CN108006340A - 一种高温下使用的管接头密封件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，采用金属材料一制作锥面接头，采用金属材料二制作球面接头，采用耐高温材料制备螺帽，将球面接头的球面端嵌装于锥面接头的锥面端喇叭状开口中，将螺帽套装于球面接头和锥面接头组合安装处。针对高温、高压环境下的密封可靠性和可重复使用性提出了有针对性的应对措施，采用不同膨胀系数制备的球面接头和锥面接头，较常规的球面、锥面密封管接头结构，本发明制备的密封件结构能够更好的保证密封管接头在高温下的密封可靠，并能反复使用，该密封件适合在高温下承受较高压力的气体密封，更适合用于高温下采用惰性气体成形的工艺连接，应用前景较好。
Description
技术领域：
本发明涉及机械密封技术领域，具体涉及一种高温下使用的管接头密封件的制备方法。
背景技术：
采用球面、锥面密封的气体管路连接方式，绝大多数用于常温下的气体和液体密封，而该种密封方式在高温下存在一定的缺陷，一方面高温下一般的金属材料的强度都会有大幅度的下降(即使高温合金)，在气体轴向作用力下会造成密封失效；另一方面如果采用常规的球面、锥面密封方式，将部件材料改为耐热合金，其在常温下装配需要较大的预紧力，以保证在高温下还能保持良好的密封，而更大的预紧力的作用会造成螺纹变形，密封接头在工作一个循环后分解时其螺纹即会遭到破坏(粘接)，无法重复使用。
因此，需要提出一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，以解决上述问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，既解决了高温环境下气体管路连接的密封问题，又解决了高温下管连接的重复使用问题，减少高温下密封连接件的消耗量。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，其具体步骤如下：
步骤一：采用金属材料一制作锥面接头，所述锥面接头一端的端部朝向锥面接头内部凹设有开口向外的锥面，在所述锥面接头端部形成喇叭状开口，使所述锥面接头端部形成锥面端，所述锥面接头靠近所述锥面端的一端外圆上设置有外螺纹；
步骤二：采用金属材料二制作球面接头，且所述金属材料二的线膨胀系数大于所述金属材料一，所述球面接头一端端部倒圆角形成球面端，所述锥面端径向的最大尺寸大于所述球面端径向的最大尺寸，所述球面接头靠近所述球面端的一端外圆上设置有第一凸台；
步骤三：采用耐高温材料制备螺帽，所述螺帽一端设置有内螺纹，其另一端的内壁设置有第二凸台，所述内螺纹与所述外螺纹相配合，所述第二凸台的内径小于所述第一凸台的外径；
步骤四：将所述球面接头的球面端嵌装于所述锥面接头的锥面端喇叭状开口中；
步骤五：将所述螺帽套装于所述球面接头和锥面接头组合安装处，所述螺帽与所述锥面接头螺纹连接，通过所述第一凸台和第二凸台的配合进行定位，拧紧所述螺帽，使所述球面端的球面与所述锥面端的锥面相切。
所述金属材料一为不锈钢或者镍基合金；所述金属材料二为钛合金。
所述锥面接头靠近所述锥面端的端部朝向所述螺帽设置有第一倾斜面，所述螺帽内壁还设置有第三凸台，所述第三凸台位于所述内螺纹靠近所述第二凸台的一端端部，且所述第三凸台朝向所述锥面接头设置有第二倾斜面，所述第一倾斜面和第二倾斜面的倾斜角度相同，所述第三凸台的内径等于所述第一凸台的外径。
所述锥面接头远离所述锥面端的一端设置有第一安装孔。
所述球面接头远离所述球面端的一端设置有第二安装孔。
所述锥面接头内部沿轴向开设第一通孔，所述第一通孔远离所述锥面端的一端设置为螺纹安装孔。
所述球面接头内部沿轴向开设第二通孔，所述第二通孔远离所述球面端的一端设置为螺纹安装孔。
