CN105033399A - 一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构 - Google Patents

一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及保护气氛热处理与热加工领域，尤其涉及一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，包括罐体、罐体法兰、密封结构、罐门法兰、罐门依次相连接，密封结构包括法兰密封圈安装槽、法兰密封齿和金属密封圈，法兰密封圈安装槽和法兰密封齿分别位于罐体法兰和罐门法兰的连接密封面上相对应位置，金属密封圈安装于法兰密封圈安装槽；本发明在反复的冷热交替中能长时间维持罐体的密封性能，且保证抽真空的密封承受温度能达到700℃。

Description

一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构
技术领域
本发明涉及保护气氛热处理与热加工领域，尤其涉及一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构。
背景技术
凡是与氧亲合力强的金属做热处理或热加工时均需要在隔氧的环境下进行。为此，通常有两种主要的方法，一个是真空环境下进行处理，如真空钎焊、真空热处理，采用的是真空热处理设备，该设备既可保证真空，也可对设备内的产品进行加热；另一种方法是惰性气体保护气氛下进行，此方法是在常压左右进行，通常不能抽真空。
真空热处理的优点是处理质量好，但设备昂贵，生产过程复杂，维护保养困难，生产周期长，生产成本高；而惰性气体保护气氛热处理(以下称保护气热处理)虽然质量比真空状态稍差，但设备便宜、生产过程简单、维护保养容易、生产周期短、生产成本低，因而在实际生产中获得了更广泛的应用。
然而，保护气热处理罐体通常不能抽真空，而是通过向其罐体内通入大量的惰性气体，将氧排出并稀释到一定浓度后开始加热进行热处理或热加工，这种方法所存在的问题是：1)保护气热处理罐体需要消耗大量的惰性气体才能把氧稀释到一定的浓度下；2)保护气热处理罐体内的氧气浓度较难测定，因而多数情况下均是依靠工程经验来确定何时氧浓度满足要求；3)保护气热处理罐体内所能达到的氧真空度相当有限。因此，实现保护气热处理罐体抽真空非常有必要的。
经分析，保护气热处理罐体不能抽真空的原因主要有：1)罐体不断的进行加热与冷却，密封面变形将逐渐积累，变形后密封面因失去密封能力而不能抽真空；2)罐体工作温度高于400℃左右后，常规的耐温橡胶密封圈已不能满足要求。
针对上述问题，本发明通过原因分析，设计了一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，旨在保证密封面能在反复的冷热交替中能长时间维持罐体的密封性能，且保证抽真空的密封承受温度能达到700℃。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为：现有的保护气热处理罐体在冷热交替过程中因密封面变形积累导致密封面因失去密封能力而不能抽真空；此外，罐体工作温度高于400℃左右后，常规的耐温橡胶密封圈已不能满足要求。
为解决其技术问题本发明所采用的技术方案为：一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，包括罐体、罐门、罐体法兰、罐门法兰、密封结构和法兰连接结构，罐体与罐门之间通过罐体法兰和罐门法兰连接，罐体法兰与罐门法兰的连接处设置有密封结构，罐体侧边设置有进气口和出气口；密封结构包括法兰密封圈安装槽、法兰密封齿和金属密封圈，法兰密封圈安装槽和法兰密封齿这一配对结构分别位于罐体法兰和罐门法兰的连接密封面上相对应位置，金属密封圈安装于法兰密封圈安装槽中；法兰密封齿的齿形结构为单齿角或多齿角结构，法兰连接结构包括螺栓螺母结构、平垫和补偿垫，螺栓螺母结构安装在罐体法兰和罐门法兰的侧边，螺栓螺母结构与罐体法兰和罐门法兰的受力接触部位设置有平垫和补偿垫，补偿垫为弹性补偿金属片。
作为进一步具体优化，所述法兰密封齿的齿角角度β为20°至120°，法兰密封齿的齿角高度h为1mm至5mm。
作为进一步具体优化，所述法兰密封齿的齿形结构为单齿角或多齿角结构，多齿角结构的齿角高度中间高两边低，单齿角或多齿角结构齿角角度相同或相近，齿角角度为20°至120°；采用该齿角结构，能有效地进一步增大密封面积，同时其齿角可发生一定的弹性形变，能密封压力差的作用下跟好的贴合金属密封圈。
作为进一步具体优化，所述金属密封圈含齿口结构，金属密封圈的截面直径为2mm至10mm；采用该齿口结构，能更好的配合齿角结构，能有效地进一步增大密封面积，增强密封性。
作为进一步具体优化，所述法兰密封齿在密封状态下，扎入金属密封圈内具有0.5mm至2.5mm的深度；采用该结构，能一定程度的对形变缝隙进行补偿。
作为进一步具体优化，所述补偿垫的位移补偿量为0.2mm至1.0mm，补偿垫的补偿力为500N至10000N；采用该结构，能一定程度的对其冷、热交替过程的形变进行补偿。
工作原理：本发明所述可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，由于其密封结构包含法兰密封齿和金属密封圈，其法兰密封齿为多齿角结构，其密封面积更大，同时法兰连接结构内含补偿垫，其密封面能在反复的冷热交替中，即使密封面的变形积累到一定程度，由于法兰密封齿和金属密封圈接触面在补偿垫的位移补偿下仍可保持吻合接触，因而能长时间维持罐体的密封性能；且由于其密封圈才有金属材质，其罐体抽真空的密封温度可达到700℃。
