CN102313016B - 设备的密封控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种设备的密封控制方法，包括检测设备的可分离或结合的第一待密封部和第二待密封部的接触面处的第一密封元件和第二密封元件之间的区域内的压力；当区域内的压力变大时，增大第一待密封部与第二待密封部的接触面之间的接触压力，以增强第一密封元件和第二密封元件的密封。本发明中的设备的密封控制方法通过对设置在第一待密封部与第二待密封部之间的第一、第二密封元件之间区域内的压力的检测，从而判断出第一密封元件或第二密封元件是否发生泄漏及泄漏的程度，并能通过对施加在第一密封元件与第二密封元件上的接触压力的调节，来调节第一待密封部与第二待密封部之间的密封效果。

Description

设备的密封控制方法

技术领域

本发明涉及密封领域，更具体地，涉及一种设备的密封控制方法。

背景技术

碳纤维具有高强、高模、耐高温的特性，是公认的三大高性能纤维之一，目前其作为增强材料应用于航空航天、风力发电、体育器材等多个行业。由于碳纤维直接关系到航空航天技术的发展，因此其生产技术及设备高度保密，一直受日本及西方国家垄断，我国只能小批量生产低端产品，并且产品性能极不均匀。

目前，主流的碳纤维生产工艺是以日本东丽公司为代表的聚丙烯腈(PAN)工艺路线，其高端产品T800、T1000的力学性能优异，而我国生产的产品很难达到相应的性能指标。通过大量研究，国内大部分相关研究人员已经认同PAN原丝的性能会直接影响碳纤维的性能，而蒸汽牵伸是生产优质PAN原丝的关键环节之一。通过蒸汽牵伸，在降低PAN原丝的纤度、提高纤维取向度和强度的基础上，可以大幅提高PAN分子链段排列的规整度，使其原丝更加均匀，有利于提高最终碳纤维的力学性能指标。

在PAN原丝的蒸汽牵伸环节中，关键是如何实现牵伸工艺，因此其牵伸设备(即蒸汽牵伸热箱)则显得尤为重要。由于水蒸汽的热焓远远高于其它常规气体(如CO₂、N₂、空气等)的热焓，且其在转变为液态水时会释放出大量的潜热，因此，水蒸汽是一种非常理想的加热介质。不过，由于常压(即1个大气压)下水蒸汽的温度仅为100℃，而PAN原丝的牵伸温度则需要在100℃以上，因此，现有技术中的蒸汽牵伸热箱无法满足其牵伸工艺。进一步，水蒸汽的温度与其压力有关，如果想要得到更高温度的水蒸汽，必须升高其压力。因此，对于用于PAN原丝的蒸汽牵伸热箱来说，其内部压力均要求高于1个大气压，有相关文献报道表明，最高压力需达到5个大气压。

由于蒸汽牵伸热箱内部必须保证蒸汽压力以维持牵伸所需温度，同时必须设计出纤维由外部进入其内部牵伸后再出来的运行通道(即牵伸丝道)，而且还必须要求水蒸气在泄压过程中流速稳定，不能对牵伸纤维产生扰动，因此，蒸汽牵伸热箱的设计难度非常大，其内部结构严格属于技术秘密，相关报道也非常少，而且拥有该设备的企业也不会出卖该设备。正因为如此，国内相关企业将研究重点转移到该蒸汽牵伸热箱的研究开发方面，近几年国内相关报道也逐渐增多。

碳纤维在工艺上要求蒸汽牵伸热箱内部牵伸区域的蒸汽压力达到4个大气压以上，在这种情况下，会造成蒸汽牵伸热箱内外具有较大的压力差。为了保证牵伸段的蒸汽压力，减小蒸汽耗用量，因此，在牵伸段的两端均设计了较长的泄压段，使得设备总长度超过5m，而丝道高度仅5mm，宽度为50mm。为了实现平稳泄压，蒸汽牵伸热箱的内部结构非常复杂，对加工精度要求很高，因此，现有技术中的蒸汽牵伸热箱多采用上下对称两部分，待加工完成后将这两部分利用螺栓紧固成一完整的蒸汽牵伸热箱，上下两部分之间通过螺栓紧固的方式进行密封。

