CN105928366B - 一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置 - Google Patents

一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及适用于高温复现炉均热腔的密封装置，属于高温密封技术领域；包括法兰底座(1)、法兰顶盖(4)、密封垫(3)、压紧环(2)、O型密封圈(14)、热电偶紧固件、抽气管(8)和充气管(10)；将法兰底座(1)中心通孔上部斜槽中放入O型密封圈(14)，在其上放上压紧环(2)，然后将盲管穿过压紧环(2)和O型密封圈(14)，接着在法兰底座(1)上放置密封垫(3)，安放法兰顶盖(4)，并在螺栓孔(19)中穿上螺栓(11)进行紧固。对比现有技术，本发明通过在顶盖和底座设置“井”形布局水冷槽进行有效降温，用底座上的斜槽支撑O型密封圈，借助压紧环传递螺栓的压紧力实现高温复现炉均热腔纵向密封，装置可靠易行，实用性强。

Description

一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置
技术领域
本发明涉及一种高温复现炉在高温使用条件下的密封装置，属于高温密封技术领域，应用于高温热电偶检定或校准技术领域。
背景技术
高温热电偶检定或校准过程中，高温复现炉均热腔使用时需要对氧化铝盲管进行密封，为固定点容器提供一个密闭的保护气环境。而炉膛内的热量会沿着氧化铝盲管持续传导至密封结构，如不采取冷却措施，会使密封圈等结构受热变形甚至损坏，导致密封失效。所以在高温条件下密封时需要对密封结构进行有效的冷却，而水冷是一种常见的冷却形式，带水冷的密封法兰和密封结构被广泛用于高温工作环境。
查阅资料发现有以下2种水冷法兰结构用于高温条件下的密封：
第1种采用带水冷的圆形台阶法兰，对高炉料流调节阀的阀箱体和阶梯轴进行密封(严国平等的专利“一种适用于高温密封的水冷法兰”CN203007285U)。但是密封用的台阶法兰结构复杂，水冷腔也是阶梯状截面，对加工要求高。
第2种采用车式密封和双密封环密封，并用压紧法兰紧固车式密封和双密封环(程光旭等的专利“一种高温高压环境下的密封装置”CN202040327U)。但是这种方案更适用于轴密封，而对复现炉氧化铝盲管进行密封并不适合。
上述两种方案各有特点，但结合高温复现炉均热腔的实际使用情况，应该提出新的水冷密封结构满足需求。
发明内容
本发明针对现有高温条件下的密封装置结构复杂或不适用于高温复现炉均热腔的问题，提出一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置，简单有效地解决了高温复现炉均热腔在高温使用条件下的密封问题。
本发明的思想是通过在盲管的开口端安装水冷法兰来实现，水冷法兰与氧化铝盲管所包围的空间形成了密封的腔体，这个腔体即是高温复现炉均热腔；该水冷法兰是一种带水冷槽结构的金属法兰，水冷槽开口处有螺纹，可安装螺纹快接头与通水软管连接；同时，法兰顶盖上有抽、充气管路，可以安装阀门进行抽、充气的操作，而通过法兰顶盖上的螺纹顶管可以插入热电偶套管，并可拧上热电偶固定件对热电偶套管进行固定，便于热电偶的校准。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置，包括法兰底座、法兰顶盖、密封垫、压紧环、O型密封圈、热电偶紧固件、抽气管和充气管；
所述法兰底座和法兰顶盖端部对称地开有多个螺栓孔，用于在使用时通过螺栓紧固；
