CN103953763B - 基于单向截止阀的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单向截止阀的密封结构，包括：截止阀阀瓣、截止阀密封圈、紧固螺钉、单向阀阀杆以及腔体，其中，截止阀阀瓣，与截止阀密封圈贴合固定连接，在朝向腔体空腔的方向设置有用于固定紧固螺钉的固定槽；截止阀密封圈的中心部位设置有用于贯穿设置紧固螺钉的通孔，并紧密贴合设置于截止阀阀瓣和单向阀阀杆之间；单向阀阀杆，与截止阀密封圈紧密贴合，且单向阀阀杆上设置有用于固定紧固螺钉的固定孔；紧固螺钉，将单向阀阀杆、截止阀密封圈以及截止阀阀瓣紧密贴合固定；腔体的端口处形成朝向端口方向收缩的锥形空腔结构。本发明解决了低温介质的密封结构在多次加注后其单向阀出现结构失衡，导致密封失效的问题。

Description

基于单向截止阀的密封结构

技术领域

本发明涉及密封结构领域，更具体地涉及一种基于单向截止阀的密封结构。

背景技术

目前，密封结构(密封装置)广泛应用于航空、航天、军事、工业等领域中，对于常见的工业应用，密封结构可以使用于低温介质的封存、贮藏、运输，其中的低温介质可以是：LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)、液氮、液氩等介质。

通常，应用于上述低温介质的密封结构，其加注设备都采用单向阀加唇形蓄能密封圈结构密封，单向阀在有内压的情况下依靠聚四氟乙烯垫圈或聚三氟乙烯垫圈实现密封。

但是，现有低温介质加注设备的缺点为结构设计缺乏整体考虑，密封结构尺寸不能多次重复性使用，使用单向阀的密封结构在实现多次加注后，单向阀结构会出现结构性失衡，导致密封圈结构的密封失效。从现场加注数据统计，现有密封结构只能够保证2500次到4000次加注不出现低温介质泄漏，一旦低温加注设备出现泄漏后，低温介质会从加注装置接口处喷射出来，导致操作人员受伤，存在严重的安全隐患。

因此，如何解决低温介质的密封结构在多次加注后其单向阀出现结构失衡，导致密封失效，便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供了一种基于单向截止阀的密封结构，以解决低温介质的密封结构在多次加注后其单向阀出现结构失衡，导致密封失效的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于单向截止阀的密封结构，包括：截止阀阀瓣、截止阀密封圈、紧固螺钉、单向阀阀杆以及腔体，其中，

所述截止阀阀瓣，与该截止阀密封圈贴合固定连接，该截止阀阀瓣的形状与该腔体的端口处的形状相匹配，且该截止阀阀瓣朝向腔体空腔的方向设置有用于固定该紧固螺钉的固定槽；

所述截止阀密封圈，为环形密封圈，该截止阀密封圈的中心部位设置有用于贯穿设置该紧固螺钉的通孔，并紧密贴合设置于该截止阀阀瓣朝向该腔体空腔的端面和该单向阀阀杆之间；

所述单向阀阀杆，朝向该腔体的端口方向的端面与该截止阀密封圈紧密贴合，且该单向阀阀杆朝向该腔体的端口方向的端面中心处设置有用于固定该紧固螺钉的固定孔，通过该紧固螺钉与该截止阀阀瓣固定连接；