有益效果：本发明所述可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构在反复的冷热交替中能长时间维持罐体的密封性能，且保证抽真空的密封承受温度能达到700℃。
附图说明
图1为本发明所述保护气热处理罐体的整体结构示意图。
图2为本发明实施例一所述密封结构的密封状态局部示意图。
图3为本发明实施例一所述密封结构的拆封状态局部示意图。
图4为本发明实施例二所述密封结构的密封状态局部示意图。
图5为本发明实施例二所述密封结构的拆封状态局部示意图。
图6为本发明法兰连接结构局部示意图。
图中：1为罐体，2为罐门，3为罐体法兰，4为罐门法兰，5为密封结构，6为法兰连接结构，11为进气口，12为出气口，51为法兰密封圈安装槽，52为法兰密封齿，53为金属密封圈，531为齿口结构，61为螺栓螺母结构，62为平垫，63为补偿垫。
具体实施方式
参照附图进一步说明实现本发明的实施方式(如图1至图6所示)：
实施例一：
一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，包括罐体1、罐体法兰3、密封结构5、罐门法兰4、罐门2依次相连接，罐体1侧边设置有进气口11和出气口12；密封结构5包括法兰密封圈安装槽51、法兰密封齿52和金属密封圈53，法兰密封圈安装槽51和法兰密封齿52分别位于罐体法兰3和罐门法兰4的连接密封面上相对应位置，金属密封圈53安装于法兰密封圈安装槽51；法兰连接结构6包括螺栓螺母结构61、平垫62和补偿垫63，螺栓螺母结构61安装在罐体法兰3和罐门法兰4的侧边，螺栓螺母结构61与罐体法兰3和罐门法兰4的受力接触部位设置有平垫62和补偿垫63，补偿垫63为弹性补偿金属片。
上述实施方式的进一步具体说明，所述罐体1的长、高、宽尺寸分别为1200mm、600mm、600mm。
上述实施方式的进一步具体说明，所述法兰密封齿52的齿形结构含三个齿角，中间齿角高于两边齿角，中间齿角高度为2.8mm，两边齿角高度为1.8mm，齿角角度为90°。
上述实施方式的进一步具体说明，所述补偿垫63的位移补偿量为0.8mm，补偿垫63的补偿力为3500N。
上述实施方式的进一步具体说明，所述金属密封圈53的截面直径为6mm。
上述实施方式的进一步具体说明，所述法兰密封齿52在密封状态下，扎入金属密封圈53内具有1.5mm的深度。
实施例二：
与实施例一不同之处在于：所述罐体1的长、高、宽尺寸分别为1500mm、700mm、700mm；所述法兰密封齿52的齿形结构为单齿角，齿角高度为3.2mm，齿角角度为90°；所述补偿垫63的位移补偿量为0.8mm，补偿垫63的补偿力为5000N；所述金属密封圈53的截面直径为8mm。
实施例三：
与实施例一不同之处在于：所述罐体1的长、高、宽尺寸分别为700mm、400mm、400mm；所述法兰密封齿52的齿形结构为单齿角，齿角高度为2.5mm，齿角角度为40°；所述补偿垫63的位移补偿量为0.5mm，补偿垫63的补偿力为3000N；所述金属密封圈53的截面直径为5mm。
实施例4：
与实施例一不同之处在于：所述法兰密封齿52的齿形结构含有三齿角，中间齿角高度为3mm，两边的齿角高度为1.8mm，各齿角角度为120°；所述补偿垫63的位移补偿量为1.0mm，补偿垫63的补偿力为10000N；所述金属密封圈53的截面直径为10mm；法兰密封齿52在密封状态下，扎入金属密封圈53内具有2.5mm的深度。
实施例五：
与实施例一不同之处在于：所述法兰密封齿52的齿形结构含有三齿角，中间齿角高度为1.0mm，两边的齿角高度为0.8mm，各齿角角度为20°；所述补偿垫63的位移补偿量为0.2mm，补偿垫63的补偿力为500N；所述金属密封圈53的截面直径为2mm；法兰密封齿52在密封状态下，扎入金属密封圈53内具有0.5mm的深度。
对上述部分实施例进行效果试验，其试验过程和效果如下：
实施例一的试验过程与效果：
将罐体法兰密封槽与密封刀口清理干净，再将金属密封圈安装到密封槽10内，合上罐门法兰，用螺栓把罐门法兰与罐体法兰平衡压紧，注意在螺栓上加装上补偿垫，注意螺栓的压紧力保持在3.5KN左右。将罐体整体置入加热炉内，将进气口11关闭，冷态下从出气口向外抽真空到10-3Pa，一次成功。再向罐内充入氩气，并维持氩气小流量向外排气，开始升温，待炉温升温到300℃时，保温足够时间，再抽真空到10-3Pa，一次成功；再次充入氩气，升温到500℃保温后再次抽真空到10-3Pa，一次成功；再次充入氩气，升温到700℃保温，再抽真空到10-3Pa，一次成功。
实施例二的试验过程与效果：
将罐体法兰密封槽与密封刀口清理干净，再将金属密封圈安装到密封槽10内，合上罐门法兰，用螺栓把罐门法兰与罐体法兰平衡压紧，注意在螺栓上加装上补偿垫，注意螺栓的压紧力保持在5KN左右。将罐体整体置入加热炉内，将进气口11关闭，冷态下从出气口向外抽真空到10-3Pa，一次成功。再向罐内充入氩气，并维持氩气小流量向外排气，开始升温，待炉温升温到700℃时，保温足够时间，再抽真空到10-3Pa，一次成功。
实施例三的试验过程与效果：
将罐体法兰密封槽与密封刀口清理干净，再将金属密封圈安装到密封槽10内，合上罐门法兰，用螺栓把罐门法兰与罐体法兰平衡压紧，注意在螺栓上加装上补偿垫，注意螺栓的压紧力保持在3KN左右。将罐体整体置入加热炉内，将进气口11关闭，冷态下从出气口向外抽真空到10-3Pa，一次成功。再向罐内充入氩气，并维持氩气小流量向外排气，开始升温，待炉温升温到700℃时，保温足够时间，再抽真空到10-3Pa，一次成功。

