CN104024705B - 容器密封环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于高压容器的密封环，其由环形主体、聚合物衬垫（3）和密封衬垫（4）形成，环形主体由至少两个部分构成，其中所述环接触高压盖（5）的表面和容器（6）的表面，并包括至少第一部分（1），第一部分通过机械止挡件（7）连接第二部分（2），第二部分（2）与所述第一部分（1）是同心的，其中所述第二部分（2）的半径与第一部分（2）的半径具有相同或不同的尺寸。

Description

容器密封环
技术领域
本发明可用于封闭系统的一部分，更具体地，可用于经受高压的容器的密封系统，并且涉及一种容器密封环，其实现了在延长的使用寿命期内的优化的密封，并减少了在被密封的容器中的损害。
背景技术
当今，存在于用于经受高压的容器的密封系统中的一个主要问题是，当要寻找具有优化的密封同时具有延长的使用寿命的密封系统时，选择受到限制，这是因为没有一种材料具有用来满足密封材料完成任务产生的所述需求的性质。
迄今，已考虑的最佳方案是使用具有低杨氏模量的高强度材料，因而其能够容易地扩展而封闭与高压容器之间存在的间隙，使得衬垫中产生的应力尽可能地低，在某些情况下，已考虑对衬垫添加耐磨涂层，以减少可能由容器造成的损害。
这些耐磨处理赋予了产生摩擦力的部件的耐磨特性；但问题在于，当打开和关闭容器以装入产品时，因为水被用作高压容器的加压手段，水消除了驱动区域（actuation area）的耐摩擦特性，这带来了后续的问题，即，不得不寻找一种材料，其除了具有延长的疲劳寿命外，还为密封提供有利的性质：例如低杨氏模量，从而有利于金属环的操作，因而当封闭与高压容器形成的所述间隙时，聚合物衬垫能够起作用；极佳的断裂韧性，因而延长其寿命；高机械强度，用于支承由于超高压引起的高应力；以及与不锈钢之间的低摩擦系数，用于降低环的容器接触表面的摩擦，因为迄今一直使用的支承环常常由于疲劳而毁坏，导致以它们的破损物密封的高压容器的不可修复的损害。
一些文献（例如西班牙文献ES0282924-U号）描述了具有内部封闭件的高压容器，其中一个密封圈被分成两个部分，其通过楔入而动作，该密封圈的两部分排布所要实现的功能不同于赋予特定性质的功能，以获得双密封环所具有的优点，因此其不能解决所描述的问题。
另一篇文献，WO2007/020099-A2描述了具有金属支承环和两个聚合物密封件的密封衬垫，金属支承环具有涂层以降低摩擦，所述支承环未被分成具有不同材料的两个或更多个不同的部分，并且所述支承环具有实现不同效果的不同结构。
发明内容
本发明涉及一种容器密封环，其提升密封的质量，这是由于其环形主体由至少两个部分构成，这两个部分的材料具有用于实现该环的每个部分的功能的不同的性质，并且它还通过增加疲劳寿命来降低由在被密封的容器中的腐蚀和磨耗引起的损害，这是通过以多于一种材料来配置所述环的功能部分并且将所述环配置以不同的设计来实现的，前者提供了不能在任何其他材料中找到的上述的不同性质，后者使得所述环中产生的最大应力被消除，该最大应力是在外部部分的外径中由于接触容器而产生的，并且在外径处周向应力非常高。
该容器密封环是由环形主体、聚合物衬垫和密封衬垫形成的，其中所述聚合物衬垫可位于环形主体和容器之间，所述密封衬垫可位于密封环的环形主体和容器的顶盖之间，其中所述环形主体可接触高压盖的表面和容器的表面，所述环形主体可包括至少第一部分，所述第一部分通过机械止挡件连接至第二部分，所述第二部分与所述第一部分是同心的，第二部分的半径和第一部分的半径具有相同或不同的尺寸。
