CN102912096A

CN102912096A - 一种适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构

Info

Publication number: CN102912096A
Application number: CN2012104731100A
Authority: CN
Inventors: 杨婴
Original assignee: TIANJIN FENGDONG CHENXU METAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: TIANJIN FENGDONG CHENXU METAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-02-06

Abstract

一种适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构。包含三部分：第一部分，为圆形对称的带有法兰且法兰外缘均匀分布有矩形凸齿的炉盖结构；第二部分，为带有法兰且法兰外缘上均匀分布有与炉盖法兰外缘相对应矩形凸齿的炉体外壳口部结构；第三部分为带有钢球弹簧压紧装置的自锁圈结构。本发明炉体外壳口部为一体体结构，不用脱离炉壳整体单独加工，从而避免在炉体外壳上出现焊接结构；在高压环境下进行气淬工作时，通过相闭合的炉盖与炉体外壳口部法兰上的矩形凸齿与自锁圈凹槽之间的啮合与开启实现真空炉的启闭，且自锁圈结构中的钢球弹簧压紧装置根据真空炉的气压变化自适应的调节炉壳炉口部位的压紧力，实现真空炉的自锁密封。

Description

一种适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构

技术领域

本发明属于材料热处理设备技术领域，具体涉及一种适用于真空高压气淬炉炉口部位的密封结构。

背景技术

真空高压气淬炉是应用高压高速气体对工件进行淬火热处理技术的设备。在高压环境下进行气淬工作时，炉壳结构处在高压气体的循环反复作用之下，特别是炉盖与炉壳联接处，即炉口部位的密封结构对于保障高压气淬过程的安全、有效尤为重要。

目前,国内外真空高压气淬炉炉口密封结构设计一般借鉴压力容器设计中常用的齿啮式启闭结构。这种设计结构存在以下缺陷:首先，炉体外壳口部由于要设计出与炉盖法兰外缘均匀分布的矩形齿相配合的凹槽结构，为此需要整体成型加工出炉体外壳口部结构，再采用对焊焊接将其与炉体结为一体，也就是在真空高压气淬炉炉体外壳上出现焊接结构。在高压气淬环境下，炉体外壳，特别是炉口部位承受着高压气体的交变载荷作用,焊接部位处极容易产生疲劳裂纹,造成炉壳的疲劳破坏。再者，为保持高压气淬工作时炉口部位的密封，炉盖上一般附带有气缸装置，利用气缸装置保障高压气淬时炉口部位的密封。气缸结构带来炉口密封结构的复杂化。如何使真空高压气淬炉炉口部位的密封结构简单、操作可靠、在炉内高压气体作用下炉口部位的密封保持稳定、能够承受不同压力气淬场合，尤其高压气体的交变载荷作用场合，以及又能够具有密封自锁功能，是真空高压气淬炉炉口密封结构设计需要解决的关键问题。关于该方面研究目前国内外鲜有报道。

从真空高压气淬炉在高压气体作用下工作的特点出发，研发新型真空高压气淬炉炉口密封结构，对于高压气淬技术在工程领域的推广应用，以及新型真空高压气淬炉的研发具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构。

本发明提供的适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构，包括三个部分：第一部分为炉盖结构；第二部分为炉体外壳口部结构；第三部分为自锁圈结构；

第一部分炉盖结构，为圆形对称的带有法兰且法兰外缘均匀分布有矩形凸齿的炉盖；

第二部分炉体外壳口部结构，为带有法兰且法兰外缘上均匀分布有与炉盖法兰外缘上的凸齿相对应的矩形凸齿的炉体外壳口部结构；

第三部分自锁圈结构，为圆环形对称结构的自锁圈，沿自锁圈周向分布有与炉盖法兰外缘上的凸齿形状及数量对应的槽口，槽口宽度大于凸齿宽度，槽口之间以凹槽连通，凹槽高度大于炉盖凸齿与炉体外壳口部凸齿高度的相加之和，凹槽部位悬臂单侧设置有钢珠弹簧压紧结构；所述的钢珠弹簧压紧结构包括凹槽部位悬臂上的安装孔中的压紧螺栓，压紧螺栓与炉盖法兰外缘上的凸齿之间安装的压紧弹簧及钢珠。

所述的自锁圈上槽口宽度C大于凸齿宽度2~3mm，凹槽高度D大于炉盖凸齿与炉体外壳口部凸齿两者高度相加之和的1~1.5mm。炉盖凸齿和炉体外壳口部凸齿的宽度A相同，均为40~80mm，凸齿高度B也相同，均为30~60mm，凸齿的宽度均优选为A40~60mm，凸齿高度B均优选为30~40mm。

所述的炉盖结构、炉体外壳口部结构及自锁圈为具有普通中碳结构的钢材质。炉体外壳口部结构中的法兰和凸齿与炉体外壳为一体结构。自锁圈上凹槽部位悬臂上的安装孔螺纹中径M最小20mm。所述的炉盖法兰外缘的凸齿表面中间与自锁圈上钢珠弹簧压紧结构中的钢珠对应位置设置有容纳钢珠的定位凹坑以实现自锁圈的旋转定位。