本发明一种高温下使用的管接头密封件的制备方法的有益效果：针对高温、高压环境下的密封可靠性和可重复使用性提出了有针对性的应对措施，采用不同膨胀系数制备的球面接头和锥面接头，较常规的球面、锥面密封管接头结构，本发明制备的密封件结构能够更好的保证密封管接头在高温下的密封可靠，并能反复使用，该密封件适合在高温下承受较高压力的气体密封，更适合用于高温下采用惰性气体成形的工艺连接，应用前景较好。
附图说明：
图1为本发明管接头密封件的结构示意图；
图2为锥面接头的结构示意图；
图3为球面接头的结构示意图；
图4为螺帽的结构示意图；
图中：1-锥面接头，2-锥面端，3-球面接头，4-球面端，5-螺帽，6-第一凸台，7-第二凸台，8-第一倾斜面，9-第三凸台，10-第二倾斜面，11-第一通孔，12-第二通孔，13-螺纹安装孔。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供的一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，其具体步骤如下：
步骤一：采用金属材料一制作锥面接头1，如图2所示，所述锥面接头1一端的端部朝向锥面接头1内部凹设有开口向外的锥面，在所述锥面接头1端部形成喇叭状开口，使所述锥面接头1端部形成锥面端2，所述锥面接头1靠近所述锥面端2的一端外圆上设置有外螺纹；
步骤二：采用金属材料二制作球面接头3，且所述金属材料二的线膨胀系数大于所述金属材料一，如图3所示，所述球面接头3一端端部倒圆角形成球面端4，所述锥面端2径向的最大尺寸大于所述球面端4径向的最大尺寸，所述球面接头3靠近所述球面端4的一端外圆上设置有第一凸台6；
步骤三：采用耐高温材料制备螺帽，如图4所示，所述螺帽5一端设置有内螺纹，其另一端的内壁设置有第二凸台7，所述内螺纹与所述外螺纹相配合，所述第二凸台7的内径小于所述第一凸台6的外径；
步骤四：将所述球面接头3的球面端4嵌装于所述锥面接头1的锥面端2喇叭状开口中；
步骤五：如图1所示，将所述螺帽5套装于所述球面接头3和锥面接头1组合安装处，所述螺帽5与所述锥面接头1螺纹连接，通过所述第一凸台6和第二凸台7的配合进行定位，拧紧所述螺帽5，使所述球面端4的球面与所述锥面端2的锥面相切。
所述金属材料一为不锈钢或者镍基合金；所述金属材料二为钛合金。
所述锥面接1头靠近所述锥面端2的端部朝向所述螺帽5设置有第一倾斜面8，所述螺帽内壁还设置有第三凸台9，所述第三凸台9位于所述内螺纹靠近所述第二凸台7的一端端部，且所述第三凸台9朝向所述锥面接头1设置有第二倾斜面10，所述第一倾斜面8和第二倾斜面10的倾斜角度相同，所述第三凸台9的内径等于所述第一凸台6的外径。
所述锥面接头1远离所述锥面端2的一端设置有第一安装孔。
所述球面接头3远离所述球面端4的一端设置有第二安装孔。
所述锥面接头1内部沿轴向开设第一通孔11，所述第一通孔远离所述锥面端的一端设置为螺纹安装孔13。
所述球面接头3内部沿轴向开设第二通孔12，所述第二通孔远离所述球面端的一端设置为螺纹安装孔13。
本发明的管接头密封件在高温下使用时，利用制备球面接头3和锥面接头1两个部件的材质线膨胀系数的差异，在高温下球面接头3和锥面接头1均发生膨胀，且球面接头3的膨胀量大于锥面接头1的膨胀量，使得球面接头3和锥面接头1二者之间的密封间隙得到补充，达到更加可靠的密封效果。利用本方法制备的管接头密封件经过了20余次的高温(920℃)、高压(3.5MPa)重复使用验证，仍保持良好的密封性能，进一步验证了本发明制备的管接头密封件的密封性及可循环使用。
本发明的原理是将球面接头3采用线膨胀系数大的材料，锥面接头1采用线膨胀系数小的材料。在常温下压紧锥面和球面，使之在相切处形成环形密封带，当连接好的管接头在由常温升高到高温过程中，球面部件的膨胀量大，锥面部分的膨胀量小，形成了更大的过盈量，使锥面和球面间的压紧力增大，形成了更加良好的密封，可在一定程度可补偿因管路内高压气体作用形成的轴向拉力造成的密封减弱，且安装在球面接头3和锥面接头1组合安装处的螺帽5，在径向和轴向上伸长受限，形成更大的压应力，使密封面更加紧密，从而形成更好的密封。
