專利名稱：用于復(fù)雜工況條件的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于復(fù)雜工況條件的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種法蘭密封結(jié)構(gòu)，具體涉及一種用于復(fù)雜工況條件的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]橡膠密封件以其密封結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、密封可靠性高而受到廣泛的應(yīng)用。在密封技術(shù)要求允許的前提下，橡膠密封件歷來(lái)是首選的密封技術(shù)方案。通常，根據(jù)使用溫度、使用環(huán)境、密封壓力等要求，選用相應(yīng)橡膠密封件，同時(shí)要求上下法蘭密封面達(dá)到緊密無(wú)縫連接，從而保證可靠密封要求。然而，在某些特定情況下，由于受到裝配空間條件約束以及減重要求的制約，無(wú)法設(shè)計(jì)大型的厚重密封結(jié)構(gòu)，要求密封結(jié)構(gòu)的法蘭設(shè)計(jì)必須重量輕、厚度薄、裝配靈活，該種密封結(jié)構(gòu)在裝配過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生變形，并且在高溫使用過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生變形，這些變形均導(dǎo)致法蘭密封面開縫增加，因此，使用橡膠密封件的傳統(tǒng)密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)法滿足密封使用要求，需要開展?jié)M足關(guān)于橡膠密封件密封使用的輕質(zhì)、裝配靈活以及使用過(guò)程中產(chǎn)生變形的密封結(jié)構(gòu)研究。另一方面，普通橡膠材料在與強(qiáng)腐蝕介質(zhì)接觸后在高溫密封使用過(guò)程會(huì)產(chǎn)生多余物，影響閥門等精密系統(tǒng)的正常使用。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種用于復(fù)雜工況條件的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其在低溫至其極限高溫的寬溫域使用過(guò)程中產(chǎn)生法蘭變形、并且橡膠密封件與強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)接觸后在其極限高溫下密封使用后不產(chǎn)生多余物。其中所述的法蘭變形來(lái)自于常溫裝配產(chǎn)生的變形以及高溫密封使用過(guò)程中產(chǎn)生的變形，常溫裝配產(chǎn)生的變形使上下法蘭面外側(cè)開縫最大達(dá)到0. 2mm ；高溫密封使用過(guò)程中產(chǎn)生的變形使得法蘭內(nèi)部開縫最大達(dá)到 2. 8mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫最大達(dá)到1. 8mm。[0004]本實(shí)用新型所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)， 其中上法蘭和下法蘭對(duì)接，并且通過(guò)周向設(shè)置的若干個(gè)施加法蘭預(yù)緊力的部件穿過(guò)上法蘭和下法蘭實(shí)現(xiàn)上下法蘭的緊固連接；在與上法蘭接觸的下法蘭端面上開設(shè)兩道環(huán)槽；外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽，內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽；在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽位置處的上法蘭端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽內(nèi)，凸臺(tái)的高度值與裝配墊片的榫槽的深度相等并且大于法蘭內(nèi)部開縫值；在裝配橡膠密封件的密封槽內(nèi)放置橡膠密封件，該橡膠密封件的壓縮量在25 40% ；在裝配墊片的榫槽內(nèi)放置與其形狀相配合的墊片，該墊片的高度以裝配施加法蘭預(yù)緊力的部件后上法蘭和下法蘭端面之間外側(cè)開縫小于等于0. 2mm為基準(zhǔn)；所述的開設(shè)在下法蘭端面上的裝配墊片的榫槽中的榫和槽側(cè)壁的配合間隙為0. 05 0. 6mm。