一種寬溫域耐多種介質的密封裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，該復合密封件應用于運載系統(tǒng)彈體結構，如貯箱、管路、閥門等密封部位和其它民用產品相關特定領域密封，如超低溫、高溫、特種介質等，屬于密封【技術領域】。本實用新型采用橡膠-金屬復合密封件形式，在常溫及高溫情況下，選擇了氟橡膠作為復合密封件的密封介質，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℃的范圍內使用，具有較高的密封可靠性。
【專利說明】一種寬溫域耐多種介質的密封裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，該密封裝置應用于運載系統(tǒng)彈體結構，如貯箱、管路、閥門等密封部位和其它民用產品相關特定領域密封，如超低溫、高溫、特種介質等，特種介質如液氫、液氮或是煤油，屬于密封【技術領域】。
【背景技術】
[0002]現有技術中的耐高溫及特種介質的密封材料不能在超低溫下(液氫、液氮溫度)使用；現有技術中純金屬密封件可以耐高低溫及特種介質，但結構設計要求高、加工困難，對與之配套的安裝結構要求形位公差苛刻，安裝力矩很大，密封件具有個性特征，密封可靠性較低。且運載系統(tǒng)彈體結構，如貯箱、管路、閥門等密封部位，不僅要求適應超高低溫要求，還要求耐多種特殊介質，如液氫、液氧、氣氧、煤油等，安裝力矩要求小，適應性高。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，該裝置能在高低溫環(huán)境及多種介質環(huán)境下仍能保持良好密封效果。
[0004]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。
[0005]本實用新型的一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，該密封裝置包括上法蘭、下法蘭、橡膠-金屬復合密封件和螺栓，在上法蘭、下法蘭的接觸面上各加工一個密封槽，橡膠-金屬復合密封件放置在密封槽內，上法蘭和下法蘭通過螺栓擰緊密封；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-金屬復合密封件包括金屬骨架和橡膠，金屬骨架外表面吹砂后，經助劑處理，與橡膠熱壓結合成一整體；
[0007]當密封槽的橫截面為矩形時，所述的密封槽直徑D=Ds+70%Dr，密封槽高度為L=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]當密封槽的橫截面為梯形時，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小于上法蘭或下法蘭金屬熱膨脹系數一個數量級以上；
[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；氟橡膠是經過一段硫化和二段硫化的，一段硫化溫度為150±5°C，硫化時間為20分鐘；二段硫化溫度為200±5°C，硫化時間為5h ;氟橡膠在_253°C、+250°C條件及多種介質(液氫、氧、煤油等)下具有可靠密封性能。
[0014]裝配時將橡膠-金屬復合密封件放置在下法蘭的密封槽內，安裝上法蘭，在安裝孔中裝好螺栓，通過對螺栓施加力矩，對橡膠-金屬復合密封件產生密封力。橡膠與4J36鋼制備成復合密封件后，由于橡膠硫化粘接于金屬骨架上，橡膠與金屬之間無泄漏通道。而復合密封件通過結構設計，安裝結構中橡膠部分超高壓縮，低溫下橡膠變成剛性材料，與金屬的粘接強度急劇上升，且鋁、鋼等安裝結構材料超低溫下收縮，而4J36骨架基本不收縮，導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]本實用新型與現有技術相比有益效果為:
[0016](I)本實用新型采用橡膠-金屬復合密封件形式，在常溫及高溫情況下，選擇了氟橡膠作為復合密封件的密封介質，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的范圍內使用，具有較高的密封可靠性。
[0017](2)本實用新型的復合密封件金屬骨架熱膨脹系數小于安裝法蘭的金屬熱膨脹系數，屬于溫度自緊式密封結構。橡膠與4J36鋼制備成復合密封件后，由于橡膠硫化粘接于金屬骨架上，橡膠與金屬之間無泄漏通道。而復合密封件通過結構設計，安裝結構中橡膠部分超高壓縮，由于低溫下橡膠變成剛性材料，與金屬的粘接強度急劇上升，且鋁、鋼等安裝結構材料超低溫下收縮，而4J36骨架基本不收縮，導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)本實用新型采用橡膠-金屬復合密封件，在超低溫(-253°C)到高溫(+250°C)范圍內，能保證2MPa工作壓力下的密封漏率< I X 10_5Pa.m3/s。通過更改密封結構設計，可以提高密封件在高低溫下的耐壓能力。
[0019](3)本實用新型的橡膠-金屬復合密封件與上、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】

【附圖說明】