所述法兰底座和法兰顶盖的内部分别开有底座水冷槽和顶盖水冷槽，水冷槽在法兰底座和法兰顶盖的俯视平面上呈现“井”形布局，这种设计的工艺是先在法兰底座和法兰顶盖的侧壁上各自打上3个通孔，2个盲孔，在盲孔的盲端各开1个小的盲孔，其出口与侧壁相连，形成进、出水口；将侧壁上的通孔和盲孔的孔口攻上螺纹，形成螺纹孔口，然后将进、出水口以外的螺纹孔口用工艺堵头焊接封堵，这样对于法兰底座和法兰顶盖，内部的水冷槽形成了有效的冷却回路；这种设计易于加工，降低了制造成本，应用性强；
所述法兰顶盖底部开有用于盲管开口端部嵌入的槽；所述法兰底座中心开有用于盲管穿过的通孔，顶部通孔外缘开有用于放置压紧环和O型密封圈的斜槽；
所述法兰顶盖上对应于盲管位置开有三个通孔，分别用于密封焊接充气管、抽气管和热电偶紧固件；
连接关系：
将法兰底座中心通孔上部斜槽中放入O型密封圈，在其上放上压紧环，然后将盲管穿过压紧环和O型密封圈，接着在法兰底座上放置密封垫，安放法兰顶盖，并在螺栓孔中穿上螺栓进行紧固。
作为优选，所述热电偶紧固件由热电偶固定件5、密封圈6、热电偶套管7和螺纹顶管9组成；所述螺纹顶管9用于密封焊接于所述法兰顶盖，向所述热电偶固定件5提供固位支撑，通过上部螺纹与热电偶固定件5固定；所述热电偶固定件中心开有通孔用于热电偶套管7穿过，底部通孔外缘开有螺纹，用于与螺纹顶管9固定；热电偶套管7与热电偶固定件5通过密封圈6固位。
作为优选，所述抽气管8和充气管10的开口处可以安装硬接触式的截止阀，起到控制气路的效果。
作为优选，所述抽气管8和充气管10在使用时，可通过进行多次的抽气和充气操作，将高温复现炉均热腔内原有的空气置换为惰性气体，在高温下让盲管内的环境形成保护氛围，防止所述热电偶紧固件在高温下氧化损坏。
有益效果
对比现有技术，本发明方法具有以下特点：
1.本发明在结构方面具有明显的特征性，如在顶盖和底座俯视平面上呈现“井”形布局的顶盖水冷槽和底座水冷槽，可以实现高效的循环水冷却；又如在顶盖上焊接了抽气管、充气管，可以安装硬接触式的截止阀，在进行抽气和充气操作时起到控制气路的效果。
2.本发明在技术实现途径方面用底座上的斜槽支撑O型密封圈，用压紧环传递螺栓的压紧力实现高温复现炉均热腔纵向的密封，可靠易行，实用性强，成本合理可控，便于大量推广。
附图说明
图1是本发明实施例的一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置结构示意图；
图2是本发明实施例的法兰底座俯视结构示意图；
图3是本发明实施例的硅胶密封垫俯视结构示意图；
图4是本发明实施例的热电偶固定件的俯视结构示意图；
图5是本发明实施例的法兰顶盖俯视结构示意图。
附图标记：1-法兰底座，2-压紧环，3-密封垫，4-法兰顶盖，5-热电偶固定件，6-密封圈，7-热电偶套管，8-抽气管，9-螺纹顶管，10-充气管，11-螺栓，12-顶盖水冷槽，13-底座水冷槽，14-O型密封圈，15-氧化铝盲管，16-底座进水口，17-底座出水口，18-螺纹孔口，19-螺栓孔，20-顶盖进水口，21-顶盖出水口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
在高温复现实验中，需要将固定点容器保持在一个密封的环境中。通常选用一端开口一端封闭的氧化铝盲管15作为密封腔来放置固定点容器。氧化铝盲管15的封闭端和大部分管身都位于复现炉的高温区，而氧化铝盲管15的开口端则位于炉子的外部，与空气环境接触。由于炉内的热量会沿着氧化铝盲管15封闭端传导至氧化铝盲管15开口端，如果采用普通密封措施，密封圈会受热变形、老化而导致密封失效。为了防止密封圈受热失效，本发明提出一种密封装置。