作用于密封环上的压力产生了应力，该应力使密封环的环形主体扩展，并接触两个密封表面，因而存在于环形主体和第一表面（容器的顶盖）之间的间隙以及存在于环形主体和第二表面（容器本身）之间的间隙被封闭，从而防止密封衬垫首先以及聚合物衬垫其次从最初存在的间隙挤出。
所述环形主体可因为以下原因而被扩展，即，所述环形主体可包括两个彼此配合的部分，其中一个部分可被分割，因而它可在不需要所述第二部分在所述第一部分上产生周向应力的情况下被扩展。
第一部分可为外环，其可接触容器表面和盖表面。
第二部分可为内环，其可接触盖表面。
为了通过其扩展而消除周向应力，第一部分可被分割，同时密封环仍有效。
在本发明的另一个可能的实施方式中，第一部分和第二部分可简单地被联合（banded）在一起而无需引入残余应力，或者更普遍的是，在内环中引入残余压应力，这会导致提高疲劳寿命。也可在所述第一部分中引入残余压应力，以减少在其外表面上的拉伸应力，该拉伸应力导致因破裂造成的破损，因而残余压应力的引入提高了疲劳寿命。
第一和第二部分可由机械强度为550 MPa至2000 MPa、杨氏模量低于135000 MPa且具有高断裂韧性的金属制成。
第一部分可由具有与容器的材料之间低的摩擦系数并具有高机械强度的金属制成，从而能够支承由高压产生的应力。
在第一部分上形成的切口可相对所述环的半径为对角面。
该金属止挡件可为斜面形状。
聚合物衬垫可接触容器的表面和环形主体的一部分。
密封衬垫可嵌入在第二部分的一部分和高压盖的一部分之间。
环形主体的第一部分的性质可允许通过突出部而将所述主体装配在所述盖和主体之间，所述突出部可围绕环的整个外周延伸。
第二部分可为十字形。
因此，根据所述的发明，本发明的装置代表了对迄今使用的用于封闭系统的密封元件的进步，并且以完全令人满意的方式解决了上述问题，其降低了替换这些密封环的频率，并且能够简单地进行，这降低了公司的成本，并减少了所使用方法的风险，所有这些都通过简单而综合的设计而实现，该设计仅需将其置放于其外壳内即可。
附图说明
作为对正在进行的描述的补充，以及为了更好地理解本发明优选实施方式的特征，作为本发明的一个组成部分，提供了一组附图，其以说明性和非限制性的方式图示了以下内容：
图1显示了本发明的容器密封环在容器内用于密封该封闭空间的所有组合元件的示意性截面图。
图2显示了环形主体的第一部分的立体图，其中可看到被形成用来释放应力的对角切口。该图以截面A-A显示了切口，其细节可在以下附图中观察到。
图3显示了图2的环形主体的截面A-A的视图。
发明的优选实施方式
参考附图，容器密封环的环形主体包括第一部分（1）和第二部分（2），它们优选是外环和内环，并且是同心的，彼此通过斜面形状的机械止挡件（7）连接在一起，机械止挡件（7）用于防止所述内环和外环的分离，其可在本发明的一个可能的实施方式中观察到。
内环具有围绕其整个外周延伸的突出部（10），从而能够装配在高压盖中，其中一个侧面具有光滑的垂直壁，用于设置聚合物衬垫（3），以确保外环和容器（6）之间的密封，这可从图1中看出。
内环优选由钛合金制成，并且优选具有十字形截面，其中一个升高的部分依靠在外环上，另一个升高的部分依靠于高压盖表面（9），因而其延伸而与高压盖表面（9）一起围绕整个外周形成槽，其中密封衬垫（4）被设置在内环和高压盖（5）之间用于密封该间隙，这可从图1中看出。
该实施方式的外环优选由铜合金制成，并且通过一个尽可能窄的受控切口（11）被分割，该切口具有特定的角度（优选为45°），其允许外环在不经受压力时完全封闭，并允许衬垫在直径随着容器被加压而增大时打开，因而维持一个受控且足够小的间隙，因而聚合物衬垫不会挤出，这可从图2中看出。