所述紧固螺钉，通过该单向阀阀杆上的固定孔、截止阀密封圈上的通孔以及截止阀阀瓣上的固定槽，将该单向阀阀杆、截止阀密封圈以及截止阀阀瓣紧密贴合固定；

所述腔体，内部形成空腔式的灌注通道，该灌注通道在该腔体的端口处形成朝向端口方向收缩的锥形空腔结构。

其中，优选地，由所述截止阀阀瓣、截止阀密封圈、紧固螺钉、单向阀阀杆组成的单向截止阀阀芯在所述腔体内的所述空腔式的灌注通道朝向所述该腔体的端口方向运动。

其中，优选地，所述单向截止阀阀芯运动至所述腔体内的锥形空腔结构中的锥面处，该单向截止阀阀芯中的该截止阀密封圈与所述锥面接触后密封。

其中，优选地，在所述腔体内所形成的所述空腔式的灌注通道中，位于该腔体端口处的锥形空腔结构的密封面角度为60°。

其中，优选地，所述空腔式的灌注通道的密封直径为33.5mm。

其中，优选地，所述截止阀阀瓣朝向所述腔体的所述空腔式的灌注通道的端面尺寸为22mm。

其中，优选地，所述截止阀密封圈的厚度为2.8±0.05mm。

与现有技术相比，本发明所述的一种基于单向截止阀的密封结构，达到了如下效果：

1)本发明通过在腔体中的灌注通道内设置带有锥面的锥形空腔结构，当截止阀密封圈与加注通道内壁的锥面结构发生接触时，由于加注装置内部低温介质压力大于外部空气压力，将该截止阀密封圈外边缘与加注通道内壁的锥面结构压紧从而实现密封目的。有效解决了低温介质的密封结构在多次加注后其单向阀出现结构失衡，导致密封失效的问题。

2)本发明通过合理减小截止阀阀瓣端面直径，保证了在受到过大的非轴向力作用时不会失稳，同时，合理增加截止阀密封圈厚度，保证了在受到过大的非轴向力作用时不会出现密封圈压缩量不均匀情况。

3)本发明将导致密封失效从加注4000次出现泄漏的可靠水平有效提高到加注12000次以上出现泄漏的可靠水平。

当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例所述的基于单向截止阀的密封结构的结构图。

图2是本发明实施例中所述单向截止阀阀芯在所述腔体9内运动并进行密封的示意图。

图3是本发明实施例中所述腔体9的优选具体结构图。

图4是本发明实施例中所述截止阀阀瓣17的优选具体结构图。

图5是本发明实施例中所述截止阀密封圈18的优选具体结构图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

如图1所示，为本发明所述的一种基于单向截止阀的密封结构，包括：单向截止阀阀芯和腔体9，其中，

所述单向截止阀阀芯包括：截止阀阀瓣17、截止阀密封圈18、紧固螺钉40、单向阀阀杆21，其中，

截止阀阀瓣17，与该截止阀密封圈18贴合固定连接，该截止阀阀瓣17的形状与该腔体9的端口处的形状相匹配，且该截止阀阀瓣17朝向腔体9空腔的方向设置有用于固定该紧固螺钉40的固定槽。

截止阀密封圈18，为环形密封圈，该截止阀密封圈18的中心部位设置有用于贯穿设置该紧固螺钉40的通孔，并紧密贴合设置于该截止阀阀瓣17朝向该腔体9空腔的端面和该单向阀阀杆21之间。

单向阀阀杆21，朝向该腔体9的端口方向的端面与该截止阀密封圈紧密贴合，且该单向阀阀杆21朝向该腔体9的端口方向的端面中心处设置有用于固定该紧固螺钉40的固定孔，通过该紧固螺钉40与该截止阀阀瓣17固定连接。

紧固螺钉40，通过该单向阀阀杆21上的固定孔、截止阀密封圈18上的通孔以及截止阀阀瓣17上的固定槽，将该单向阀阀杆21、截止阀密封圈18以及截止阀阀瓣17紧密贴合固定。

腔体9，内部形成空腔式的灌注通道，该灌注通道在该腔体9的开口处形成朝向开口方向收缩的锥形结构，且该单向截止阀阀芯在该腔体9中形成的空腔中移动。

在本实施例中，如图2所示，由截止阀阀瓣17、截止阀密封圈18、紧固螺钉40、单向阀阀杆21组成的单向截止阀阀芯沿着图2中的黑色标注箭头的方向运动，当该截止阀密封圈18与加注通道内壁的锥面结构发生接触时(图2中的S1区域)，由于加注装置内部低温介质压力大于外部空气压力，将该截止阀密封圈18外边缘与加注通道内壁的锥面结构压紧从而实现密封目的。虽然当加注设备完成加注动作后，截止阀密封圈18会受到磨损，但由于本实施例中(图2中的S1区域)的锥形空腔结构，可以将截止阀密封圈18的磨损程度降至最低，进一步增加了加注次数。

作为本实施例中的优选方式：

如图3所示，在腔体9内所形成的空腔式的灌注通道中，位于该腔体9端口处的锥形空腔结构的密封面角度为60°，内通道密封直径Φ33.5mm。

如图4所示，该截止阀阀瓣17朝向腔体9的空腔式的灌注通道的端面尺寸为Φ22mm，小于目前通常使用的截止阀阀瓣端面Φ24mm。

如图5所示，该截止阀密封圈18的厚度为2.8±0.05mm，大于目前通常使用的截止阀密封圈厚度2.0±0.05mm。

需要说明的是，过多减小截止阀阀瓣端面直径将会导致截止阀阀瓣强度降低，受到过大的非轴向力作用时会失稳，过多增加截止阀密封圈厚度会导致截止阀阀芯整体强度不够，受到过大的非轴向力作用时会出现密封圈压缩量不均匀情况，导致密封失效。

