一種高溫減壓閥用組合式密封組件的製作方法
2023-09-24 03:03:25
一種高溫減壓閥用組合式密封組件的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種高溫減壓閥用組合式密封組件，包括閥體、壓環和膜片，閥體套裝在壓環上，所述膜片固定在壓環與閥體接觸端的表面，所述膜片上鍍有軟金屬層，壓環的一端通過膜片與閥體貼合，所述軟金屬層與閥體緊密貼合且形成第一道密封。本實用新型提供一種高溫減壓閥用金屬膜片密封結構，該結構應能密封膜片與減壓閥閥體之間的密封通道，並能夠適應短時的高溫工作條件，一次工作後經過維護可以重複使用。
【專利說明】—種高溫減壓閥用組合式密封組件
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種高溫減壓閥用組合式密封組件，適用於燃氣姿控系統高溫減壓閥金屬膜片部位的密封，具有短時耐高溫、密封性好，經過簡單維護後即可重複使用等優勢。
【背景技術】
[0002]燃氣姿控發動機的高溫(氣體)減壓閥存在於各種高溫氣體介質工作系統中，用於調節和穩定系統壓力。高溫(氣體)減壓閥作為系統的壓力調節組件，其性能直接影響系統的工作性能及可靠性。受到高溫使用條件的限制，減壓閥敏感元件多採用金屬膜片。為實現膜片處的可靠密封，避免低壓腔洩漏影響減壓閥性能，提出一種鍍層-金屬-非金屬三重組合式膜片密封結構。
【發明內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是:提供一種高溫減壓閥用金屬膜片密封結構，該結構應能密封膜片與減壓閥閥體之間的密封通道，並能夠適應短時的高溫工作條件，一次工作後經過維護可以重複使用。
[0004]本實用新型的技術解決方案是:
[0005]高溫減壓閥用組合式密封組件，其特殊之處在於:包括閥體、壓環和膜片，閥體套裝在壓環上，所述膜片固定在壓環與閥體接觸端的表面，所述膜片上鍍有軟金屬層，壓環的一端通過膜片與閥體貼合，所述軟金屬層與閥體緊密貼合且形成第一道密封。
[0006]上述閥體上設置有臺階，所述臺階位於第一道密封的密封面外緣處，所述壓環上設置有凸肩，所述凸肩與臺階相適配且形成環形腔體，所述環形腔體內填充有密封材料形成第二道密封。
[0007]上述壓環外側壁上設置有密封槽，所述密封槽內安裝有密封填料，形成第三道密封。
[0008]上述膜片通過電子束焊固定在壓環上。
[0009]上述密封填料為密封圈，密封材料為軟金屬墊片。
[0010]上述軟金屬層的材料為金、銀或銅；所述軟金屬墊片材料為銅或鋁；密封圈材料為橡膠F207。
[0011]本實用新型與現有的技術相比具有如下優點:
[0012]該密封結構可以適應短時高溫工作條件，具有結構簡單、密封性好、可重複使用的優勢；三道密封均具有獨立的密封功能，組合在一起可以實現更好的密封效果，其中第一道密封為該結構的關鍵，利用在膜片端面直接鍍覆軟金屬，膜片與閥體壓緊後即實現密封，構思新穎、結構簡單、實施便捷、性能可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】[0013]圖1是本實用新型高溫減壓閥用組合式密封組件的結構示意圖。
[0014]其中附圖標記為:1-軟金屬層，2-環形腔體，3-密封圈，4-臺階，5-凸肩，6-密封槽，7-壓環，8-膜片，9-電子束焊，10-閥體。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示高溫減壓閥用組合式密封組件，包括閥體10、壓環7和膜片8，閥體10套裝在壓環7上，膜片8固定在壓環7與閥體10接觸端的表面，膜片8上鍍有軟金屬層1，壓環7的一端通過膜片8與閥體10貼合，軟金屬層與閥體緊密貼合且形成第一道密封。閥體10上設置有臺階4，臺階4位於第一道密封的密封面外緣處，壓環上設置有凸肩5，凸肩與臺階相適配且形成環形腔體2，環形腔體2內填充有密封材料形成第二道密封。壓環外側壁上設置有密封槽6，密封槽6內安裝有密封填料，形成第三道密封。膜片通過電子束焊9固定在壓環上。密封填料為密封圈3，密封材料為軟金屬墊片。
