CN105952709B - 超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构 - Google Patents

超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，包括支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈，冷等静压机端盖内侧设有中心压环、内侧压环和安装环，内侧压环和安装环均套设在中心压环外，内侧压环位于安装环内侧，支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈均位于安装环、工作缸和内侧压环之间形成的安装腔内，三角形密封圈和Yx型密封圈均设置在支撑圈内侧，Yx型密封圈外端外侧设有斜面，斜面与三角形密封圈第一个面配合，三角形密封圈第二个面与工作缸内壁接触，三角形密封圈第三个面和Yx型密封圈外端面均与支撑圈内端面接触。本发明密封可靠性高，延长了冷等静压机使用寿命，提高了产品质量，降低了设备故障率和维修投入。

Description

超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构
技术领域
本发明涉及一种端盖密封结构，尤其是涉及一种超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构。
背景技术
等静压技术已在粉末冶金、特种陶瓷、耐火材料、碳材料、复合材料等领域得到广泛应用。随着科学技术的发展，使用粉末冶金的方法制造大规格、超大规格的产品成为一种发展趋势，所以直径超过1.6m、压强超过150MPa的超高压、大缸径冷等静压机就被研制出来。冷等静压机中的高压密封容器是由一个缸体和两个端盖组成，这样端盖与缸体之间就要求是密封的，否则容器内就无法建立起压制成型所需要的压强。目前，在超高压、大缸径冷等静压机端盖的密封中，采用铜密封圈和Yx型密封圈组合使用来密封，当工作缸内液体增加时，Yx型密封圈的外唇边和内唇边将充分张开，外唇边和工作缸内壁充分紧贴，内唇边与端盖外壁充分紧贴，使工作缸内形成一个密闭容器。随着工作缸内压力增大，Yx型密封圈对铜密封圈进行挤压，使铜密封圈发生形变，分别与工作缸内壁、端盖外壁进行充分的机械密封，从而完成整个挤压过程中的密封。
但是，在实际工作过程中，由于工作缸的缸径较大，缸体加工和芯筒缠绕时椭圆度难以保证，导致铜密封圈和工作缸内壁密封间隙不均匀，在超高压压力下，铜密封圈产生的形变还不能充分与原有间隙较大处的工作缸内壁形成机械密封，Yx型密封圈就会被挤入铜密封圈与工作缸内壁的间隙中，对Yx型密封圈和铜密封圈造成破坏。当破坏到一定程度，密封就失去作用，工作液就会在此产生泄漏。在压制物料的过程中频繁的发生密封失效故障，导致大量被压制的物料变成废品，造成设备生产效率低下，维修成本大，废料产生多。
由上可见，现有超高压、大缸径冷等静压机的端盖密封结构主要存在两个问题需要解决：(1)需解决Yx型密封圈外棱边在高压下被挤压到铜密封圈与工作缸内壁之间的间隙中的问题：由于Yx型密封圈为橡胶圈，质地较软，在压力不大时，Yx型密封圈外棱边在工作液的压力下被挤压到铜密封圈与工作缸内壁的间隙中，随着工作缸内压力的增大，铜密封圈变形充分，就会将Yx型密封圈挤压到间隙中的外棱边切割掉；随着使用次数的增加，Yx型密封圈外棱边损坏越来越大，最终形成密封失效；因此要想延长Yx型密封圈的使用寿命，就要首先解决这个技术难题。(2)铜密封圈与Yx型密封圈在工作液的压力下向工作缸内壁的变形要趋于一致的问题：在低压下由于铜密封圈为Yx型密封圈提供支持，在较高的压力下，工作缸的缸径在处于不断增大的过程中，这就要求铜密封圈与Yx型密封圈的变形量趋于一致，否则铜密封圈不能为Yx型密封圈提供支持，同样会导致Yx型密封圈处于失效状态。