CN113374868A - 一种peek密封骨架的摇动真空密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于密封设备技术领域，针对现有技术中存在的球芯处于球状滚动状况下的真空密封性差，导致存在较严重的漏气问题，本发明的目的在于提供一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，上骨架、中骨架、下骨架自上而下呈同轴排布设置，上骨架、中骨架、下骨架自上而下相互邻接形成密封腔体，密封腔体设置为与球芯外形相互匹配的球形腔，球芯嵌设于密封腔体内，球芯上端和摇杆连接，摇杆的上端延伸至密封腔体的外侧。有效的保证真空炉内的气密性，降低抽真空的时间；多条密封唇槽的设计可有效提高使用可靠性；材质的硬度既保证了气密性的要求，同时又不至于因过大的硬度导致划伤球芯，影响气密性。

Description

一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置
技术领域
本发明属于密封设备技术领域，具体涉及一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置。
背景技术
目前国内企业大多采用电弧炉熔炼方式，电弧炉(简称EAF)熔炼是以电能作为热源的熔炼方法，它是靠电极和炉料间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助电弧辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属炉料和炉渣，冶炼出各种成分合格的钢和合金的一种炼钢方法。
现有技术中，电弧炉焊枪的套筒杆和球芯在球铰链处，密封状况并不理想。在一般情况下，套筒杆处密封较常见，也是最易进行密封的部位，但却忽略了球芯处于球状滚动状况下的真空密封，导致存在较严重的漏气问题，导致高温电弧炉抽真空的过程消耗大量的时间。目前行业内未查阅到解决上述提到的球状滚动状况下的真空密封性差的技术问题，更未查阅到相应的技术方案。
作为本领域技术人员，在初始发现上述技术问题时，不断进行研究探索，最初的设计方式，选择了采用数组密封片罗列起来进行的密封的方式，通过实践发现该密封效果不理想。在这种基础上，设计与球芯外壁形状一致的独立密封套，但是并没有成功，易吸附灰尘，影响气密性，三个月不到就得对气密系统进行维护，更换。经过了无数种方案的摸索后，对球铰链处提出了这一有效的滚动真空密封方案。
发明内容
针对现有技术中存在的球芯处于球状滚动状况下的真空密封性差，导致存在较严重的漏气问题，本发明的目的在于提供一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置。
本发明采取的技术方案为：
一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，包括摇杆、球芯、上骨架、中骨架、下骨架，所述上骨架、中骨架、下骨架自上而下呈同轴排布设置，上骨架、中骨架、下骨架自上而下相互邻接形成密封腔体，密封腔体设置为与球芯外形相互匹配的球形腔，球芯嵌设于密封腔体内，球芯上端和摇杆连接，摇杆的上端延伸至密封腔体的外侧。
进一步的，所述上骨架设置为环形结构，上骨架的外侧壁呈环形排布设置有上外密封槽，上骨架的内侧壁设置为上弧形部，上弧形部的弧度设置为与球芯外壁弧度一致，沿着上弧形部的内壁呈环形排布设置有内嵌式上内密封槽，几条密封圈嵌设在上内密封槽和上外密封槽内。
进一步的，所述中骨架设置为环形结构，中骨架的外侧壁呈环形排布设置有中外密封槽，中骨架的内侧壁设置为中弧形部，中弧形部的弧度设置为与球芯外壁弧度一致，沿着中弧形部的内壁呈环形排布设置有内嵌式中内密封槽，几条密封圈嵌设在中内密封槽和中外密封槽内。