[0005]本實(shí)用新型所述的另一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其中下法蘭與上法蘭對(duì)接，下法蘭的外徑小于上法蘭的外徑，再通過(guò)活套環(huán)卡住下法蘭，同時(shí)通過(guò)周向設(shè)置的若干個(gè)施加法蘭預(yù)緊力的部件穿過(guò)活套環(huán)和上法蘭實(shí)現(xiàn)上下法蘭的緊固連接，其在與上法蘭接觸的下法蘭端面上開設(shè)兩道環(huán)槽，外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽，內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽；在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽位置處的上法蘭端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽內(nèi)，凸臺(tái)的高度值與裝配墊片的榫槽的深度相等并且大于法蘭內(nèi)部開縫值；在裝配橡膠密封件的密封槽內(nèi)放置橡膠密封件，該橡膠密封件的壓縮量在25 40% ；在裝配墊片的榫槽內(nèi)放置與其形狀相配合的墊片，該墊片的高度以裝配施加法蘭預(yù)緊力的部件后上法蘭和下法蘭端面之間外側(cè)開縫小于等于0. 2mm為基準(zhǔn)；所述的開設(shè)在下法蘭端面上的裝配墊片的榫槽中的榫和槽側(cè)壁的配合間隙為0. 05 0. 6mm。[0006]如上所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其所述的開設(shè)在下法蘭端面上的裝配墊片的榫槽底部開設(shè)一個(gè)或多個(gè)三角槽，與其對(duì)應(yīng)的在上法蘭端面上延伸出的凸臺(tái)底端開設(shè)相配合的一個(gè)或多個(gè)三角凸起。[0007]如上所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其所述放置在裝配墊片的榫槽內(nèi)的墊片材料選用聚四氟乙烯或軟鋁材料；所述墊片的內(nèi)徑和外徑尺寸與榫槽的內(nèi)徑和外徑尺寸達(dá)到緊密貼合為準(zhǔn)。[0008]如上所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其所述的放置在裝配橡膠密封件的密封槽內(nèi)的橡膠密封件材料選用氟橡膠或氟醚橡膠或乙丙橡膠。[0009]如上所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其所述的上法蘭和下法蘭選用鋼或鋁材料；所述的上法蘭或下法蘭的端面厚度在8mm IOmm ；所述的施加法蘭預(yù)緊力的部件為螺栓和螺母。[0010]本實(shí)用新型的效果在于[0011]本實(shí)用新型所述的用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其采用法蘭雙道密封結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)側(cè)密封采用榫槽和墊片，外側(cè)密封采用橡膠密封件，解決了強(qiáng)腐蝕介質(zhì)環(huán)境下密封結(jié)構(gòu)在變形條件下的密封問(wèn)題，所述變形來(lái)自于常溫裝配產(chǎn)生的變形以及高溫密封使用過(guò)程中產(chǎn)生的變形，其中常溫裝配產(chǎn)生的變形使上下法蘭面外側(cè)開縫最大達(dá)到0. 2mm ；高溫密封使用過(guò)程中產(chǎn)生的變形使得法蘭內(nèi)部開縫最大達(dá)到2. 8mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫最大達(dá)到1. 8mm。[0012]本實(shí)用新型分別進(jìn)行了上述密封結(jié)構(gòu)在-60°C 橡膠密封件極限高溫的寬溫域使用過(guò)程中法蘭產(chǎn)生變形條件下、并且橡膠密封件與強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)接觸后在其極限高溫使用的密封模擬考核試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明密封結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生泄漏，并且沒有產(chǎn)生多余物。其中， 常溫裝配產(chǎn)生的變形使上下法蘭面外側(cè)開縫達(dá)到0. 2mm ；高溫密封使用過(guò)程中產(chǎn)生的變形使得法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 8mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1. 8mm。


[0013]圖1為實(shí)施例1所述的一種用于復(fù)雜工況條件的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)示意圖；[0014]圖2為實(shí)施例3所述的一種用于復(fù)雜工況條件的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖3為榫槽與上法蘭配合示意圖。4[0016]圖中1-上法蘭；2-下法蘭；3-裝配墊片的榫槽；4-裝配橡膠密封件的密封槽； 5-施加法蘭預(yù)緊力的部件；6-活套環(huán)。
具體實(shí)施方式
