CN106402530B - 一种可重复使用的密封连接结构 - Google Patents

一种可重复使用的密封连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可重复使用的密封连接结构，包括：凹台阶接头、金属碟形圈、橡胶O形圈、外套螺母和凸台阶接头；其中，所述凹台阶接头为中空的，一端用于与管路相连接；所述凸台阶接头为中空的，一端用于与另一管路相连接；所述凸台阶接头的另一端与所述凹台阶接头的另一端相匹配，其中，相匹配的位置形成第一密封槽和第二密封槽；所述金属碟形圈设置于所述第一密封槽；所述橡胶O形圈设置于所述第二密封槽；所述外套螺母套设于所述凸台阶接头并与所述凹台阶接头螺纹连接。本发明提高了密封性，并且拆装方便利于可重复使用。

Description

一种可重复使用的密封连接结构
技术领域
本发明涉及运载器管路系统的连接与密封领域，尤其涉及一种可重复使用的密封连接结构。
背景技术
随着我国宇航技术的发展，对运载器提出了重复使用的要求，这对输送推进剂的管路及其他系统的密封技术提出了较大挑战，其密封部位的技术难点主要包括密封漏率要求高、常低温温度交变、安装力矩小、允许多次拆装更换密封件及与介质有着良好相容性等。显然，在我国各种飞行器中广泛使用的球形接头管路密封结构等结构型式很难满足上述要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种可重复使用的密封连接结构，提高了密封性，拆装方便利于可重复使用。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种可重复使用的密封连接结构，包括：凹台阶接头、金属碟形圈、橡胶O形圈、外套螺母和凸台阶接头；其中，所述凹台阶接头为中空的，一端用于与管路相连接；所述凸台阶接头为中空的，一端用于与另一管路相连接；所述凸台阶接头的另一端与所述凹台阶接头的另一端相匹配，其中，相匹配的位置形成第一密封槽和第二密封槽；所述金属碟形圈设置于所述第一密封槽；所述橡胶O形圈设置于所述第二密封槽；所述外套螺母套设于所述凸台阶接头并与所述凹台阶接头螺纹连接。
上述可重复使用的密封连接结构中，所述凹台阶接头的第一端面与所述凸台阶接头的第二端面相接触。
上述可重复使用的密封连接结构中，还包括：保险丝；其中，所述外套螺母开设有第一孔，所述凹台阶接头开设有与所述第一孔相对应的第二孔；所述保险丝穿设于所述第一孔和所述第二孔。
上述可重复使用的密封连接结构中，所述凹台阶接头与所述外套螺母相连接的部位涂设有厌氧胶。
上述可重复使用的密封连接结构中，所述外套螺母的内表面涂设有厌氧胶。
上述可重复使用的密封连接结构中，所述金属碟形圈的材料为0Cr18Ni9不锈钢，所述金属碟形圈的密封面的塑性变形εp范围为：[εp]min≤εp≤[εp]max，其中，[εp]min为0Cr18Ni9不锈钢材料延伸率的1/3，[εp]max为0Cr18Ni9不锈钢材料延伸率的1/1.5，所述金属碟形圈的高度为1cm-2cm。
上述可重复使用的密封连接结构中，所述橡胶O形圈的压缩率的范围为10％～45％，所述橡胶O形圈的截面直径为1cm-2cm。
上述可重复使用的密封连接结构中，所述橡胶O形圈的填充率的范围为64％-90％。
上述可重复使用的密封连接结构中，所述凹台阶接头的材料为0Cr18Ni9不锈钢。
上述可重复使用的密封连接结构中，所述凸台阶接头的材料为0Cr18Ni9不锈钢。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明采用金属碟形圈和橡胶O形圈作为密封器件，使得密封漏率极低，而且可在常低温工况下重复使用；
(2)本发明具有金属碟形圈和橡胶O形圈双道密封的结构，每道密封结构均可单独实现密封要求，从而提高了密封的可靠性，具有漏率极低的特点，并且两道密封结构互不影响、互为备份，不仅起到了密封冗余的作用，而且进一步降低了密封漏率；
(3)本发明通过外套螺母与凹台阶接头螺纹连接，使得结构简单，拆卸方便，可重复使用；
(4)本发明通过保险丝把外套螺母与凹台阶接头，防止了松动的问题，进一步提高了连接强度；
(5)本发明通过在凹台阶接头或在外套螺母涂设有厌氧胶，使得外套螺母与凹台阶接头能够更加紧密的连接，起到了防松的效果。
附图说明
图1示出了本发明的实施例提供的可重复使用的密封连接结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1示出了本发明的实施例提供的可重复使用的密封连接结构的结构示意图。如图1所示，该连接结构包括凹台阶接头1、金属碟形圈2、橡胶O形圈3、外套螺母4和凸台阶接头5。其中，
