CN103016728B - 高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，包括密封盖体，密封盖体包括塞体，塞体的下部开有拱形腔，塞体的外部安装有密封冲头套，密封冲头套下端的外壁上开有环形的楔形槽，在该楔形槽内匹配安装有楔形密封环，在密封冲头套的楔形槽处设有顶持楔形密封环的刚性压环。本发明瞄准大、中型高压或超高压容器的端部环面动态、静态液压密封需求，在保证密封性能的前提下，通过优化的密封部件结构，实现根据容器内部的压力变化，自适应动态调整密封部件的预紧力。在容器端部装配时，由于允许存在一定的初始装配间隙，可明显降低装配难度。本发明能够很好地解决密封部件密封的可靠性与零部件装配预紧状态拆装困难的一对矛盾难题。

Description

高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置

技术领域

本发明涉及一种大尺寸、超高压的容器端部环面的动态、静态液压密封自适应补偿增强技术领域，尤其涉及一种高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置。

背景技术

高压容器或超高压容器的密封装置是容器装配和作业中最重要的密封部件，基于高压或超高压容器端部的密封部件既要保证其装配密封性能，又必须在初始装配时，保证容器筒壁和端部密封部件之间为间隙配合，以便于灵活地组装。高压容器或超高压容器的密封装置在初始装配和作业密封这两方面上是一对不可避免的矛盾。

根据实际的使用情况，装配时，基本只能靠密封盖体的自重来克服初始密封摩擦力，以完成组装和内部被封闭空气的排空。一般情况下，密封盖体很难一次性自动下落到装配位置，经常需要采用一些外部辅助设备或措施，才能最终完成密封部件的组装。而且，装配完成后，要保证容器正常的高压作业，容器必须完全地达到密封状态，但由于容器在装配时需要部件间的间隙配合，所以装配后，密封部件与高压容器之间往往存在着空隙，须采取弥补措施（如加填料等），否则会影响其密封效果。但由于填料操作较为麻烦，且密封效果也不理想，这就严重影响着高压容器或超高压容器的作业性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，通过自适应补偿增强技术原理并优化了密封盖体的结构，能够有效地解决上述技术问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，包括密封盖体，密封盖体主要由塞体构成，所述塞体的下部开有拱形腔，塞体的外部安装有密封冲头套，密封冲头套下端的外壁上开有环形的楔形槽，在该楔形槽内匹配安装有楔形密封环，在密封冲头套的楔形槽处设有顶持楔形密封环的刚性压环。

为了更好地实现本发明的密封效果，所述刚性压环与楔形密封环之间安装有密封压环。

为了实现更好的密封效果，所述刚性压环与密封冲头套的下端端部之间安装有橡胶密封圈，所述密封压环与楔形密封环之间安装有橡胶密封圈，该橡胶密封圈与高压容器的筒壁紧密作用，橡胶密封圈由于预压缩而产生预紧力，在高压容器低压作业时段时，该预紧力能实现容器的密封作用。

进一步的技术方案：所述密封冲头套的外表壁凹陷有若干环形槽，在环形槽内安装有橡胶密封圈。

本发明提供一种拱形腔的形状结构技术方案：所述拱形腔整体结构呈球拱形或圆柱拱形或台阶拱形。

本发明提供一种密封冲头套的制造材料技术方案：所述密封冲头套和楔形密封环均由锡青铜材料制造而成。

作为本发明的一种优选的技术方案是，所述密封盖体还包括有密封端盖，所述密封端盖设于塞体远离拱形腔的一端端部。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明瞄准大、中型高压或超高压容器的环形端部动态、静态液压密封需求，在保证密封性能的前提下，通过优化的密封部件结构，实现随着容器内部压力的升高，密封装置局部受力膨胀，从而自适应动态调整密封部件的预紧力。在容器装配时，由于允许一定的初始装配间隙，本发明能够确保容器超高压工作状态中可靠的密封性能，同时能够有效地避免当前存在的密封部件过度预紧缺陷，从而很好地解决了密封部件密封的可靠性与零部件预紧状态拆装困难的一对矛盾难题。

