一種金屬箔高溫密封方法
【專利摘要】本發(fā)明一種金屬箔高溫密封方法屬于結(jié)構(gòu)熱強度試驗領(lǐng)域。本方法通過主動和被動冷卻方式減小高溫對金屬箔的影響，改變連接區(qū)域結(jié)構(gòu)形式，以適應(yīng)金屬箔的密封要求。本發(fā)明其可保證1000℃條件下正負壓環(huán)境的密封，便于熱強度試驗金屬箔充壓加載方式的實現(xiàn)。
【專利說明】一種金屬箔高溫密封方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一種金屬箔高溫密封方法屬于結(jié)構(gòu)熱強度試驗領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著熱強度試驗技術(shù)的發(fā)展，提出了利用金屬箔變形貼合試驗件進行加壓加溫的試驗方法。此試驗方法要求將金屬箔密封在壓力容器端面，但對于金屬箔在高溫和壓力綜合環(huán)境下的密封方法沒有相關(guān)經(jīng)驗技術(shù)可參考，因此本項發(fā)明針對高溫和壓力綜合環(huán)境下金屬箔端面密封的相關(guān)技術(shù)難點，提出了合理有效地解決方案，有效、可靠地實現(xiàn)了高溫和壓力綜合環(huán)境下，利用金屬箔進行壓力容器的端面密封。
[0003]對于高溫和壓力綜合環(huán)境下金屬箔端面密封的技術(shù)難點有:
[0004]I)金屬箔自身強度和剛度低，直接使用螺栓壓緊導(dǎo)致密封面各處的壓緊力分布不均，差異大，無法保證密封面各處密封壓力均達到要求。
[0005]2)金屬箔金屬箔自身熱沉小，在高溫下其變形量大，受熱膨脹后會在邊沿產(chǎn)生褶皺，導(dǎo)致密封面出現(xiàn)縫隙。
[0006]3)金屬箔表面無法采用密封溝槽等結(jié)構(gòu)，且貼合面使用密封溝槽等結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致金屬箔破裂。
[0007]4)由于連接區(qū)域冷卻不足，密封面溫度過高，限制了密封劑的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的:提供一種高溫條件下，用金屬箔進行壓力容器端面密封的方法，使其可保證1000°c條件下正負壓環(huán)境的密封，便于`熱強度試驗金屬箔充壓加載方式的實現(xiàn)。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案:本發(fā)明采取以下步驟，
[0010]I)在所需連接密封端面焊接主動冷卻的連接法蘭盤[3E]，連接法蘭盤[3E]內(nèi)部預(yù)留有冷卻液循環(huán)通道，用于循環(huán)冷卻液對連接法蘭進行降溫；連接法蘭盤[3E]厚度H1，在距離外圈LI的位置上以間距L2環(huán)向均布直徑Dl的螺紋孔[1A]，在距離內(nèi)圈L3的位置開寬度為L4，深度為H2的冷卻槽[1B];其中20mm ^ Hl ^ 100mm, IOmm ^ LI ^ 100mm,L2=D1*5, 5mm < Dl < 40mm, IOmm < L3 < 100mm, 4mm < L4 < 100mm, 3mm < H2 < Hl。
[0011]2)準備與連接法蘭盤[3E]連接面外形尺寸和開孔尺寸相同，厚度為H3的邊框壓板[3A]，并將其做切縫處理，所有切縫[2A]從邊框壓板[3A]內(nèi)圈開始，向外切割，每條切縫[2A]位于相鄰開孔的對稱線上，寬度為L5，長度為L6，深度H4，其中3mm < H3 < HI, 0.1mm < L5 < 2mm, 5mm < L6 < 100mm, H4=H3 ；
[0012]3)在連接法蘭盤[3E]和邊框壓板[3A]的對接面上涂耐高溫室溫硫化硅橡膠密封膠層[3B]和[3D]；
[0013]4)趁連接法蘭盤[3E]的膠層未干時，將金屬箔[3C]貼在連接法蘭盤連接面[3E]上;
[0014]5)用邊框壓板[3A]壓緊金屬箔[3C]；[0015]6)使用耐高溫金屬螺栓、平墊、彈簧墊圈和螺母等連接件，將邊框壓板[3A]和金屬箔[3C]擰緊在連接法蘭盤[3E]上；
[0016]7)采用隔熱材料包裹連接法蘭盤[3E]、邊框壓板[3A]、螺栓、平墊、彈簧墊圈和螺母外露的部分，避免被直接加熱。
[0017]本發(fā)明的有益效果:本方法通過主動和被動冷卻方式減小高溫影響，改變連接區(qū)域結(jié)構(gòu)形式，以適應(yīng)金屬箔的密封要求。方法主要改進點為:
