CN106704598B - 对环空空间中已有的高压介质进行密封的密封件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及密封领域，特别是涉及一种对环空空间进行密封的辅助密封件及密封方法。辅助密封件的硬度大于主密封件的硬度并具有弹性；当辅助密封件与主密封件相互抵触放置于环空空间内时，使用施压件向辅助密封件与主密封件施加纵向的密封压力，主密封件发生横向形变与第一待密封件和第二密封件相密封时辅助密封件发生横向形变并与第一待密封件和第二密封件相抵触。由于辅助密封件的硬度大于主密封件的硬度，在密封压力作用下主密封件的横向形变大于辅助密封件的横向形变。设置辅助密封件减少或阻止了主密封件的移动，防止了在密封过程中或密封后因纵向压力而导致主密封件无法密封的问题。
Description
技术领域
本申请涉及密封领域，特别是涉及一种对环空空间中已有的高压介质进行密封的密封件。
背景技术
承压件固定于第一待密封件的内壁上，或者固定于第二待密封件的外壁上。以承压件固定于第一待密封件的内壁上为例，如图1所示，在密封时，主密封件的内外两侧需要将第一待密封件的内壁和第二待密封件的外壁均密封；在密封后，主密封件的内边缘处相对于中间部处于相对自由状态。在密封过程中，若主密封件的内边缘处的上下两侧所受到的纵向压力不同，例如当第一待密封件内部存在流体运动时，主密封件的内边缘处在密封过程中一侧相比于另一侧必然受到更大的压力，致使主密封件的内边缘处向流体运动的方向滑动，导致无法完成密封失效。在密封后，如图2所示，若主密封件的内边缘处一侧出现高压气体或高压流体等情况，则主密封件的内边缘处向低压方向移动，导致主密封件密封失效。
另外，由于施压件与承压件的硬度均大于主密封件的硬度，如图1所示，在密封过程中，施压件与承压件均嵌入到主密封件中。嵌入处本就非常容易断裂，再加上主密封件的内边缘处的上下两侧所受到的纵向压力不同而导致的主密封件的在内边缘处移动更加剧了主密封件在嵌入处断裂的可能性，导致无法密封的概率大幅增加。
如上所述，无论主密封件的内边缘处的上下两侧所受到的纵向压力不同出现于密封过程中还是密封后，最终均无法对环空空间进行密封。
首先，由于施压件需要在第一待密封件围成的筒状空间内运动，当运动距离较长时，需要施压件与第一待密封件之间留有空隙，以防止施压件卡在第一待密封件内。其次，承压件与第二待密封件之间设置空隙，才有可能根据需要再次使流体在筒状空间内流动。
承压件固定于第二待密封件的外壁上的情况与此类似，不再赘述。
为此，在环空空间内如何防止主密封件无法密封或密封失效，并为流体在筒状空间内流动提供设计余地，是急需解决的问题。
发明内容
本申请的一个目的在于防止环空密封的主密封件在内边缘处或外边缘处因上下受力不均而导致密封失效的问题。
本申请的另一个目的在于解决主密封件在嵌入处容易断裂的问题。
本申请的再一个目的在于减小或防止主密封件的内边缘处或外边缘处的上下移动，同时减小或防止主密封件在嵌入处的断裂。
本申请的又一个目的在于为流体在筒状空间内流动提供设计余地。
根据本申请的一个方面，提供一种对环空空间进行密封的密封方法，包括：
A，选择两个辅助密封件，各所述辅助密封件的硬度均大于主密封件的硬度并具有弹性，其中所述辅助密封件与所述主密封件均为环形；
B，在所述纵向方向上，使所述主密封件的上表面与其中一个所述辅助密封件的下表面相互抵触，使所述主密封件的下表面与另一个所述辅助密封件的上表面相互抵触；其中，在下的所述辅助密封件用于防止密封前施加的密封压力导致所述主密封件的下部被压溃，在上的所述辅助密封件用于防止密封后施加的纵向压力导致所述主密封件的上部被压溃；
C，将各所述辅助密封件与所述主密封件均套设于第二待密封件并放置于由在外的第一待密封件和在内的所述第二待密封件组成的在纵向方向上延伸的所述环空空间内，且放置于所述承压件上；
D，使用所述施压件向各所述辅助密封件和所述主密封件施加纵向的所述密封压力，直至各所述辅助密封件发生横向形变并分别与所述第一待密封件和所述第二待密封件相抵触以及所述主密封件发生横向形变与所述第一待密封件和所述第二待密封件相密封。
优选地，在步骤A中，所述辅助密封件包括支撑骨架和固化在所述支撑骨架上的提供所述弹性的胶体，所述辅助密封件的硬度通过所述支撑骨架与所述胶体来获得以使所述辅助密封件的硬度大于所述主密封件的硬度。
