CN107975598B - 一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法，密封环与金属基座半径方向预留间隙，密封环与金属基座底面采用胶膜EP72进行高温90‑120度1‑4小时固化胶结，冷却至室温后半径方向间隙采用E‑120HP环氧胶进行填充，解决密封环平行度及密封性问题。本发明实现了密封环组件在较大温度区间内密封环平面度稳定不变形，从而实现了机械动密封在极较大温度区间内稳定、正常无泄漏工作、胶结强度较高，胶结缝密封性较好。

Description

一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法
技术领域
本发明涉及胶结和机械密封技术领域，特别是一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法。
背景技术
机械动密封相对于柔性密封具有能耗低、机械效率高，可靠性、安全性高，寿命长等优点，广泛应用于石油化工、宇航、核电、轻工、船舶等领域，因此机械密封中金属基座与SiC密封环的连接技术在机械密封领域有着举足轻重的地位。金属基座与SiC密封环的连接方式多种多样，包含过盈镶装、钎焊、胶结等，其中胶结是其中比较重要的一种，它具有连接可靠，密封性好，操作简单，对设备要求低，稳定性好等优点，所以胶结作为一种不可取代的连接方式在实际应用中较为广泛。
金属基座与SiC密封环的胶结一般是在室温或者在某一特定温度下完成，因金属基座与SiC的热膨胀系数差异巨大，所以当机械密封需在某一较大跨度的温度区间工作时，因金属基座与SiC密封环的热膨胀量不一致，无论采用过盈镶装、钎焊还是胶结，SiC密封环都不可避免的承受因金属膨胀而产生的附加应力进而引起密封面的平面度变化，最终导致整个机械密封失效。因此对于需要在较大温度区间工作的机械密封结构来说，必须寻找一种可靠的连接方式，即保证金属基座与SiC密封环之间的相对密封性又能解决两者因热膨胀系数不匹配而带来的应力变形问题，目前公开发表的文献对该问题的研究涉及较少，仍没有一种可靠、稳定、经济的连接方式来解决该问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种实现了密封环组件在较大温度区间内密封环平面度稳定不变形，从而实现了机械动密封在极较大温度区间内稳定、正常无泄漏工作、胶结强度较高，胶结缝密封性较好的机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法，步骤包括：
1）根据实际密封环的使用情况，设计相应的金属基座与SiC密封环的直径方向预留间隙；
2）采用80-100目砂纸对金属基座进行粗化；
3）使用丙酮对金属基座及SiC密封环进行清洁后晾干；
4）裁剪胶膜EP72粘贴于SiC密封环底部，然后将SiC密封环、胶膜EP72一起与金属基座胶结；
5）将密封环组件装入真空袋中抽真空，真空度不小于95%；
6）将密封环组件装入烘箱，90-120℃保温1-4小时固化，随炉冷却至室温；
7）对SiC密封环非胶结区域进行防护后，对密封环组件侧面灌注E-120HP环氧胶；
8）室温固化20-48小时。
步骤1）中金属基座与SiC密封环之间的侧面间隙需大于两零件直径方向热膨胀差值且大于0.5mm。
步骤4）中胶膜内径尺寸大于SiC密封环内径尺寸2mm以上，胶膜外径尺寸小于密封环外径尺寸2mm以上，保证SiC密封环与金属基座侧面间隙的一致性，避免固化过程中的虹吸现象。
步骤5）中密封环组件与真空袋之间需垫有隔离膜、透气毡。
步骤6）中真空袋保证持续抽真空，升温及降温速度均不大于15℃/h。
相比于现有技术，本发明的优点在于：有效解决了密封环组件单体胶结密封性的问题。解决了较大温度区间内密封环组件因金属基座与SiC密封环热膨胀系数不匹配带来的热应力变形问题。从而实现了机械动密封在极较大温度区间内稳定、正常无泄漏工作，胶结强度较高，胶结缝密封性较好，设备、工艺简单，操作方便，成本较低。该方法适合于极端工况下机械密封的密封环生产制造，具有广泛的应用前景及社会效益。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，对本发明作详细描述。密封环与金属基座半径方向预留间隙，密封环与金属基座底面采用胶膜EP72进行高温90-120度1-4小时固化胶结，冷却至室温后半径方向间隙采用E-120HP环氧胶进行填充，解决密封环平行度及密封性问题。
一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法，步骤包括：
1）根据实际密封环的使用情况，设计相应的金属基座与SiC密封环的直径方向预留间隙；
2）采用80-100目砂纸对金属基座进行粗化；
3）使用丙酮对金属基座及SiC密封环进行清洁后晾干；
4）裁剪胶膜EP72粘贴于SiC密封环底部，然后将SiC密封环、胶膜EP72一起与金属基座胶结；
5）将密封环组件装入真空袋中抽真空，真空度不小于95%；
6）将密封环组件装入烘箱，90-120℃保温1-4小时固化，随炉冷却至室温；
7）对SiC密封环非胶结区域进行防护后，对密封环组件侧面灌注E-120HP环氧胶；
8）室温固化20-48小时。
步骤1）中金属基座与SiC密封环之间的侧面间隙需大于两零件直径方向热膨胀差值且大于0.5mm。
步骤4）中胶膜内径尺寸大于SiC密封环内径尺寸2mm以上，胶膜外径尺寸小于密封环外径尺寸2mm以上，保证SiC密封环与金属基座侧面间隙的一致性，避免固化过程中的虹吸现象。
步骤5）中密封环组件与真空袋之间需垫有隔离膜、透气毡。
步骤6）中真空袋保证持续抽真空，升温及降温速度均不大于15℃/h。
步骤8）中固化时间随着室温降低应适当延长。
用于水铰链密封环组件的不锈钢基座与SiC密封环的胶结：首先根据密封环组件的使用高低温极限及SiC密封环的直径尺寸设计合适的密封环与不锈钢基座的侧面间隙，然后根据SiC密封环的内外径尺寸裁剪合适的胶膜EP72（200g），胶膜外径尺寸小于密封环外径尺寸4mm，胶膜内径尺寸大于密封环内径尺寸4mm。而后使用胶膜EP72（200g）将密封环与不锈钢基座粘接，同时四周使用限位夹具保证侧面间隙一致。完成后采用真空袋抽真空，并将密封环组件放入烘箱内进行100℃保温3小时固化，随炉冷却至室温后取出。而后在侧面缝隙填充E-120HP环氧胶，清除多余胶液后静止24小时固化，过程中可根据实际情况多次灌注保证侧面间隙填充饱满，至此密封环组件胶结工作完成。
经过后续测试实验，密封环组件在0.8Mpa气压下能够保持密封无泄漏，经过两轮-50℃~+70℃高低温实验，密封环端面平面度变化量小于1μm。因此本发明提出的胶结方案满足水铰链密封环组件的使用要求，能够解决密封环组件高低温下变形的问题。