现有技术中的蒸汽牵伸热箱由于使用螺栓紧固的方式密封，且仅使用一道密封元件，比如法兰密封结构，因此，现有技术中的蒸汽牵伸热箱没有考虑经常拆卸的问题，仅仅是在密封元件老化时根据需要进行更换和拆卸，因此在需要经常拆卸或开启的场合很不方便，而且在拆卸后通常需更换密封元件；进一步，由于仅使用一道密封元件，因此，一旦发生意外造成密封不严，则被密封的物质将会直接发生泄漏，从而对外界产生影响，甚至造成安全事故。

此外，这种通过螺栓紧固的密封方式，虽然可满足工艺要求，但是该结构为非开启式的，这种非开启式的结构将会产生两个问题：一是纤维穿过既长且狭小的牵伸丝道(在行业中俗称生头)的难度将非常之大；二是在牵伸过程中一旦出现断丝(在行业中俗称断头)，将会发生丝束堵塞牵伸丝道的现象，此时，只能通过拆除所有螺栓的方式将上下两部分打开以进行清理，操作起来非常不方便，也势必会严重影响正常生产。

发明内容

本发明旨在提供一种设备的密封控制方法，以解决具有需要打开或闭合的密封面的设备的密封问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种设备的密封控制方法，包括：检测设备的可分离或结合的第一待密封部和第二待密封部的接触面处的第一密封元件和第二密封元件之间的区域内的压力；当区域内的压力变大时，增大第一待密封部与第二待密封部的接触面之间的接触压力，以增强第一密封元件和第二密封元件的密封。

进一步地，当区域内的压力超过第一设定值后，才增大接触压力。

进一步地，当区域内的压力超过第二设定值后，发出报警信号。

进一步地，当接触压力超过一预定的接触压力值，且区域内的压力超过第二设定值后，发出报警信号。

进一步地，提供用于对区域进行泄压的泄压阀，当区域内的压力达到第三设定值时，泄压阀开始泄压。

本发明中的设备的密封控制方法通过对设置在第一待密封部与第二待密封部之间的第一、第二密封元件之间区域内的压力的检测，从而判断出第一密封元件或第二密封元件是否发生泄漏及泄漏的程度，并能通过对施加在第一密封元件与第二密封元件上的接触压力的调节，来调节第一待密封部与第二待密封部之间的密封效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中密封结构的局部示意图；以及

图2示意性示出了一个实施例中的控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供一种设备的密封控制方法，该方法包括：检测设备的可分离或结合的第一待密封部和第二待密封部的接触面处的第一密封元件和第二密封元件之间的区域内的压力；当该区域内的压力变大时，增大第一待密封部与第二待密封部的接触面之间的接触压力，以增强第一密封元件和第二密封元件的密封。优选地，第一密封元件是O形或方形密封元件，第二密封元件是Y形或V形密封元件，第一密封元件设置在靠近设备的内侧的第一侧，第二密封元件设置在靠近设备的外侧的第二侧；其中，第一密封元件为主要密封元件，在保证设备内部所需压力的同时，最大限度地防止设备内部被密封的介质发生泄漏；第二密封元件为辅助密封元件，相当于二次防线，其用于避免已经泄漏到第一密封元件和第二密封元件之间的被密封的介质泄漏至设备的外部，通过这种方式，不但增加了安全性，而且延长了设备的使用期限。需要特别说明的是，第一密封元件和第二密封元件也可以采用相同的截面形式。优选地，第一密封元件和第二密封元件是氟橡胶制成的。由于第一密封元件与第二密封元件之间的区域内的压力可以用来表明第一待密封部的密封是否存在泄漏，因此，通过对该压力的检测结果，就能实时控制第一待密封部与第二待密封部之间的接触压力，以达到调节密封的作用，例如，当检测到压力变大时，表明第一待密封部的密封存在泄漏，此时，通过增大第一待密封部与第二待密封部之间的压力，迫使第一密封元件与第二密封元件发生足够的变形，以达到增强密封的作用。