根据本申请的另一个方面，提供一种对环空空间进行密封的辅助密封件，所述辅助密封件的硬度大于主密封件的硬度并具有弹性；其中所述辅助密封件与所述主密封件均为环形；
当所述辅助密封件与主密封件均套设于第二待密封件且放置于由在外的第一待密封件和在内的所述第二待密封件组成的在纵向方向上延伸的所述环空空间内，所述辅助密封件与所述主密封件在所述纵向方向上相互抵触并放置于承压件上时，所述辅助密封件限定为，使用施压件向所述辅助密封件与所述主密封件施加纵向的密封压力，所述辅助密封件发生横向形变并分别与所述第一待密封件和所述第二待密封件相抵触以及所述主密封件发生横向形变与所述第一待密封件和所述第二待密封件相密封。
优选地，所述主密封件到一个所述辅助密封件的方向与所述纵向压力的方向相同。
优选地，所述主密封件的上表面与一个所述辅助密封件的下表面相互抵触，所述主密封件的下表面与另一个所述辅助密封件的上表面相互抵触。
优选地，所述辅助密封件包括环形的支撑骨架和固化在所述支撑骨架上的提供所述弹性的胶体，所述辅助密封件的硬度通过所述支撑骨架与所述胶体来获得以使所述辅助密封件的硬度大于主密封件的硬度。
优选地，所述支撑骨架由多根丝线编织为环形而成，各所述丝线之间具有间隙；所述胶体填充于所述间隙内以及各所述丝线上。
优选地，一个环形的丝网充当所述支撑骨架，所述丝网由多根丝线编织而成，所述丝网上具有由所述丝线编织而成的编织孔；所述胶体填充于所述编织孔内以及各所述丝线上。
优选地，多个环形的丝网在高度方向上相互贴合而成所述支撑骨架，各所述丝网在高度方向上相互连接而使所述支撑骨架为一体结构；
所述丝网由多根丝线编织而成，所述丝网上具有由所述丝线编织而成的编织孔；所述胶体填充于所述编织孔内以及各所述丝线上。
优选地，一个所述丝网部分的所述丝线与相邻所述丝网的部分的所述丝线相互缠绕，而致所述支撑骨架为一体结构。
优选地，所述丝线为金属丝或纤维丝。
优选地，所述主密封件和所述辅助密封件均连接于所述施压件上。
本申请提供的技术方案至少具有如下技术效果：
1、根据本申请的实施例，由于辅助密封件的硬度大于主密封件的硬度，在密封压力作用下主密封件和辅助密封件虽然均在横向发生形变，但主密封件的横向形变大于辅助密封件的横向形变。设置辅助密封件减少或阻止了主密封件内边缘处或外边缘处的移动，防止了在密封过程中或密封后因纵向压力而导致主密封件无法密封的问题。
2、在本申请的一个实施例中，主密封件到辅助密封件与纵向压力的方向相同，施压件直接作用于辅助密封件，辅助密封件向上翘起的幅度也较小，这样减小了施压件嵌入辅助密封件的深度，防止了辅助密封件在嵌入处的断裂。另外，由于纵向压力直接作用于主密封件上导致主密封件的内边缘处向上移动，承压件反而不会嵌入主密封件中或者因纵向压力能够减小承压件嵌入主密封件的深度，防止了主密封件在嵌入处的断裂。
3、在本申请的一个实施例中，主密封件和辅助密封件共同连接于施压件上。在密封后，可移动施压件来将主密封件和辅助密封件取出，这样流体就可以在筒状空间内恢复流动。
4、在本申请的一个实施例中，辅助密封件设置在主密封件的上下两侧，并且上下两侧的辅助密封件作用不同：在下的辅助密封件能防止密封前施加的密封压力导致主密封件的下部被压溃，在上的辅助密封件能防止密封后施加的纵向压力导致主密封件的上部被压溃。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。附图中：
图1是密封后主密封件与施压件和承压件的剖面图；
图2是图1所示主密封件进一步被纵向压力作用后的剖面图；
图3是图1所示主密封件与辅助密封件配合使用并进一步被纵向压力作用后的剖面图；
图4是本申请一个实施例的一个充当支撑骨架的丝网的结构示意图；
图5是图4所示丝网的部分编织孔填充胶体后的结构示意图；
图6是一个实施例的辅助密封件的结构示意图，其中支撑骨架由多个丝网相互贴合而成；
图7是本申请一个实施例的支撑骨架的结构示意图；
图8是本申请一个实施例的辅助密封件的剖面图；
图9是本申请一个实施例的对环空空间进行密封的密封方法的步骤流程图。
图中的附图标记如下：
10-辅助密封件，101-支撑骨架，101a-丝网，101b-编织孔，101c-丝线，102-胶体；
20-主密封件；
31-第一待密封件，32-第二待密封件；
40-环空空间；
50-承压件；
60-施压件；
F1-纵向压力。
具体实施方式
下文所述的“纵向”、“横向”、“上”方向名词以图3作为基准。
