CN113374958B - 一种耐高温真空法兰及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温真空法兰，包括法兰盘、密封垫片、第一密封圈、第二密封圈、第三密封圈、第一隔离条、第二隔离条、第一密封槽、第二密封槽、第三密封槽、第一隔离槽和第二隔离槽。本发明可实现密封垫片和法兰盘之间的第三重密封处理，耐高温性能佳，三重密封处理可有效消除变形和损坏的影响，保证密封性能，避免发生泄漏，可对第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈之间进行隔离支撑，可加强密封垫片的安全性能，保证真空法兰的密封性，避免发生泄漏，纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅和六方氮化硼微片配合工作，可实现对氟橡胶、硅橡胶和玻璃纤维的复合改性处理，可加强真空法兰的耐高温性能，保证密封性能。
Description
技术领域
本发明涉及真空法兰技术领域，更具体地说，本发明涉及一种耐高温真空法兰及其加工工艺。
背景技术
法兰是轴与轴之间相互连接的零件，用于管端之间的连接；也用在设备进出口上，用于两个设备之间的连接。法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接。管道法兰系指管道装置中配管用的法兰，用在设备上系指设备的进出口法兰。真空法兰是真空系统中使用的一种小装置，它使用许多管道和管道，其主要目的是将管道相互连接和互连，或者将管道连接到腔室。
但是现有的真空法兰，容易在高温条件下发生变形和损伤，密封性能不佳，引发泄露现象。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种耐高温真空法兰及其加工工艺。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐高温真空法兰，包括法兰盘和密封垫片，所述密封垫片外壁设有第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈，所述第二密封圈设于所述第一密封圈和所述第三密封圈之间，所述密封垫片外壁于所述第一密封圈和所述第二密封圈之间设有若干个第一隔离条，所述密封垫片外壁于所述第二密封圈和所述第三密封圈之间设有若干个第二隔离条，所述法兰盘外壁设有与所述第一密封圈相匹配的第一密封槽，所述法兰盘外壁设有与所述第二密封圈相匹配的第二密封槽，所述法兰盘外壁设有与所述第三密封圈相匹配的第三密封槽，所述法兰盘外壁设有与所述第一隔离条相匹配的第一隔离槽，所述法兰盘外壁设有与所述第二隔离条相匹配的第二隔离槽。
进一步的，所述密封垫片按照重量百分比计算包括：24.56～25.64％的氟橡胶、26.65～27.45％的硅橡胶、12.24～13.56％的玻璃纤维、3.84～4.26％的纳米氢氧化镁、1.56～1.84％的纳米碳化硅、1.54～1.76％的纳米二氧化硅、1.35～1.65％的六方氮化硼微片，其余为有机溶剂；
所述密封垫片的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：称取上述重量份的氟橡胶、硅橡胶、玻璃纤维、纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片和有机溶剂；
步骤二：将步骤一中二分之一重量份的有机溶剂和玻璃纤维、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片进行加热超声分散处理，得到改性玻璃纤维混合料；
步骤三：将步骤一中剩余的有机溶剂和氟橡胶、硅橡胶、玻璃纤维、纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片进行加热超声分散处理，得到改性橡胶混合料；
步骤四：将步骤二中制得的改性玻璃纤维混合料与步骤三中制得的改性橡胶混合料加入到密炼机中进行混合密炼处理，得到密炼料，然后将密炼料进行注塑制成密封垫片。
进一步的，所述密封垫片按照重量百分比计算包括：24.56％的氟橡胶、26.65％的硅橡胶、12.24％的玻璃纤维、3.84％的纳米氢氧化镁、1.56％的纳米碳化硅、1.54％的纳米二氧化硅、1.35％的六方氮化硼微片、28.26％的有机溶剂。