在具体的工厂作业中，采用满足要求的材质制备多个管接头密封件进行密封试验，均满足使用需求，有良好的密封性，下面具体以两例进行说明：
实施例一：
采用Cr25Ni20耐热不锈钢制备锥面接头1和螺帽5，采用TC4材料制备球面接头3，其连接而成的管接头密封件结构，在920℃的工作温度，3.5MPa的工作压力下可实现20次以上拆装和每次工作6小时以上的良好密封。当工作压力提高到4.5MPa时，管接头所连接的管路出现破裂时，密封仍未失效。
实施例二：
采用GH3128高温合金材料制备锥面接头1和螺帽5，采用TA15材料制备球面接头3，其连接而成的管接头密封件结构，在920℃的工作温度，3.5MPa的工作压力下可实现30次以上拆装和每次工作6小时以上的良好密封。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，其特征在于：其具体步骤如下：
步骤一：采用金属材料一制作锥面接头，所述锥面接头一端的端部朝向锥面接头内部凹设有开口向外的锥面，在所述锥面接头端部形成喇叭状开口，使所述锥面接头端部形成锥面端，所述锥面接头靠近所述锥面端的一端外圆上设置有外螺纹；
步骤二：采用金属材料二制作球面接头，且所述金属材料二的线膨胀系数大于所述金属材料一，所述球面接头一端端部倒圆角形成球面端，所述锥面端径向的最大尺寸大于所述球面端径向的最大尺寸，所述球面接头靠近所述球面端的一端外圆上设置有第一凸台；
步骤三：采用耐高温材料制备螺帽，所述螺帽一端设置有内螺纹，其另一端的内壁设置有第二凸台，所述内螺纹与所述外螺纹相配合，所述第二凸台的内径小于所述第一凸台的外径；
步骤四：将所述球面接头的球面端嵌装于所述锥面接头的锥面端喇叭状开口中；
步骤五：将所述螺帽套装于所述球面接头和锥面接头组合安装处，所述螺帽与所述锥面接头螺纹连接，通过所述第一凸台和第二凸台的配合进行定位，拧紧所述螺帽，使所述球面端的球面与所述锥面端的锥面相切。
2.根据权利要求1所述的一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，其特征在于：所述金属材料一为不锈钢或者镍基合金；所述金属材料二为钛合金。
3.根据权利要求1所述的一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，其特征在于：所述锥面接头靠近所述锥面端的端部朝向所述螺帽设置有第一倾斜面，所述螺帽内壁还设置有第三凸台，所述第三凸台位于所述内螺纹靠近所述第二凸台的一端端部，且所述第三凸台朝向所述锥面接头设置有第二倾斜面，所述第一倾斜面和第二倾斜面的倾斜角度相同，所述第三凸台的内径等于所述第一凸台的外径。
4.根据权利要求1所述的一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，其特征在于：所述锥面接头远离所述锥面端的一端设置有第一安装孔。
5.根据权利要求1所述的一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，其特征在于：所述球面接头远离所述球面端的一端设置有第二安装孔。
6.根据权利要求1所述的一种高温下使用的管接头密封件的制备方法，其特征在于：所述锥面接头内部沿轴向开设第一通孔，所述第一通孔远离所述锥面端的一端设置为螺纹安装孔。
7.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述球面接头内部沿轴向开设第二通孔，所述第二通孔远离所述球面端的一端设置为螺纹安装孔。
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