一种对环空空间40进行密封的辅助密封件10，辅助密封件10的硬度大于主密封件20的硬度并具有弹性并且均为环形。辅助密封件10与主密封件20均套设于第二待密封件32，且放置于由在外的第一待密封件31和在内的第二待密封件32组成的在纵向方向上延伸的环空空间40内，并且辅助密封件10与主密封件20在纵向方向上相互抵触并放置于承压件50上时，使用施压件60向辅助密封件10与主密封件20施加纵向的密封压力，辅助密封件10发生横向形变并分别与第一待密封件31和第二待密封件32相抵触以及主密封件20发生横向形变与第一待密封件31和所述第二待密封件32相密封。
根据本申请的实施例，由于辅助密封件10的硬度大于主密封件20的硬度，在密封压力作用下主密封件20和辅助密封件10虽然均在横向发生形变，但主密封件20的横向形变大于辅助密封件10的横向形变。主密封件20与第一待密封件31和第二待密封件32密封时辅助密封件10仅与第一待密封件31和第二待密封件32相抵触，而这可以通过调节辅助密封件10的硬度来实现。如此，如图2所示的由流体提供的纵向压力F1向主密封件20的内边缘处施压时，主密封件20的内边缘处将纵向压力F1传递给辅助密封件10的内边缘处，由于辅助密封件10的硬度大于主密封件20的硬度，辅助密封件10将阻止主密封件20的内边缘处向上移动，这样辅助密封件10向上移动的距离就会变小。并且，当纵向压力F1减小至某一值时，如图2所示的那样，该纵向压力F1虽然可以单独推动主密封件20的内边缘处向上移动，但却不足以推动辅助密封件10向上移动，也当然不能推动辅助密封件10与主密封件20一起向上移动。如图3所示，设置辅助密封件10减少或阻止了主密封件20内边缘处向上移动，防止了在密封过程中或密封后因纵向压力F1而导致主密封件20无法密封的问题。相应地，当承压件50与第二待密封件32相连接而使环空空间40位于承压件50的外周处时，辅助密封件10同样能解决在密封过程中或密封后因纵向压力F1而导致主密封件20无法密封的问题。
在本申请的一个实施例中，主密封件20到辅助密封件10与纵向压力F1的方向相同，也就是说，纵向压力F1直接作用于主密封件20间接作用于辅助密封件10，而施压件60直接作用于辅助密封件10间接作用于主密封件20。施压件60间接作用于主密封件20，主密封件20向上翘起的幅度较小；由于辅助密封件10较硬，施压件60直接作用于辅助密封件10时，如图3所示，辅助密封件10向上翘起的幅度也较小，这样减小了施压件60嵌入辅助密封件10的深度，防止了辅助密封件10在嵌入处的断裂。另外，由于纵向压力F1直接作用于主密封件20上导致主密封件20的内边缘处向上移动，如图3所示承压件50反而不会嵌入主密封件10中或者因纵向压力F1能够减小承压件50嵌入主密封件10的深度，防止了主密封件20在嵌入处的断裂。
在本申请的一个实施例中，主密封件20的上表面与一个辅助密封件10的下表面相互抵触，主密封件20的下表面与另一个辅助密封件10的上表面相互抵触。也就是说，主密封件20的上下均分别相贴合有一个辅助密封件10，形成三明治结构。在下的辅助密封件10用于防止密封前施加的密封压力导致主密封件20的下部被压溃，在上的辅助密封件10用于防止密封后施加的纵向压力导致所述主密封件20的上部被压溃。
在图3所示实施例中，主密封件20和辅助密封件10还可以共同连接于施压件60上，例如可以用金属条将主密封件20从底部束缚住并将该金属条与施压件60连接。在密封后，可移动施压件60来将主密封件20和辅助密封件10取出，这样流体就可以在筒状空间内恢复流动。
上文提到，辅助密封件10的硬度大于主密封件20的硬度，本申请通过如下结构/方法来调节辅助密封件10的硬度。
在一个实施例中，辅助密封件10包括支撑骨架101和固化在支撑骨架101上的提供弹性的胶体102，辅助密封件10的硬度通过支撑骨架101与胶体102来获得以使辅助密封件10的硬度大于主密封件20的硬度。例如可以单独改变支撑骨架101的形状来获得所需的硬度，或者单独通过调节胶体102量来获得，或者通过改变支撑骨架101的形状与调节胶体102量来获得。
一般地，支撑骨架101的硬度必然大于胶体102的硬度，所以在支撑骨架101的形状确定后，融入的胶体102越多则辅助密封件10的硬度越小，通过有限次的试验即可获得需要的硬度。故下文着重来叙述支撑骨架101的形状改变。