进一步的，所述下骨架设置为环形结构，下骨架的外侧壁呈环形排布设置有下外密封槽，根据实际情况，下骨架的内侧壁呈环形排布设置有下内密封槽，密封圈嵌设在下内密封槽，下骨架的内侧壁自上而下依次设置为下弧形部和下倾斜部，下弧形部的弧度设置为与球芯外壁弧度一致，下倾斜部与球芯外切线之间的夹角设置为锐角，下倾斜部整体呈外扩式结构，下倾斜部的内径大于球芯的下端口的外径。
进一步的，还设置有摇杆底座，摇杆底座上端部设置为中空圆筒体，上骨架、中骨架和下骨架依次通过同步嵌设密封条的上外密封槽、中外密封槽、下外密封槽安装在摇杆底座内，上骨架、中骨架、下骨架三者相邻的上下端面之间呈相切式邻接。
更进一步的，所述摇杆底座的下端部内侧向内呈环形延伸设置有内环形挡边，摇杆底座通过内环形挡边卡合在球芯的下端外侧；摇杆底座的下端部外侧向外呈环形延伸设置有连接凸缘，连接凸缘上呈环形等间距排布设置有螺孔，通过螺孔和熔炼炉连接。
进一步的，还设置有螺帽，螺帽通过螺纹旋拧在摇杆底座的上端外侧壁，沿着螺帽上端口向内呈环形延伸设置有外环形挡边，螺帽通过外环形挡边卡合在球芯的上端外侧部。
进一步的，所述上骨架、中骨架均采用PEEK材质制备而成，下骨架采用聚四氟材质制备而成。
本发明的有益效果为：
1.通过下骨架、中骨架、上骨架三个密封圈的组合，可以有效的保证真空炉内的气密性，降低抽真空的时间，使得密封装置可以使用标准的O圈进行来实现有效的摇动接触密封。
2.密封装置内侧设置有数条上内密封槽、中内密封槽、下密封槽和O型圈相互配合，即多条密封槽的设计可有效提高使用可靠性。
3.PEEK具有足够的刚度，这种材质的硬度既保证了我们对于气密性的要求，同时又不至于因过大的硬度导致划伤球芯，影响气密性。
真空系统每个环节的泄露都会造成整体真空效率的下降，密封装置有效提高了应用对象的可靠性，极大减少维护时间，本环节的提升使得真空电弧炉的高真空综合效率从30分钟每次提高到1分钟每次。巨大节约了科研工作者的时间。
附图说明
图1为本发明中摇杆、球芯和摇动真空密封装置相互装配的整体结构示意图；
图2为图1的A-A方向剖视图；
图3为本发明中上骨架的整体结构示意图；
图4为本发明中上骨架的正视图；
图5为图4中N-N方向的剖视图；
图6为本发明中中骨架的整体结构示意图；
图7为本发明中中骨架的正视图；
图8为图7中M-M方向的剖视图；
图9为本发明中下骨架的整体结构示意图；
图10为本发明中下骨架的正视图；
图11为图10中L-L方向的剖视图；
其中，1、上骨架；1-1、上外密封槽；1-2、上内密封槽；1-3、上弧形部；2、中骨架；2-1、中外密封槽；2-2、中内密封槽；2-3、中弧形部；3、下骨架；3-1、下外密封槽；3-2、下弧形部；3-3、下倾斜部；4、摇杆；5、螺帽；5-1、外环形挡边；6、球芯；7、摇杆底座；7-1、内环形挡边；8、螺孔。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
实施例1
如图1和图2所示，一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，包括摇杆4、球芯6、上骨架1、中骨架2、下骨架3，所述上骨架1、中骨架2、下骨架3自上而下呈同轴排布设置，上骨架1、中骨架2、下骨架3自上而下相互邻接形成密封腔体，密封腔体设置为与球芯6外形相互匹配的球形腔，球芯6外侧整体设置为球体结构，球芯6嵌设于密封腔体内，摇杆4设置为中空圆柱体套筒结构，球芯6内部设置有与摇杆4内腔相互一致的中空圆柱形腔体，即球芯6上端和摇杆4连接，摇杆4的套筒内腔延伸至球芯6内，摇杆4的上端延伸至密封腔体的外侧。
上骨架1、中骨架2、下骨架3自上而下分别通过其上开设的上外密封槽1-1、中外密封槽2-1、下外密封槽3-1安装在摇杆底座内，上骨架1、中骨架2、下骨架3均设置为环形结构，上骨架1、中骨架2、下骨架3三者相邻的上下端面之间呈相切式邻接；摇杆底座7的上端通过螺纹旋拧螺帽5，通过螺帽5对上骨架1进行卡合，球芯6通过密封条嵌设在密封腔体内，可沿着密封腔体进行旋转，起到了良好的密封效果。
