CN107031077A - 一种用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，包括如下步骤：S1、采用具有内腔且内腔中设有可升降托盘的浸渍罐；S2、向浸渍罐置入浸渍液，并保持托盘位于浸渍液液位上方；S3、将待浸渍处理的密封件置于托盘上，然后将密封盖密封连接在浸渍罐的顶部，使得浸渍罐与密封盖之间形成密封容腔；S4、将密封容腔中抽真空；S5、降下托盘，使得密封件整体浸入浸渍液中。采用本发明的真空浸渍方法对密封件进行浸渍处理时，能够使得浸渍液中的纳米材料充分地渗入密封件的柔性密封材料的微观孔隙中，使得密封件整体的结构更为致密，大幅度地提升密封件整体的紧密度，使其在复杂工况下使用时密封更为有效与可靠。

Description

一种用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法
技术领域
本发明涉及一种用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法。
背景技术
随着我国工业化进程的不断增加，环境污染日益严重，国家对环保的重视程度越来越高，核电、石油化工等领域产生的挥发性有机物不仅会污染环境，还会危害身体健康，所以国家颁布标准规定石油化工企业及其生产设施的污染物排放限值。减少挥发性有机物排放量的重要途径之一就是提高法兰密封的有效性。
经试验证明，密封件的紧密度会直接影响其密封有效性，目前还缺少通过提高密封件的紧密度来改善密封效果的密封件。本申请人提出通过在密封环中添加浸渍物的方法来提高密封件的紧密度，而如何能够在密封环上成功地添加浸渍物则是迫切需要解决的技术问题与技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，以提高密封件的紧密度而使其具有更好的密封可靠性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，所述真空浸渍方法包括如下步骤：
S1、采用具有内腔且内腔中设有可升降托盘的浸渍罐；
S2、向所述浸渍罐置入浸渍液，并保持托盘位于浸渍液液位上方；
S3、将待浸渍处理的密封件置于所述托盘上，然后将密封盖密封连接在所述浸渍罐的顶部，使得所述浸渍罐与所述密封盖之间形成密封容腔；
S4、将所述密封容腔中抽真空；
S5、降下所述托盘，使得所述密封件整体浸入浸渍液中。
优选地，所述真空浸渍方法还包括以下步骤：
S6、所述托盘上升，并重复步骤S4、步骤S5。
进一步地，重复所述步骤S6一次或多次。
更进一步地，所述密封件单次浸在浸渍液中的时间不少于1小时。
优选地，所述密封件浸渍在所述浸渍液中的总时长不小于6小时。
优选地，所述密封件由石墨或聚四氟乙烯材料制成，所述的浸渍液为主要由纳米材料与至少含有稳定剂的溶剂配置而成的溶液，所述的纳米材料为纳米级或准纳米级石墨、石墨聚合物、聚四氟乙烯、有机硅中的一种或多种。
优选地，在经所述步骤S5前，所述密封容腔内浸渍液的温度保持在5℃至50℃。
优选地，所述步骤S4中，使得将所述密封容腔内绝对压力保持在5000Pa以下。
优选地，在所述密封件浸入浸渍液中时，对所述密封容腔内的浸渍液进行搅拌。
优选地，在完成对所述密封件的浸渍后，先对所述密封容腔进行卸压，然后将所述浸渍罐内的浸渍液进行排液，再取出浸渍后的所述密封件。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：采用本发明的真空浸渍方法对密封件进行浸渍处理时，能够使得浸渍液中的纳米材料充分地渗入密封件的柔性密封材料的微观孔隙中，使得密封件整体的结构更为致密，大幅度地提升密封件整体的紧密度，使其在复杂工况下使用时密封更为有效与可靠。同时，浸渍时所采用的浸渍设备结构简单，外围结构简洁，操作也很方便。
附图说明
附图1为本发明采用的浸渍设备的整体结构示意图；
