CN107966022B - 法兰密封连接装置及超高真空烧结炉 - Google Patents

法兰密封连接装置及超高真空烧结炉 Download PDF

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Abstract

一种法兰密封连接装置，包括第一法兰、第二法兰，第一法兰与第二法兰对接设置，在第一法兰的一个端面上开设相互不连通的内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽，中间凹槽的上端与第一法兰的端面连通，中间凹槽的下端穿过第一法兰，以与外界抽真空系统连通，本发明还提出一种采用法兰密封连接的超高真空烧结炉，包括炉筒、炉盖、法兰密封连接装置，本发明采用法兰密封连接装置实现炉筒与炉盖之间的密封连接，内侧凹槽及内部设置的密封圈形成一级密封结构，外侧凹槽及内部设置的密封圈形成二级密封结构，中间凹槽抽真空形成三级密封结构，通过中间凹槽抽真空的设置，降低了密封圈对气体的泄露风险。

Description

法兰密封连接装置及超高真空烧结炉
技术领域
本发明涉及高温真空烧结炉技术领域，尤其涉及一种法兰密封连接装置及超高真空烧结炉。
背景技术
随着航空、航天以及材料的发展，相关设备使用超高真空系统以适应不同的工作环境。法兰是连接具有复杂的超高真空系统装置的机械部件及真空元件的重要连接部件。在多年的真空系统组装过程，对真空系统进行真空检漏检测时发现，真空密封法兰是容易发生真空泄露也是检漏检查的重点内容之一。包括法兰刀口、密封圈的安装方法，安装法兰的螺杆、螺母的螺纹表面粗糙度，以及安装过程加力力矩的匹配性及各项机械尺寸是否符合公差等都是影响法兰真空密封的重要因素。
法兰为超高真空系统的重要机械部件，也是使用最多的密封结构。因此，对提高真空系统的真空度起到至关重要的作用。法兰的真空橡胶圈在密封时，通过它所渗透的气体量与许多因素有关。如橡胶密封圈的种类、硬度、蒸汽压、压缩量、密封面的表面粗燥度、温度等。但最重要的影响因素是密封圈两侧的气压差。现有的法兰之间密封采用橡胶圈进行密封，由于橡胶圈两侧气压差很大，密封效果不好，尤其在超高真空要求达到-8torr以下时，采用橡胶圈密封已经不能满足特殊真空烧结炉的真空度要求。
发明内容
有必要提出一种法兰密封连接装置及超高真空烧结炉。
一种法兰密封连接装置，包括第一法兰、第二法兰，第一法兰与第二法兰对接设置，在第一法兰的一个端面上开设相互不连通的内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽，内侧凹槽和外侧凹槽内分别放置柔性密封条，中间凹槽设置在内侧凹槽和外侧凹槽之间，中间凹槽的上端与第一法兰的端面连通，中间凹槽的下端穿过第一法兰，以与外界抽真空系统连通，以使中间凹槽内部呈现负压状态，设置内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽的第一法兰的端面与第二法兰的一个端面正对接触，以使第一法兰和第二法兰之间密封连接。
优选的，还在中间凹槽的下端设置负压通道，负压通道与中间凹槽连通，以使中间凹槽形成负压隔离空腔，负压通道的直径小于中间凹槽的直径，进而增大中间凹槽内的负压压力。
优选的，所述内侧凹槽、中间凹槽的顶部开口直径小于底部开口直径。
一种采用法兰密封连接的超高真空烧结炉，包括炉筒、炉盖、法兰密封连接装置，所述炉盖设置在炉筒的开口处，所述法兰密封连接装置包括第一法兰、第二法兰，第一法兰与炉筒的开口处连接，第二法兰与炉盖边缘连接，以通过第一法兰与第二法兰对接的方式将炉盖与炉筒连接，在第一法兰与第二法兰相对的端面上开设相互不连通的内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽，内侧凹槽和外侧凹槽内分别放置柔性密封条，中间凹槽设置在内侧凹槽和外侧凹槽之间，中间凹槽的上端与第一法兰的端面连通，中间凹槽的下端穿过第一法兰，以与外界抽真空系统连通，以使中间凹槽内部呈现负压状态，第二法兰与第一法兰相对的端面为平面。
