CN107461558A - 一种机械密封式高压毛细气路装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械密封式高压毛细气路装置，该装置用于连接仿真测试设备和高压气体制冷装置，该装置包含：毛细高压气管，分别穿设在毛细高压气管两端的两个外套螺母，以及设置在外套螺母内且环绕在毛细高压气管的外壁上的球头密封件。仿真测试设备和高压气体制冷装置通过一个或两个以上串联的所述装置连接并密封。毛细高压气管的两端部均设置在球头密封件的外部。上述装置与仿真测试设备和高压气体制冷装置均通过外套螺母连接。在使用状态时，外套螺母在外部压力紧固下，球头密封件发生形变，在毛细高压气管的外壁上环绕密封。本发明的装置能够实现快速且安全安装高压毛细气路，且密封性和柔性好，特别适合狭小空间使用以及多次反复拆卸。

Description

一种机械密封式高压毛细气路装置

技术领域

本发明涉及一种毛细气路，具体涉及一种机械密封式高压毛细气路装置。

背景技术

地面仿真测试设备中需要接入外部高压气体制冷，而制冷气体需要经过高压气路传输，这其中尤为突出的困难是末端的气路。因反复拆装、充分挠度变形裕量、空间尺寸紧张等苛刻要求，该段气路只能采用外径在1~3毫米左右的不锈钢管（一般统称为毛细气路）。制冷气路的压力高达20MPa-30MPa，不仅要求毛细不锈钢管有足够的耐压能力，更要求接头连接处密封可靠。

目前，毛细不锈钢管与接头连接采用先进的真空激光焊接方法。该方法可以很大程度上解决焊接变形、焊接时热量过大而穿透被焊物体等问题。因为毛细不锈钢管自身尺寸有限，不仅内径尺寸小且壁厚较薄，即便在真空状态下焊接也容易烧穿，或者堵塞气管内径，一次成功率较低。同时，真空焊接成本高，准备和等待周期长，尤其对操作人员技能水平要求高，导致高压毛细气路成了导引头测试的瓶颈。

中国工程物理研究院结构力学研究所的冉光斌在《双锥形管接头密封管路联接结构的稳健设计方法》中提出了采用双锥形管接头密封管路联接结构在实验室小型高压气路管道密封联接的思路。但是由于该装置尺寸限制，无法直接应用在高压毛细气路的密封中。

许友林和王善永在《一种新型超高压管体密封装置》中介绍了一种新型的超高压套管密封装置，并对其结构、原理及使用情况进行了说明，提出了一种有效的高压管路焊接方法，但是同样对于毛细气路中直径仅1—3毫米气管间密封的特殊情况。

马波在《关于采用高频感应钎焊技术焊接分流器与毛细管的应用探讨》一文中，对于毛细管的加工问题探讨，阐述了采用高频感应钎焊技术焊接多孔分流器与毛细管工艺方法，并对感应器的设计和焊接过程中提高焊接质量的控制方式做了分析讨论，但是未对高压条件进行分析。

中国农业机械化科学研究院的侯纪波、张辉和王叶在《毛细管组件的单向阀焊接装置》专利中提供了一种毛细管组件的单向阀焊接装置，详细阐述了毛细管和阀门之间的焊接所需要面对的问题和解决办法。但是，对于高压毛细气路焊接中所面对的高压环境困难仍无法有效解决。

发明内容

本发明提供一种机械密封式高压毛细气路装置，该毛细气路装置解决了高压毛细气路的密封问题，能够实现快速且安全安装高压毛细气路，且密封性和柔性好，特别适合狭小空间使用以及多次反复拆卸。

为了达到上述目的，一种机械密封式高压毛细气路装置，该装置用于连接仿真测试设备和高压气体制冷装置，该装置包含：毛细高压气管，分别穿设在所述的毛细高压气管两端的两个外套螺母，以及设置在所述的外套螺母内且环绕在所述的毛细高压气管的外壁上的球头密封件。