[0020]圖1為實施例1中密封裝置的結構示意圖；
[0021]圖2為實施例1中密封件的結構示意圖；
[0022]圖3為實施例2中密封裝置的結構示意圖；
[0023]圖4為實施例2中密封件的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0025]實施例1
[0026]如圖1所示，一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，該密封裝置包括上法蘭1、下法蘭2和橡膠-金屬復合密封件3，在上法蘭1、下法蘭2的接觸面上各加工一個密封槽，橡膠-金屬復合密封件3放置在密封槽內，上法蘭I和下法蘭2通過螺栓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-金屬復合密封件3包括金屬骨架31和橡膠32，金屬骨架31外表面吹砂后，經助劑處理，與橡膠32熱壓結合成一整體；
[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號鋼；
[0030]具體實施例計算如下:
[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號鋼；
[0033]橡膠-金屬復合密封件3的加工工藝:金屬骨架31外表面經吹砂處理后，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合成一整體硫化過程為:在150°C的溫度下硫化20min，然后升溫至200°C，硫化5h。
[0034]實施例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-金屬復合密封件外周邊為圓弧，其他組成同實施例1 ;
[0037]上法蘭I和下法蘭2的材料均為不銹鋼；
[0038]將實施例1得到的密封裝置用氦檢漏裝置進行漏率測試:在液氫溫度至277V溫度范圍內，壓力為0.7至1.2MPa范圍內，其漏率小于I X 10_5Pa.m3/s ；
[0039]在氧介質48h浸泡條件下、_182°C?137°C、壓力為0.7至1.2MPa范圍內，其漏率小于 I X ICT5Pa.m3/s ；
[0040]在煤油中浸泡2個月后、-40?50°C、壓力為0.7至1.2MPa范圍內，其漏率小于I X 10 5Pa.m3/s0
[0041 ] 本實用新型未詳細說明的內容為本領域技術人員公知常識。
【權利要求】
1.一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，其特征在于:該密封裝置包括上法蘭(I)、下法蘭(2)、橡膠-金屬復合密封件(3)和螺栓(4)，在上法蘭(I)、下法蘭(2)的接觸面上各加工一個密封槽，橡膠-金屬復合密封件(3 )放置在密封槽內，上法蘭(I)和下法蘭(2 )通過螺栓(4)抒緊密封； 所述的橡膠-金屬復合密封件(3)包括金屬骨架(31)和橡膠(32)，金屬骨架(31)與橡膠(32)熱壓結合成一整體。
2.根據權利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，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=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.根據權利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，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為兩個梯形的腰相連接處半圓弧的半徑。
4.根據權利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，其特征在于:所述的金屬骨架(31)的熱膨脹系數小于上法蘭(I)或下法蘭(2)金屬熱膨脹系數一個數量級以上。
5.根據權利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，其特征在于:上法蘭(I)的材料為不銹鋼或鋁。
6.根據權利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，其特征在于:下法蘭(2)的材料為不銹鋼或鋁。
7.根據權利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，其特征在于:所述的金屬骨架(31)的材料為低膨脹合金。
8.根據權利要求1所述的一種寬溫域耐多種介質的密封裝置，其特征在于:所述的橡膠(32)為氟橡膠；氟橡膠是經過一段硫化和二段硫化的，一段硫化溫度為150±5°C，硫化時間為20分鐘；二段硫化溫度為200±5°C，硫化時間為5h。
【文檔編號】F16L23/18GK203431350SQ201320529512
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月28日 優(yōu)先權日:2013年8月28日
【發(fā)明者】朱軍, 凌銘博, 皂偉濤, 田新, 陳江濤 申請人:航天材料及工藝研究所, 中國運載火箭技術研究院