具体使用过程如下：
使用时，摇杆底座7通过其上开设的螺孔8与真空熔炼炉上部相连，一体铜坩埚与真空熔炼炉下部相连。开启电源后，电弧枪头部迅速升温，通过摇杆底座7内部的球芯6(球铰链)旋动电弧枪，将其头部对准需要融化的固态金属，固态金属在高温下融化为液态金属，盛放于熔融坩埚。在模具腔装入模具后，打开外置真空泵阀，开始吸铸，用器具将熔融坩埚内的熔融金属移动进入吸铸坩埚，熔融态金属顺孔留入模具腔内的模具，冷却成型。
对比例
设计与球芯6外壁形状一致的独立密封套，独立密封套的内侧设置为一个弧形球面结构，通过弧形球面结构与球芯6进行贴合。
实验结果：该独立密封套易吸附灰尘，影响气密性，三个月不到就得对气密系统进行维护，更换。
本发明设置的PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，不易吸附灰尘，气密性较好，长期使用性能好，不需要定期花费时间对气密系统进行维护，更换。
在实施例1的基础上，本发明的又一实施例，本发明的技术方案将下骨架3、中骨架2、上骨架1三个经过特殊设计的密封圈从下至上同轴放置，三者环绕于球芯6四周，下骨架3、中骨架2、上骨架1三个密封圈的组合，可以有效的保证真空炉内的气密性，下骨架3的材质采用聚四氟制备，将该整体密封系统固定在摇杆底座7内部，同时也起到了一定的密封作用；中骨架2和上骨架1均采用peek材质制备，这种材质的硬度既保证了我们对于气密性的要求，同时又不至于因过大的硬度导致划伤球芯6，影响气密性。同时，在中骨架2和上骨架1上分别设有密封槽，用于放置常见的密封O型圈。位于外侧的O型圈用于摇杆底座7与密封圈之间的密封，位于内侧的O型圈用于密封圈与球芯6之间的密封，这确保了装置整体的气密性。
在实施例1的基础上，本发明的又一实施例，如图3、图4和图5所示，所述上骨架1设置为环形结构，上骨架1的外侧壁设置为圆柱筒体结构，沿着上骨架1的外侧壁呈环形排布设置有上外密封槽1-1，上骨架1的内侧壁设置为上弧形部1-3，上弧形部1-3的弧度设置为与球芯6外壁弧度一致，上弧形部1-3设置为与球芯6外侧壁相互适配的弧形曲面结构，沿着上弧形部1-3的内壁呈环形排布设置有内嵌式上内密封槽1-2，密封条嵌设在上内密封槽1-2和上外密封槽1-1内。
在实施例1的基础上，本发明的又一实施例，如图6、图7和图8所示，所述中骨架2设置为环形结构，中骨架2的外侧壁设置为圆柱筒体结构，沿着中骨架2的外侧壁呈环形排布设置有中外密封槽2-1，中骨架2的内侧壁设置为中弧形部2-3，中弧形部2-3的弧度设置为与球芯6外壁弧度一致，中弧形部2-3设置为与球芯6外侧壁相互适配的弧形曲面结构，沿着中弧形部2-3的内壁呈环形排布设置有内嵌式中内密封槽2-2，几条密封圈分别嵌设在中内密封槽2-2和中外密封槽2-1内。
在实施例1的基础上，本发明的又一实施例，如图9、图10和图11所示，所述下骨架3设置为环形结构，下骨架3的外侧壁设置为圆柱筒体结构，沿着下骨架3的外侧壁呈环形排布设置有下外密封槽3-1，下骨架3的内侧壁自上而下依次设置为下弧形部3-2和下倾斜部3-3，下弧形部3-2的弧度设置为与球芯6外壁弧度一致，下弧形部3-2设置为与球芯6外侧壁相互适配的弧形曲面结构，，密封圈嵌设在下外密封槽3-1内，下倾斜部3-3与球芯6外切线之间的夹角设置为锐角，下倾斜部3-3整体呈外扩式结构，下倾斜部3-3的内径大于球芯6的下端口的外径。
本发明的又一实施例，如图1和图2所示，还设置有摇杆底座7，摇杆底座7上端部设置为中空圆筒体，上骨架1、中骨架2和下骨架3依次通过同步嵌设密封条的上外密封槽1-1、中外密封槽2-1、下外密封槽3-1安装在摇杆底座7内，上骨架1、中骨架2、下骨架3三者相邻的上下端面之间呈相切式邻接。