所以，如何解决好超高压、大缸径冷等静压机端盖密封的密封问题，对于正常使用该设备有着非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其结构简单、设计合理且安装方便，采用支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈组合密封方式，密封可靠性高，显著延长了冷等静压机的使用寿命，提高了产品质量，降低了设备故障率，降低了维修投入的人力、物力和财力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：包括支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈，所述支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈均设置在冷等静压机的工作缸端部内侧，所述冷等静压机的端盖内侧设置有中心压环、内侧压环和安装环，所述内侧压环和安装环均套设在中心压环外，所述内侧压环位于安装环的内侧，所述内侧压环通过第一紧固件与中心压环固定连接，所述中心压环通过第二紧固件与端盖固定连接，所述支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈均位于安装环、工作缸和内侧压环之间形成的安装腔内，所述三角形密封圈和Yx型密封圈均设置在支撑圈的内侧，所述Yx型密封圈的外端外侧设置有斜面，所述斜面与三角形密封圈的第一个面相配合，所述三角形密封圈的第二个面与工作缸的内壁相接触，所述三角形密封圈的第三个面和Yx型密封圈的外端面均与支撑圈的内端面相接触。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述三角形密封圈的截面形状为直角三角形，所述三角形密封圈的斜面与斜面相配合，所述三角形密封圈的一个直面与支撑圈的内端面相接触，所述三角形密封圈的另一个直面与工作缸的内壁相接触。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述斜面与水平面之间的夹角为30°～60°。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述三角形密封圈的截面形状为等腰直角三角形。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述内侧压环与工作缸之间留有间隙。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述支撑圈为铍青铜支撑圈。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述三角形密封圈为铍青铜三角形密封圈。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述Yx型密封圈为橡胶Yx型密封圈。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述第一紧固件为螺栓。
上述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述第二紧固件为螺栓。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明结构简单、设计合理且安装方便。
2、本发明采用支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈组合密封方式，显著延长了冷等静压机的使用寿命，该组合密封圈目前已在设备上使用两年，未出现一次密封失效问题，密封效果良好，提高了产品质量，降低了设备故障率，降低了维修投入的人力、物力和财力。
3、本发明采用支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈组合密封方式，对大缸径、超高压状况下的液压油及水等液体的密封性能可靠，且该组合密封具有良好的自动补偿密封面间隙的功能，即冷等静压机在加压过程中，工作缸与端盖密封处的直径随着压力的增大也在增大，该组合密封能够自动通过形变去补偿工作缸直径的变化量。
4、本发明采用支撑圈、三角形密封圈和Yx型密封圈组合密封方式，相对现有的超高压、大缸径冷等静压机的端盖密封来说，降低了冷等静压机端盖密封件的采购成本，降低了制作成本。
下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的使用状态图。
