。聚四氟乙烯垫片在平槽中的体积填充率为100%。[0026]上述用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构装配过程如下将聚四氟乙烯垫片安装于平槽3中，将氟醚橡胶0形密封件安装于密封槽4中，在下法兰处放置活套环，然后采用力矩扳手，将各螺栓均勻对称拧紧，分4 5次将螺栓拧紧力矩加到20N. m，然后，沿圆周方向校准力矩两次。采用塞规，测得上下法兰外侧最大间隙为0. 2mm。[0027]针对上述装配的平槽径向双道密封结构，分别进行了 -60°C密封试验、与四氧化二氮气相介质在40°C接触150小时(接触压力为0.4MPa)条件下的密封试验、与四氧化二氮气相介质接触后的常温、低温-20°C以及高温360°C (试验时间10分钟，试验压力 0. 9MPa)密封试验，试验结果表明在上述试验过程中均没有发生泄漏。试验工装冷却至常温后，经过分解检查，测试法兰内部开缝达到2. 55mm，放置橡胶密封件处的密封面开缝达到1. 52mm，试验工装的腔体内没有多余物。[0028]实施例3[0029]如图1所示，一种用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构，其中下法兰2嵌入上法兰1内，再通过活套环6卡住下法兰2，同时通过周向设置的若干个施加法兰预紧力的部件5 (螺栓和螺母)穿过活套环6和上法兰1实现上下法兰的紧固连接。上法兰的材质为2A14，上法兰端面厚度为16. 5mm;下法兰的材质为lCrl8Ni9Ti，下法兰端面厚度为8mmο[0030]在与上法兰1接触的下法兰2顶端外侧面上开设一道环槽，为装配橡胶密封件的密封槽4，密封槽4的宽度为2mm，槽深为4mm。在装配橡胶密封件的密封槽4内放置Φ 3的乙丙橡胶0形密封件，该橡胶密封件的压缩量在33. 3%。[0031]在与上法兰1接触的下法兰2端面上还开设一道环槽，为装配垫片的平槽3，槽宽为2mm，槽深为1mm。在装配聚四氟乙烯垫片的平槽3内放置与其形状相配合的垫片，该垫片的高度1.8mm，宽度为1mm，并且聚四氟乙烯垫片在平槽中的体积填充率为90%。[0032]上述用于复杂工况条件下的法兰平槽径向双道密封结构装配过程如下将聚四氟乙烯垫片安装于平槽3中，将乙丙橡胶0形密封件安装于密封槽4中，在下法兰处放置活套环，然后采用力矩扳手，将各螺栓均勻对称拧紧，分4 5次将螺栓拧紧力矩加到20N. m，然后，沿圆周方向校准力矩两次。采用塞规，测得上下法兰外侧最大间隙为0. 2mm。[0033]针对上述装配的平槽径向双道密封结构，分别进行了-60°C密封试验、与偏二甲胼气相介质在40°C接触150小时(接触压力为0. 5MPa)条件下的密封试验、与偏二甲胼气相介质接触后的常温、低温-20°C以及高温345°C (试验时间10分钟，试验压力0. 85MPa)密封试验，试验结果表明在上述试验过程中均没有发生泄漏。试验工装冷却至常温后，经过分解检查，测试法兰内部开缝达到2. 2mm，放置橡胶密封件处的密封面开缝达到1. 25mm，试验工装的腔体内没有多余物。
权利要求1.一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其中下法兰( 嵌入上法兰(1)内，再通过活套环(6)卡住下法兰O)，同时通过周向设置的若干个施加法兰预紧力的部件(5)穿过活套环(6)和上法兰(1)实现上下法兰的紧固连接，其特征在于在与上法兰(1)接触的下法兰( 顶端外侧面上开设一道环槽，为装配橡胶密封件的密封槽 (4)；在与上法兰(1)接触的下法兰( 端面上还开设一道环槽，为装配垫片的平槽(3)； 在装配橡胶密封件的密封槽内放置橡胶密封件，该橡胶密封件的的压缩量在25% 40%;在装配聚四氟乙烯垫片的平槽(3)内放置与其形状相配合的垫片，该垫片的高度大于平槽深度值0. 5 1. 0mm，并且聚四氟乙烯垫片在平槽中的体积填充率为75 100%;所述的上法兰⑴或下法兰⑵的端面厚度在8mm 18mm。
2.根据权利要求1所述的一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其特征在于所述的放置在装配橡胶密封件的密封槽内的橡胶密封件材料选用氟橡胶或氟醚橡胶或乙丙橡胶。
3.根据权利要求1所述的一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其特征在于所述的上法兰(1)或下法兰(2)选用钢或铝材料。
4.根据权利要求1所述的一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其特征在于所述的施加法兰预紧力的部件(5)为螺栓和螺母。
专利摘要本实用新型提供一种用于复杂工况条件的薄壁型法兰平槽径向双道密封结构，其在与上法兰接触的下法兰顶端外侧面上开设一道环槽，为装配橡胶密封件的密封槽；在与上法兰接触的下法兰端面上还开设一道环槽，为装配垫片的平槽；在装配橡胶密封件的密封槽内放置橡胶密封件，该橡胶密封件的的压缩量在25％～40％；在装配聚四氟乙烯垫片的平槽内放置与其形状相配合的垫片，该垫片的高度大于平槽深度值0.5～1.0mm，并且聚四氟乙烯垫片在平槽中的体积填充率为75～100％；所述上法兰或下法兰的端面厚度8mm～18mm。本实用新型橡胶密封件在低温至其极限高温的宽温域使用过程中产生法兰变形、并且橡胶密封件与强腐蚀性介质接触后在其极限高温下密封使用后不产生多余物。
文档编号F16J15/10GK202301937SQ20112035813
公开日2012年7月4日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者吴福迪, 王帮武, 王立峰, 白湘云 申请人:中国运载火箭技术研究院, 航天材料及工艺研究所