优选的，还在中间凹槽的下端设置负压通道，负压通道与中间凹槽连通，以使中间凹槽形成负压隔离空腔，负压通道的直径小于中间凹槽的直径，进而增大中间凹槽内的负压压力。
优选的，所述内侧凹槽、中间凹槽的顶部开口直径小于底部开口直径。
优选的，所述柔性密封条为橡胶圈。
本发明中的烧结炉中，采用法兰密封连接装置实现炉筒与炉盖之间的密封连接，所述法兰密封连接装置包括第一法兰、第二法兰，在第一法兰的端面上设置内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽，内侧凹槽及内部设置的密封圈形成一级密封结构，外侧凹槽及内部设置的密封圈形成二级密封结构，中间凹槽抽真空形成三级密封结构，炉体内为超高真空，真空度达到-8torr以下，中间凹槽的抽真空能力达到-3torr以下，外侧凹槽外侧与外界连通，为常压状态，可见，通过中间凹槽抽真空的设置，降低了内侧凹槽内的密封圈内侧和外侧之间的压力差，同时降低了外侧凹槽内的密封圈内侧和外侧之间的压力差，降低了密封圈对气体的泄露风险。
在真空烧结炉使用时，由于压差的存在，空气泄露是从外界向炉筒内部泄露的，采用本发明的三级密封结构，外界空气会透过外侧凹槽内的密封圈向内渗透泄露，即使少量空气进入中间凹槽，此时中间凹槽的抽真空负压状态也会立刻将这些空气抽吸排出，不存在继续透过内侧凹槽内的密封圈向炉筒内渗透泄露的问题，所以本发明从根本上解决了空气泄露造成的密封达不到工艺要求的目的。
采用本发明的三级密封结构后，密封效果好，炉体内真空度可达到-9torr。
附图说明
图1为法兰密封连接装置的结构示意图。
图2为第一法兰的俯视图。
图3为第一法兰的仰视图。
图4为超高真空烧结炉的结构示意图。
图5为图4沿着B-B的剖视图。
图6为图5中表达内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽的局部放大图。
图7为图6的另一种实施方式示意图。
图中：法兰密封连接装置100、第一法兰11、内侧凹槽111、外侧凹槽112、中间凹槽113、负压通道114、第二法兰12、超高真空烧结炉200、炉筒21、炉盖22。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1至图7，本发明实施例提供了一种法兰密封连接装置100，包括第一法兰11、第二法兰12，第一法兰11与第二法兰12对接设置，在第一法兰11的一个端面上开设相互不连通的内侧凹槽111、外侧凹槽112、中间凹槽113，内侧凹槽111和外侧凹槽112内分别放置柔性密封条，中间凹槽113设置在内侧凹槽111和外侧凹槽112之间，中间凹槽113的上端与第一法兰11的端面连通，中间凹槽113的下端穿过第一法兰11，以与外界抽真空系统连通，以使中间凹槽113内部呈现负压状态，设置内侧凹槽111、外侧凹槽112、中间凹槽113的第一法兰11的端面与第二法兰12的一个端面正对接触，以使第一法兰11和第二法兰12之间密封连接。
进一步，还在中间凹槽113的下端设置负压通道114，负压通道114与中间凹槽113连通，以使中间凹槽113形成负压隔离空腔，负压通道114的直径小于中间凹槽113的直径，进而增大中间凹槽113内的负压压力。
进一步，所述内侧凹槽111、中间凹槽113的顶部开口直径小于底部开口直径。
