一种法兰密封结构的制作方法

1.本技术涉及密封法兰技术领域，尤其涉及一种法兰密封结构。


背景技术：

2.密封法兰是火箭贮箱中常用的接口结构，主要功能是保证贮箱内介质无泄漏的进出，同时还能多次拆卸和安装。一般有如下要求：
3.第一，连接牢靠，能承受最大工作载荷；
4.第二，密封可靠，能满足泄漏率要求；
5.第三，流体阻力小；
6.第四，结构简单体积小，便于检修更换。
7.法兰密封属于静密封，常用的法兰密封结构包括：(a)平滑面；(b)平面沟槽；(c)榫槽。
8.然而，火箭贮箱内介质处于低温液氧(-183℃)或液氢(-253℃)状态下时；常规的法兰密封结构在低温液氧(-183℃)或液氢(-253℃)环境下，密封件材料容易变硬、变脆以及由于冷缩变形可能引起预紧力松弛，最终导致泄漏。要实现良好的低温密封，需要精心的选择密封材料和密封结构。低温条件要求密封材料耐深冷，材料收缩率小以及耐氧化耐液氧冲击等。在结构设计上要特别注意对接结构的组合、零件收缩率不同的配合问题。密封接头中受拉应力零件的低温收缩率应大于或等于受压应力零件的低温收缩率。
9.因此，如何提供一种法兰密封结构，连接到接口上，连接牢靠，拆卸方便，能在低温条件下实现良好的密封，防止介质泄露是目前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

10.本技术的目的在于提供一种法兰密封结构，连接到火箭贮箱接口上，连接牢靠，拆卸方便，能在低温条件下实现良好的密封，防止火箭贮箱内介质泄露。
11.为达到上述目的，本技术提供一种法兰密封结构，包括：榫面形式带颈法兰、密封圈和槽面形式带颈法兰；所述榫面形式带颈法兰和所述槽面形式带颈法兰均具有密封面，所述榫面形式带颈法兰的密封面和所述槽面形式带颈法兰的密封面相对贴合，并且所述榫面形式带颈法兰和所述槽面形式带颈法兰固定连接在一起；所述密封圈设置在所述榫面形式带颈法兰的密封面和所述槽面形式带颈法兰的密封面之间；所述榫面形式带颈法兰和所述槽面形式带颈法兰的轴线方向具有直径相等的通道。
12.如上的，其中，所述槽面形式带颈法兰的密封面向内开设有环形凹槽；所述榫面形式带颈法兰的密封面向外凸出有环形榫块；所述密封圈设置在所述环形凹槽内；所述环形榫块嵌入所述环形凹槽内，并将所述密封圈压紧在所述环形凹槽内。
13.如上的，其中，所述环形榫块与所述密封圈连接的表面具有第一齿形结构。
14.如上的，其中，所述环形凹槽的槽底面具有第二齿形结构。
15.如上的，其中，所述密封圈为覆盖层齿形组合垫，所述覆盖层齿形组合垫包括上覆
盖层、下覆盖层和齿形金属圆环；所述上覆盖层和所述下覆盖层分别覆盖在所述齿形金属圆环的两侧面。
16.如上的，其中，所述齿形金属圆环与所述上覆盖层连接的一面具有第三齿形结构，所述齿形金属圆环与所述下覆盖层连接的一面具有第四齿形结构。
17.如上的，其中，所述上覆盖层和所述下覆盖层为柔性石墨材质或聚四氟乙烯板材；所述齿形金属圆环的材质为不锈钢、铝合金或蒙乃尔合金材质。
18.如上的，其中，所述槽面形式带颈法兰远离所述榫面形式带颈法兰的一端具有用于与火箭贮箱开孔处对焊连接的带颈曲面结构。
19.如上的，其中，所述榫面形式带颈法兰远离所述槽面形式带颈法兰的一端具有带颈对焊结构。
20.如上的，其中，所述榫面形式带颈法兰和所述槽面形式带颈法兰通过多个螺栓固定连接在一起。
21.本技术实现的有益效果如下：
22.(1)本技术采用榫槽式法兰密封结构，通过螺栓法兰连接，采用覆盖层齿形组合垫对榫槽式法兰密封结构进行密封，具备耐高压、可靠的密封性能。
23.(2)本技术的榫面形式带颈法兰和槽面形式带颈法兰采用带颈对焊法兰，具有很高的刚度，能够有效的减少法兰与火箭贮箱对焊连接时对密封面的热影响，同时具备耐高压能力。
24.(3)本技术榫面形式带颈法兰的榫面采用齿形结构，当榫面与密封圈压紧后，能够紧密贴合压实，齿形结构能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，大幅度提高密封面的密封性能。
25.(4)本技术覆盖层齿形组合垫与低温介质(如液氧、液氢)有很好的相容性，同时具备足够的韧性和回弹性，具备优良的低温密封性能，且密封性能稳定。
