CN107199718B - 一种用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，包括S1、采用具有内腔且内设托盘的浸渍罐，在将待浸渍处理的密封件置于托盘上后，将密封盖密封连接在浸渍罐上以使得浸渍罐与密封盖之间形成密封容腔；S2、向所述密封容腔中持续地供入浸渍液，待浸渍液充盈整个密封容腔时，停止供入浸渍液；S3、对所述密封容腔进行循环增压，使其控制在0.1MPa～0.8MPa，该循环增压过程持续0.5小时以上；S4、静置保压3小时以上。采用浸渍工艺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浸渍工艺

技术领域

本发明涉及一种用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺。

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浸渍工艺，包括如下步骤：

S1、采用具有内腔且内设托盘的浸渍罐，在将待浸渍处理的密封件置于所述托盘上后，将密封盖密封连接在所述浸渍罐上以使得所述浸渍罐与所述密封盖之间形成密封容腔；

S2、向所述密封容腔中持续地供入浸渍液，待浸渍液充盈整个密封容腔时，停止供入浸渍液；

S3、对所述密封容腔进行循环增压，使其控制在0.1MPa～0.8MPa，该循环增压过程持续0.5小时以上；

S4、静置保压3小时以上。

优选地，所述步骤S2中，自所述密封容腔的上部向所述密封件进行喷淋供液。

进一步地，在所述喷淋供液的过程中，所述托盘绕竖直方向延伸的轴心线旋转，以使得密封件的表面被均匀喷淋。

优选地，所述浸渍工艺还包括用于对所述密封容腔内的浸渍液进行搅拌的搅拌步骤。

进一步地，所述密封盖上设有向下伸入所述密封容腔中的搅拌头，当所述密封容腔中的液面淹没所述搅拌头时，所述搅拌头启动而予以搅拌。

优选地，所述步骤S4中，保压浸渍的时间为6h至28h。

优选地，步骤S3、步骤S4中，保持所述密封容腔内浸渍液的温度处于5℃～80℃之间。

进一步地，在经步骤S3、步骤S4时，所述密封容腔内浸渍液的温度处于50℃～60℃之间。

优选地，所述步骤S3、步骤S4中，所述密封容腔内的压力值控制在0.3MPa～0.4MPa。

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。

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：采用本发明的浸渍工艺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。

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。

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，该真空装置7在浸渍工艺中处于关闭状态而不参与工作。

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。

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。

在以下的浸渍过程中，浸渍设备的真空装置7保持关闭状态。

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。

该浸渍工艺按照如下的步骤依次进行：

（1）置入密封件20：

将待浸渍处理的密封件20置于托盘21上，然后将密封盖1b密封地盖设在浸渍罐1a上，使得浸渍罐1a与密封盖1b之间形成密封容腔。其中，密封件20为由如石墨或聚四氟乙烯材料等柔性密封材料制成。

（2）向密封容腔中供入浸渍液：

向密封容腔中供液。此时，排气阀13、压力表阀12打开，喷淋控制阀43、稳压阀45、出液阀46均打开，且循环增压控制阀63、回液阀65、排液阀82均处于关闭状态，由循环增压泵61将储液罐42内的浸渍液泵入喷淋头41，经喷淋头41向下喷淋供液。

在喷淋供液的同时，旋转、升降驱动装置22工作而使得托盘21绕旋转、升降轴23的轴心线旋转，以使得密封件20在托盘21的带动下旋转，以使其表面均匀地被喷淋到浸渍液，这样在喷淋的过程中就使得密封件20的外侧周面上均被喷淋到浸渍液。喷淋供液的时间越长，托盘21旋转的速度越慢，密封件20的浸渍趋势则更均匀。

在喷淋的过程中，当浸渍液淹没加热-冷却管31时，控制器32即可使得加热—冷却管31开始工作，对浸渍液进行加热或冷却，使其逐渐达到设定的温度值或温度范围。该温度范围优选地为5℃～80℃之间，更为优选地为50℃～60℃，以在确保浸渍液内有效组分不挥发的同时，尽量地提高浸渍液内有效组分的活性，提高浸渍效果。

当浸渍液淹没搅拌头51时，搅拌驱动器52驱使搅拌头51开始搅拌工作，以使得密封容腔内的浸渍液更为均匀。

待浸渍液充满密闭容腔后，停止供液，并关闭排气阀13和喷淋控制阀43。

（3）对密封容腔进行循环增压：

打开循环增压控制阀63、回液阀65，利用循环增压泵61对密封容腔进行循环增压，使得密封容腔内的压力控制在0.1MPa～0.8MPa，在保证密封容器1密封性有效可靠的前提下，密封容腔内的压力值越高，浸渍效果越理想。实际浸渍处理时，在兼顾浸渍效果与密封容器1密封可靠性的前提下，上述压力值优选地为0.3MPa～0.4MPa。上述循环增压过程应持续0.5小时以上。

（4）静置保压：

待循环增压结束后，关闭循环增压控制阀63、回液阀65、出液阀46，托盘21、搅拌头51停止旋转，静置保压3小时以上，通常为6h至28h之间，完成静置浸渍。

实际浸渍加工处理时，可根据实际需要重复上述步骤（3）、步骤（4）一次或多次。

待浸渍完成后，关闭稳压阀45，并打开排气阀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与搅拌头51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，浸渍液的温度控制在50℃～60℃之间，循环增压时增压具体值为0.3MPa～0.4MPa之间，循环增压时间为1小时，静置浸渍时间为28h。循环增压与静置增压各1次。浸渍结束后，密封件的微观截面如图2所示，其结构极为致密。

经该浸渍处理后的密封件20的紧密度达到2.04×10^-9 mbar·l/(s·mm阀杆直径)，其紧密度明显地得到大幅提升。

综上，本发明的浸渍工艺，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，使其在复杂工况下使用时密封更为有效与可靠。

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 (8)

1.一种用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、采用具有内腔且内设托盘的浸渍罐，在将待浸渍处理的密封件置于所述托盘上后，将密封盖密封连接在所述浸渍罐上以使得所述浸渍罐与所述密封盖之间形成密封容腔；

S2、向所述密封容腔中持续地供入浸渍液，具体为，自所述密封容腔的上部向所述密封件进行喷淋供液，待浸渍液充盈整个密封容腔时，停止供入浸渍液，其中，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；

S3、对所述密封容腔进行循环增压，使其控制在0.1MPa～0.8MPa，该循环增压过程持续0.5小时以上；

S4、静置保压3小时以上。

2.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，其特征在于，在所述喷淋供液的过程中，所述托盘绕竖直方向延伸的轴心线旋转，以使得密封件的表面被均匀喷淋。

3.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，其特征在于，所述浸渍工艺还包括用于对所述密封容腔内的浸渍液进行搅拌的搅拌步骤。

4.根据权利要求3所述的用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，其特征在于，所述密封盖上设有向下伸入所述密封容腔中的搅拌头，当所述密封容腔中的液面淹没所述搅拌头时，所述搅拌头启动而予以搅拌。

5.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，其特征在于，所述步骤S4中，保压浸渍的时间为6h至28h。

6.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，其特征在于，步骤S3、步骤S4中，保持所述密封容腔内浸渍液的温度处于5℃～80℃之间。

7.根据权利要求6所述的用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，其特征在于，在经步骤S3、步骤S4时，所述密封容腔内浸渍液的温度处于50℃～60℃之间。

8.根据权利要求1所述的用于制备高紧密度密封件的浸渍工艺，其特征在于，所述步骤S3、步骤S4中，所述密封容腔内的压力值控制在0.3MPa～0.4MPa。