[0017]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述的用于復(fù)雜工況條件的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步描述。[0018]實(shí)施例1[0019]如圖1所示，該用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其上法蘭1和下法蘭2對(duì)接，并且通過(guò)周向設(shè)置的若干個(gè)施加法蘭預(yù)緊力的部件5 (采用螺栓和螺母)穿過(guò)上法蘭1和下法蘭2外沿實(shí)現(xiàn)上下法蘭的緊固連接。上法蘭的材質(zhì)為5A06，上法蘭端面厚度為8mm ；下法蘭的材質(zhì)為lCrl8Ni9Ti，下法蘭端面厚度為8mm。[0020]在與上法蘭1接觸的下法蘭2端面上開設(shè)兩道環(huán)槽。[0021]下法蘭2端面上外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽4。密封槽4的寬度為4mm，深度為2. 25mm。在裝配橡膠密封件的密封槽4內(nèi)放置橡膠密封件，該橡膠密封件為 Φ 3的氟醚橡膠0形密封件，該橡膠密封件的壓縮量在25%。[0022]如圖3所示，下法蘭2端面上內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽3。在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽3位置處的上法蘭1端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽3內(nèi)。該凸臺(tái)的名義高度值Hl與裝配墊片的榫槽3的名義深度值Η2相等，即Hl = Η2 = 4mm，其中的公差為Hl丄，Η2+Γ。[0023]裝配墊片的榫槽3底部開設(shè)一個(gè)邊長(zhǎng)為0. 45mm的等邊三角形槽，與其對(duì)應(yīng)的在上法蘭1端面上延伸出的凸臺(tái)底端開設(shè)相配合的一個(gè)邊長(zhǎng)為0. 45mm的等邊三角形凸起。榫槽3中的榫和槽側(cè)壁的配合間隙為0. 5mm。[0024]在裝配墊片的榫槽3內(nèi)放置與其形狀相配合的聚四氟乙烯墊片，墊片的高度為0.4；0·05mm。該墊片的內(nèi)徑和外徑尺寸以與榫槽3的內(nèi)徑和外徑尺寸達(dá)到緊密貼合為準(zhǔn)。[0025]該用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)的裝配過(guò)程如下將聚四氟乙烯墊片安裝于榫槽3中，將氟醚橡膠0形密封件安裝于密封槽4中，然后采用力矩扳手， 將施加法蘭預(yù)緊力的部件5 (采用螺栓和螺母)各螺栓均勻?qū)ΨQ擰緊，分4 5次將螺栓擰緊力矩加到20N. m，然后，沿圓周方向校準(zhǔn)力矩兩次。采用塞規(guī)，測(cè)得上下法蘭外側(cè)最大間隙為 0. 2mmο[0026]針對(duì)上述裝配的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行了 -60°C密封試驗(yàn)、與四氧化二氮?dú)庀嘟橘|(zhì)在40°C接觸150小時(shí)(接觸壓力為0.4MPa)條件下的密封試驗(yàn)、與四氧化二氮?dú)庀嘟橘|(zhì)接觸后的常溫、低溫-20°C以及高溫355°C (試驗(yàn)時(shí)間10分鐘，試驗(yàn)壓力0. 9MPa ；對(duì)法蘭施加軸向力15000N、側(cè)向力4500N、法蘭彎矩450N. m ；施加振動(dòng)載荷 25. Ig)密封試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在上述試驗(yàn)過(guò)程中均沒有發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 52mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1.58mm，試驗(yàn)工裝的腔體內(nèi)沒有多余物。[0027]作為對(duì)比，針對(duì)不包括裝配聚四氟乙烯墊片榫槽的單道密封結(jié)構(gòu)(其它條件同上所述)，分別進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明-60°C密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏、介質(zhì)接觸過(guò)程以及介質(zhì)接觸后的常溫、低溫密封試驗(yàn)過(guò)程沒有發(fā)生泄漏、高溫355°C密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 51mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1. 52mm，氟醚橡膠密封件擠出至試驗(yàn)工裝腔體內(nèi)邊緣。[0028]實(shí)施例2[0029]如圖1所示，該用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其上法蘭1和下法蘭2對(duì)接，并且通過(guò)周向設(shè)置的若干個(gè)施加法蘭預(yù)緊力的部件5 (采用螺栓和螺母)穿過(guò)上法蘭1和下法蘭2外沿實(shí)現(xiàn)上下法蘭的緊固連接。