基于法兰端面快速高效密封研究与设计

时俊娜 刘天栋

摘要：法兰端面结构所涉及的换热器类产品非常多，且产品在进行气密、冲洗试验时均需密封该端面，因此法兰端面密封夹具不仅要保证产品的密封性，还应考虑工装装夹的方便、灵活、快速性。本文简述了常见的法兰端面密封试验夹具的研究与设计，具有高效密封、安装便捷等特点

关键词：法兰端面;O型圈;法兰;高效密封

随着军工企业的进步与发展，以及主机厂需求不断地提高，因此对工厂配套换热器产品保质保量的提交提出了更高的要求。法兰端面结构所涉及的换热器类产品非常多，然而法兰端面的密封试验一直是个技术难题，长久以来一直采用螺栓或拉杆的端面压紧的密封方式，工装笨重、拆装不方便，效率低且橡皮垫更换比较频繁，已不能满足高质量批量生产的需要，因此原有工装的结构亟需更改。提高试验效率，最大限度地满足企业快节奏的生产要求，是现代化工业的要求。故本文将对常见的法兰端面密封试验方案选择、密封夹具设计、实用性等方面就行研究与设计。

一.密封方案选择及密封夹具的设计

密封方案的确定在密封夹具设计中起到至关重要的作用，现对法兰端面的密封作两种方案：

1.法兰端面密封垫拉杆密封：

该工装如图一所示有进气管嘴、压板、密封垫、螺杆、带肩螺母组成。试验时将压板安装到产品法兰端面上，将螺栓依次穿过四个过孔，最后拧緊带肩螺母，进行气密试验。

2.法兰端面O型圈卡兰密封：

该工装如图二所示由进气管嘴、外套螺母、O型圈、卡兰、橡皮垫组成。试验时先将外套螺母与卡兰通过螺纹连接在一起，然后将进气管嘴穿过外套螺母内孔，把O型圈放置产品法兰端面上，使进气管嘴端面与产品法兰端面贴合，最后拧紧外套螺母进行密封试验。

二. 实用性分析

现对法兰端面的两种密封结构进行分析：

1.图一所示的工装为橡皮垫端面密封，只适用于产品压力比较小的情况，且橡皮垫容易损伤，安装时工人操作比较麻烦，需要多次安装和拧紧螺栓，效率非常低。

2.图二所示的工装为O型圈端面密封，产品无论压力大小，均可使用，密封效果好，且安装方便，工人安装后只需拧紧外套螺母，即可进行密封试验。

综合以上两方案利弊：无论从密封效果还是安装效率来看，都应选择O型圈端面密封方案。

我单位已经就该设计结构、夹具材料等部分均实行了标准化，为以后各类芯体的密封夹具的设计提供了有力的参考。

三.结语

该密封夹具于2020年进行改进，并投入生产，年使用频率在150次以上。试验后的产品外观及试验性能均达到用户要求，现已在多套产品密封试验过程中应用。

参考文献

[1]朱耀祥，浦林祥主编.现代夹具设计手册，北京，机械工业出版社，2009.

[2]任家隆主编：《机械制造基础》，高等教育出版社，2003.

[3]范顺成，马治平，马洛刚.《机械设计基础》，机械工业出版社，1992.

[4]航空工艺装备设计手册，北京，国防工业出版社.1979.

[5]周开勤主编.《机械零件手册》，2000.

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