在图7和图8所示实施例中，支撑骨架101由多根丝线101c编织为环形而成，各丝线101c之间具有间隙，胶体102填充于间隙内以及各丝线101c上。
本申请还提供一种图7和图8所示辅助密封件10的制造方法，包括如下步骤：
A1，使用多根丝线101c编织成长绳。
A2，将长绳围成环形的支撑骨架101。
A3，将支撑骨架101放置于环形的定形模具内。
A4，将胶体102注入定形模具来使胶体102填充于各丝线101c之间的间隙内以及各丝线101c上。
A5，使定形模具内的胶体102固化形成辅助密封件10。
在图4所示实施例中，一个环形的丝网101a充当支撑骨架101，丝网101a由多根丝线101c编织而成，丝网101a上具有由丝线101c编织而成的编织孔101b。胶体102填充于编织孔101b内以及各丝线101c上。在图5所示实施例中，仅示意性的示出了两个编织孔101b内填充胶体102，实际工作中所有的编织孔101b内均应填充胶体102，以保持辅助密封件10在各个部分都具有相同的硬度。可以通过调节编织孔101b的大小即丝网101a的疏密程度来间接调节融入支撑骨架101的胶体102的量，也就是说当编织孔101b越小即丝网101a编织的越密时，融入支撑骨架101的胶体102的量越少，成形的辅助密封件10越硬。
在图6所示实施例中，五个丝网101a在高度方向上相互贴合而成支撑骨架101，图中未示出丝网101a的圆孔。在其它实施例中还可以根据需要设置其它数量的丝网101a。例如，明显地，当丝网101a数量越多即辅助密封件10越厚时，辅助密封件10在纵向压力F1作用下向上的位移越小，能更好地起到密封作用。图6所示的丝网101a同样由多根丝线101c编织而成，丝网101a上具有由丝线101c编织而成的编织孔101b；胶体102填充于编织孔101b内以及各丝线101c上。各丝网101a在高度方向上相互连接而使支撑骨架101为一体结构，该连接可以通过胶体102的粘接固化来实现或者通过将不同丝网101a的丝线101c相互编织或缠绕在一起来实现，一体结构能够防止辅助密封件10受压时各丝网101a相互发生滑动，提高辅助密封件10结构的可靠性。图6中，通过在编织孔101b内灰度的不同来表示胶体102融入量的不同。
本申请还提供一种图6所示辅助密封件10的制造方法，包括：
B1，使用多根丝线101c编织成具有编织孔101b的丝网101a，该丝网101a的中央具有圆孔。
B2，将多个丝网101a在高度方向上相互贴合并连接，形成一体结构的支撑骨架101。
B3，将支撑骨架101放置于环形的定形模具内。
B4，将胶体102注入定形模具来使胶体102填充于支撑骨架101内的各丝网101a的编织孔101b内以及各丝线101c上。
B5，使定形模具内的胶体102固化形成辅助密封件10。
在本申请的一个实施例中，丝线101c为金属丝或纤维丝。金属丝编织成的丝网101a可以大幅增加辅助密封件10的硬度，而且能适用于高温环境。在一个实施例中，当纤维丝的数量较多时辅助密封件10偏硬，当纤维丝的数量较少时辅助密封件10偏软，这样就可以根据纤维丝的数量来调节辅助密封件10的软硬程度，来调节辅助密封件10的抗压强度范围。
如图9所示，本申请还提供一种对环空空间40进行密封的密封方法，包括：
S1，选择辅助密封件10。在该步骤中，选择两个环形的并且硬度大于主密封件20的硬度并具有弹性辅助密封件10。
S2，设置辅助密封件10和主密封件20。在该步骤中，使两个辅助密封件10与主密封件20在纵向方向上相互抵触。
S3，设置辅助密封件10的方向。在该步骤中，使两个辅助密封件10分别与主密封件20上下。
S4，放置于环空空间40内。在该步骤中，将辅助密封件10与主密封件20置于由第一待密封件31和第二待密封件32组成的在纵向方向上延伸的环空空间40内，并放置于承压件50上。
S5，施压密封。在该步骤中，使用施压件60向辅助密封件10与主密封件20施加纵向的密封压力，直至辅助密封件10发生横向形变并与第一待密封件31和第二待密封件32相抵触以及主密封件20发生横向形变并与第一待密封件31和第二待密封件32相密封。
在一个实施例中，在步骤S1中，辅助密封件10包括支撑骨架101和固化在支撑骨架101上的提供弹性的胶体102，辅助密封件10的硬度通过支撑骨架101与胶体102来获得以使辅助密封件10的硬度大于主密封件20的硬度。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本申请的多个示例性实施例，但是，在不脱离本申请精神和范围的情况下，仍可根据本申请公开的内容直接确定或推导出符合本申请原理的许多其他变型或修改。因此，本申请的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (8)