从理论上来说，对第一待密封部与第二待密封部之间的接触面施加一个最小的接触压力值，即可保证在第一待密封部和第二待密封部产生足够的密封，但是接触面及第一、第二密封元件之间的非常微小的差别即可导致该最小接触压力值发生变化，并且随着使用期限的延长，该最小接触压力值也会增大，因此在实践中，需要尽量给接触面施加一个较大接触压力；但是，过大的接触压力会缩短第一、第二密封元件的使用寿命。进一步，当对接触面施加的接触压力超过某设定值后，仍有轻微泄漏产生，则可认为密封已经开始失效。为此，当该区域内的压力超过第一设定值后，才增大接触压力。优选地，当区域内的压力超过第二设定值后，发出报警信号；进一步，当接触压力超过一预定的接触压力值，且该区域内的压力超过第二设定值后，才发出报警信号；此时表明第一密封元件已经开始失效，因此，操作人员可利用该报警信号的提示进行诸如更换第一密封元件的操作。优选地，第一设定值可以与第二设定值相等。

优选地，在第一密封元件与第二密封元件之间的区域内设置一腔体，由第一密封元件泄漏到该区域内的介质存在于该腔体内，并具有一定的压力，因此，只需要实时检测该腔体内的压力即可得到第一密封元件和第二密封元件之间的区域内的压力。

优选地，本方法提供用于对该区域进行泄压的泄压阀，当区域内的压力达到第三设定值和/或接触压力达到预定的值时，泄压阀开始泄压。优选地，将泄压阀设置在第二待密封部的安装孔内。优选地，该安装孔与上述腔体连通，以便进行泄压操作。

优选地，本方法提供用于提供接触压力的接触压力调节单元，该接触压力调节单元还可用于开启和闭合第一待密封部与第二待密封部。例如，该接触压力调节单元可以是多个油缸或气缸，通过操作该油缸或气缸，既能够调节接触压力，还能实现第一待密封部与第二待密封部的开启和闭合。优选地，本方法还提供一控制单元，控制单元根据压力检测单元检测到的压力，控制接触压力调节单元动作。

下面结合图1-2通过一个具体的实施例对本发明中的密封控制方法进行详细说明。

如图1所示，对于某一设备来说，该设备包括可开启或闭合的第一待密封部1和第二待密封部2，第一待密封部1和第二待密封部2的接触面之间设置有第一密封元件3和第二密封元件4，从而在第一待密封部1与第二待密封部2之间形成密封结构；该设备还包括接触压力调节单元(未示出)，其作用于第一待密封部1和/或第二待密封部2，以便调节第一待密封部1与第二待密封部2的接触面之间的接触压力；第一密封元件3和第二密封元件4之间设置有压力检测单元5，当压力检测单元5检测到第一密封元件3和第二密封元件4之间的区域内的压力增大时，接触压力调节单元增大接触压力，以增强第一密封元件3和第二密封元件4的密封。

优选地，在第一待密封部1上设置有用于安装压力检测单元5的第一安装孔。在第一密封元件3与第二密封元件4之间的区域内设置有腔体7，由第一密封元件3泄漏到该区域内的介质存在于该腔体7内，并具有一定的压力。优选地，第一安装孔与腔体7连通，以便于使压力检测单元5能够实时检测到由于泄漏而在该区域内产生的压力。