26.(5)本技术齿形金属圆环与覆盖层压紧后，能够紧密贴合压实，齿形结构能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，大幅度提高密封面的密封性能，且密封性能稳定。
27.(6)本技术槽面形式带颈法兰采用带颈曲面结构，该结构具备很强的刚度和强度，能够有效的减少法兰与火箭贮箱对接时焊接对密封面的热影响，同时具备耐高压能力，带颈曲面结构与火箭贮箱对焊连接，可以对火箭贮箱开孔处起到补强作用，避免应力集中。
28.(7)本技术槽面形式带颈法兰槽面采用齿形结构，当槽面与密封圈压紧后，能够紧密贴合压实，齿形结构能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，大幅度提高密封面的密封性能，且密封性能稳定。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本技术实施例的一种法兰密封结构的结构示意图。
31.图2为图1中i处的放大示意图。
32.图3为本技术实施例的榫面形式带颈法兰的结构示意图。
33.图4为本技术实施例的环形榫块的局部剖视图。
34.图5为本技术实施例的密封圈的结构示意图。
35.图6为本技术实施例的槽面形式带颈法兰的结构示意图。
36.图7为本技术实施例的环形凹槽的局部剖视图。
37.附图标记：1-榫面形式带颈法兰；2-密封圈；3-槽面形式带颈法兰；4-螺母；5-螺栓；11-第一密封面；12-第一通道；13-环形榫块；14-第一连接孔；15-带颈对焊结构；21-上覆盖层；22-齿形金属圆环；23-下覆盖层；31-第二密封面；32-第二通道；33-环形凹槽；34-第二连接孔；35-带颈曲面结构；131-第一齿形结构；221-第三齿形结构；222-第四齿形结构；331-第二齿形结构。
具体实施方式
38.下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
39.如图1和图2所示，本技术提供一种法兰密封结构，包括：榫面形式带颈法兰1、密封圈2和槽面形式带颈法兰3；榫面形式带颈法兰1和槽面形式带颈法兰3均具有密封面，榫面形式带颈法兰1的密封面和槽面形式带颈法兰3的密封面相对贴合，并且榫面形式带颈法兰1和槽面形式带颈法兰3固定连接在一起；密封圈2设置在榫面形式带颈法兰1的密封面和槽面形式带颈法兰3的密封面之间；榫面形式带颈法兰1和槽面形式带颈法兰3的轴线方向具有直径相等的通道。
40.本技术法兰密封结构能够适用于低温介质(如液氧、液氢)环境，具备优异的密封性能，同时其独特的结构形式保证了法兰在安装使用过成中结构稳定可靠和密封性能良好。
41.如图2、3和6所示，槽面形式带颈法兰3的密封面向内开设有环形凹槽33；榫面形式带颈法兰1的密封面向外凸出有环形榫块13；密封圈2设置在环形凹槽33内；环形榫块13嵌入环形凹槽33内，并将密封圈2压紧在环形凹槽33内。
42.如图3和图6所示，榫面形式带颈法兰1具有第一密封面11，第一密封面11向外凸出有环形榫块13；槽面形式带颈法兰3具有第二密封面31，第二密封面31向内开设有环形凹槽33。环形榫块13用于将密封圈2压紧在环形凹槽33内。
43.如图2、3和6所示，榫面形式带颈法兰1具有第一通道12，槽面形式带颈法兰3具有第二通道32，第一通道12和第二通道32的中心轴线在同一直线方向上设置。流体可从第一通道12和第二通道32流通。
44.如图4所示，环形榫块13与密封圈2连接的表面具有第一齿形结构131。当环形榫块13的榫面与密封圈2压紧后，能够与密封圈2紧密贴合压实，齿形结构能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，大幅度提高密封面的密封性能。
45.如图7所示，环形凹槽33的槽底面具有第二齿形结构331。当环形凹槽33的槽底面与密封圈2压紧后，能够紧密贴合压实，齿形结构能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，
