【doc】CON FLAT SEAL超高真空法兰及密封圈量规的设计

【doc】CON FLAT SEAL超高真空法兰及密封圈量规的设计 CON FLAT SEAL超高真空法兰及密封圈 量规的设计 CONFLATSEAL超高真空法兰雾 ,一 及密封圈量规的设计量圣, 幽型 (中国科学技术大学台肥?国家同步辐射实验室230029) I995年9月4日收到 c7- 一 个复杂的超高真空系统及装置有许多机械部件和真空元件通过法兰连接在一起.近 几年实践说明:超高真空系统组装后,检漏过程中发现真空法兰密封经常出现问题:如法兰 刀口和密封圈表面被磕碰或划伤;法兰与密封圈装配错位,密封圈出现"飞边";安装在法兰 四周的螺钉,螺母的螺纹部位表面粗糙度差或变形,引起摩擦力大,力矩扳手预紧螺钉时,作 用在法兰上的力与指示的力矩值不符,增加力矩,作用在法兰上每个螺钉力的差距反而加 大,泄漏更厉害.还有一种容易被忽视现象,不同企业生产的法兰刀口形状与密封相关的机 械尺寸超差.例如密封圈外径小于设计值,失去定位作用,装配时,一对法兰刀口对密封圈 不是相互挤压而是剪切(图Ib).造成各个螺栓的螺纹摩擦力不一致,增加螺栓力矩,螺纹摩 擦力差距反而增大,这样作用在法兰上力的差距增大;或造成法兰刀口对密封圈的 剪切作 用,螺栓力矩增加,刀口作用在密封圈上的力,部分增加切入密封圈的深度,部分增加密封圈 不平度的变形,使泄漏信号增加.所,在安装法兰前首先必须进行外观检查,法兰刀口及密 封圈表面是否磕碰或划伤.然后,用量具测量机械尺寸,装配时,平行搓动两只法兰,或用薄 片测量法兰之间的间隙.检查密封圈是否安装到位.力矩扳手预紧螺栓,逐步增加力矩,泄漏 信号有增大趋势,应改用普通扳手,控制扳手转动角度,使螺拴对法兰的作用力均匀 一罔 (b) 第4期蒋道满等:CONFLATSEAL超高真空法兰及密封圈量规的诗设计 但是法兰刀口形状复杂,密封圈定位内圆公差小,常规量具不能测量,企业加工法兰无 专用量规,依赖设备精度,操作者的技术水平和经验,质量不能保证.使用者无测试量规,对 法兰刀口检查及使用后刀口变形状况,心中无数,因此设计专用量规很有必要. l量规结构设计 随着超高真空,极高真空技术迅速的发展,世界各国计量部门,为促进交流,提高质量, 有利商品进出口贸易,纷纷制定了铜垫片密封超高真空法兰及垫片的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,公称通径主要选 用l6,35,5063,l00,150,200I1"1121七种规格,其中通径50mm选用也较小,国际标准中未 规定刀口型式,通常法兰密封刀口角度为7O.,高度为1.0,1.5mm,深度公差为?0.075, 0.1him,刀尖圆角半径为0.1nlrn.刀口直径误差为0.05mm,垫圈材料宽为6mm,厚2, 8mm的无氧铜.中国科学院真空技术协作组于1982年制定的标准,刀口型式如图1d,刀 口,外角65.,内角5.,这种结构增加刀口耐压能力,不易向内角一侧变形.图lc是日本国高 能物理研究所(KEK)采用的超高真空法兰刀口型式及机械尺寸.刀口,外角70.,内角5.. 在加工,装配过程需要测量密封圈外径,法兰上密封圈定位内径,刀口形状和刀尖圆角 之间的直径,顶角两侧有内外角,常规量具不能测量.光滑极限量规是一种没有刻度的专用 检验量具,它不能确定工件的实际尺寸,只能确定工件尺寸是否处于规定的极限尺寸范围之 内,按其用途可分为工作量规,验收量规和校对量规.工作量规是操作者在生产和装配过程, 检验法兰和密封圈使用的量规. 图2是该文设计的几种不同结构 的工作量规.图2a是检测刀口形状和 刀尖与定位内径一侧的机械尺寸,不 能测量法兰刀口尖的内径和密封圈的 定位内径;图2b是卡板,可测量密封 圈的外径,法兰刀口形状和相关内径 的机械尺寸,不能测量密封圈的椭圆 度;图2c环规,测量密封圈的外径和 椭圆度;图2d是卡板,测量法兰刀口 及相关机械尺寸图2e.d组合量规, 克服了以上几种量规的缺点不同企 业生产的法兰刀口形状不一致,特别 设计二种不同刀口形状尺寸的卡板, 检查法兰对接时的机械尺寸误差,分 析和测试密封的可靠性,积累数据很 有好处图2末画出刀口内角为0.外 角70.法兰的量规. 2量规极限偏差的计算 1.按公差和配合国标确定法兰 gj^一 ]—r—TfZ)二==_] [—?__一二二二==:=一 L——————————————————_一 [bJ l _r一 r几'I LlI1l= 均{5' 啊) 图2 会* 和密封圈的上,下偏差.2.根据GB195781国标查出工作量规制造公差丁值和位置 要素z 值.3.计算量规的上下偏差,画出公差带图(图3).法兰外径+H为末注公差,按国标规 定: 非配合尺寸和未注公差尺寸从l2,18级轴类上偏差为0,下偏差为"一".法兰外径 经车床 一 dH 50真空电子技术1996年 切削加工,并非铸造,锻压或焊接等最终加工 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ,按规定原材料最低公差为l3级,当然法 兰外径选择l2级公差适宜,合理.