[0016]本實用新型的技術原理是:該密封結構由三道功能獨立的密封結構組成，三道密封互為冗餘。第一道密封為軟金屬層，鍍層鍍覆在膜片的上端面外圓，裝配力矩使鍍層發生軸向壓縮，密封閥體與膜片上端面之間洩漏通道；第二道密封為軟金屬墊片，墊片安裝在閥體與膜片組件(壓環)的軸向上，利用臺階結構壓緊，對第一道密封起到冗餘作用；第三道密封為非金屬O形密封圈，密封圈安裝在閥體與膜片(組件)的軸向上，利用密封圈的徑向壓縮起到第三道冗餘密封作用。
[0017]裝配關係及功能實現:膜片組件包括金屬膜片和壓環，將兩個零件利用電子束焊連接，這樣膜片上下端面之間無洩漏通道，只需對膜片上端面進行密封即可。實際應用過程中，如圖1所示，膜片組件安裝在閥體內，高溫(> 700K)燃氣作用在膜片上端面，膜片的上端面以及壓環的外圓柱面與閥體之間形成了膜片組件與閥體之間的洩漏通道。為阻斷該洩漏通道，依次設計了三道密封結構，以期實現更好的密封效果。第一道密封在膜片上端面與閥體壓緊處，採用在膜片上鍍覆軟金屬層的方法，與閥體裝配後，依靠軟金屬層的軸向壓縮量實現密封；第二道密封2在膜片組件(壓環)與閥體內孔配合處，由臺階結構壓緊一軟金屬墊片，利用軟金屬墊片的軸向變形量實現密封；第三道密封也在膜片組件(壓環)與閥體內孔配合面，由密封槽壓緊一 O形非金屬密封圈，利用密封圈的徑向壓縮量實現密封。增壓系統實際工作過程一般持續約10-20min，前兩道金屬密封阻擋了大部分洩漏燃氣，第三道非金屬密封處僅有極少量洩漏，工質造成的熱量傳遞很小，因此該處短時不存在高溫工作環境。上述三道功能獨立的密封互為冗餘結構，組合實現了短時耐高溫和良好的密封性能。
[0018]零件及結構設計方面:軟金屬層可採用金、銀、銅等易產生塑性變形的金屬材料，鍍層應具備一定的厚度，可以採用沉積或電鍍的工藝方法實現。軟金屬墊片的材料應採用銅、鋁等易產生塑性變形的金屬材料，通過尺寸鏈設計保證裝配後鍍層和金屬墊片都具有一定的變形量。
[0019]應用於某高溫(燃氣)減壓閥的實施實例如下:
[0020]在某新型燃氣增壓系統減壓閥的方案設計中採用了該膜片密封結構結構。根據設計要求，減壓閥的工作介質為高溫燃氣，入口壓力2.6-5MPa，額定出口壓力為1.2MPa，流量範圍0-3.6L/s，燃氣溫度氺700K,出口壓力偏差不大於10%，關閉壓力術1.4，膜片材料為高溫合金，膜片組件外徑Φ45πιπι，在膜片組件上端面Φ39-Φ45πιπι內電鍍銀，拋光後保證鍍層厚度約為0.1mm。金屬墊片採用1035鋁，O形密封圈採用橡膠F207。經生產及試驗驗證，採用該膜片密封結構，減壓閥性能滿足設計要求，低壓腔膜片處外洩漏量為O泡/IOmin ;使用後更換墊片與O形密封圈後，可重複使用。
[0021]本領域技術人員可以根據不同的設計要求和設計參數在不偏離權利要求所界定的結構的情況下進行各種增補、改進和更換，因此，本實用新型是廣泛的。
【權利要求】
1.高溫減壓閥用組合式密封組件，其特徵在於:包括閥體、壓環和膜片，閥體套裝在壓環上，所述膜片固定在壓環與閥體接觸端的表面，所述膜片上鍍有軟金屬層，壓環的一端通過膜片與閥體貼合，所述軟金屬層與閥體緊密貼合且形成第一道密封。
2.根據權利要求1所述的高溫減壓閥用組合式密封組件，其特徵在於:所述閥體上設置有臺階，所述臺階位於第一道密封的密封面外緣處，所述壓環上設置有凸肩，所述凸肩與臺階相適配且形成環形腔體，所述環形腔體內填充有密封材料形成第二道密封。
3.根據權利要求1或2所述的高溫減壓閥用組合式密封組件，其特徵在於:所述壓環外側壁上設置有密封槽，所述密封槽內安裝有密封填料，形成第三道密封。
4.根據權利要3所述的高溫減壓閥用組合式密封組件，其特徵在於:所述膜片通過電子束焊固定在壓環上。
5.根據權利要4所述的高溫減壓閥用組合式密封組件，其特徵在於:所述密封填料為密封圈，密封材料為軟金屬墊片。
6.根據權利要5所述的高溫減壓閥用組合式密封組件，其特徵在於:所述軟金屬層的材料為金、銀或銅；所述軟金屬墊片材料為銅或鋁；密封圈材料為橡膠F207。
【文檔編號】F16K51/00GK203421242SQ201320397396
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月4日 優先權日:2013年7月4日
【發明者】宋會玲, 董萬峰, 孫亮, 羅大亮, 曾維亮, 白少卿, 張思坤, 張萍 申請人:中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所