CN102943938A - 一种自适应式浮动密封机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应式浮动密封机构，具体涉及一种承载高温低压管道构件对接处的密封结构。所述密封机构包括恢复簧、悬浮密封座、柔性波纹管、管道Ⅰ、密封圈、管道Ⅱ和施力螺栓；所述密封机构采用端面与径向密封相结合的结构形式；装配完成后，可通过调整施力螺栓调整恢复簧的长短来改变其对密封处的预紧力，同时借助组成密封机构的零部件能在一定角度范围可运动的特点，达到密封面自修正的目的。即使存在一定的装配误差或两密封构件间的密封面存在微小的位置偏差，均能使密封处达到密封效果。

Description

一种自适应式浮动密封机构

技术领域

本发明涉及一种自适应式浮动密封机构，具体涉及一种承载高温低压管道构件对接处的密封结构。

背景技术

目前，较大直径的供、排气管道之间的连接大多采用焊接工艺或法兰结构，在工程安装及施工上难以保证准确的装配位置和精度。特别是在野外作业时，一旦装配完成后就难以消除装配或焊接后带来的内应力，尤其在使用过程中，当周围环境或地质等发生微小变化时，会导致供、排气管道出现泄漏现象。而且，在实际工程中两管道之间的密封表面需经常开启，因此在重复装配的过程中会存在一定的装配误差。或重复对接密封时，两管道之间的密封面存在微小的位置偏差，使密封处达不到密封效果。

发明内容

本发明的目的是结合端面或法兰式密封的基本原理，提供一种自适应式浮动密封机构，以提高长管系管道对接处的密封效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种自适应式浮动密封机构，所述密封机构包括恢复簧、悬浮密封座、柔性波纹管、管道Ⅰ、密封圈、管道Ⅱ；

其中，管道Ⅰ和管道Ⅱ为需要连接的长管系管道；在管道Ⅰ的一端设有连接法兰，在管道Ⅱ一端的外圆上设有环形支撑面；

在柔性波纹管的两端均设有连接法兰，其中一端的法兰前端为球型面；

所述悬浮密封座为管状结构，其一端设有与管道Ⅱ的环形支撑面相对应的凸台；悬浮密封座的内孔与凸台端面之间为圆锥面过渡；悬浮密封座的外圆上沿周向开有环形凹槽，用于安装密封圈；

所述密封机构的连接关系如下：

悬浮密封座安装密封圈的一端套装在管道Ⅱ内，在悬浮密封座和管道Ⅱ之间形成径向密封；

在悬浮密封座的凸台下沿和管道Ⅱ环形支撑面之间沿周向均布安装有恢复簧；

柔性波纹管一端法兰的球型面与悬浮密封座一端的圆锥面相配合，配合处可实现转动；

柔性波纹管的另一端通过法兰与管道Ⅰ上的法兰固定连接；

优选在环形支撑面的凹槽内设有调整块和施压块，两者之间为球面配合，调整块的上端与恢复簧抵触，施力螺栓穿过环形支撑面的底面并与施压块的底面相抵，实现恢复簧、环形支撑面与凸台之间的压紧配合，保证恢复簧受力均匀；

其中，恢复簧可依据实际使用情况选择压缩弹簧、蝶形弹簧或其他受压变形的簧类弹性元件。

有益效果

本发明提供了一种自适应式浮动密封机构，所述密封机构能够保证，即使管道Ⅰ和管道Ⅱ在开启、闭合后，装配面不平行或出现微小的位置偏差时，将密封机构中的密封面设计成浮动式结构；该密封机构能在无外界机构的作用下，借助构件自身产生的变形而发出的弹力，使密封件达到预期的密封效能，即利用密封构件的组成部分，弹性材料在受力的作用下发生弹性变形的原理，在一定范围内具有自动调整或修正位置的功能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明所述的自适应式浮动密封机构的剖视图；

图2是本发明所述的自适应式浮动密封机构的悬浮密封座的剖视图。

其中，1-恢复簧、2-悬浮密封座、3-柔性波纹管、4-管道Ⅰ、5-密封圈、6-调整块、7-施压块、8-管道Ⅱ、9-施力螺栓、10-圆锥面。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明做进一步说明。

图1显示了本发明一种自适应式浮动密封机构的结构装配示意图，所述密封机构包括恢复簧1、悬浮密封座2、柔性波纹管3、管道Ⅰ4、密封圈5、调整块6、施压块7、管道Ⅱ8和施力螺栓9，所述密封圈5为冲压型金属○型圈；

其中，管道Ⅰ4和管道Ⅱ8为需要连接的长管系管道；在管道Ⅰ4的一端设有连接法兰，在管道Ⅱ8一端的外圆上设有环形支撑面；

在柔性波纹管3的两端均设有连接法兰，其中一端的法兰前端为球型面；

所述悬浮密封座2为管状结构，其一端设有与管道Ⅱ8的环形支撑面相对应的凸台；悬浮密封座2的内孔与凸台端面之间为圆锥面过渡；悬浮密封座2的外圆上沿周向开有环形凹槽，用于安装密封圈5。