公差数值可查找国标GB1800--79"标准公差数值".其标注 形式~Hdl2或~340+d12(.)(以CF16法兰为例).因法兰外径尺寸对密性能无影 响,设计专用量规没有必要. 法兰CD与密封圈的外径CD为配合尺寸,装配 时一对法兰精确定位依赖密封圈,同时法兰在不同预 紧力作用下,刀口楔人过程使密封圈向圆延伸,为保 证密封性能,楔人深度最佳值为0.3,O.4mm,这样法 兰D与密封圈D的配合公差应将挤压延伸的尺寸 考虑其中,查"标准公差数值",公差带标注:法兰: CD,H8密封圈:+Dd9 .和CD为直径基本尺寸,H为孔的基本偏差 代号,d为轴的基本偏差代号,而8,9为公差等级,还 可以按以下两种形式标注: + 0 +0033 例吊2】.3?'或+21?3H8(们)I21?3=爱擀或图3 ~21.3d9(=8:辫) ~21.3H8的偏差ES=+0.033mm,下偏差EI=0,+21.3d9的上偏差es一一0.065ram, 下偏差ei一一O.117ram. 81,1T8,尺寸为~21.3mm卡板制造公差丁一0.0034mm,位置要根据国标GB1957— 素 z一0.005.检验孔的光滑极限量规}塞规的设计思想,工作量规中通规是检验工件的最大实 体尺寸(轴的最小极限尺寸或孔的最大极限尺寸).因此卡板通,止公差带如 下:CF16法兰卡 板CD.一2】_3H8: 通端上偏差=EI+Z+T/2=O+0.005+0.0034/2=0.0067mmf 下偏差=EI+Z—T/2=O+0.OO5—0.0034/2=0.0033mm 止端上偏差=ES—O.033 下偏差一ES--T一0.033—0.034=0.0296fi2m 按上述方法依次类推,找出不同规格法兰卡板通,止端上下偏差机械尺寸见表1. 密封圈选用无氧铜材料制造,硬度较软,在加工和搬运过程,有可能不慎使之变为椭圆, 使用环规既可检验其外径尺寸,又可检查椭圆度,使用卡板就不合适了根据国标GB1957— 81,1T9,尺寸为+21.3fi2m环规制造公差T=0.004mFi2,位置要素z一0.007mm,~21-3d9 轴用环规偏差选择如下: 通端上偏差es—z+T/2=一0,065—0.007+0.00~/2:一0.005一一0.07mm 下偏差一es—Z一丁/2一一0,065—0.009一一0.074(ram) 止端上偏差一ei-i-T一一0.117+0.O04一一O.113(ram) 下偏差=ei=一0.】17(ram) 按上述方法依次类推,找出不同规格密封圈环规通,上端上,下偏差机械尺寸(表2) 再将上面通,止端上,下偏差计算转换成图纸标注形式,上公差为"0",则下偏差为计算 公差之差. 第4期蒋道潸等:CONFLATSEAL超高真空莹兰及密封圈量规的诗设计51 3结束语 设计超高真空CONFLATSEAI法兰和密封凋工作量规,利用量规检查法兰的机械尺 寸,保证了加工和装配质量,对超高真空和极高真空系统的真空获得非常有利.同时,法兰刀 口遭磕碰修理后改变了刀口形状,刀尖圆角也增大;或一对法兰装配后顶角错位, 或装配过 程盲目增加螺拴力矩使刀口受压变形,利用量规可定性地判断损坏程度,分析它们 对密封性 能的影响,有一定参考价值. 裹1涪兰卡遣,止?上下蔓机挂尺寸 位置要素制造公差上下值差 +DlmmZl ~,mT/~,m通螬止端 +0,0057+0.033 15CF北1.3H821.3o053.4+0 ,0030+0.0295 +o,008+003925CF帕5H83500196 +0.004+0.35 +0.008+0.03035CF 't,48.15H848.15+o06+0 , 004+0.035 +0.O095—0.046350CF461 .0H85100"674,6+0047+0 ,0414 a-0.0107+0.054 63CF帕2.4H882.4+n0148+ 0.0053+0.0496 +o.012+o.063lO0CF12O . 5H8i2053B+ o.o00+0.057 +o.o135+00722OOCF+zz2 . iH8222100107 +o00465+0.065 囊2密封一环规叠,止精上下儡蔓机挂尺寸 位t要素制造公差上下犏差D lntmZ/#mT/ , um通规止规 ? — 0.070—0Il3CFl5Z19:7—— o.o74一O.1l7 — 0.0855一O137CF2535d9:8 …00905—0.142 — 0.0855—0.137CF3548 . 13d9:~:8——00905—0.142 —— 0905——0.168CF5061 . 6d9:6—0. 1l2—0.174 —— 0.i265—0.200CF 63824d9:l0— 0.1335—0.207 — 0.150—0.2CF1O01209:l28— 0.151——0.243 — 0.153一O.237CFl50171 . 3a92;::128—0,161—0245 CF2002Z2.1dg:.——0i795—0.276— 0.1885——0.285 参考文献 1真空设计手册(上册),国防工业出版杜 2薛彦成主编.公差配合与技术测量,机械工业出版社