进一步的，所述密封垫片按照重量百分比计算包括：25.64％的氟橡胶、27.45％的硅橡胶、13.56％的玻璃纤维、4.26％的纳米氢氧化镁、1.84％的纳米碳化硅、1.76％的纳米二氧化硅、1.65％的六方氮化硼微片、23.84％的有机溶剂。
进一步的，所述密封垫片按照重量百分比计算包括：25.10％的氟橡胶、27.05％的硅橡胶、12.90％的玻璃纤维、4.05％的纳米氢氧化镁、1.70％的纳米碳化硅、1.65％的纳米二氧化硅、1.50％的六方氮化硼微片、26.05％的有机溶剂。
进一步的，所述第一隔离条呈环形分布于所述法兰盘外壁，相邻两个所述第二隔离条交错设置于所述法兰盘外壁，所述第二隔离条呈双层环形分布于所述法兰盘外壁。
进一步的，所述有机溶剂为N－甲基吡咯烷酮、乙二醇、正丁醇、松油醇的一种或几种复配。
进一步的，在步骤二中加热超声分散处理10～15分钟，在步骤三中加热超声分散处理20～25分钟。
本发明还包括一种耐高温真空法兰的加工工艺，具体包括以下步骤：
S1、将法兰基板放置到加工车床上夹紧，使用切削刀具对法兰基板进行切削打孔操作；
S2、切削打孔操作完成后，对法兰基板进行开槽操作，先切削制出第一密封槽、第二密封槽和第三密封槽，最后制出第一隔离槽和第二隔离槽，得到法兰盘
S3、将密封垫片装配到步骤S2中制得的法兰盘上，制得耐高温真空法兰。
进一步的，在步骤S2中的切削开槽过程中进行喷射切削冷却液。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的耐高温真空法兰及其加工工艺，法兰盘和密封垫片的设置，密封垫片对法兰盘外壁进行密封处理，可实现密封垫片和法兰盘之间的第三重密封处理，三重密封处理可有效加强密封垫片和法兰盘之间的密封效果，耐高温性能佳，即使密封垫片在受热发生变形或损伤之后，三重密封处理可有效消除变形和损坏的影响，保证密封性能，避免发生泄漏，可对第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈之间进行隔离支撑，可有效加强第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈的安全性和稳定性，进一步加强密封垫片的安全性能，保证真空法兰的密封性，避免发生泄漏。
2、本发明对密封垫片的成分进行重新设计，玻璃纤维加入到密封垫片中，可有效加强密封垫片的耐热性能和结构强度；纳米氢氧化镁可在几乎不影响密封垫片使用强度的情况下显著提高密封垫片的阻燃、抑烟、防滴等性能；纳米碳化硅可有效提高密封垫片的耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐酸碱性能；纳米二氧化硅可有效加强密封垫片的耐高温性能、安全性能和稳定性能；六方氮化硼微片可有效提高密封垫片的耐热性能和耐磨性能；同时纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅和六方氮化硼微片配合工作，可实现对氟橡胶、硅橡胶和玻璃纤维的复合改性处理，可有效提高密封垫片的耐热性能、安全性能和耐磨性能，进一步加强真空法兰的耐高温性能，保证密封性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明法兰盘的主视图；
图2是本发明密封垫片的主视图；
图中：1、法兰盘；2、密封垫片；3、第一密封圈；4、第二密封圈；5、第三密封圈；6、第一隔离条；7、第二隔离条；8、第一密封槽；9、第二密封槽；10、第三密封槽；11、第一隔离槽；12、第二隔离槽。
具体实施方式
下面将结合附图与本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了如图1-2的一种耐高温真空法兰，包括法兰盘1和密封垫片2，所述密封垫片2外壁设有第一密封圈3、第二密封圈4和第三密封圈5，所述第二密封圈4设于所述第一密封圈3和所述第三密封圈5之间，所述密封垫片2外壁于所述第一密封圈3和所述第二密封圈4之间设有若干个第一隔离条6，所述密封垫片2外壁于所述第二密封圈4和所述第三密封圈5之间设有若干个第二隔离条7，所述法兰盘1外壁设有与所述第一密封圈3相匹配的第一密封槽8，所述法兰盘1外壁设有与所述第二密封圈4相匹配的第二密封槽9，所述法兰盘1外壁设有与所述第三密封圈5相匹配的第三密封槽10，所述法兰盘1外壁设有与所述第一隔离条6相匹配的第一隔离槽11，所述法兰盘1外壁设有与所述第二隔离条7相匹配的第二隔离槽12。