本发明的优点和有益效果：

本发明的真空高压气淬炉炉口部位密封结构中设计有带有弹簧钢珠压紧装置的自锁圈结构，沿自锁圈周向设计有与炉盖法兰外缘上的凸齿对应数量的槽口，槽口之间通过凹槽连通，并在自锁圈凹槽部位设置有弹簧钢珠压紧装置，通过自锁圈结构不仅可以简单地控制炉门的开启，而且可以根据淬火气体的压力大小，借助自身的弹簧钢珠压紧装置自适应地调节炉口部位密封的压紧力，保持炉口部位的密封，也即是保持气淬炉炉口部位的自锁密封。

本发明不仅可以使炉门的开启控制简单，而且可以自发地调节炉口部位密封的压紧力，使得真空气淬炉炉口部位的密封结构适应不同压力的气淬场合，可以有效地避免炉体外壳上存在焊接结构以及气缸等附加结构。

附图说明

图1为适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构示意图。

图2为图1中炉盖法兰局部放大图。

图3为图1中炉体外壳口部法兰局部放大图。

图4为自锁圈结构示意图。

图5为图4中A-A剖视放大图。

图中，1炉盖，2炉盖法兰，3钢珠弹簧压紧装置，3-1钢珠，3-2压紧螺栓，3-3弹簧，3-4自锁圈凹槽部位的悬臂，4炉盖法兰凸齿，5自锁圈，6炉腔，7炉壳口部法兰，8密封圈，9炉壳口部法兰凸齿，10定位凹坑，11密封圈沟槽。

以下结合附图和实施例对本发明详细说明。

具体实施方式

本发明通过在真空高压气淬炉炉口部位的密封结构中设置带有钢珠弹簧压紧装置的自锁圈结构，借助自锁圈的旋转定位，使炉门的开启控制简单，并借助自身的钢珠弹簧压紧装置根据淬火气体的压力大小自适应地调节炉口部位密封的压紧力，保持炉口部位的自锁密封。

本发明提供的适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构，包括三个部分：

第一部分炉盖结构，所说的炉盖部分为具有圆形对称的几何特征、具有普通中碳结构钢材质、外缘均匀分布有矩形凸齿且凸齿表面中间位置设置有控制旋转定位凹坑的法兰结构。

第二部分炉体外壳口部结构，为带有法兰且法兰外缘上均匀分布有与炉盖法兰外缘相对应矩形凸齿、具有普通中碳结构钢材质且与炉体外壳为一体的结构。

第三部分自锁圈结构，沿自锁圈周向设置有与炉盖法兰外缘上的凸齿形状及数量对应的槽口，槽口宽度C大于凸齿宽度2~3mm，槽口之间以凹槽连通，凹槽高度D大于炉盖凸齿和炉体外壳口部凸齿高度相加之和的1~1.5mm。炉盖凸齿和炉体外壳口部凸齿的宽度A相同，均为40~80mm，凸齿高度B也相同，也均为30~60mm，凸齿的宽度A均优选为40~60mm，凸齿高度B均优选为30~40mm。凹槽部位悬臂单侧设置有钢珠弹簧压紧结构；钢珠弹簧压紧结构包括凹槽部位悬臂上的安装孔中的压紧螺栓，压紧螺栓与炉盖法兰外缘上的凸齿之间安装的压紧弹簧及钢珠。

自锁圈上凹槽部位悬臂上的安装孔螺纹中径M最小20mm。所述的炉盖法兰外缘的凸齿表面中间与自锁圈上钢珠弹簧压紧结构中的钢珠对应位置设置有容纳钢珠的定位凹坑以实现自锁圈的旋转定位。

当炉门关闭时，炉盖法兰外缘与炉壳口部法兰外缘上的凸齿闭合并容入自锁圈槽口内，旋转自锁圈一定角度至钢珠弹簧压紧装置的钢珠容入炉盖法兰凸齿表面的定位凹坑，凸齿进入自锁圈的凹槽内，并受到凹槽部位钢珠弹簧压紧装置的压紧力作用。

在高压气淬工作时，自锁圈凹槽部位的钢珠弹簧压紧装置施加相应的压紧力支持真空高压气淬炉炉口部位的密封。根据淬火气体的压力大小，钢珠弹簧压紧装置自适应地调节压紧力，以保持炉口部位的密封，也即是保持气淬炉炉口部位的自锁密封。炉盖法兰外缘或炉壳口部法兰外缘上的凸齿相当于钢珠弹簧压紧装置施加压紧力的受力点。需要开启炉门时，仅旋转自锁圈一定角度，使呈闭合状态的炉盖法兰外缘与炉壳口部法兰外缘上的凸齿回到自锁圈槽口内。