其中，所述的仿真测试设备和高压气体制冷装置通过一个或两个以上串联的所述装置连接并密封。

其中，所述的毛细高压气管的两端部均设置在所述的球头密封件的外部。

其中，所述的装置与所述的仿真测试设备和高压气体制冷装置均通过所述的外套螺母连接。

在使用状态时，所述的外套螺母在外部压力紧固下，所述的球头密封件发生形变，在所述的毛细高压气管的外壁上环绕密封。

该装置还包含：用于串联两个以上的所述装置的工艺对接管。

其中，所述的工艺对接管穿设在所述的外套螺母内，且与所述的外套螺母的内径相适配。

其中，所述的工艺对接管具有中空的管道结构，该管道结构的内径与所述的毛细高压气管的外径相适配。

其中，所述的仿真测试设备和高压气体制冷装置与所述的外套螺母均通过所述的工艺对接管连接。

所述的工艺对接管的外壁和外套螺母的内壁均设有螺纹，且螺纹相适配。

所述的球头密封件包含：半球状部，以及与所述的半球状部连接的衬垫部。

在使用状态时，所述的外套螺母在外部压力紧固下，所述的球头密封件发生形变，球头密封件的半球状部与所述的工艺对接管接触并压紧，球头密封件的衬垫部压紧所述的外套螺母的底部。

所述的半球状部和衬垫部均具有中空的管道结构，该管道结构的内径与所述的毛细高压气管的外径相一致。

所述的外套螺母具有中空结构；所述的衬垫部具有圆柱状结构，该圆柱状结构的直径和所述的半球状部的直径均与所述的外套螺母的内径相一致。

所述的中空结构呈凸台状，所述的外套螺母下部的内径大于上部的内径；所述的外套螺母下部与所述的衬垫部之间设有支撑垫；所述的支撑垫环绕在所述的衬垫部的外壁上；所述的支撑垫的厚度等于所述的外套螺母下部的内径与所述的衬垫部的直径之差。

所述的毛细高压气管、外套螺母、球头密封件和工艺对接管设在同一轴线上。

本发明提供的机械密封式高压毛细气路装置，解决了高压毛细气路的密封问题，具有以下优点：

（1）本发明的机械密封式高压毛细气路装置的零部件配套少，仅需要配套4种不同零件，且机械加工难度正常，采用常规方法即可实现；

（2）本发明的机械密封式高压毛细气路装置的装配成功率高，由于整个气路的装配仅通过外套螺母旋紧即可，在设定好值的力矩扳手旋转下，可以很方便将整个气路组成，不仅一次性成功率高，完全不依赖操作人员的技术水平；

（3）本发明的机械密封式高压毛细气路装置装配后使用方便，整个气路除两端连接的外套螺母外，均是1-3mm不锈钢的毛细高压气管，气管本身由于较细非常容易弯曲，特别适合满足狭小空间使用以及多次反复拆卸；

（4）本发明的机械密封式高压毛细气路装置的生产成本低、周期短且性能可靠，该气路装置的生产成本约是焊接生产的1/10，而且周期仅有机械加工配套成本，装配时间很少，且单根气路在高达30MPa压力下可工作3-5个月无需更换，使用寿命长，而传统焊接方式密封件一般工作1-2个月就需要更换。

附图说明

图1为本发明的机械密封式高压毛细气路装置的结构示意图。

图2为本发明的球头密封件的结构示意图。

图3为本发明的球头密封件使用状态变性图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

一种机械密封式高压毛细气路装置，如图1所示，为本发明的机械密封式高压毛细气路装置的结构示意图，该装置用于连接和密封仿真测试设备和高压气体制冷装置，该装置包含：毛细高压气管10，分别穿设在毛细高压气管10两端的两个外套螺母20，以及设置在外套螺母20内且环绕在毛细高压气管10的外壁上的球头密封件30。

毛细高压气管10的两端部均设置在球头密封件30的外部。该装置与仿真测试设备和高压气体制冷装置均通过外套螺母20连接。

在使用状态时，外套螺母20在外部压力紧固下，球头密封件30发生形变，在毛细高压气管10的外壁上环绕密封。

该装置还包含：用于串联两个以上该装置的工艺对接管2。工艺对接管2穿设在外套螺母20内，且与外套螺母20的内径相适配。工艺对接管2具有中空的管道结构，该管道结构的内径与毛细高压气管10的外径相适配。

仿真测试设备和高压气体制冷装置与外套螺母20均通过工艺对接管2连接。

工艺对接管2的外壁和外套螺母20的内壁均设有螺纹，且螺纹相适配。

如图2所示，为本发明的球头密封件的结构示意图，球头密封件30包含：半球状部31，以及与半球状部31连接的衬垫部32。衬垫部32设置在邻近的上部外套螺母20底部的一侧。