上法蘭的材質(zhì)為2A14，上法蘭端面厚度為8mm ；下法蘭的材質(zhì)為lCrl8Ni9Ti，下法蘭端面厚度為8mm。[0030]在與上法蘭1接觸的下法蘭2端面上開設(shè)兩道環(huán)槽。[0031]下法蘭2端面上外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽4。密封槽4的寬度為4mm，深度為1. 8mm。在裝配橡膠密封件的密封槽4內(nèi)放置與其形狀相配合的橡膠密封件， 該橡膠密封件為Φ 3的氟橡膠0形密封件，，該橡膠密封件的壓縮量在40%。[0032]下法蘭2端面上內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽3。在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽3 位置處的上法蘭1端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽3內(nèi)。該凸臺(tái)的名義高度值Hl與裝配墊片的榫槽3的名義深度值Η2相等，即Hl = Η2 = 2. 8mm，其中的公差為mo TJl+0-2 -0.2' ηΖ, ο ο[0033]裝配墊片的榫槽3底部開設(shè)一個(gè)頂點(diǎn)向下的邊長(zhǎng)為0. 45mm的等邊三角形槽，與其對(duì)應(yīng)的在上法蘭1端面上延伸出的凸臺(tái)底端開設(shè)相配合的一個(gè)邊長(zhǎng)為0. 45mm的等邊三角形凸起。榫槽3中的榫和槽側(cè)壁的配合間隙為0. 6mm。[0034]在裝配墊片的榫槽3內(nèi)放置與其形狀相配合的軟鋁墊片，墊片的高度為 0. 5+Γ5 mm。該墊片的內(nèi)徑和外徑尺寸以與榫槽3的內(nèi)徑和外徑尺寸達(dá)到緊密貼合為準(zhǔn)。[0035]該用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)的裝配過(guò)程如下將軟鋁墊片安裝于榫槽3中，將氟橡膠O形密封件安裝于密封槽4中，然后采用力矩扳手，將施加法蘭預(yù)緊力的部件5 (采用螺栓和螺母)各螺栓均勻?qū)ΨQ擰緊，分4 5次將螺栓擰緊力矩加到20N.m，然后，沿圓周方向校準(zhǔn)力矩兩次。采用塞規(guī)，測(cè)得上下法蘭外側(cè)最大間隙為 0. 2mmο[0036]針對(duì)上述裝配的密封結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行了 -60°C密封試驗(yàn)、與偏二甲胼氣相介質(zhì)在 40°C接觸150小時(shí)(接觸壓力為0. 5MPa)條件下的密封試驗(yàn)、與偏二甲胼氣相介質(zhì)接觸后的常溫、低溫-20°C以及高溫345°C (試驗(yàn)時(shí)間12分鐘，試驗(yàn)壓力0. 95MPa ；對(duì)法蘭施加軸向力14500N、側(cè)向力5500N、法蘭彎矩550N. m ；施加振動(dòng)載荷24. 8g)密封試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在上述試驗(yàn)過(guò)程中均沒有發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 42mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1. 45mm，試驗(yàn)工裝的腔體內(nèi)沒有多余物。[0037]作為對(duì)比，針對(duì)不包括裝配聚四氟乙烯墊片榫槽的單道密封結(jié)構(gòu)(其它條件同上所述)，分別進(jìn)行了相應(yīng)密封試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明-60°C密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏、介質(zhì)接觸過(guò)程以及介質(zhì)接觸后的常溫、低溫密封試驗(yàn)過(guò)程沒有發(fā)生泄漏、高溫345°C密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 4mm,放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1. 45mm，試驗(yàn)工裝腔體內(nèi)有黑色漆狀物。[0038]另外作為對(duì)比，將上述單道密封結(jié)構(gòu)中的氟橡膠密封件替換為空心金屬O形環(huán)， 密封槽的寬度設(shè)計(jì)為4. 2mm,槽深設(shè)計(jì)為1. 8mm,該槽中放置斷面尺寸為Φ3的空心金屬0形環(huán)密封件，其它條件同上所述，分別進(jìn)行了相應(yīng)密封試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明-60°C密封試驗(yàn)、介質(zhì)接觸過(guò)程以及介質(zhì)接觸后的常溫、低溫密封試驗(yàn)過(guò)程沒有發(fā)生泄漏、高溫345°C 密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到 2. 