摇杆底座7的下端部内侧向内呈环形延伸设置有内环形挡边7-1，摇杆底座7通过内环形挡边7-1卡合在球芯6的下端外侧；摇杆底座7的下端部外侧向外呈环形延伸设置有连接凸缘，连接凸缘上呈环形等间距排布设置有螺孔8，通过螺孔8和熔炼炉连接。
本发明的又一实施例，如图1和图2所示，还设置有螺帽5，螺帽5通过螺纹旋拧在摇杆底座7的上端外侧壁，沿着螺帽5上端口向内呈环形延伸设置有外环形挡边5-1，螺帽5通过外环形挡边5-1卡合在球芯6的上端外侧部。
以上所述并非是对本发明的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，其特征在于，包括摇杆、球芯、上骨架、中骨架、下骨架，所述上骨架、中骨架、下骨架自上而下呈同轴排布设置，上骨架、中骨架、下骨架自上而下相互邻接形成密封腔体，密封腔体设置为与球芯外形相互匹配的球形腔，球芯嵌设于密封腔体内，球芯上端和摇杆连接，摇杆的上端延伸至密封腔体的外侧。
2.根据权利要求1所述一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，其特征在于，所述上骨架设置为环形结构，上骨架的外侧壁呈环形排布设置有上外密封槽，上骨架的内侧壁设置为上弧形部，上弧形部的弧度设置为与球芯外壁弧度一致，沿着上弧形部的内壁呈环形排布设置有内嵌式上内密封槽，几条密封圈分别嵌设在上内密封槽和上外密封槽内。
3.根据权利要求1所述一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，其特征在于，所述中骨架设置为环形结构，中骨架的外侧壁呈环形排布设置有中外密封槽，中骨架的内侧壁设置为中弧形部，中弧形部的弧度设置为与球芯外壁弧度一致，沿着中弧形部的内壁呈环形排布设置有内嵌式中内密封槽，几条密封圈分别嵌设在中内密封槽和中外密封槽内。
4.根据权利要求1所述一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，其特征在于，所述下骨架设置为环形结构，下骨架的外侧壁呈环形排布设置有下外密封槽，密封圈嵌设在下外密封槽内，下骨架的内侧壁自上而下依次设置为下弧形部和下倾斜部，下弧形部的弧度设置为与球芯外壁弧度一致，下倾斜部与球芯外切线之间的夹角设置为锐角，下倾斜部整体呈外扩式结构，下倾斜部的内径大于球芯的下端口的外径。
5.根据权利要求1所述一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，其特征在于，还设置有摇杆底座，摇杆底座上端部设置为中空圆筒体，上骨架、中骨架和下骨架依次通过同步嵌设密封条的上外密封槽、中外密封槽、下外密封槽安装在摇杆底座内，上骨架、中骨架、下骨架三者相邻的上下端面之间呈相切式邻接。
6.根据权利要求5所述一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，其特征在于，所述摇杆底座的下端部内侧向内呈环形延伸设置有内环形挡边，摇杆底座通过内环形挡边卡合在球芯的下端外侧；摇杆底座的下端部外侧向外呈环形延伸设置有连接凸缘，连接凸缘上呈环形等间距排布设置有螺孔，通过螺孔和熔炼炉连接。
7.根据权利要求5所述一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，其特征在于，还设置有螺帽，螺帽通过螺纹旋拧在摇杆底座的上端外侧壁，沿着螺帽上端口向内呈环形延伸设置有外环形挡边，螺帽通过外环形挡边卡合在球芯的上端外侧部。
8.根据权利要求1-7任意一项所述一种PEEK密封骨架的摇动真空密封装置，其特征在于，所述上骨架、中骨架均采用PEEK材质制备而成，下骨架采用聚四氟材质制备而成。
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