本发明还提出一种采用法兰密封连接的超高真空烧结炉200，包括炉筒21、炉盖22、法兰密封连接装置100，所述炉盖22设置在炉筒21的开口处，所述法兰密封连接装置100包括第一法兰11、第二法兰12，第一法兰11与炉筒21的开口处连接，第二法兰12与炉盖22边缘连接，以通过第一法兰11与第二法兰12对接的方式将炉盖22与炉筒21连接，在第一法兰11与第二法兰12相对的端面上开设相互不连通的内侧凹槽111、外侧凹槽112、中间凹槽113，内侧凹槽111和外侧凹槽112内分别放置柔性密封条，中间凹槽113设置在内侧凹槽111和外侧凹槽112之间，中间凹槽113的上端与第一法兰11的端面连通，中间凹槽113的下端穿过第一法兰11，以与外界抽真空系统连通，以使中间凹槽113内部呈现负压状态，第二法兰12与第一法兰11相对的端面为平面。
进一步，还在中间凹槽113的下端设置负压通道114，负压通道114与中间凹槽113连通，以使中间凹槽113形成负压隔离空腔，负压通道114的直径小于中间凹槽113的直径，进而增大中间凹槽113内的负压压力。
进一步，所述内侧凹槽111、中间凹槽113的顶部开口直径小于底部开口直径。
进一步，所述柔性密封条为橡胶圈。
本发明中的超高真空烧结炉可以为立式炉、卧式炉等烧结炉。本发明涉及的高温烧结炉烧结作业时，炉内温度可达到1600℃-1900℃，炉内部件全部或部分采用耐高温金属材料制成，如钼，钨等。
本发明实施例装置中的模块或单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种法兰密封连接装置，其特征在于：包括第一法兰、第二法兰，第一法兰与第二法兰对接设置，在第一法兰的一个端面上开设相互不连通的内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽，内侧凹槽和外侧凹槽内分别放置柔性密封条，中间凹槽设置在内侧凹槽和外侧凹槽之间，中间凹槽的上端与第一法兰的端面连通，中间凹槽的下端穿过第一法兰，以与外界抽真空系统连通，以使中间凹槽内部呈现负压状态，且内侧凹槽与中间凹槽之间存在压差，中间凹槽与外侧凹槽之间存在压差，内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽的第一法兰的端面与第二法兰的一个端面正对接触，以使第一法兰和第二法兰之间密封连接。
2.如权利要求1所述的法兰密封连接装置，其特征在于：还在中间凹槽的下端设置负压通道，负压通道与中间凹槽连通，以使中间凹槽形成负压隔离空腔，负压通道的直径小于中间凹槽的直径，进而增大中间凹槽内的负压压力。
3.如权利要求1所述的法兰密封连接装置，其特征在于：所述内侧凹槽、中间凹槽的顶部开口直径小于底部开口直径。
4.一种采用法兰密封连接的超高真空烧结炉，其特征在于：包括炉筒、炉盖、法兰密封连接装置，所述炉盖设置在炉筒的开口处，所述法兰密封连接装置包括第一法兰、第二法兰，第一法兰与炉筒的开口处连接，第二法兰与炉盖边缘连接，以通过第一法兰与第二法兰对接的方式将炉盖与炉筒连接，在第一法兰与第二法兰相对的端面上开设相互不连通的内侧凹槽、外侧凹槽、中间凹槽，内侧凹槽和外侧凹槽内分别放置柔性密封条，中间凹槽设置在内侧凹槽和外侧凹槽之间，中间凹槽的上端与第一法兰的端面连通，中间凹槽的下端穿过第一法兰，以与外界抽真空系统连通，以使中间凹槽内部呈现负压状态，第二法兰与第一法兰相对的端面为平面。
5.如权利要求4所述的采用法兰密封连接的超高真空烧结炉，其特征在于：还在中间凹槽的下端设置负压通道，负压通道与中间凹槽连通，以使中间凹槽形成负压隔离空腔，负压通道的直径小于中间凹槽的直径，进而增大中间凹槽内的负压压力。
6.如权利要求4所述的采用法兰密封连接的超高真空烧结炉，其特征在于：所述内侧凹槽、中间凹槽的顶部开口直径小于底部开口直径。
7.如权利要求4所述的采用法兰密封连接的超高真空烧结炉，其特征在于：所述柔性密封条为橡胶圈。
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