所述密封机构的连接关系如下：

为保证密封面具有足够的预紧力，将密封圈5装配在悬浮密封座2上的环形凹槽内，再将悬浮密封座2装入管道Ⅱ8中，由于是径向密封，因此悬浮密封座2在管道Ⅱ8中能够沿轴向运动，还具备一定角度的转动功能，同时借用密封圈5具有在一定温度下受热膨胀的功能，以提高该处的密封效果；

如图2所示，为增大密封处的预紧力，在悬浮密封座2的凸台下沿和管道Ⅱ8环形支撑面之间沿周向均布安装有若干恢复簧1；由于悬浮密封座2在管道Ⅱ8内可产生相对位移，因此装配完成后，恢复簧1通常呈自由装态；恢复簧1可依据实际使用情况选择压缩弹簧、蝶形弹簧或其他受压变形的簧类弹性元件。

柔性波纹管3一端法兰的球型面与悬浮密封座2一端的圆锥面10相配合，配合处可实现转动；所述球型面尺寸与悬浮密封座2上的圆锥面10相匹配，这样设计的目的是在装配过程中借助柔性波纹管3实现自身能够在一定角度可转动、在长度上具有一定的压缩量，从而对密封面施加一定的预紧力。为使柔性波纹管3上的球型面能与悬浮密封座2上的圆锥面10可靠接触，且具备密封的效能，采用的是球面对锥面的线密封方式，这样即使密封面存在不平行或出现微小的位置或角度偏差，导致两密封面中心产生偏差时，由于采用了上述配合方式，所述密封机构能在无外界干预的情况下，借助自身的结构，使得柔性波纹管3上的球型面能与悬浮密封座2上的圆锥面10可靠对接，并具备一定的方位自修正能力；

将柔性波纹管3另一端的法兰盘端通过紧固螺栓与管道Ⅰ4上的法兰固定连接；连接时在密封面间需加装密封垫以确保密封，亦可采用焊接的方法连接；

所述密封机构的装配方式为：首先用专用工具将悬浮密封座2压向管道Ⅱ8的端面，待悬浮密封座2上的圆锥面10基本与柔性波纹管3上的球型面对中时，拆除专用工具，在恢复簧1的作用下，使得悬浮密封座2上的圆锥面10与柔性波纹管3上的球型面接触，此时恢复簧1和柔性波纹管3的长度均较各自的自由长度短些，这样设计的目的是为增加密封面处的预紧力。

为确保密封性，可进一步对恢复簧1施压，采取的方法是：在恢复簧1与管道Ⅱ8环形支撑面的凹槽之间增设调整块6和施压块7；为使恢复簧1在受到外力作用时能均匀地被压缩，所述调整块6的上端为平面，与恢复簧1抵触，下端为球面；所述施压块7上设有与调整块6球面相配合的凹面，通过旋转施力螺栓9穿过环形支撑面的底面抵住施压块7底部，这样设计的目的是：在旋紧或扭松施力螺栓9时，可保证施压块7与调整块6同轴做上下运动，使恢复簧1受力均匀，同时借助柔性波纹管3在一定角度范围内具有一定的可调整量，达到密封面自修正的目的。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (4)

1.一种自适应式浮动密封机构，其特征在于：所述密封机构包括恢复簧（1）、悬浮密封座（2）、柔性波纹管（3）、管道Ⅰ（4）、密封圈（5）、管道Ⅱ（8）；

其中，管道Ⅰ（4）和管道Ⅱ（8）为需要连接的长管系管道；在管道Ⅰ（4）的一端设有连接法兰，在管道Ⅱ（8）一端的外圆上设有环形支撑面；

在柔性波纹管（3）的两端均设有连接法兰，其中一端的法兰前端为球型面；

所述悬浮密封座（2）为管状结构，其一端设有与管道Ⅱ（8）的环形支撑面相对应的凸台；悬浮密封座（2）的内孔与凸台端面之间为圆锥面过渡；悬浮密封座（2）的外圆上沿周向开有环形凹槽，用于安装密封圈（5）；

所述密封机构的连接关系如下：

悬浮密封座（2）安装密封圈（5）的一端套装在管道Ⅱ（8）内，在悬浮密封座（2）和管道Ⅱ（8）之间形成径向密封；

在悬浮密封座（2）的凸台下沿和管道Ⅱ（8）环形支撑面之间沿周向均布安装有恢复簧（1）；

柔性波纹管（3）一端法兰的球型面与悬浮密封座（2）一端的圆锥面（10）相配合，配合处可实现转动；

柔性波纹管（3）的另一端通过法兰与管道Ⅰ（4）上的法兰固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种自适应式浮动密封机构，其特征在于：在环形支撑面的凹槽内设有调整块（6）和施压块（7），两者之间为球面配合，调整块（6）的上端与恢复簧（1）抵触，施力螺栓（9）穿过环形支撑面的底面并与施压块（7）的底面相抵。

3.根据权利要求1所述的一种自适应式浮动密封机构，其特征在于：所述恢复簧（1）为受压变形的簧类弹性元件。

4.根据权利要求3所述的一种自适应式浮动密封机构，其特征在于：恢复簧（1）为压缩弹簧或蝶形弹簧。

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