图2为图1的A处放大图。
图3为图2的B处放大图。
图4为本发明Yx型密封圈的结构示意图。
附图标记说明:
1—支撑圈1 2—三角形密封圈； 3—Yx型密封圈；
3-1—斜面； 4—工作缸； 5—端盖；
6—内侧压环； 7—安装环； 8—中心压环；
9—第一紧固件； 10—第二紧固件； 11—间隙；
12—工作液； 13—法兰盘； 14—支撑架；
15—机架； 16—承压板； 17—被加工件。
具体实施方式
如图1至图4所示，本发明包括支撑圈1、三角形密封圈2和Yx型密封圈3，所述支撑圈1、三角形密封圈2和Yx型密封圈3均设置在冷等静压机的工作缸4端部内侧，所述冷等静压机的端盖5内侧设置有中心压环8、内侧压环6和安装环7，所述内侧压环6和安装环7均套设在中心压环8外，所述内侧压环6位于安装环7的内侧，所述内侧压环6通过第一紧固件9与中心压环8固定连接，所述中心压环8通过第二紧固件10与端盖5固定连接，所述支撑圈1、三角形密封圈2和Yx型密封圈3均位于安装环7、工作缸4和内侧压环6之间形成的安装腔内，所述三角形密封圈2和Yx型密封圈3均设置在支撑圈1的内侧，所述Yx型密封圈3的外端外侧设置有斜面3-1，所述斜面3-1与三角形密封圈2的第一个面相配合，所述三角形密封圈2的第二个面与工作缸4的内壁相接触，所述三角形密封圈2的第三个面和Yx型密封圈3的外端面均与支撑圈1的内端面相接触。
如图2和图3所示，所述三角形密封圈2的截面形状为直角三角形，所述三角形密封圈2的斜面与斜面3-1相配合，所述三角形密封圈2的一个直面与支撑圈1的内端面相接触，所述三角形密封圈2的另一个直面与工作缸4的内壁相接触。其中，斜面3-1与三角形密封圈2的一个面相配合是这个组合密封结构设计的关键，三角形密封圈2的斜面与斜面3-1相配合，这是保证Yx型密封圈3与三角形密封圈2形变量趋于一致的关键。在工作缸4内压强增大时，工作液12的压力使得Yx型密封圈3的内、外唇边充分张开，并同时产生一个将Yx型密封圈3向上/向下压的力；Yx型密封圈3通过配合斜面3-1将力传递给三角形密封圈2，使三角形密封圈2产生一个向外扩张的力和向上/向下的压力，向外扩张的力使得三角形密封圈2的一个直面与Yx型密封圈3同步扩张，紧贴工作缸4的内壁，避免Yx型密封圈3外边部被挤进三角形密封圈2与工作缸4内壁的间隙中而损坏；同时三角形密封圈2的另一直面与支撑圈1的内端面相接触，使三角形密封圈2将Yx型密封圈3传递给它向上/向下的力传递给支撑圈1，使支撑圈1在该压力的作用下产生形变，减小支撑圈1与工作缸4内壁的间隙，更好的为三角形密封圈2提供支撑。
本实施例中，所述斜面3-1与水平面之间的夹角为30°～60°。这主要是考虑到Yx型密封圈3与三角形密封圈2是否同步变形，如果不同步，还存在损伤Yx型密封圈3外边部的现象，如果存在则要将该角度增大，用来增大三角形密封圈2向外扩张的力，保证Yx型密封圈3与三角形密封圈2同步变形；如果三角形密封圈2在压制过程中不能与支撑圈1紧密接触，不能使支撑圈1产生足够的变形去支撑三角形密封圈2，则应减小该角度，用来增大三角形密封圈2对支撑圈1的压力，使支撑圈1产生足够的变形，为三角形密封圈2提供足够的支撑。
优选的，所述三角形密封圈2的截面形状为等腰直角三角形。
如图2和图3所示，所述内侧压环6与工作缸4之间留有间隙11，留有间隙11是更方便工作液12与Yx型密封圈3接触，更好的将工作液12的压强直接施加到Yx型密封圈3上；另外一个原因是，更方便端盖5能顺利的放进工作缸4内，而不会将工作缸4的内壁划伤。
本实施例中，所述支撑圈1为铍青铜支撑圈，所述三角形密封圈2为铍青铜三角形密封圈，采用铍青铜制备支撑圈1和三角形密封圈2，使得支撑圈1和三角形密封圈2具有良好的弹性、耐疲劳性、导电性、导热性、耐蚀性和较好的力学性能。
本实施例中，所述Yx型密封圈3为橡胶Yx型密封圈。
本实施例中，所述第一紧固件9为螺栓。
本实施例中，所述第二紧固件10为螺栓。