如图1所示为一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置结构示意图，通过将该密封装置用于高温复现炉均热腔，可以在氧化铝盲管15开口端形成密封的腔体，所述密封装置包括法兰底座1、法兰顶盖4、密封垫3、压紧环2、O型密封圈14、热电偶紧固件、抽气管8和充气管10；
所述法兰底座1和法兰顶盖4以及密封垫3四个角附近对称地开有四个螺栓孔19，用于在使用时通过螺栓11紧固；
所述法兰底座1和法兰顶盖4的内部分别开有底座水冷槽13和顶盖水冷槽12，水冷槽在法兰底座1和法兰顶盖4的俯视平面上呈现“井”形布局，如图2和图5所示，这种设计的工艺是先在法兰底座1和法兰顶盖4的侧壁上各自打上3个通孔，2个盲孔，在盲孔的盲端各开1个小的盲孔，其出口与侧壁相连，形成进、出水口；将侧壁上的通孔和盲孔的孔口攻上螺纹，形成螺纹孔口18，然后将进、出水口以外的螺纹孔口18用工艺堵头焊接封堵，这样对于法兰底座1和法兰顶盖4，内部的水冷槽形成了有效的冷却回路；这种设计易于加工，降低了制造成本，应用性强；
所述法兰顶盖4底部开有用于盲管开口端部嵌入的槽；所述法兰底座1中心开有用于盲管穿过的通孔，顶部通孔外缘开有用于放置压紧环2和O型密封圈14的斜槽；
所述法兰顶盖4上对应于盲管位置开有三个通孔，分别用于密封焊接充气管10、抽气管8和热电偶紧固件。
安装时，首先向图1中的法兰底座1中心大圆孔上部边缘斜槽内放入O型密封圈14，再将压紧环2放在O型密封圈14上，然后将氧化铝盲管15穿过压紧环2，接着在法兰底座1上放置密封垫3，安放法兰顶盖4，并穿上螺栓11进行紧固。
所述热电偶紧固件由热电偶固定件5、密封圈6、热电偶套管7和螺纹顶管9组成；所述螺纹顶管9用于密封焊接于所述法兰顶盖4，向所述热电偶固定件5提供固位支撑，通过上部螺纹与热电偶固定件5固定；所述热电偶固定件5中心开有通孔用于热电偶套管7穿过，底部通孔外缘开有螺纹，用于与螺纹顶管9固定；热电偶套管7与热电偶固定件5通过密封圈6固位。安装时，将热电偶套管7先后穿过热电偶固定件5、密封圈6、螺纹顶管9，伸入氧化铝盲管15内部。拧紧热电偶固定件5，固定热电偶套管7的位置。
抽气管8和充气管10的开口处可以安装硬接触式的截止阀，起到控制气路的效果。抽气管8和充气管10在使用时，可通过进行多次的抽气和充气操作，将高温复现炉均热腔内原有的空气置换为惰性气体，在高温下让盲管内的环境形成保护氛围，防止所述热电偶紧固件在高温下氧化损坏。
顶盖水冷槽12和底座水冷槽13通水后可以及时带走法兰的热量。
法兰底座1内部开有五段底座水冷槽13，其布局如图2中的虚线所示。底座水冷槽13与法兰底座1侧壁相接触的部位开有螺纹孔口18，在通冷却水使用前，用工艺堵头将螺纹孔口18焊接封堵住，确保冷却水不从螺纹孔口18流出。底座进水口16和底座出水口17也开有螺纹，可以与螺纹快速接头相连，方便接入冷却水软管。
所述密封垫3轮廓与法兰形状相同，如图3所示，中心挖出一个正方形的口子，四个角附近开有圆孔，便于螺栓11穿过。
热电偶固定件5的俯视图参考图4，外圆轮廓被切去两段圆弧，目的是便于用扳手进行安装。