所述密封垫片2按照重量百分比计算包括：25.10％的氟橡胶、27.05％的硅橡胶、12.90％的玻璃纤维、4.05％的纳米氢氧化镁、1.70％的纳米碳化硅、1.65％的纳米二氧化硅、1.50％的六方氮化硼微片、26.05％的有机溶剂，
所述密封垫片2的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：称取上述重量份的氟橡胶、硅橡胶、玻璃纤维、纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片和有机溶剂；
步骤二：将步骤一中二分之一重量份的有机溶剂和玻璃纤维、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片进行加热超声分散处理12分钟，得到改性玻璃纤维混合料；
步骤三：将步骤一中剩余的有机溶剂和氟橡胶、硅橡胶、玻璃纤维、纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片进行加热超声分散处理23分钟，得到改性橡胶混合料；
步骤四：将步骤二中制得的改性玻璃纤维混合料与步骤三中制得的改性橡胶混合料加入到密炼机中进行混合密炼处理，得到密炼料，然后将密炼料进行注塑制成密封垫片2。
所述第一隔离条6呈环形分布于所述法兰盘1外壁，第一隔离条6分布更加均匀，对第一密封圈3和第二密封圈4的隔离支撑效果更佳，相邻两个所述第二隔离条7交错设置于所述法兰盘1外壁，所述第二隔离条7呈双层环形分布于所述法兰盘1外壁，第二隔离条7分布更加均匀，且第二隔离条7在第二密封圈4个第三密封圈5之间进行双重隔离支撑处理，稳定性更佳。
所述有机溶剂为N－甲基吡咯烷酮、乙二醇、正丁醇、松油醇的一种或几种复配。
本发明还包括一种耐高温真空法兰的加工工艺，具体包括以下步骤：
S1、将法兰基板放置到加工车床上夹紧，使用切削刀具对法兰基板进行切削打孔操作；
S2、切削打孔操作完成后，对法兰基板进行开槽操作，先切削制出第一密封槽8、第二密封槽9和第三密封槽10，最后制出第一隔离槽11和第二隔离槽12，得到法兰盘1
S3、将密封垫片4装配到步骤S2中制得的法兰盘1上，制得耐高温真空法兰。
在步骤S2中的切削开槽过程中进行喷射切削冷却液。
实施例2：
与实施例1不同的是，所述密封垫片2按照重量百分比计算包括：24.56％的氟橡胶、26.65％的硅橡胶、12.24％的玻璃纤维、3.84％的纳米氢氧化镁、1.56％的纳米碳化硅、1.54％的纳米二氧化硅、1.35％的六方氮化硼微片、28.26％的有机溶剂。
实施例3：
与实施例1和实施例2均不同的是，所述密封垫片2按照重量百分比计算包括：25.64％的氟橡胶、27.45％的硅橡胶、13.56％的玻璃纤维、4.26％的纳米氢氧化镁、1.84％的纳米碳化硅、1.76％的纳米二氧化硅、1.65％的六方氮化硼微片、23.84％的有机溶剂。
分别取上述实施例1-3所制得的耐高温真空法兰与对照组一的耐高温真空法兰、对照组二的耐高温真空法兰、对照组三的耐高温真空法兰、对照组四的耐高温真空法兰和对照组五的耐高温真空法兰，对照组一的耐高温真空法兰与实施例相比密封垫片2中无玻璃纤维，对照组二的耐高温真空法兰与实施例相比无纳米氢氧化镁，对照组三的耐高温真空法兰与实施例相比无纳米碳化硅，对照组四的耐高温真空法兰与实施例相比无纳米二氧化硅，对照组五的耐高温真空法兰与实施例相比无六方氮化硼微片，分八组分别测试三个实施例中制备的耐高温真空法兰以及五个对照组的耐高温真空法兰，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表所示：