由于本实施例中的上述优选方式，在密封面角度为60°、内通道密封直径Φ33.5mm条件下，截止阀阀瓣端面直径Φ22mm、截止阀密封圈厚度为2.8±0.05mm的尺寸设计为最优设计。

而且，在密封面角度为60°、内通道密封直径Φ33.5mm条件下，本申请通过减小截止阀阀瓣17端面直径、增加截止阀密封圈18厚度等措施，提高了截止阀密封的可靠性，从加注4000次出现泄漏的可靠水平提高到加注12000次以上出现泄漏的可靠水平。截止阀端面尺寸过小或截止密封圈厚度过大都不能保证截止阀结构的稳定性，采用本申请的优选方式达到了提高密封可靠性目的，消除潜在安全隐患。

与现有技术相比，本发明所述的一种基于单向截止阀的密封结构，达到了如下效果：

1)本发明通过在腔体中的灌注通道内设置带有锥面的锥形空腔结构，当截止阀密封圈与加注通道内壁的锥面结构发生接触时，由于加注装置内部低温介质压力大于外部空气压力，将该截止阀密封圈外边缘与加注通道内壁的锥面结构压紧从而实现密封目的。有效解决了低温介质的密封结构在多次加注后其单向阀出现结构失衡，导致密封失效的问题。

2)本发明通过合理减小截止阀阀瓣端面直径，保证了在受到过大的非轴向力作用时不会失稳，同时，合理增加截止阀密封圈厚度，保证了在受到过大的非轴向力作用时不会出现密封圈压缩量不均匀情况。

3)本发明将导致密封失效从加注4000次出现泄漏的可靠水平有效提高到加注12000次以上出现泄漏的可靠水平。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种基于单向截止阀的密封结构，其特征在于，包括：截止阀阀瓣、截止阀密封圈、紧固螺钉、单向阀阀杆以及腔体，其中，

所述截止阀阀瓣，与该截止阀密封圈贴合固定连接，该截止阀阀瓣的形状与该腔体的端口处的形状相匹配，且该截止阀阀瓣朝向腔体空腔的方向设置有用于固定该紧固螺钉的固定槽；

所述截止阀密封圈，为环形密封圈，该截止阀密封圈的中心部位设置有用于贯穿设置该紧固螺钉的通孔，并紧密贴合设置于该截止阀阀瓣朝向该腔体空腔的端面和该单向阀阀杆之间；

所述单向阀阀杆，朝向该腔体的端口方向的端面与该截止阀密封圈紧密贴合，且该单向阀阀杆朝向该腔体的端口方向的端面中心处设置有用于固定该紧固螺钉的固定孔，通过该紧固螺钉与该截止阀阀瓣固定连接；

所述紧固螺钉，通过该单向阀阀杆上的固定孔、截止阀密封圈上的通孔以及截止阀阀瓣上的固定槽，将该单向阀阀杆、截止阀密封圈以及截止阀阀瓣紧密贴合固定；

所述腔体，内部形成空腔式的灌注通道，该灌注通道在该腔体的端口处形成朝向端口方向收缩的锥形空腔结构；

由所述截止阀阀瓣、截止阀密封圈、紧固螺钉、单向阀阀杆组成的单向截止阀阀芯在所述腔体内的所述空腔式的灌注通道朝向所述该腔体的端口方向运动；

所述单向截止阀阀芯运动至所述腔体内的锥形空腔结构中的锥面处，该单向截止阀阀芯中的该截止阀密封圈与所述锥面接触后密封。

2.如权利要求1所述的基于单向截止阀的密封结构，其特征在于，在所述腔体内所形成的所述空腔式的灌注通道中，位于该腔体端口处的锥形空腔结构的密封面角度为60°。

3.如权利要求2所述的基于单向截止阀的密封结构，其特征在于，所述空腔式的灌注通道的密封直径为33.5mm。

4.如权利要求1所述的基于单向截止阀的密封结构，其特征在于，所述截止阀阀瓣朝向所述腔体的所述空腔式的灌注通道的端面尺寸为22mm。

5.如权利要求1所述的基于单向截止阀的密封结构，其特征在于，所述截止阀密封圈的厚度为2.8±0.05mm。