[0018]I)連接法蘭盤加厚，內(nèi)部采用環(huán)形回路結(jié)構(gòu)，循環(huán)冷卻液，通過主動冷卻方式降低密封面溫度，減小整體結(jié)構(gòu)的受熱變形；
[0019]2)用厚環(huán)形金屬板作為邊框壓板將金屬箔壓緊在連接端面上，利用研合面密封，防止金屬箔發(fā)生褶皺；
[0020]3)邊框壓板預(yù)先作切縫處理，將其均勻分隔為多個相對獨立的小塊區(qū)域，減小邊框壓板由于高溫膨脹導(dǎo)致的變形，保證密封面壓力分布均勻；
[0021]4)緊固螺栓配合主動冷卻的連接法蘭盤，減少螺母受熱膨脹引起的緊固力下降；
[0022]5)連接件加隔熱襯墊、護套進行隔熱處理，減少螺栓受熱膨脹引起的緊固力下降；
[0023]6)密封面使用耐高溫室溫硫化硅橡膠密封膠輔助密封，提高密封可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是連接法蘭盤平面結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖2是連接法蘭盤剖面結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖3是邊框壓板平面結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖4是各層鋪設(shè)順序示意圖
[0028]IA是連接法蘭盤連接螺栓孔，IB是連接法蘭盤冷卻液循環(huán)通道，2A是邊框壓板切縫，3A是邊框壓板，3B是耐高溫室溫硫化硅橡膠密封膠層，3C是金屬箔，3D是耐高溫室溫硫化硅橡膠密封膠層，3E是連接法蘭盤。
【具體實施方式】
[0029]發(fā)明原理
[0030]由于高溫和壓力綜合環(huán)境下金屬箔端面密封困難主要是因為密封端面受高溫影響引起的，其技術(shù)難點有:
[0031]I)金屬箔自身強度和剛度低，直接使用螺栓壓緊導(dǎo)致密封面各處的壓緊力分布不均，差異大，無法保證密封面各處密封壓力均達到要求。
[0032]2)由于金屬箔自身熱沉小，在高溫下其變形量大，受熱膨脹后會在邊沿產(chǎn)生褶皺，導(dǎo)致密封面出現(xiàn)縫隙。
[0033]3)金屬箔表面無法采用密封溝槽等結(jié)構(gòu)，且貼合面使用密封溝槽等結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致金屬箔破裂。
[0034]4)由于連接區(qū)域冷卻不足，密封面溫度過高，限制了密封劑的使用。
[0035]針對以上技術(shù)難點，本發(fā)明采取了以下措施:
[0036]I)由于金屬箔自身強度和剛度低，采用厚金屬板的邊框壓板加強其連接區(qū)域強度和剛度，并將螺絲緊固力均勻分散到連接區(qū)域個部分，確保各處密封壓力滿足要求；
[0037]2)針對金屬箔在高溫下其變形量大，通過在連接區(qū)降溫冷卻，減少金屬箔變形；
[0038]3)金屬箔采用研合面密封，避免密封溝槽等結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致金屬箔破裂；
[0039]4)通過連接法蘭盤主動冷卻，降低其溫度，確?？梢允褂酶邷孛芊鈩?。
[0040]下面結(jié)合圖1、2、3、4對本發(fā)明進行詳細描述:
[0041]I)在所需連接密封端面焊接主動冷卻的連接法蘭盤[3E]，連接法蘭盤[3E]內(nèi)部預(yù)留有冷卻液循環(huán)通道，用于循環(huán)冷卻液對連接法蘭進行降溫；連接法蘭盤[3E]厚度H1，在距離外圈LI的位置上以間距L2環(huán)向均布直徑Dl的螺紋孔[1A]，在距離內(nèi)圈L3的位置開寬度為L4，深度為H2的冷卻槽[1B]，采用內(nèi)圈冷卻，外圈連接的方式可確保在內(nèi)外壓差的交接區(qū)域形成一個相對低溫區(qū)域的密封過渡區(qū)，進而有利于控制密封過渡區(qū)的變形，提高密封可靠性；
[0042]2)準備與連接法蘭盤[3E]連接面外形尺寸和開孔尺寸相同，厚度為H3的邊框壓板[3A]，并將其做切縫處理，所有切縫[2A]從邊框壓板[3A]內(nèi)圈開始，向外切割，每條切縫[2A]位于相鄰開孔的對稱線上，寬度為L5，長度為L6，深度H4，切縫用于將邊框壓板劃分為多個相對獨立的小區(qū)域，減少不同區(qū)域變形量的疊加，進而減少邊框壓板整體的變形量，避免由于變形引起的貼合面出現(xiàn)縫隙；