由表可知，当密封垫片2的原料配比为：按照重量百分比计算包括：25.10％的氟橡胶、27.05％的硅橡胶、12.90％的玻璃纤维、4.05％的纳米氢氧化镁、1.70％的纳米碳化硅、1.65％的纳米二氧化硅、1.50％的六方氮化硼微片、26.05％的有机溶剂时，可有效提高真空法兰的在高温条件下的密封性能，减少变形损伤，避免泄漏，使用寿命更强；故实施例1为本发明的较佳实施方式，本发明法兰盘1和密封垫片2的设置，密封垫片2对法兰盘1外壁进行密封处理，第一密封圈3插入第一密封槽8内部，可实现对密封垫片2和法兰盘1之间的第一重密封连接处理，第二密封圈4插入第二密封槽9内部，可实现对密封垫片2和法兰盘1之间的第二重密封连接处理，第三密封圈5插入第三密封槽10内部，可实现密封垫片2和法兰盘1之间的第三重密封处理，三重密封处理可有效加强密封垫片2和法兰盘1之间的密封效果，耐高温性能佳，即使密封垫片2在受热发生变形或损伤之后，三重密封处理可有效消除变形和损坏的影响，保证密封性能，避免发生泄漏，第一隔离条6插入第一隔离槽11内部，可对第一密封圈3和第二密封圈4之间进行隔离支撑，可有效加强第一密封圈3和第二密封圈4的安全性和稳定性，第二隔离条7插入第二隔离槽12内部，可对第二密封圈4和第三密封圈5之间进行隔离支撑，可有效加强第二密封圈4和第三密封圈5的安全性和稳定性，进一步加强密封垫片的安全性能，保证真空法兰的密封性，避免发生泄漏；另外对密封垫片的成分进行重新设计，氟橡胶和硅橡胶相互配合保证密封垫片2的安全性能和密封性能；玻璃纤维加入到密封垫片2中，可有效加强密封垫片2的耐热性能和结构强度，使得密封垫片2安全性能更佳；纳米氢氧化镁，纯度高，粒径小，能更均匀地分散到密封垫片2中，可在几乎不影响密封垫片2使用强度的情况下显著提高密封垫片2的阻燃、抑烟、防滴等性能；纳米碳化硅，具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小，可有效提高密封垫片2的耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐酸碱性能；纳米二氧化硅，耐高温，表面面积大，粒径小，良好的分散性、悬浮性，振动液化性，可有效加强密封垫片2的耐高温性能、安全性能和稳定性能；六方氮化硼微片，是一种高导热性填料，可有效提高密封垫片2的耐热性能和耐磨性能；同时纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅和六方氮化硼微片配合工作，可实现对氟橡胶、硅橡胶和玻璃纤维的复合改性处理，可有效提高密封垫片2的耐热性能、安全性能和耐磨性能，进一步加强真空法兰的耐高温性能，保证密封性能。
综上所述，本发明法兰盘1和密封垫片2的设置，密封垫片2对法兰盘1外壁进行密封处理，可实现密封垫片2和法兰盘1之间的第三重密封处理，三重密封处理可有效加强密封垫片2和法兰盘1之间的密封效果，耐高温性能佳，即使密封垫片2在受热发生变形或损伤之后，三重密封处理可有效消除变形和损坏的影响，保证密封性能，避免发生泄漏，可对第一密封圈3、第二密封圈4和第三密封圈5之间进行隔离支撑，可有效加强第一密封圈3、第二密封圈4和第三密封圈5的安全性和稳定性，进一步加强密封垫片的安全性能，保证真空法兰的密封性，避免发生泄漏；另外对密封垫片的成分进行重新设计，玻璃纤维加入到密封垫片2中，可有效加强密封垫片2的耐热性能和结构强度；纳米氢氧化镁可在几乎不影响密封垫片2使用强度的情况下显著提高密封垫片2的阻燃、抑烟、防滴等性能；纳米碳化硅可有效提高密封垫片2的耐磨、耐高温、耐腐蚀、耐酸碱性能；纳米二氧化硅可有效加强密封垫片2的耐高温性能、安全性能和稳定性能；六方氮化硼微片可有效提高密封垫片2的耐热性能和耐磨性能；同时纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅和六方氮化硼微片配合工作，可实现对氟橡胶、硅橡胶和玻璃纤维的复合改性处理，可有效提高密封垫片2的耐热性能、安全性能和耐磨性能，进一步加强真空法兰的耐高温性能，保证密封性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐高温真空法兰，包括法兰盘（1）和密封垫片（2），其特征在于：所述密封垫片（2）外壁设有第一密封圈（3）、第二密封圈（4）和第三密封圈（5），所述第二密封圈（4）设于所述第一密封圈（3）和所述第三密封圈（5）之间，所述密封垫片（2）外壁于所述第一密封圈（3）和所述第二密封圈（4）之间设有若干个第一隔离条（6），所述密封垫片（2）外壁于所述第二密封圈（4）和所述第三密封圈（5）之间设有若干个第二隔离条（7），所述法兰盘（1）外壁设有与所述第一密封圈（3）相匹配的第一密封槽（8），所述法兰盘（1）外壁设有与所述第二密封圈（4）相匹配的第二密封槽（9），所述法兰盘（1）外壁设有与所述第三密封圈（5）相匹配的第三密封槽（10），所述法兰盘（1）外壁设有与所述第一隔离条（6）相匹配的第一隔离槽（11），所述法兰盘（1）外壁设有与所述第二隔离条（7）相匹配的第二隔离槽（12）；所述密封垫片（2）按照重量百分比计算包括：24.56～25.64％的氟橡胶、26.65～27.45％的硅橡胶、12.24～13.56％的玻璃纤维、3.84～4.26％的纳米氢氧化镁、1.56～1.84％的纳米碳化硅、1.54～1.76％的纳米二氧化硅、1.35～1.65％的六方氮化硼微片，其余为有机溶剂；