凹台阶接头1为中空的，一端用于与管路相连接。具体实施时，凹台阶接头1的一端(图1中为左端)与管路焊接，凹台阶接头1的中空结构与管路一起能够输送推进剂。
凸台阶接头5为中空的，一端用于与另一管路相连接。具体实施时，凸台阶接头5的一端(图1中为右端)与管路焊接，凸台阶接头5的中空结构与管路一起能够输送推进剂。
凸台阶接头5的另一端(图1中为左端)与凹台阶接头1的另一端(图1中为右端)相匹配，咬合其中，相匹配的位置形成第一密封槽6和第二密封槽7；咬合的位置设置金属碟形圈2和橡胶O形圈3。具体的，凸台阶接头5的左端与凹台阶接头1的右端咬合，由于凸台阶接头5的左端端面与凹台阶接头1的右端端面不会完全的相一致，会存在一定的间隙，从而在咬合的位置处形成第一密封槽6和第二密封槽7，凸台阶接头5的另一端焊接在运载器的相应管路上，凹台阶接头1的另一端也焊接在运载器的相应管路上。
金属碟形圈2设置于第一密封槽6。具体的，金属碟形圈2的材料与凸台阶接头5的材料、凹台阶接头1的材料相匹配，凸台阶接头5的材料和凹台阶接头1的材料一般选择为0Cr18Ni9不锈钢，则金属碟形圈2的材料也选择为0Cr18Ni9不锈钢。通过将金属碟形圈2设置于第一密封槽6，从而起到了很好的密封作用。并且金属碟形圈2为轴向变形、径向受载，所需轴向紧固载荷小，该重复使用低密封力矩连接结构较其它类似管路密封连接结构安装力矩大大降低。
橡胶O形圈3设置于第二密封槽7。具体的，由于第二密封槽7的形状为圆环状，橡胶O形圈3填充于第二密封槽7，再次起到了很好的密封效果。
外套螺母4套设于凸台阶接头5并与凹台阶接头1螺纹连接。具体的，凸台阶接头5的右端穿过外套螺母4的开孔，外套螺母4与凸台阶接头5的接头端紧密接触，通过外套螺母4与凹台阶接头1螺纹连接。
工作时，通过对外套螺母4施加拧紧力矩，凸台阶接头5的结合端面与凹台阶接头1的结合端面逐渐靠近并最终贴合，由于压缩作用使得金属碟形圈2和橡胶O形圈3均产生了一定的轴向压缩和径向压缩，并产生较大回弹力，金属碟形圈2和橡胶O形圈3的塑性流动填充了凸台阶接头5的结合端面与凹台阶接头1的结合端面上微观的凹凸不平，从而填充了第一间隙6和第二间隙7消除了泄漏通道，实现了密封要求。
本实施例采用金属碟形圈和橡胶O形圈作为密封器件，使得密封漏率极低，而且可在常低温工况下重复使用；并且具有金属碟形圈和橡胶O形圈双道密封的结构，每道密封结构均可单独实现密封要求，从而提高了密封的可靠性，具有漏率极低的特点，并且两道密封结构互不影响、互为备份，不仅起到了密封冗余的作用，而且进一步降低了密封漏率；并且通过外套螺母与凹台阶接头螺纹连接，使得结构简单，拆卸方便，可重复使用。
上述实施例中，凹台阶接头1的第一端面12与凸台阶接头5的第二端面51相接触。具体的，凹台阶接头1的第一端面12与凸台阶接头5的第二端面51紧紧的接触在一起，起到限位作用。
上述实施例中，该连接结构还包括保险丝，具体实施时，保险丝的材料在考虑刚性的条件下可以选择为钢。其中，
外套螺母4开设有第一孔41，凹台阶接头1开设有与第一孔41相对应的第二孔11。具体的实施时，第一孔41的数量可以为多个，相对应的，第二孔11的数量也可以为多个。如图1所示，在外套螺母4的上端和下端各开设有第一孔41，相对应的，在凹台阶接头1的上端和下端各开设有第二孔11。
保险丝穿设于第一孔41和第二孔11。具体的，保险丝穿过第一孔41和第二孔11后将保险丝拧紧，从而通过保险丝将外套螺母4与凹台阶接头1紧紧连接在一起，防止了外套螺母4与凹台阶接头1松动的问题。
上述实施例中，凹台阶接头1与外套螺母4相连接的部位涂设有厌氧胶。通过在与外套螺母4相连接的凹台阶接头1的部位处涂设有厌氧胶，使得外套螺母4与凹台阶接头1能够更加紧密的连接，起到了防松的效果。
上述实施例中，外套螺母4的内表面涂设有厌氧胶。使得外套螺母4与凹台阶接头1能够更加紧密的连接，起到了防松的效果。
上述实施例中，金属碟形圈2具有塑性变形的特性，所谓塑性变形是指固体在一定外力作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。金属碟形圈2的塑性变形范围保证了对密封起到了一定的效果，通过选择塑性变形范围，提高了密封的可靠性，达到漏率极低的特点，塑性变形范围也与金属碟形圈所选择的材料有关系，例如，金属碟形圈2的材料为0Cr18Ni9不锈钢，金属碟形圈2的密封面的塑性变形εp范围为：[εp]min≤εp≤[εp]max，其中，[εp]min为0Cr18Ni9不锈钢材料延伸率的1/3，[εp]max为0Cr18Ni9不锈钢材料延伸率的1/1.5。由于0Cr18Ni9不锈钢材料的延伸率为40％，从而由0Cr18Ni9不锈钢材料制成的金属碟形圈2的密封面的塑性变形εp范围为：13.3％≤εp≤26.7％。同时，金属碟形密封圈2工作状态下的沿其轴向弹性变形量应在所允许的极限值范围内，并且最大等效应力以小于其材料的屈服强度为宜，可允许部分进入塑性区，但不允许有贯穿其厚度方向的连续塑性区带。金属碟形圈2的高度为1cm-2cm，从而能够很好的起到密封的效果。