优选地，设备还包括用于对该区域进行泄压的泄压阀(未示出)，当该区域内的压力达到第三设定值时，泄压阀开始泄压。优选地，第二待密封部2上设置有用于安装泄压阀的第二安装孔6，该第二安装孔6的第一端与腔体7连通，其第二端与该泄压阀连接，因此，当该区域内的压力达到第三设定值时，可以方便地通过泄压阀将该区域内的压力释放，以形成对第一待密封部1和第二待密封部2之间的密封的保护，同时，也保护了第一密封元件3和第二密封元件4，延长了第一密封元件3和第二密封元件4的使用寿命。

如图2所示，该方法还提供控制单元8，控制单元8根据压力检测单元5检测到的压力，控制接触压力调节单元9动作，以实现第一待密封部1与第二待密封部2的开启或闭合，还能实现对接触压力的调节。优选地，接触压力调节单元9通过液压电磁阀10与液压泵11连接，液压泵11受电机12的驱动而运转，从而为接触压力调节单元9提供动力。液压泵11的输出压力通过压力传感器13反馈给控制单元8，以便于对提供的接触压力进行检测及发出上述报警信号。泄压阀14、液压电磁阀10和电机12分别与控制单元8电连接，并接受控制单元8的控制。优选地，压力检测单元5包括电子压力传感器，优选地，该电子压力传感器的量程为1.0MPa；优选地，控制单元8为PLC控制器或压力控制表；优选地，液压电磁阀10是电磁三通阀。

结合图1-2可知，通过该方法控制该设备的使用过程如下：

首先，在初次使用时，通过控制单元将第一待密封部与第二待密封部关闭，然后在设备的正常工作状态下观察设备的密封面(即第一待密封部与第二待密封部的接触面)，如果没有发现泄漏现象，同时压力检测单元所反馈的压力值为零，则说明密封良好。

其次，随着使用时间的延长，压力检测单元反馈的压力逐渐增加，则说明在第一密封单元处发生轻微的泄漏，而设备的外部尚未发现泄漏，此时就体现出了两道密封的优越性，即虽然发生了泄漏，但被泄漏的介质没有直接泄漏到设备的外部，从而提高了安全性，避免了事故的发生。当压力超过第一设定值时，增大第一待密封部与第二待密封之间的接触压力；当区域内的压力达到第三设定值和/或接触压力达到预定的值后，控制单元向泄压阀发出指令，使泄压阀开启以进行泄压操作，进一步，当压力检测单元反馈的压力信号为零后，控制单元向泄压阀发出指令，从而关闭泄压阀。

再次，随着时间的延长，压力检测单元反馈的压力又会逐步增大，当该信号值再次超过第一设定值时，控制单元又将重复依次对相关部件发出上述指令，以减小第一密封元件的泄漏量，如此反复。

最后，当接触压力超过一预定的接触压力值时，且压力检测单元反馈的压力超过第二设定值时，此时控制单元发出报警信号，以提示操作人员更换第一和/或第二密封元件。

下表对采用现有技术中的密封方法与采用本发明中的密封控制方法的设备的性能指标进行了对比：

性能评价指标	现有技术	本发明
			气源与设备内部气压差(MPa)	0.01～0.02	0.01～0.02
耗气量(Kg/h)	45	45

需要特别说明的是，上述各优选的实施方式之间，可任意组合使用，从而构成不同的技术方案，这些技术方案都属于本发明公开的技术内容。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种设备的密封控制方法，其特征在于，包括：

检测所述设备的可分离或结合的第一待密封部和第二待密封部的接触面处的第一密封元件和第二密封元件之间的区域内的压力；

当所述区域内的压力变大时，增大所述第一待密封部与第二待密封部的接触面之间的接触压力，以增强所述第一密封元件和第二密封元件的密封；

当所述接触压力超过一预定的接触压力值，且所述区域内的压力超过第二设定值后，发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的密封控制方法，其特征在于，当所述区域内的压力超过第一设定值后，才增大所述接触压力。

3.根据权利要求1或2所述的密封控制方法，其特征在于，提供用于对所述区域进行泄压的泄压阀，当所述区域内的压力达到第三设定值时，所述泄压阀开始泄压。