上述所说的自锁圈的旋转定位是指自锁圈旋转至钢珠弹簧压紧装置的钢珠容入炉盖法兰外缘凸齿表面中间位置处的定位凹坑实现自锁圈的旋转定位。

实施例1

如图1所示，一种适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构，包含如下三部分组成：

第一部分为炉盖结构：炉盖1为具有圆盘形对称几何特征、并由普通中碳结构钢（45#钢）机加工而成的法兰结构，炉盖法兰2的外缘部分沿圆周向均匀分布有4个矩形炉盖法兰凸齿4，凸齿中间位置设有控制旋转的定位凹坑10，凸齿宽度A45mm，凸齿高度B35mm。

第二部分为炉体外壳口部结构：具有与炉盖结构相对应的圆形对称几何特征、带有炉壳口部法兰7、且沿法兰外缘圆周向均匀分布有与炉盖法兰外缘上的凸齿相对应的矩形凸齿9（凸齿9的尺寸与凸齿4相同）的炉体外壳口部结构，采用普通中碳结构钢（45#钢）与炉体外壳整体成型加工。炉壳口部法兰7上通过密封圈沟槽11安装有密封圈8。

第三部分为自锁圈结构，结构如图2所示：自锁圈5具有圆环形对称的几何特征，由普通中碳结构钢（45#钢）机加工而成，沿圆周向设置有与炉盖法兰外缘上的凸齿形状及数量对应的槽口，槽口宽度C47mm，槽口之间以凹槽连通，凹槽高度D71mm，凹槽部位悬臂3-4上设置有由普通压紧螺栓3-2、常用弹簧3-3及钢珠3-1三部分构成的钢珠弹簧压紧装置3，凹槽部位螺纹孔中径M22，弹簧及钢珠与压紧螺栓相配合。

实施例2

如图1所示，本实施例提供的适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构与实施例1的工作原理、基本结构均相同，只是结构的尺寸存在差异。

炉盖1的外缘部分沿圆周向均匀分布有6个矩形炉盖法兰凸齿4，且凸齿表面中间位置设有控制旋转的定位凹坑10的法兰结构，凸齿宽度A40mm，凸齿高度B32mm。炉壳口部法兰7上的凸齿9与炉盖1上的凸齿几何结构完全相同。

而自锁圈5也具有圆环形对称的几何特征，沿圆周向设有与炉盖法兰外缘上的凸齿形状及数量对应的槽口，槽口宽度C41.5mm，槽口之间以凹槽连通，凹槽高度D64.8mm，凹槽部位悬臂3-4上同样单侧设有由普通压紧螺栓3-2、常用弹簧3-3及钢珠3-1三部分构成的钢珠弹簧压紧装置3，但凹槽部位螺纹孔中径M21，弹簧及钢珠与压紧螺栓相配合。

Claims

1.一种适用于真空高压气淬炉的自锁圈式炉口密封结构，其特征在于所述的炉口密封结构包括三个部分：第一部分为炉盖结构；第二部分为炉体外壳口部结构；第三部分为自锁圈结构；

第三部分自锁圈结构，为圆环形对称结构的自锁圈，沿自锁圈周向分布有与炉盖法兰外缘上的凸齿形状及数量对应的槽口，槽口宽度大于凸齿宽度，槽口之间以凹槽连通，凹槽高度大于炉盖凸齿与炉体外壳口部凸齿两者高度的相加之和，凹槽部位悬臂单侧设置有钢珠弹簧压紧结构；所述的钢珠弹簧压紧结构包括凹槽部位悬臂上的安装孔中的压紧螺栓，压紧螺栓与炉盖法兰外缘上的凸齿之间安装的压紧弹簧及钢珠。

2.根据权利要求1所述的炉口密封结构，其特征在于自锁圈上槽口宽度C大于凸齿宽度2~3mm，凹槽高度D大于炉盖凸齿与炉体外壳口部凸齿两者高度相加之和的1~1.5mm。

3.根据权利要求1所述的炉口密封结构，其特征在于炉盖凸齿和炉体外壳口部凸齿的宽度A相同，均为40~80mm，凸齿高度B也相同，均为30~60mm。

4.根据权利要求3所述的炉口密封结构，其特征在于炉盖凸齿和炉体外壳口部凸齿的宽度A均优选为40~60mm，凸齿高度B均优选为30~40mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的炉口密封结构，其特征在于所述的炉盖结构、炉体外壳口部结构及自锁圈为具有普通中碳结构的钢材质。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的炉口密封结构，其特征在于所述的炉体外壳口部结构中的法兰和凸齿与炉体外壳为一体结构。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的炉口密封结构，其特征在于所述的自锁圈上凹槽部位悬臂上的安装孔螺纹中径M最小20mm。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的炉口密封结构，其特征在于所述的炉盖法兰外缘的凸齿表面中间与自锁圈上钢珠弹簧压紧结构中的钢珠对应位置设置有容纳钢珠的定位凹坑以实现自锁圈的旋转定位。