（2）本发明采用楔形密封环加橡胶密封圈的复合密封结构，在装配时，楔形密封环与钢模套容器的筒体间采用适度的间隙配合，避免了塞体刚装入时产生不必要的卡滞。在低压时段的密封由橡胶密封圈的预压缩来保证，由于橡胶密封圈为刚性软材料，实现了低压时段的密封作用，并提供了钢模套容器或其它高压容器的初始压力提供。

（3）本发明能够提高密封部件的重复利用率，有效降低了成本。本发明还可适用于容器端部塞体的轴向动密封工况需求。

附图说明

图1为本发明使用时的剖面结构示意图；

图2为图1中的局部放大示意图；

图3为密封冲头套的半剖结构示意图；

图4为楔形密封环的结构示意图；

图5为密封压环的结构示意图；

图6为刚性压环的结构示意图；

图7为本发明使用时的整体结构示意图；

图8为本发明的密封部位无约束时的径向位移数值模拟分析图；

图9为本发明的密封部位无约束时的等效应力数值模拟分析图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－密封盖体，2－塞体，3－密封端盖，4－钢模套容器，5－密封冲头套，6－刚性压环，7－密封压环，8－橡胶密封圈，9－楔形密封环，10－模套环，21－拱形腔，41－模套连接件，51－环形槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：

实施例

如图1～图9所示，一种高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，包括密封盖体1，密封盖体1主要由塞体2构成，塞体2的下部开有拱形腔21（其结构如图1所示），塞体2的外部安装有密封冲头套5（其结构如图3所示）。密封冲头套5下端的外壁上开有环形的楔形槽（图中未示出，在图2的放大示意图中与如下楔形密封环9环形配合的部分），在该楔形槽内匹配安装有楔形密封环9，楔形密封环9结构如图4所示，楔形密封环9截面呈楔形三角形或者其它楔形形状，楔形密封环9的倾斜面与配合使用的容器筒壁所成的夹角最好为30°～45°，在制造时，本楔形密封环9由铜或锡青铜等柔性耐磨材料制造。在密封冲头套5的楔形槽处设有顶持楔形密封环9的刚性压环6。请参见图6，本实施例的刚性压环6的横截面为倒“T”字形状，刚性压环6通过螺栓安装于塞体2或者密封冲头套5的下端端部。

如图1、图2所示，刚性压环6与楔形密封环9之间安装有密封压环7。

如图1、图2所示，刚性压环6与密封冲头套5的下端端部之间安装有橡胶密封圈8，密封压环7与楔形密封环9之间安装有橡胶密封圈8，橡胶密封圈8可以安装于密封压环7与楔形密封环9之间。

如图2所示，密封冲头套5的外表壁凹陷有若干环形槽51，在环形槽51内安装有橡胶密封圈8，该橡胶密封圈8与钢模套容器4的内壁柔性配合，可以起到很好的辅助密封作用。

本发明的拱形腔21整体结构呈球拱形或圆柱拱形或台阶拱形或者其它拱形形状，图1示出本发明的一种拱形腔21结构，其整体结构呈球拱形。

本发明的密封冲头套5由锡青铜材料制造而成，能够充分利用锡青铜材料的刚性缩变性和高耐磨性能，与本发明所设计的结构一起实现更好的密封、耐磨作用，当然也可以为其它软钢材或机械材料。

请参见图1，密封盖体1还包括有密封端盖3，该密封端盖3设于塞体2远离拱形腔21一端端部。

本发明的使用原理如下：

使用时，将本密封装置安装于钢模套容器4（也可以为其它高压或超高压容器，应用时，只要按照本发明的结构对应匹配设置即可）内，安装时，由于本密封装置的塞体2与钢模套容器4采取间隙配合，所以本密封装置的塞体2能很容易、顺畅地全部下滑并落到钢模套容器4中，通过采用本发明的自适应增强补偿技术（即本发明液压密封原理），由于优化了密封盖体的结构，能够有效解决本发明的技术难题，并取得良好的密封效果。