图3中可观察到密封环的环形主体的第一部分（1）的截面，其中显示了围绕其整个外周延伸的突出部（10），其用于能够装配在高压盖（5）中，这可从图1中看出。
鉴于该描述以及附图，本领域技术人员将理解，所描述的本发明的实施方式可在本发明的目的内以许多方式组合。本发明已根据几个优选的实施方式描述，但对于本领域技术人员来说，明显可对所述优选实施方式作出多种变化而不超出所要求保护的发明的目的。

Claims (12)

1.一种用于经受高压的容器的容器密封环，其由环形主体、聚合物衬垫（3）以及密封衬垫（4）形成，其特征在于，所述环形主体与高压盖（5）的表面及高压容器（6）的表面接触，并且其中所述环形主体包括至少第一部分（1）和第二部分（2），所述第一部分和第二部分是同心的并且通过机械止挡件（7）彼此连接，其中第二部分（2）的半径与第一部分（1）的半径具有相同或不同的尺寸；
其中所述环形主体的第一部分（1）和第二部分（2）由具有不同的性质的材料制成，用于增加疲劳寿命并降低由腐蚀和磨耗引起的损害；
其中所述第一部分（1）和第二部分（2）是由于作用于密封环上的压力产生的应力而可扩展的；
其中所述环形主体的第一部分（1）和第二部分（2）由机械强度为550 MPa至2000 MPa的金属制成；
其中所述环形主体的第一部分（1）和第二部分（2）由杨氏模量低于135000 MPa的金属制成；
其中所述环形主体的第二部分（2）由具有高断裂韧性的金属制成；
其中所述环形主体的第一部分（1）由与所述容器的材料之间具有低摩擦系数的金属制成。
2.根据权利要求1所述的容器密封环，其特征在于，所述环形主体的第一部分（1）是外环，所述外环接触容器表面（8）和盖表面（9）。
3.根据权利要求1所述的容器密封环，其特征在于，所述环形主体的第二部分（2）是内环，所述内环接触盖表面（9）。
4.根据权利要求1、2和3的任一项所述的容器密封环，其特征在于，所述第一部分（1）通过切口（11）被分割，使得第一部分（1）能够在不需要第二部分（2）在所述第一部分（1）上产生周向应力的情况下被扩展。
5.根据权利要求1、2和3的任一项所述的容器密封环，其特征在于，所述第一部分（1）和第二部分（2）联合在一起。
6.根据权利要求5所述的容器密封环，其特征在于，当所述环形主体的第一部分（1）和第二部分（2）被联合在一起时，在所述第一部分（1）中引入残余应力以增加疲劳寿命。
7.根据权利要求4所述的容器密封环，其特征在于，在所述第一部分（1）上形成的切口（11）相对于所述环形主体的第一部分（1）的半径是对角面。
8.根据权利要求1、2和3的任一项所述的容器密封环，其特征在于，所述机械止挡件（7）是斜面形状的。
9.根据权利要求1、2和3的任一项所述的容器密封环，其特征在于，所述聚合物衬垫（3）接触容器表面（8）和所述环形主体的一部分。
10.根据权利要求1、2和3的任一项所述的容器密封环，其特征在于，所述密封衬垫（4）被嵌入在所述环形主体的第二部分（2）的一部分与所述高压盖（5）的一部分之间。
11.根据权利要求1、2和3的任一项所述的容器密封环，其特征在于，所述环形主体的第一部分（1）的形状使得通过围绕所述环的整个外周延伸的突出部将所述环形主体装配在所述盖（5）和所述容器（6）之间。
12.根据权利要求1、2和3的任一项所述的容器密封环，其特征在于，所述环形主体的第二部分（2）的截面是十字形的。
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