1.一种对环空空间(40)中已有的高压介质进行密封的密封件，由一个主密封件(20)和一个辅助密封件(10)组成，所述主密封件(20)单独进行密封时因所述高压介质的推动而导致无法密封，其特征在于，
所述辅助密封件(10)与所述主密封件(20)在纵向方向上相互抵触并放置于施压件(60)与承压件(50)之间；所述主密封件(20)直接承受所述高压介质施加压力，所述辅助密封件(10)直接承受所述施压件(60)施加纵向的密封压力；
所述辅助密封件(10)的硬度大于所述主密封件(20)的硬度并具有弹性，其中所述辅助密封件(10)与所述主密封件(20)均为环形；当所述辅助密封件(10)与主密封件(20)均套设于第二待密封件(32)且放置于由在外的第一待密封件(31)和在内的所述第二待密封件(32)组成的在纵向方向上延伸的所述环空空间(40)内；所述主密封件(20)发生横向形变与所述第一待密封件(31)和所述第二待密封件(32)相密封，所述辅助密封件(10)发生横向形变并分别与所述第一待密封件(31)和所述第二待密封件(32)相抵触，来使所述主密封件(20)边缘处承受的所述纵向压力传递给所述辅助密封件(10)的边缘处以减小所述密封件的边缘处沿所述纵向方向向上移动的距离，来保证所述密封件的密封；
并且，所述纵向压力直接作用在所述主密封件(20)上，致使所述主密封件(20)的边缘处沿所述纵向方向而向上移动，来减小或防止所述承压件(50)嵌入所述主密封件(20)的深度，防止所述主密封件(20)在嵌入处断裂，来保证所述密封件的密封。
2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，
所述辅助密封件(10)包括环形的支撑骨架(101)和固化在所述支撑骨架(101)上的提供所述弹性的胶体(102)，所述辅助密封件(10)的硬度通过所述支撑骨架(101)与所述胶体(102)来获得以使所述辅助密封件(10)的硬度大于主密封件(20)的硬度。
3.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于，
所述支撑骨架(101)由多根丝线(101c)编织为环形而成，各所述丝线(101c)之间具有间隙；所述胶体(102)填充于所述间隙内以及各所述丝线(101c)上。
4.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于，
一个环形的丝网(101a)充当所述支撑骨架(101)，所述丝网(101a)由多根丝线(101c)编织而成，所述丝网(101a)上具有由所述丝线(101c)编织而成的编织孔(101b)；所述胶体(102)填充于所述编织孔(101b)内以及各所述丝线(101c)上。
5.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于，
多个环形的丝网(101a)在高度方向上相互贴合而成所述支撑骨架(101)，各所述丝网(101a)在高度方向上相互连接而使所述支撑骨架(101)为一体结构；
所述丝网(101a)由多根丝线(101c)编织而成，所述丝网(101a)上具有由所述丝线(101c)编织而成的编织孔(101b)；所述胶体(102)填充于所述编织孔(101b)内以及各所述丝线(101c)上。
6.根据权利要求5所述的密封件，其特征在于，
一个所述丝网(101a)部分的所述丝线(101c)与相邻所述丝网(101a)的部分的所述丝线(101c)相互缠绕，而致所述支撑骨架(101)为一体结构。
7.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于，
所述丝线(101c)为金属丝或纤维丝。
8.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，
所述主密封件(20)和所述辅助密封件(10)均连接于所述施压件(60)上。
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