39mm，放置密封件處的密封面開縫達(dá)到1. 42mm，試驗(yàn)工裝腔體內(nèi)無(wú)多余物。[0039]實(shí)施例3[0040]如圖2所示，該用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其上法蘭1和下法蘭2對(duì)接，再通過(guò)活套環(huán)6卡住下法蘭2，同時(shí)通過(guò)周向設(shè)置的若干個(gè)施加法蘭預(yù)緊力的部件5 (采用螺栓和螺母)穿過(guò)活套環(huán)6和上法蘭1實(shí)現(xiàn)上下法蘭的緊固連接。上法蘭的材質(zhì)為5A06，上法蘭端面厚度為8mm ；下法蘭的材質(zhì)為lCrl8Ni9Ti，下法蘭端面厚度為8mm。[0041]在與上法蘭1接觸的下法蘭2端面上開設(shè)兩道環(huán)槽。[0042]下法蘭2端面上外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽4。密封槽4的寬度為4mm，深度為2. 25mm。在裝配橡膠密封件的密封槽4內(nèi)放置橡膠密封件，該橡膠密封件為 Φ 3的氟醚橡膠0形密封件，該橡膠密封件的壓縮量在25%。[0043]如圖3所示，下法蘭2端面上內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽3。在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽3位置處的上法蘭1端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽3內(nèi)。該凸臺(tái)的名義高度值Hl與裝配墊片的榫槽3的名義深度值Η2相等，即Hl = Η2 = 4mm，其中的公差為為Hl丄，Η2+0αι。[0044]裝配墊片的榫槽3底部開設(shè)一個(gè)邊長(zhǎng)為0. 45mm的等邊三角形槽，與其對(duì)應(yīng)的在上法蘭1端面上延伸出的凸臺(tái)底端開設(shè)相配合的一個(gè)邊長(zhǎng)為0. 45mm的等邊三角形凸起。榫槽3中的榫和槽側(cè)壁的配合間隙為0. 5mm。[0045]在裝配墊片的榫槽3中放置與其形狀相配合的聚四氟乙烯墊片，墊片的高度為0.4；0·05mm。該墊片的內(nèi)徑和外徑尺寸以與榫槽3的內(nèi)徑和外徑尺寸達(dá)到緊密貼合為準(zhǔn)。[0046]該用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)的裝配過(guò)程如下將聚四氟乙烯墊片安裝于榫槽3中，將氟醚橡膠0形密封件安裝于密封槽4中，在下法蘭2處放置活套環(huán)6，然后采用力矩扳手，將各螺栓均勻?qū)ΨQ擰緊，分4 5次將螺栓擰緊力矩加到20N. m，然后，沿圓周方向校準(zhǔn)力矩兩次。采用塞規(guī)，測(cè)得上下法蘭外側(cè)最大間隙為0. 2mm。[0047]針對(duì)上述裝配的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行了 -60°C密封試驗(yàn)、與四氧化二氮?dú)庀嘟橘|(zhì)在40°C接觸150小時(shí)(接觸壓力為0.4MPa)條件下的密封試驗(yàn)、與四氧化二氮?dú)庀嘟橘|(zhì)接觸后的常溫、低溫-20°C以及高溫355°C (試驗(yàn)時(shí)間10分鐘，試驗(yàn)壓力0. 9MPa ；對(duì)法蘭施加軸向力15000N、側(cè)向力4500N、法蘭彎矩450N. m ；施加振動(dòng)載荷 25. Ig)密封試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在上述試驗(yàn)過(guò)程中均沒有發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 81mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1.82mm，試驗(yàn)工裝的腔體內(nèi)沒有多余物。[0048]作為對(duì)比，針對(duì)不包括裝配聚四氟乙烯墊片榫槽的單道密封結(jié)構(gòu)(其它條件同上所述)，分別進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明-60°C密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏、介質(zhì)接觸過(guò)程以及介質(zhì)接觸后的常溫、低溫密封試驗(yàn)過(guò)程沒有發(fā)生泄漏、高溫355°C密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 81mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1. 81mm，氟醚橡膠密封件擠出至試驗(yàn)工裝腔體內(nèi)邊緣。[0049]實(shí)施例4[0050]如圖2所示，該用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其上法蘭1和下法蘭2對(duì)接，再通過(guò)活套環(huán)6卡住下法蘭2，同時(shí)通過(guò)周向設(shè)置的若干個(gè)施加法蘭預(yù)緊力的部件5 (采用螺栓和螺母)穿過(guò)活套環(huán)6和上法蘭1實(shí)現(xiàn)上下法蘭的緊固連接。