所述密封垫片（2）的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一：称取上述重量份的氟橡胶、硅橡胶、玻璃纤维、纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片和有机溶剂；
步骤二：将步骤一中二分之一重量份的有机溶剂和玻璃纤维、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片进行加热超声分散处理，得到改性玻璃纤维混合料；
步骤三：将步骤一中剩余的有机溶剂和氟橡胶、硅橡胶、玻璃纤维、纳米氢氧化镁、纳米碳化硅、纳米二氧化硅、六方氮化硼微片进行加热超声分散处理，得到改性橡胶混合料；
步骤四：将步骤二中制得的改性玻璃纤维混合料与步骤三中制得的改性橡胶混合料加入到密炼机中进行混合密炼处理，得到密炼料，然后将密炼料进行注塑制成密封垫片（2）。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温真空法兰，其特征在于：所述密封垫片（2）按照重量百分比计算包括：24.56％的氟橡胶、26.65％的硅橡胶、12.24％的玻璃纤维、3.84％的纳米氢氧化镁、1.56％的纳米碳化硅、1.54％的纳米二氧化硅、1.35％的六方氮化硼微片、28.26％的有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温真空法兰，其特征在于：所述密封垫片（2）按照重量百分比计算包括：25.64％的氟橡胶、27.45％的硅橡胶、13.56％的玻璃纤维、4.26％的纳米氢氧化镁、1.84％的纳米碳化硅、1.76％的纳米二氧化硅、1.65％的六方氮化硼微片、23.84％的有机溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温真空法兰，其特征在于：所述密封垫片（2）按照重量百分比计算包括：25.10％的氟橡胶、27.05％的硅橡胶、12.90％的玻璃纤维、4.05％的纳米氢氧化镁、1.70％的纳米碳化硅、1.65％的纳米二氧化硅、1.50％的六方氮化硼微片、26.05％的有机溶剂。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温真空法兰，其特征在于：所述第一隔离条（6）呈环形分布于所述法兰盘（1）外壁，相邻两个所述第二隔离条（7）交错设置于所述法兰盘（1）外壁，所述第二隔离条（7）呈双层环形分布于所述法兰盘（1）外壁。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温真空法兰，其特征在于：所述有机溶剂为N－甲基吡咯烷酮、乙二醇、正丁醇、松油醇的一种或几种复配。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温真空法兰，其特征在于：在步骤二中加热超声分散处理10～15分钟，在步骤三中加热超声分散处理20～25分钟。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种耐高温真空法兰的加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、将法兰基板放置到加工车床上夹紧，使用切削刀具对法兰基板进行切削打孔操作；
S2、切削打孔操作完成后，对法兰基板进行开槽操作，先切削制出第一密封槽（8）、第二密封槽（9）和第三密封槽（10），最后制出第一隔离槽（11）和第二隔离槽（12），得到法兰盘（1）
S3、将密封垫片（2）装配到步骤S2中制得的法兰盘（1）上，制得耐高温真空法兰。
9.根据权利要求8所述的一种耐高温真空法兰的加工工艺，其特征在于：在步骤S2中的切削开槽过程中进行喷射切削冷却液。
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