[0043]3)在連接法蘭盤[3E]和邊框壓板[3A]的對接面上涂耐高溫室溫硫化硅橡膠密封膠層[3B]和[3D]；
[0044]4)趁連接法蘭盤[3E]的膠層未干時，將金屬箔[3C]貼在連接法蘭盤連接面[3E]上，貼合時應(yīng)確保金屬箔貼合后平整，無褶皺；
[0045]5)用邊框壓板[3A]壓緊金屬箔[3C]，貼合時應(yīng)確保金屬箔貼合后平整，無褶皺；
[0046]6)使用耐高溫金屬螺栓、平墊、彈簧墊圈和螺母等連接件，將邊框壓板[3A]和金屬箔[3C]擰緊在連接法蘭盤[3E]上；
[0047]7)采用隔熱材料包裹連接法蘭盤[3E]、邊框壓板[3A]、螺栓、平墊、彈簧墊圈和螺母外露的部分，避免被直接加熱，引起高溫膨脹，導(dǎo)致緊固力下降。
[0048]具體實施例
[0049]I)在所需連接密封端面焊接主動冷卻的連接法蘭盤[3E]，連接法蘭盤[3E]內(nèi)部預(yù)留有冷卻液循環(huán)通道，用于循環(huán)冷卻液對連接法蘭進行降溫；連接法蘭盤[3E]厚度H1，在距離外圈LI的位置上以間距L2環(huán)向均布直徑Dl的螺紋孔[1A]，在距離內(nèi)圈L3的位置開寬度為 L4,深度為 H2 的冷卻槽[1B];其中 H1 =50mm, Ll=15mm, L2=50mm, Dl=IOmm, 1,3=10mm,L4=10mm, H2=30mm。
[0050]2)準備與連接法蘭盤[3E]連接面外形尺寸和開孔尺寸相同，厚度為H3的邊框壓板[3A]，并將其做切縫處理，所有切縫[2A]從邊框壓板[3A]內(nèi)圈開始，向外切割，每條切縫[2A]位于相鄰開孔的對稱線上，寬度為L5，長度為L6，深度H4，其中H3=20mm，L5=0.2mm,L6=50mm，H4=20mm ;
[0051]3)在連接法蘭盤[3E]和邊框壓板[3A]的對接面上涂耐高溫室溫硫化硅橡膠密封膠層[3B]和[3D]；
[0052]4)趁連接法蘭盤[3E]的膠層未干時，將金屬箔[3C]貼在連接法蘭盤連接面[3E]上；[0053]5)用邊框壓板[3A]壓緊金屬箔[3C]；
[0054]6)使用耐高溫金屬螺栓、平墊、彈簧墊圈和螺母等連接件，將邊框壓板[3A]和金屬箔[3C]擰緊在連接法蘭盤[3E]上；
[0055]7)采用隔熱材料包裹連接法蘭盤[3E]、邊框壓板[3A]、螺栓、平墊、彈簧墊圈和螺母外露的部分，避免被直接加熱。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬箔高溫密封方法，其特征在于，該方法采取以下步驟: 1)在所需連接密封端面焊接主動冷卻的連接法蘭盤[3E]，連接法蘭盤[3E]內(nèi)部預(yù)留有冷卻液循環(huán)通道，用于循環(huán)冷卻液對連接法蘭進行降溫；連接法蘭盤[3E]厚度H1，在距離外圈LI的位置上以間距L2環(huán)向均布直徑Dl的螺紋孔[1A]，在距離內(nèi)圈L3的位置開寬度為L4，深度為H2的冷卻槽[1B];其中20mm≤Hl≤100mm, IOmm≤LI≤100mm, L2=D1*5，5mm < Dl < 40mm, IOmm < L3 < 100mm, 4mm < L4 < 100mm, 3mm < H2 < Hl。 2)準備與連接法蘭盤[3E]連接面外形尺寸和開孔尺寸相同，厚度為H3的邊框壓板[3A]，并將其做切縫處理，所有切縫[2A]從邊框壓板[3A]內(nèi)圈開始，向外切害I]，每條切縫[2A]位于相鄰開孔的對稱線上，寬度為L5，長度為L6，深度H4，其中`3mm < H3 < HI, 0.1mm < L5 < 2mm, 5mm < L6 < 100mm, H4=H3 ； 3)在連接法蘭盤[3E]和邊框壓板[3A]的對接面上涂耐高溫室溫硫化硅橡膠密封膠層[3B]和[3D]； 4)趁連接法蘭盤[3E]的膠層未干時，將金屬箔[3C]貼在連接法蘭盤連接面[3E]上； 5)用邊框壓板[3A]壓緊金屬箔[3C]； 6)使用耐高溫金屬螺栓、平墊、彈簧墊圈和螺母等連接件，將邊框壓板[3A]和金屬箔[3C]擰緊在連接法蘭盤[3E]上； 7)采用隔熱材料包裹連接法蘭盤[3E]、邊框壓板[3A]、螺栓、平墊、彈簧墊圈和螺母外露的部分，避免被直接加熱。
【文檔編號】F16J13/00GK103867712SQ201210528844
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月10日
【發(fā)明者】王 琦, 陸林, 王孟孟, 叢琳華, 王振亞 申請人:中國飛機強度研究所