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一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置制造方法

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一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,該復(fù)合密封件應(yīng)用于運(yùn)載系統(tǒng)彈體結(jié)構(gòu),如貯箱、管路、閥門(mén)等密封部位和其它民用產(chǎn)品相關(guān)特定領(lǐng)域密封,如超低溫、高溫、特種介質(zhì)等,屬于密封【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型采用橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件形式,在常溫及高溫情況下,選擇了氟橡膠作為復(fù)合密封件的密封介質(zhì),因此能夠耐煤油、耐液氧沖擊、耐液氫,作為靜密封材料能夠在常溫到~+250℃的范圍內(nèi)使用,具有較高的密封可靠性。
【專利說(shuō)明】一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,該密封裝置應(yīng)用于運(yùn)載系統(tǒng)彈體結(jié)構(gòu),如貯箱、管路、閥門(mén)等密封部位和其它民用產(chǎn)品相關(guān)特定領(lǐng)域密封,如超低溫、高溫、特種介質(zhì)等,特種介質(zhì)如液氫、液氮或是煤油,屬于密封【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的耐高溫及特種介質(zhì)的密封材料不能在超低溫下(液氫、液氮溫度)使用;現(xiàn)有技術(shù)中純金屬密封件可以耐高低溫及特種介質(zhì),但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求高、加工困難,對(duì)與之配套的安裝結(jié)構(gòu)要求形位公差苛刻,安裝力矩很大,密封件具有個(gè)性特征,密封可靠性較低。且運(yùn)載系統(tǒng)彈體結(jié)構(gòu),如貯箱、管路、閥門(mén)等密封部位,不僅要求適應(yīng)超高低溫要求,還要求耐多種特殊介質(zhì),如液氫、液氧、氣氧、煤油等,安裝力矩要求小,適應(yīng)性高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,該裝置能在高低溫環(huán)境及多種介質(zhì)環(huán)境下仍能保持良好密封效果。
[0004]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0005]本實(shí)用新型的一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,該密封裝置包括上法蘭、下法蘭、橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件和螺栓,在上法蘭、下法蘭的接觸面上各加工一個(gè)密封槽,橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件放置在密封槽內(nèi),上法蘭和下法蘭通過(guò)螺栓擰緊密封;所述的密封槽圓環(huán),其橫截面為梯形或矩形;
[0006]所述的橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件包括金屬骨架和橡膠,金屬骨架外表面吹砂后,經(jīng)助劑處理,與橡膠熱壓結(jié)合成一整體;
[0007]當(dāng)密封槽的橫截面為矩形時(shí),所述的密封槽直徑D=Ds+70%Dr,密封槽高度為L(zhǎng)=Ls / 2+Dr/3,其中Ds為金屬骨架的直徑,Ls為金屬骨架的高度,Dr為橡膠的厚度;
[0008]當(dāng)密封槽的橫截面為梯形時(shí),密封槽外徑D=Ds+2X70%Dri,密封槽高度為H=Hs /2+Dr2/3,其中Ds為金屬骨架的外徑,Hs為金屬骨架的高度,Dr1, Dr2為橡膠的厚度,Dr2為兩個(gè)梯形的腰相連接處半圓弧的半徑;
[0009]所述的金屬骨架的熱膨脹系數(shù)小于上法蘭或下法蘭金屬熱膨脹系數(shù)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上;
[0010]所述的上法蘭的材料為不銹鋼或鋁。
[0011]所述的下法蘭的材料為不銹鋼或鋁。
[0012]所述的金屬骨架的材料為低膨脹合金;
[0013]所述的橡膠為氟橡膠;氟橡膠是經(jīng)過(guò)一段硫化和二段硫化的,一段硫化溫度為150±5°C,硫化時(shí)間為20分鐘;二段硫化溫度為200±5°C,硫化時(shí)間為5h ;氟橡膠在_253°C、+250°C條件及多種介質(zhì)(液氫、氧、煤油等)下具有可靠密封性能。