本发明液压密封原理为：在密封盖体1的塞体2下部开有拱形腔21（拱形结构设计，如图1所示），钢模套容器4在工作过程中，在钢模套容器4的液体（尤其是在拱形腔21内的液体）形成高压的液压，该液压会挤压刚性压环6、密封压环7、所有橡胶密封圈8和楔形密封环9等部件，密封盖体1的塞体2下部拱形腔21与密封冲头套5发生局部微膨胀变形；并且，由于该液压挤压橡胶密封圈8和楔形密封环9，这就会弥补初始的装配间隙，从而实现自适应补偿增强的目的。在压力作用下，楔形密封环9沿密封冲头套5的楔形槽内向上运动，从而使得密封效果更佳，为钢模套容器4或其它容器提供了更高标准的密封技术。

本密封装置采用楔形密封环9加橡胶密封圈8的复合密封结构，在装配时，楔形密封环9与钢模套容器4的筒体间采用适度的间隙配合，避免了塞体2刚装入时产生不必要的卡滞，在低压时段的密封由橡胶密封圈8的预压缩来保证，由于橡胶密封圈8为刚性软材料，满足了低压时段的密封要求，并提供了钢模套容器4或其它高压容器的初始压力提供。

请参见图7，在安装本密封装置后，可以在钢模套容器4（或其它高压容器）的上端端部设有模套连接件41，通过该模套连接件41匹配密封安装有模套环10，该模套环10与本密封装置的密封端盖3共同应用于钢模套容器4的端部部位，更加提高了本发明的密封性能。

图8表示出本发明的密封部位无约束时的径向位移数值模拟分析图，由此可以得知：由于本发明设置有若干橡胶密封圈8，可以在低压时段达到很好的密封效果，从而提供初始内压力；在高压容器工作时，随着内部压力升高，塞体2拱形腔壁相应膨胀，能够弥补装配间隙，补偿增强高压时段的密封作业要求。

图9表示出本发明的密封部位无约束时的等效应力数值模拟分析图，本密封装置的塞体2侧壁和密封冲头套5在受到钢模套容器4内压力作用时的应力分布，能满足高压容器的工况强度要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，包括密封盖体(1)，密封盖体(1)主要由塞体(2)构成，其特征在于：所述塞体(2)的下部开有拱形腔(21)，塞体(2)的外部安装有密封冲头套(5)，密封冲头套(5)下端的外壁上开有环形的楔形槽，在该楔形槽内匹配安装有楔形密封环(9)，在密封冲头套(5)的楔形槽处设有顶持楔形密封环(9)的刚性压环(6)；所述刚性压环(6)与楔形密封环(9)之间安装有密封压环(7)；所述密封压环(7)与楔形密封环(9)之间安装有橡胶密封圈(8)。

2.按照权利要求1所述的高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，其特征在于：所述拱形腔(21)整体结构呈球拱形或圆柱拱形或台阶拱形。

3.按照权利要求1所述的高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，其特征在于：所述刚性压环(6)与密封冲头套(5)的下端端部之间安装有橡胶密封圈(8)。

4.按照权利要求1或3所述的高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，其特征在于：所述密封冲头套(5)的外表壁凹陷有若干环形槽(51)，在环形槽(51)内安装有橡胶密封圈(8)。

5.按照权利要求4所述的高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，其特征在于：所述密封冲头套(5)和楔形密封环(9)均由锡青铜材料制造而成。

6.按照权利要求1所述的高压容器端部环面自适应补偿增强液压密封装置，其特征在于：所述密封盖体(1)还包括有密封端盖(3)，所述密封端盖(3)设于塞体(2)远离拱形腔(21)一端端部。