附图2为经浸渍后的密封件的截面示意图；
其中：1、密封容器；1a、浸渍罐；1b、密封盖；1c、密封圈；
2、托盘组件；21、托盘；22、旋转、升降驱动装置；23、旋转、升降轴；
3、温控装置；31、加热-冷却管；32、控制器；
4、供液装置；41、喷淋头；42、储液罐；43、喷淋控制阀；44、稳压罐；45、稳压阀；46、出液阀；47、流量计；
5、搅拌组件；51、搅拌头；52、搅拌驱动器；
6、循环增压装置；61、循环增压泵；62、增压管；63、循环增压控制阀；64、循环管；65、回液阀；
7、真空装置；71、真空泵；72、真空计阀；73、真空计；
8、回收装置；81、集液罐；82、排液阀；
9、液位计；10、温度传感器；11、压力表；12、压力表阀；13、排气阀；
20、密封件。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
参见图1所示为本实施例中采用的浸渍设备的整体结构示意图。
参见图1所示，该浸渍设备包括：
密封容器1，该密封容器1具有密封容腔，该密封容器1包括具有内腔的浸渍罐1a、可通过密封圈1c密封地盖设在浸渍罐1a顶部的密封盖1b，当密封盖1b密闭地设于浸渍罐1a的顶部上时，浸渍罐1a与密封盖1b之间形成密封容腔；
托盘组件2，托盘组件2包括用于承托待浸渍处理的密封件20的托盘21，该托盘21设于密封容器1的密封容腔中，参见图1所示，托盘21沿厚度方向的截面呈锯齿状，使得托盘21的上部的承托面与密封件20之间呈多点接触或多线接触，这样，在托盘21承托密封件20浸入浸渍液中时，浸渍液也可从密封件20的底部渗入密封件20中。本实施例中，该托盘21可上下升降且可绕竖直方向延伸的轴心线旋转地设置。该托盘组件2还包括自托盘21的下部竖直向下延伸并伸出密封容腔外的旋转、升降轴23，以及用于驱使旋转、升降轴23绕自身轴心线旋转或是沿轴向伸长的旋转、升降驱动装置22；
温控装置3，该温控装置3主要用于控制密封容腔中浸渍液的温度，以使其在浸渍处理的过程中保持在设定的温度值或温度范围内。本实施例中，该温控装置3包括设于密封容腔中并位于托盘21下方的加热-冷却管31，以及设于密封容器1外用于控制加热-冷却管31进行加热或冷却工作状态的控制器32。
该浸渍设备还包括用于向密封容腔中供入浸渍液的供液装置4、用于对密封容腔进行循环增压的循环增压装置6，以及用于对密封容腔进行抽真空的真空装置7。上述的循环增压装置6与真空装置7在该浸渍设备上也可择一安装，也可按照本实施例的方式同时安装，以根据实际的浸渍工艺选择使用，本实施例中则需要保留真空装置7以对密封容腔进行抽真空处理。
供液装置4包括用于储存浸渍液的储液罐42、与储液罐42相连接的喷淋头41，喷淋头41伸入密封容腔中并位于托盘21的上方。具体地，喷淋头41的进液口处设有喷淋控制阀43，储液罐42的下部设有出液阀46，出液阀46与喷淋控制阀43之间设有循环增压泵61。在向密封容腔中供液时，将喷淋控制阀43与出液阀46分别打开，通过循环增压泵61将储液罐42中的浸渍液泵入喷淋头41以进行喷淋供液。参见图1所示，该供液装置4还包括稳压罐44、连接在稳压罐44与储液罐42上部之间的稳压阀45，以在储液罐42向喷淋头41供液时稳定储液罐42中的压力。
参见图1所示，循环增压装置6包括循环增压泵61，喷淋控制阀43与循环增压泵61之间设有增压管62，该增压管62向下伸入密封容腔中，增压管62上设有循环增压控制阀63。循环增压装置6还包括连接在密封容腔底部与储液罐42之间的循环管64、设于循环管64上的回液阀65。
在向密封容腔中进行喷淋供液时，循环增压控制阀63及回液阀65保持关闭状态；而当密封容腔内充满浸渍液时，喷淋控制阀43关闭，循环增压控制阀63及回液阀65均打开，储液罐42、循环增压泵61、增压管62、密封容腔、循环管64之间形成了供浸渍液循环的循环回路，循环增压泵61工作以对密封容腔内进行循环增压。