Claims (4)

1.一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法，其特征在于步骤包括：
1）根据实际密封环的使用情况，设计相应的金属基座与SiC密封环的直径方向预留间隙；
2）采用80-100目砂纸对金属基座进行粗化；
3）使用丙酮对金属基座及SiC密封环进行清洁后晾干；
4）裁剪胶膜EP72粘贴于SiC密封环底部，然后将SiC密封环、胶膜EP72一起与金属基座胶结；
5）将密封环组件装入真空袋中抽真空，真空度不小于95%；
6）将密封环组件装入烘箱，90-120℃保温1-4小时固化，随炉冷却至室温；
7）对SiC密封环非胶结区域进行防护后，对密封环组件侧面灌注E-120HP环氧胶；
8）室温固化20-48小时，
所述步骤1）中金属基座与SiC密封环之间的侧面间隙需大于两零件直径方向热膨胀差值且大于0.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法，其特征在于步骤4）中胶膜内径尺寸大于SiC密封环内径尺寸2mm以上，胶膜外径尺寸小于密封环外径尺寸2mm以上，保证SiC密封环与金属基座侧面间隙的一致性，避免固化过程中的虹吸现象。
3.根据权利要求1所述的一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法，其特征在于步骤5）中密封环组件与真空袋之间需垫有隔离膜、透气毡。
4.根据权利要求1所述的一种机械密封用金属基座与SiC密封环的胶结方法，其特征在于步骤6）中真空袋保证持续抽真空，升温及降温速度均不大于15℃/h。
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