结合图1，安装时，将三角形密封圈2放在支撑圈1的内侧，将Yx型密封圈3放在三角形密封圈2的内侧，并将三角形密封圈2的斜面与斜面3-1配合安装好，然后将三角形密封圈2和Yx型密封圈3均抬起来，使三角形密封圈2和Yx型密封圈3的外端面均紧贴支撑圈1的内端面，最后拧紧第一紧固件9和第二紧固件10，使内侧压环6压紧Yx型密封圈3，整个组合密封安装完毕，即采用支撑圈1、三角形密封圈2和Yx型密封圈3组合密封方式，来对冷等静压机的工作缸4与端盖5进行密封。其中，端盖5为上端盖、下端盖，即工作缸4上端的端盖为上端盖，工作缸4下端的端盖为下端盖，工作缸4支撑安装在支撑架14上，工作缸4的上下两端均设置有法兰盘13，位于工作缸4下端的法兰盘与支撑架14相连接，支撑架14安装在冷等静压机的机架15上；机架15与上端盖之间以及机架15与下端盖之间均设置有承压板16，工作缸4内放置有被加工件17和工作液12。
本发明的工作原理为：在工作缸4内超高压力下，Yx型密封圈3的唇边更加紧密的贴紧工作缸4的内壁和安装环7，同时Yx型密封圈3在与三角形密封圈2的接触斜面上给三角形密封圈2一个向外的扩张力，因三角形密封圈2的横截面积较小，在Yx型密封圈3巨大的扩张力作用下，三角形密封圈2能与Yx型密封圈3同步充分向外扩张，紧贴工作缸4的内壁，并产生足够的机械密封，保证超高压密封可靠；同时保证Yx型密封圈3不致被挤入支撑圈1与工作缸4之间的间隙中，有效的避免了Yx型密封圈3和支撑圈1的频繁损坏，同时在三角形密封圈2和Yx型密封圈3的压力下支撑圈1产生形变为三角形密封圈2提供向外形变的支撑。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：包括支撑圈(1)、三角形密封圈(2)和Yx型密封圈(3)，所述支撑圈(1)、三角形密封圈(2)和Yx型密封圈(3)均设置在冷等静压机的工作缸(4)端部内侧，所述冷等静压机的端盖(5)内侧设置有中心压环(8)、内侧压环(6)和安装环(7)，所述内侧压环(6)和安装环(7)均套设在中心压环(8)外，所述内侧压环(6)位于安装环(7)的内侧，所述内侧压环(6)通过第一紧固件(9)与中心压环(8)固定连接，所述中心压环(8)通过第二紧固件(10)与端盖(5)固定连接，所述支撑圈(1)、三角形密封圈(2)和Yx型密封圈(3)均位于安装环(7)、工作缸(4)和内侧压环(6)之间形成的安装腔内，所述三角形密封圈(2)和Yx型密封圈(3)均设置在支撑圈(1)的内侧，所述Yx型密封圈(3)的外端外侧设置有斜面(3-1)，所述斜面(3-1)与三角形密封圈(2)的第一个面相配合，所述三角形密封圈(2)的第二个面与工作缸(4)的内壁相接触，所述三角形密封圈(2)的第三个面和Yx型密封圈(3)的外端面均与支撑圈(1)的内端面相接触；
所述三角形密封圈(2)的截面形状为直角三角形，所述三角形密封圈(2)的斜面与斜面(3-1)相配合，所述三角形密封圈(2)的一个直面与支撑圈(1)的内端面相接触，所述三角形密封圈(2)的另一个直面与工作缸(4)的内壁相接触；
所述内侧压环(6)与工作缸(4)之间留有间隙(11)。
2.按照权利要求1所述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述斜面(3-1)与水平面之间的夹角为30°～60°。
3.按照权利要求1所述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述三角形密封圈(2)的截面形状为等腰直角三角形。
4.按照权利要求1所述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述支撑圈(1)为铍青铜支撑圈。
5.按照权利要求1所述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述三角形密封圈(2)为铍青铜三角形密封圈。
6.按照权利要求1所述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述Yx型密封圈(3)为橡胶Yx型密封圈。
7.按照权利要求1所述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述第一紧固件(9)为螺栓。
8.按照权利要求1所述的超高压、大缸径冷等静压机端盖组合密封结构，其特征在于：所述第二紧固件(10)为螺栓。
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