参见图1所示，真空装置7包括与密封容腔通过抽真空管相连接的真空泵71、设于抽真空管上的真空计73及真空计阀72。
参见图1所示，该浸渍设备还包括搅拌组件5，该搅拌组件5包括伸入密封容腔中的搅拌头51、设于密封容腔外用于驱使搅拌头51旋转搅拌工作的搅拌驱动器52。
参见图1所示，该浸渍设备还包括在浸渍结束后对密封容器1内的浸渍液进行回收的回收装置8，其包括集液罐81、连接在集液罐81与密封容器1之间的排液管、设于该排液管上的排液阀82。
参见图1所示，该浸渍设备还包括：用于检测密封容器1中液位的液位计9、用于检测密封容腔内浸渍液温度的温度传感器10、用于检测密封容腔内压力值的压力表11，以及用于控制压力表11与密封容腔连通状态的压力表阀12，密封容器1的顶部还设有排气阀13。
而采用上述的浸渍设备实施本发明的真空浸渍方法时，供液装置4、循环增压装置6、搅拌组件5均不参与工作，实际实施时也可采用未设上述供液装置4、循环增压装置6、搅拌组件5的浸渍设备来完成，这样还能够在很大程度上简化浸渍设备的整体结构。
以下说明采用本实施例的浸渍设备来完成密封件浸渍处理的详细过程。
在该真空浸渍过程中，喷淋控制阀43、稳压阀45、出液阀46、循环增压控制阀63、回液阀65、排液阀82、压力表阀12始终处于关闭状态。
密封件20为如石墨、聚四氟乙烯等柔性密封材料制成的密封环，浸渍液采用主要由纳米材料与至少含有稳定剂的溶剂配置而成的溶液，上述的纳米材料可为纳米级或准纳米级石墨、石墨聚合物、聚四氟乙烯、有机硅中的一种或多种，浸渍的目的则是使得纳米材料内的纳米颗粒渗入密封件20的微观孔隙中而形成具有更为致密结构的新密封件。
该真空浸渍方法包括如下步骤：
（1）供液：
保持托盘21处于较高位置下，即保持在预设的液面以上；然后将浸渍液直接倾倒至浸渍罐1a的内腔中，使其到达设定液位；
（2）置入密封件20：
将密封件20放置至托盘21上，然后将密封盖1b密封连接至浸渍罐1a的顶部，使得浸渍罐1a与密封盖1b之间形成密封容腔。
在该过程中，可根据实际需要同时启动温控装置3而使得加热—冷却管31对密封容腔内的浸渍液进行加热，使其温度控制在5℃至50℃之间。在浸渍液内有效组分不挥发的前提下，浸渍液的温度越高，其内有效组分的活性也相对较高。
（3）抽真空：
打开真空计阀72并启动真空泵71，将密封容腔抽真空处理，使得密封容腔内的绝对压力保持在5000Pa以下，尽量达到2000Pa以下。密封容腔内绝对压力数值越低，浸渍效果相对来说越好，但同时对真空装置7的要求也会相应地大幅提高，实际浸渍时应在保证浸渍设备的安全可靠性的前提下尽量保持较小的绝对压力。待抽真空完毕后，关闭真空计阀72与真空泵71。
（4）浸渍
旋转、升降驱动装置22工作而使得托盘21下降而降至液面下方，使得密封件20整个地浸入浸渍液中，并保持一段时间。该浸渍的时间应为1小时以上。
（5）重复抽真空、浸渍
驱使托盘21上升，使得密封件20上升至液面以上，再打开真空计阀72并启动真空泵71对密封容腔进行再次抽真空，待抽真空完毕后，关闭真空泵71与真空计阀72，再次将托盘21降下至液面以下而使得密封件20整个浸入浸渍液中，继续保持一段时间。
在上述过程中，根据工艺需要，也可保持真空泵71持续运转和真空计阀72常开。
上述步骤（5）的抽真空、浸渍的过程可根据需要重复一次或多次，密封件20单次浸在浸渍液中的时间不少于1小时，整个真空处理工艺的过程中，密封件20在浸渍液中浸渍的总时长不少于6小时。在浸渍的过程中，还可以对密封容腔内的浸渍液进行搅拌，具体可通过托盘21的旋转而使得浸渍液实现搅拌。
待浸渍完成后，打开排气阀13进行卸压，同时启动温控装置3使得加热-冷却管31对浸渍液进行冷却，托盘21可同时旋转以提高冷却效率，待浸渍液冷却后打开排液阀82进行收集。最后打开密封盖1b将密封件20取出。