大幅度提高密封面的密封性能。
46.如图5所示，密封圈2为覆盖层齿形组合垫，覆盖层齿形组合垫包括上覆盖层21、下覆盖层23和齿形金属圆环22；上覆盖层21和下覆盖层23分别覆盖在齿形金属圆环22的两侧面。上覆盖层21、下覆盖层23与齿形金属圆环22通过胶粘来固定连接。覆盖层齿形组合垫与低温介质(如液氧、液氢)有很好的相容性，同时具备足够的韧性和回弹性，具备优良的低温密封性能。
47.如图5所示，齿形金属圆环22与上覆盖层21连接的一面具有第三齿形结构221，齿形金属圆环22与下覆盖层23连接的一面具有第四齿形结构222。齿形金属圆环与上覆盖层21和下覆盖层23压紧后，能够紧密贴合压实，第三齿形结构221和第四齿形结构222能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，大幅度提高密封面的密封性能。
48.作为本实用新型的具体实施例，上覆盖层21和下覆盖层23为柔性石墨材质或聚四氟乙烯板材；齿形金属圆环22的材质为不锈钢、铝合金或蒙乃尔合金材质。齿形金属圆环22具有很强的刚度和硬度，上覆盖层21和下覆盖层23具有韧性和回弹性，具备优良的低温密封性能，且密封性能稳定。
49.如图6所示，槽面形式带颈法兰3远离榫面形式带颈法兰1的一端具有用于与火箭贮箱开孔处对焊连接的带颈曲面结构35。带颈曲面结构35处法兰颈坡度比例为3：1，带颈曲面结构35具备很强的刚度和强度，能够有效的减少法兰与火箭贮箱对焊连接对密封面的热影响，同时具备耐高压能力，曲面结构与火箭贮箱对焊连接，可以对火箭贮箱开孔处起到补强作用，避免应力集中。
50.如图3所示，榫面形式带颈法兰1远离槽面形式带颈法兰3的一端具有带颈对焊结构15。带颈对焊结构15处法兰颈坡度比例为3：1，带颈对焊结构15具备很强的刚度和强度，能够有效的减少法兰焊接时对密封面的热影响，同时具备耐高压能力。
51.如图1、3和6所示，榫面形式带颈法兰1和槽面形式带颈法兰3通过多个螺栓5固定连接在一起。榫面形式带颈法兰1具有第一连接孔14，槽面形式带颈法兰3具有第二连接孔34，第一连接孔14和第二连接孔34对其，螺栓5穿入第一连接孔14和第二连接孔34内，且螺栓5伸出第一连接孔14和第二连接孔34外部的螺纹部分与螺母4螺纹连接，通过螺栓5和螺母4实现榫面形式带颈法兰1和槽面形式带颈法兰3的锁紧固定连接，具备耐高压、可靠的密封性能。
52.本技术实现的有益效果如下：
53.(1)本技术采用榫槽式法兰密封结构，通过螺栓法兰连接，采用覆盖层齿形组合垫对榫槽式法兰密封结构进行密封，具备耐高压、可靠的密封性能。
54.(2)本技术的榫面形式带颈法兰和槽面形式带颈法兰采用带颈对焊法兰，具有很高的刚度，能够有效的减少法兰与火箭贮箱对焊连接时对密封面的热影响，同时具备耐高压能力。
55.(3)本技术榫面形式带颈法兰的榫面采用齿形结构，当榫面与密封圈压紧后，能够紧密贴合压实，齿形结构能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，大幅度提高密封面的密封性能。
56.(4)本技术覆盖层齿形组合垫与低温介质(如液氧、液氢)有很好的相容性，同时具备足够的韧性和回弹性，具备优良的低温密封性能，且密封性能稳定。
57.(5)本技术齿形金属圆环与覆盖层压紧后，能够紧密贴合压实，齿形结构能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，大幅度提高密封面的密封性能，且密封性能稳定。
58.(6)本技术槽面形式带颈法兰采用带颈曲面结构，该结构具备很强的刚度和强度，能够有效的减少法兰与火箭贮箱对接时焊接对密封面的热影响，同时具备耐高压能力，带颈曲面结构与火箭贮箱对焊连接，可以对火箭贮箱开孔处起到补强作用，避免应力集中。
59.(7)本技术槽面形式带颈法兰槽面采用齿形结构，当槽面与密封圈压紧后，能够紧密贴合压实，齿形结构能够有效增大介质泄漏过程的流动阻力，大幅度提高密封面的密封性能，且密封性能稳定。
60.上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。