上法蘭的材質(zhì)為2A14，上法蘭端面厚度為8mm ；下法蘭的材質(zhì)為lCrl8Ni9Ti，下法蘭端面厚度為8mm。[0051]在與上法蘭1接觸的下法蘭2端面上開設(shè)兩道環(huán)槽。[0052]下法蘭2端面上外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽4。密封槽4的寬度為4mm，深度為1. 8mm。在裝配橡膠密封件的密封槽4內(nèi)放置橡膠密封件，該橡膠密封件為 Φ 3的氟橡膠0形密封件，該橡膠密封件的壓縮量在40%。[0053]如圖3所示，下法蘭2端面上內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽3。在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽3位置處的上法蘭1端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽3內(nèi)。該凸臺(tái)的名義高度值Hl與裝配墊片的榫槽3的名義深度值Η2相等，即Hl = Η2 = 3. 5mm，其中的公差為為H11， Η2+Γ。[0054]裝配墊片的榫槽3底部開設(shè)一個(gè)邊長(zhǎng)為0. 45mm的等邊三角形槽，與其對(duì)應(yīng)的在上法蘭1端面上延伸出的凸臺(tái)底端開設(shè)相配合的一個(gè)邊長(zhǎng)為0. 45mm的等邊三角形凸起。榫槽3中的榫和槽側(cè)壁的配合間隙為0. 6mm。[0055]在裝配墊片的榫槽3中放置與其形狀相配合的聚四氟乙烯墊片，墊片的高度為 0.5；0·05 mm。該墊片的內(nèi)徑和外徑尺寸以與榫槽3的內(nèi)徑和外徑尺寸達(dá)到緊密貼合為準(zhǔn)。[0056]該用于復(fù)雜工況條件下的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)的裝配過(guò)程如下將聚四氟乙烯墊片安裝于榫槽3中，將氟橡膠0形密封件安裝于密封槽4中，在下法蘭2處放置活套環(huán)6，然后采用力矩扳手，將各螺栓均勻?qū)ΨQ擰緊，分4 5次將螺栓擰緊力矩加到20N. m， 然后，沿圓周方向校準(zhǔn)力矩兩次。采用塞規(guī)，測(cè)得上下法蘭外側(cè)最大間隙為0. 2mm。[0057]針對(duì)上述裝配的法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行了-60°C密封試驗(yàn)、與偏二甲胼氣相介質(zhì)在40°C接觸150小時(shí)(接觸壓力為0. 5MPa)條件下的密封試驗(yàn)、與偏二甲胼氣相介質(zhì)接觸后的常溫、低溫_20°C以及高溫345°C (試驗(yàn)時(shí)間12分鐘，試驗(yàn)壓力0. 95MPa ； 對(duì)法蘭施加軸向力14500N、側(cè)向力5500N、法蘭彎矩550N. m ；施加振動(dòng)載荷24. 8g)密封試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在上述試驗(yàn)過(guò)程中均沒有發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 75mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1. 72mm，試驗(yàn)工裝的腔體內(nèi)沒有多余物。[0058]作為對(duì)比，針對(duì)不包括裝配聚四氟乙烯墊片榫槽的單道密封結(jié)構(gòu)(其它條件同上所述)，分別進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明-60°C密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏、介質(zhì)接觸過(guò)程以及介質(zhì)接觸后的常溫、低溫密封試驗(yàn)過(guò)程沒有發(fā)生泄漏、高溫;345°C密封試驗(yàn)過(guò)程發(fā)生泄漏。試驗(yàn)工裝冷卻至常溫后，經(jīng)過(guò)分解檢查，測(cè)試法蘭內(nèi)部開縫達(dá)到2. 75mm，放置橡膠密封件處的密封面開縫達(dá)到1. 71mm，試驗(yàn)工裝腔體內(nèi)有黑色漆狀物。