上述实施例中，橡胶O形圈的压缩率和填充率保证了对密封起到了一定的效果，通过选择橡胶O形圈范围，提高了密封的可靠性，达到漏率极低的特点。本实施例中的橡胶O形圈的压缩率应为10％～45％，橡胶O形圈的填充率64％-90％。如图1所示，橡胶O形圈的压缩率由以下公式求解得出：
其中，b1和b2为图1中标出的长度，橡胶O形圈截面直径为垂直轴线的截面直径。
橡胶O形圈的填充率由以下公式求解得出：
其中，b1、b2、d1和d2为图1中标出的长度，橡胶O形圈截面直径为垂直轴线的截面直径。橡胶O形圈3的截面直径为1cm-2cm，从而能够很好的起到密封的效果。
本发明采用金属碟形圈和橡胶O形圈作为密封器件，使得密封漏率极低，而且可在常低温工况下重复使用；并且具有金属碟形圈和橡胶O形圈双道密封的结构，每道密封结构均可单独实现密封要求，从而提高了密封的可靠性，具有漏率极低的特点，并且两道密封结构互不影响、互为备份，不仅起到了密封冗余的作用，而且进一步降低了密封漏率；并且通过外套螺母与凹台阶接头螺纹连接，使得结构简单，拆卸方便，可重复使用；通过保险丝把外套螺母与凹台阶接头，防止了松动的问题，进一步提高了连接强度；通过在凹台阶接头或在外套螺母涂设有厌氧胶，使得外套螺母与凹台阶接头能够更加紧密的连接，起到了防松的效果。
以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可重复使用的密封连接结构，其特征在于包括：凹台阶接头(1)、金属碟形圈(2)、橡胶O形圈(3)、外套螺母(4)和凸台阶接头(5)；其中，
所述凹台阶接头(1)为中空的，一端用于与管路相连接；
所述凸台阶接头(5)为中空的，一端用于与另一管路相连接；
所述凸台阶接头(5)的另一端与所述凹台阶接头(1)的另一端相匹配，其中，相匹配的位置形成第一密封槽(6)和第二密封槽(7)；
所述金属碟形圈(2)设置于所述第一密封槽(6)；
所述橡胶O形圈(3)设置于所述第二密封槽(7)；
所述外套螺母(4)套设于所述凸台阶接头(5)并与所述凹台阶接头(1)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于：所述凹台阶接头(1)的第一端面(12)与所述凸台阶接头(5)的第二端面(51)相接触。
3.根据权利要求1所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于，还包括：保险丝；其中，
所述外套螺母(4)开设有第一孔(41)，所述凹台阶接头(1)开设有与所述第一孔(41)相对应的第二孔(11)；
所述保险丝穿设于所述第一孔(41)和所述第二孔(11)。
4.根据权利要求1所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于，所述凹台阶接头(1)与所述外套螺母(4)相连接的部位涂设有厌氧胶。
5.根据权利要求3所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于，所述外套螺母(4)的内表面涂设有厌氧胶。
6.根据权利要求1所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于，所述金属碟形圈(2)的材料为0Cr18Ni9不锈钢，所述金属碟形圈(2)的密封面的塑性变形εp范围为：[εp]min≤εp≤[εp]max，其中，[εp]min为0Cr18Ni9不锈钢材料延伸率的1/3，[εp]max为0Cr18Ni9不锈钢材料延伸率的1/1.5。
7.根据权利要求1所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于，所述橡胶O形圈(3)的压缩率的范围为10％～45％。
8.根据权利要求1所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于，所述橡胶O形圈(3)的填充率的范围为64％-90％。
9.根据权利要求1所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于，所述凹台阶接头(1)的材料为0Cr18Ni9不锈钢。
10.根据权利要求1所述的可重复使用的密封连接结构，其特征在于，所述凸台阶接头(5)的材料为0Cr18Ni9不锈钢。
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