[0014]裝配時(shí)將橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件放置在下法蘭的密封槽內(nèi),安裝上法蘭,在安裝孔中裝好螺栓,通過(guò)對(duì)螺栓施加力矩,對(duì)橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件產(chǎn)生密封力。橡膠與4J36鋼制備成復(fù)合密封件后,由于橡膠硫化粘接于金屬骨架上,橡膠與金屬之間無(wú)泄漏通道。而復(fù)合密封件通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),安裝結(jié)構(gòu)中橡膠部分超高壓縮,低溫下橡膠變成剛性材料,與金屬的粘接強(qiáng)度急劇上升,且鋁、鋼等安裝結(jié)構(gòu)材料超低溫下收縮,而4J36骨架基本不收縮,導(dǎo)致密封件的密封比壓急劇上升,保證了密封件超低溫(_253°C)下的密封性能。
[0015]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:
[0016](I)本實(shí)用新型采用橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件形式,在常溫及高溫情況下,選擇了氟橡膠作為復(fù)合密封件的密封介質(zhì),因此能夠耐煤油、耐液氧沖擊、耐液氫,作為靜密封材料能夠在常溫到?+250°C的范圍內(nèi)使用,具有較高的密封可靠性。
[0017](2)本實(shí)用新型的復(fù)合密封件金屬骨架熱膨脹系數(shù)小于安裝法蘭的金屬熱膨脹系數(shù),屬于溫度自緊式密封結(jié)構(gòu)。橡膠與4J36鋼制備成復(fù)合密封件后,由于橡膠硫化粘接于金屬骨架上,橡膠與金屬之間無(wú)泄漏通道。而復(fù)合密封件通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),安裝結(jié)構(gòu)中橡膠部分超高壓縮,由于低溫下橡膠變成剛性材料,與金屬的粘接強(qiáng)度急劇上升,且鋁、鋼等安裝結(jié)構(gòu)材料超低溫下收縮,而4J36骨架基本不收縮,導(dǎo)致密封件的密封比壓急劇上升,保證了密封件超低溫(_253°C)下的密封性能。
[0018](2)本實(shí)用新型采用橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件,在超低溫(-253°C)到高溫(+250°C)范圍內(nèi),能保證2MPa工作壓力下的密封漏率< I X 10_5Pa.m3/s。通過(guò)更改密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以提高密封件在高低溫下的耐壓能力。
[0019](3)本實(shí)用新型的橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件與上、下法蘭接觸及壓縮變形的是橡膠,因此所需要的安裝力矩小。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為實(shí)施例1中密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0021]圖2為實(shí)施例1中密封件的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0022]圖3為實(shí)施例2中密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0023]圖4為實(shí)施例2中密封件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]如圖1所示,一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,該密封裝置包括上法蘭1、下法蘭2和橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件3,在上法蘭1、下法蘭2的接觸面上各加工一個(gè)密封槽,橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件3放置在密封槽內(nèi),上法蘭I和下法蘭2通過(guò)螺栓4擰緊密封;所述的密封槽為圓環(huán)狀,其截面為矩形;
[0027]如圖2所示,所述的橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件3包括金屬骨架31和橡膠32,金屬骨架31外表面吹砂后,經(jīng)助劑處理,與橡膠32熱壓結(jié)合成一整體;
[0028]所述的環(huán)狀密封槽外徑D=Ds+2X70%Dri,密封槽寬W—般為6mm,密封槽高度為H=Hs / 2+Dr2/3,其中Ds為金屬骨架31的外徑,Hs為金屬骨架31的高度,Dr1Jr2為橡膠32的厚度,Dr2為半圓弧的半徑,計(jì)量單位為mm。[0029]所述的上法蘭I材料為鋁,下法蘭2材料為4J29號(hào)鋼;
[0030]具體實(shí)施例計(jì)算如下:
[0031]金屬骨架Ds=66.8mm, Hs=5.4mm, Dr1=0.9mm, Dr2=0.6mm,則密封槽外徑 D=68.0mm,密封槽高度Η=2.9mm, ff=6mm ;
[0032]所述的金屬骨架31的材料為4J36號(hào)鋼;
[0033]橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件3的加工工藝:金屬骨架31外表面經(jīng)吹砂處理后,涂覆粘接助劑,將金屬骨架31放到安裝在熱壓機(jī)上的模具中,在其外表面覆蓋上氟橡膠,加壓硫化,使金屬骨架和氟橡膠結(jié)合成一整體硫化過(guò)程為:在150°C的溫度下硫化20min,然后升溫至200°C,硫化5h。
[0034]實(shí)施例2
[0035]如圖3所示,密封裝置另一種變例,該密封裝置組成同實(shí)施例1,但所述的密封槽是截面為梯形的圓環(huán)狀槽;
[0036]如圖4所示,所述的橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件外周邊為圓弧,其他組成同實(shí)施例1 ;
[0037]上法蘭I和下法蘭2的材料均為不銹鋼;
[0038]將實(shí)施例1得到的密封裝置用氦檢漏裝置進(jìn)行漏率測(cè)試:在液氫溫度至277V溫度范圍內(nèi),壓力為0.7至1.2MPa范圍內(nèi),其漏率小于I X 10_5Pa.m3/s ;
[0039]在氧介質(zhì)48h浸泡條件下、_182°C?137°C、壓力為0.7至1.2MPa范圍內(nèi),其漏率小于 I X ICT5Pa.m3/s ;
[0040]在煤油中浸泡2個(gè)月后、-40?50°C、壓力為0.7至1.2MPa范圍內(nèi),其漏率小于I X 10 5Pa.m3/s0
[0041 ] 本實(shí)用新型未詳細(xì)說(shuō)明的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
【權(quán)利要求】
1.一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,其特征在于:該密封裝置包括上法蘭(I)、下法蘭(2)、橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件(3)和螺栓(4),在上法蘭(I)、下法蘭(2)的接觸面上各加工一個(gè)密封槽,橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件(3 )放置在密封槽內(nèi),上法蘭(I)和下法蘭(2 )通過(guò)螺栓(4)抒緊密封; 所述的橡膠-金屬?gòu)?fù)合密封件(3)包括金屬骨架(31)和橡膠(32),金屬骨架(31)與橡膠(32)熱壓結(jié)合成一整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,其特征在于:密封槽的橫截面為矩形,所述的密封槽直徑D=Ds+70%Dr,密封槽高度為L(zhǎng)=Ls / 2+Dr/3,其中Ds為金屬骨架(31)的直徑,Ls為金屬骨架(31)的高度,Dr為橡膠(32)的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,其特征在于:密封槽的橫截面為梯形,密封槽外徑D=Ds+2X70%Dri,密封槽高度為H=Hs / 2+Dr2/3,其中Ds為金屬骨架(31)的外徑,Hs為金屬骨架(31)的高度,Dr1Ar2為橡膠(32)的厚度,Dr2為兩個(gè)梯形的腰相連接處半圓弧的半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,其特征在于:所述的金屬骨架(31)的熱膨脹系數(shù)小于上法蘭(I)或下法蘭(2)金屬熱膨脹系數(shù)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,其特征在于:上法蘭(I)的材料為不銹鋼或鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,其特征在于:下法蘭(2)的材料為不銹鋼或鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,其特征在于:所述的金屬骨架(31)的材料為低膨脹合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質(zhì)的密封裝置,其特征在于:所述的橡膠(32)為氟橡膠;氟橡膠是經(jīng)過(guò)一段硫化和二段硫化的,一段硫化溫度為150±5°C,硫化時(shí)間為20分鐘;二段硫化溫度為200±5°C,硫化時(shí)間為5h。
【文檔編號(hào)】F16L23/18GK203431350SQ201320529512
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】朱軍, 凌銘博, 皂偉濤, 田新, 陳江濤 申請(qǐng)人:航天材料及工藝研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
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