法兰顶盖4内部开有顶盖水冷槽12，其布局如图5中的虚线所示。同样，顶盖水冷槽12与法兰顶盖4侧壁相接触的部位开有螺纹孔口18，在通冷却水使用前，用工艺堵头将螺纹孔口18焊接封堵住，确保冷却水不从螺纹孔口18流出。顶盖进水口20和顶盖出水口21也开有螺纹，可以与螺纹快接头相连，方便接入冷却水软管。螺栓孔19位于法兰顶盖4四个角区域，用于安装螺栓11。为了保障密封性和牢固性，抽气管8、螺纹顶管9、充气管10焊接在法兰顶盖4的壁面上。
所述密封垫3和O型密封圈14均为硅胶材质，以实现高温复现炉均热腔侧向和纵向的密封，密封圈6采用摩擦力大的弹性材质制成。
所述法兰底座1、法兰顶盖4和压紧环2的材质为304不锈钢。
所述热电偶固定件5材质为黄铜。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置，其特征在于：包括法兰底座(1)、法兰顶盖(4)、密封垫(3)、压紧环(2)、O型密封圈(14)、热电偶紧固件、抽气管(8)和充气管(10)；
所述法兰底座(1)和法兰顶盖(4)以及密封垫(3)端部对称地开有多个螺栓孔(19)，用于在使用时通过螺栓(11)紧固；
所述法兰底座(1)和法兰顶盖(4)的内部分别开有底座水冷槽(13)和顶盖水冷槽(12)，水冷槽在法兰底座(1)和法兰顶盖(4)的俯视平面上呈现“井”形布局，这种设计的工艺是先在法兰底座和法兰顶盖的侧壁上各自打上3个通孔，2个盲孔，在盲孔的盲端各开1个小的盲孔，其出口与侧壁相连，形成进、出水口；将侧壁上的通孔和盲孔的孔口攻上螺纹，形成螺纹孔口，然后将进、出水口以外的螺纹孔口用工艺堵头焊接封堵，这样对于法兰底座(1)和法兰顶盖(4)，内部的水冷槽形成了有效的冷却回路；
所述法兰顶盖(4)底部开有用于盲管开口端部嵌入的槽；所述法兰底座(1)中心开有用于盲管穿过的通孔，顶部通孔外缘开有用于放置压紧环(2)和O型密封圈(14)的斜槽；
所述法兰顶盖(4)上对应于盲管位置开有三个通孔，分别用于密封焊接充气管(10)、抽气管(8)和热电偶紧固件；
连接关系：
向法兰底座(1)中心通孔上部斜槽中放入O型密封圈(14)，在其上放上压紧环(2)，然后将盲管穿过压紧环(2)和O型密封圈(14)，接着在法兰底座(1)上放置密封垫(3)，安放法兰顶盖(4)，并在螺栓孔(19)中穿上螺栓(11)进行紧固。
2.根据权利要求1所述的一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置，其特征在于：所述热电偶紧固件由热电偶固定件(5)、密封圈(6)、热电偶套管(7)和螺纹顶管(9)组成；所述螺纹顶管(9)用于密封焊接于所述法兰顶盖(4)，向所述热电偶固定件(5)提供固位支撑，通过上部螺纹与热电偶固定件(5)固定；所述热电偶固定件(5)中心开有通孔用于热电偶套管(7)穿过，底部通孔外缘开有螺纹，用于与螺纹顶管(9)固定；热电偶套管(7)与热电偶固定件(5)通过密封圈(6)固位。
3.根据权利要求1所述的一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置，其特征在于：所述抽气管(8)和充气管(10)的开口处可以安装硬接触式的截止阀，起到控制气路的效果。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种适用于高温复现炉均热腔的密封装置，其特征在于：所述抽气管(8)和充气管(10)在使用时，可通过进行多次的抽气和充气操作，将高温复现炉均热腔内原有的空气置换为惰性气体，在高温下让盲管内的环境形成保护氛围，防止所述热电偶紧固件在高温下氧化损坏。
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