Claims (6)

1.一种可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，包括罐体(1)、罐门(2)、罐体法兰(3)、罐门法兰(4)、密封结构(5)和法兰连接结构(6)，罐体(1)与罐门(2)之间通过罐体法兰(3)和罐门法兰(4)连接，罐体法兰(3)与罐门法兰(4)的连接处设置有密封结构(5)，罐体(1)侧边设置有进气口(11)和出气口(12)；其特征在于：密封结构(5)包括法兰密封圈安装槽(51)、法兰密封齿(52)和金属密封圈(53)，密封圈安装槽(51)与法兰密封齿(52)这一配对结构分别位于罐体法兰(3)与罐门法兰(4)的连接密封面上相对应位置，金属密封圈(53)安装于法兰密封圈安装槽(51)中；法兰密封齿(52)的齿形结构为单齿角或多齿角结构，法兰连接结构(6)包括螺栓螺母结构(61)、平垫(62)和补偿垫(63)，螺栓螺母结构(61)安装在罐体法兰(3)和罐门法兰(4)的侧边，螺栓螺母结构(61)与罐体法兰(3)和罐门法兰(4)的受力接触部位设置有平垫(62)和补偿垫(63)，补偿垫(63)为弹性补偿金属片。
2.根据权利要求1所述的可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，其特征在于：所述法兰密封齿(52)的齿角角度为20°至120°，法兰密封齿(52)的齿角高度为1mm至5mm。
3.根据权利要求1或2所述的可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，其特征在于：所述法兰密封齿(52)的齿形结构为多齿角结构，其齿角高度中间高两边低，其齿角角度相同或相近，齿角角度为20°至120°。
4.根据权利要求3所述的可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，其特征在于：所述金属密封圈(53)含齿口结构(531)，金属密封圈(53)的截面直径为2mm至10mm。
5.根据权利要求4所述的可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，其特征在于：所述法兰密封齿(52)在密封状态下，扎入金属密封圈(53)内具有0.5mm至2.5mm的深度。
6.根据权利要求5所述的可抽真空抗冷热变形的保护气热处理罐体密封结构，其特征在于：所述补偿垫(63)的位移补偿量为0.2mm至1.0mm，补偿垫(63)的补偿力为500N至10000N。
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