權(quán)利要求1.一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其中上法蘭(1)和下法蘭( 對(duì)接，并且通過(guò)周向設(shè)置的若干個(gè)施加法蘭預(yù)緊力的部件(5)穿過(guò)上法蘭(1)和下法蘭( 實(shí)現(xiàn)上下法蘭的緊固連接，其特征在于在與上法蘭(1)接觸的下法蘭( 端面上開設(shè)兩道環(huán)槽；外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽G)，內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽(3)；在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽C3)位置處的上法蘭(1)端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽(3)內(nèi)，凸臺(tái)的高度值與裝配墊片的榫槽(3)的深度相等并且大于法蘭內(nèi)部開縫值；在裝配橡膠密封件的密封槽內(nèi)放置橡膠密封件，該橡膠密封件的壓縮量在25 40%;在裝配墊片的榫槽(3)內(nèi)放置與其形狀相配合的墊片，該墊片的高度以裝配施加法蘭預(yù)緊力的部件( 后上法蘭(1)和下法蘭( 端面之間外側(cè)開縫小于等于0. 2mm為基準(zhǔn)；所述的開設(shè)在下法蘭( 端面上的裝配墊片的榫槽(3)中的榫和槽側(cè)壁的配合間隙為0. 05 0. 6mm。
2.一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其中下法蘭( 與上法蘭(1)對(duì)接，下法蘭O)的外徑小于上法蘭(1)的外徑，再通過(guò)活套環(huán)(6)卡住下法蘭 O)，同時(shí)通過(guò)周向設(shè)置的若干個(gè)施加法蘭預(yù)緊力的部件(5)穿過(guò)活套環(huán)(6)和上法蘭(1) 實(shí)現(xiàn)上下法蘭的緊固連接，其特征在于在與上法蘭(1)接觸的下法蘭( 端面上開設(shè)兩道環(huán)槽，外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽(4)，內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽 (3)；在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽C3)位置處的上法蘭(1)端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽(3)內(nèi)，凸臺(tái)的高度值與裝配墊片的榫槽(3)的深度相等并且大于法蘭內(nèi)部開縫值；在裝配橡膠密封件的密封槽內(nèi)放置橡膠密封件，該橡膠密封件的壓縮量在 25 40% ；在裝配墊片的榫槽(3)內(nèi)放置與其形狀相配合的墊片，該墊片的高度以裝配施加法蘭預(yù)緊力的部件(5)后上法蘭(1)和下法蘭(2)端面之間外側(cè)開縫小于等于0. 2mm為基準(zhǔn)；所述的開設(shè)在下法蘭( 端面上的裝配墊片的榫槽(3)中的榫和槽側(cè)壁的配合間隙為 0. 05 0. 6mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的開設(shè)在下法蘭(2)端面上的裝配墊片的榫槽(3)底部開設(shè)一個(gè)或多個(gè)三角槽，與其對(duì)應(yīng)的在上法蘭(1)端面上延伸出的凸臺(tái)底端開設(shè)相配合的一個(gè)或多個(gè)三角凸起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述放置在裝配墊片的榫槽(3)內(nèi)的墊片材料選用聚四氟乙烯或軟鋁材料；所述墊片的內(nèi)徑和外徑尺寸與榫槽⑶的內(nèi)徑和外徑尺寸達(dá)到緊密貼合為準(zhǔn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的放置在裝配橡膠密封件的密封槽內(nèi)的橡膠密封件材料選用氟橡膠或氟醚橡膠或乙丙橡膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的上法蘭(1)和下法蘭(2)選用鋼或鋁材料；所述的上法蘭(1)或下法蘭O)的端面厚度在8mm IOmm;所述的施加法蘭預(yù)緊力的部件( 為螺栓和螺母。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于復(fù)雜工況條件下的薄壁法蘭榫槽軸向雙道密封結(jié)構(gòu)。其在與上法蘭接觸的下法蘭端面上開設(shè)兩道環(huán)槽；外側(cè)的一道環(huán)槽為裝配橡膠密封件的密封槽，內(nèi)側(cè)的一道環(huán)槽為裝配墊片的榫槽；在對(duì)應(yīng)裝配墊片的榫槽位置處的上法蘭端面上延伸出一個(gè)凸臺(tái)，該凸臺(tái)嵌入裝配墊片的榫槽內(nèi)，凸臺(tái)的高度值與裝配墊片的榫槽的深度相等并且大于法蘭內(nèi)部開縫值。本實(shí)用新型解決了強(qiáng)腐蝕介質(zhì)環(huán)境下密封結(jié)構(gòu)在變形條件下的密封問(wèn)題，其在低溫至其極限高溫的寬溫域使用過(guò)程中產(chǎn)生法蘭變形、并且橡膠密封件與強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)接觸后在其極限高溫下密封使用后不產(chǎn)生多余物。
文檔編號(hào)F16J15/10GK202301936SQ20112035812
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者王幫武, 王立峰, 白湘云 申請(qǐng)人:中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院, 航天材料及工藝研究所