以下以常见的石墨填料密封环为例，来说明浸渍前后密封件20紧密度的变化情况：
浸渍前，测量获知石墨填料的紧密度为1.41×10-5 mbar·l/(s·mm阀杆直径) ，上述的阀杆直径亦即密封件的环内径值。
采用上述的浸渍工艺，其中，浸渍液采用纳米石墨乳液配以含有稳定剂的溶剂的溶液，浸渍过程中，浸渍液的温度保持在室温温度，该过程中无需对浸渍液进行加热或冷却处理；对密封容腔抽真空使其绝对压力保持在5000Pa以下，步骤（3）至步骤（5）中的抽真空、浸渍的总次数为8次，即步骤（3）、（4）各一次，步骤（5）重复7次，每次密封件20浸在浸渍液中的时间均为1小时。经上述浸渍处理后的密封件的微观截面如图2所示，其结构极为致密。
浸渍结束后，经该浸渍处理后的密封件20的紧密度达到5.48×10-9 mbar·l/(s·mm阀杆直径)，其紧密度明显地得到大幅提升。
综上，本发明的真空浸渍方法，其能够有效地对密封件20进行浸渍处理，使得纳米材料充分地渗入密封件20的柔性密封材料的微观孔隙中，使得密封件20整体的结构更为致密，大幅度地提升密封件20整体的紧密度，使其用于复杂工况下的密封时工作更为有效与可靠。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：所述真空浸渍方法包括如下步骤：
S1、采用具有内腔且内腔中设有可升降托盘的浸渍罐；
S2、向所述浸渍罐置入浸渍液，并保持托盘位于浸渍液液位上方；
S3、将待浸渍处理的密封件置于所述托盘上，然后将密封盖密封连接在所述浸渍罐的顶部，使得所述浸渍罐与所述密封盖之间形成密封容腔；
S4、将所述密封容腔中抽真空；
S5、降下所述托盘，使得所述密封件整体浸入浸渍液中。
2.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于，所述真空浸渍方法还包括以下步骤：
S6、所述托盘上升，并重复步骤S4、步骤S5。
3.根据权利要求2所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：重复所述步骤S6一次或多次。
4.根据权利要求3所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：所述密封件单次浸在浸渍液中的时间不少于1小时。
5.根据权利要求1至4任一所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：所述密封件浸渍在所述浸渍液中的总时长不小于6小时。
6.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：所述密封件由石墨或聚四氟乙烯材料制成，所述的浸渍液为主要由纳米材料与至少含有稳定剂的溶剂配置而成的溶液，所述的纳米材料为纳米级或准纳米级石墨、石墨聚合物、聚四氟乙烯、有机硅中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：在经所述步骤S5前，所述密封容腔内浸渍液的温度保持在5℃至50℃。
8.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：所述步骤S4中，使得将所述密封容腔内绝对压力保持在5000Pa以下。
9.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：在所述密封件浸入浸渍液中时，对所述密封容腔内的浸渍液进行搅拌。
10.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的真空浸渍方法，其特征在于：在完成对所述密封件的浸渍后，先对所述密封容腔进行卸压，然后将所述浸渍罐内的浸渍液进行排液，再取出浸渍后的所述密封件。
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