如图3所示，为本发明的球头密封件使用状态变性图，在使用状态时，外套螺母20在外部压力紧固下，球头密封件30发生形变，A和B两处缝隙将受力产生塑性形变，球头密封件30的半球状部31与工艺对接管2接触并压紧，球头密封件30的衬垫部32压紧外套螺母20内部的底部。

半球状部31和衬垫部32均具有中空的管道结构，该管道结构的内径与毛细高压气管10的外径相一致。

外套螺母20具有呈凸台状的中空结构，外套螺母20内部的底部的直径大于上部的直径。衬垫部32具有圆柱状结构，该圆柱状结构的直径与外套螺母20的直径相一致。半球状部31的直径与外套螺母20的直径相一致。

外套螺母20内部的底部与衬垫部32之间设有支撑垫。支撑垫环绕在衬垫部32的外壁上。支撑垫的厚度等于外套螺母20内部的底部的直径与衬垫部32的直径之差。

毛细高压气管10、外套螺母20、球头密封件30和工艺对接管2处于同一轴线处。

综上所述，本发明的机械密封式高压毛细气路装置，该装置能够的零部件配套少，且机械加工难度正常，能够实现快速且安全安装高压毛细气路，且密封性和柔性好，特别适合狭小空间使用以及多次反复拆卸。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种机械密封式高压毛细气路装置，该装置用于连接仿真测试设备和高压气体制冷装置，其特征在于，该装置包含：

毛细高压气管（10），

分别穿设在所述的毛细高压气管（10）两端的两个外套螺母（20），以及

设置在所述的外套螺母（20）内且环绕在所述的毛细高压气管（10）的外壁上的球头密封件（30）；

所述的仿真测试设备和高压气体制冷装置通过一个或两个以上串联的所述装置连接并密封；

所述的毛细高压气管（10）的两端部均设置在所述的球头密封件（30）的外部；

所述的装置与所述的仿真测试设备和高压气体制冷装置均通过所述的外套螺母（20）连接；

在使用状态时，所述的外套螺母（20）在外部压力紧固下，所述的球头密封件（30）发生形变，在所述的毛细高压气管（10）的外壁上环绕密封。

2.根据权利要求1所述的机械密封式高压毛细气路装置，其特征在于，该装置还包含：用于串联两个以上的所述装置的工艺对接管（2）；

所述的工艺对接管（2）穿设在所述的外套螺母（20）内，且与所述的外套螺母（20）的内径相适配；

所述的工艺对接管（2）具有中空的管道结构，该管道结构的内径与所述的毛细高压气管（10）的外径相适配；

所述的仿真测试设备和高压气体制冷装置与所述的外套螺母（20）均通过所述的工艺对接管（2）连接。

3.根据权利要求2所述的机械密封式高压毛细气路装置，其特征在于，所述的工艺对接管（2）的外壁和外套螺母（20）的内壁均设有螺纹，且螺纹相适配。

4.根据权利要求2或3中任意一项所述的机械密封式高压毛细气路装置，其特征在于，所述的球头密封件（30）包含：

半球状部（31），以及

与所述的半球状部（31）连接的衬垫部（32）；

在使用状态时，所述的外套螺母（20）在外部压力紧固下，所述的球头密封件（30）发生形变，球头密封件（30）的半球状部（31）与所述的工艺对接管（2）接触并压紧，球头密封件（30）的衬垫部（32）压紧所述的外套螺母（20）的底部。

5.根据权利要求4所述的机械密封式高压毛细气路装置，其特征在于，所述的半球状部（31）和衬垫部（32）均具有中空的管道结构，该管道结构的内径与所述的毛细高压气管（10）的外径相一致。

6.根据权利要求5所述的机械密封式高压毛细气路装置，其特征在于，所述的外套螺母（20）具有中空结构；

所述的衬垫部（32）具有圆柱状结构，该圆柱状结构的直径和所述的半球状部（31）的直径均与所述的外套螺母（20）的内径相一致。

7.根据权利要求6所述的机械密封式高压毛细气路装置，其特征在于，所述的中空结构呈凸台状，所述的外套螺母（20）下部的内径大于上部的内径；

所述的外套螺母（20）下部与所述的衬垫部（32）之间设有支撑垫；

所述的支撑垫环绕在所述的衬垫部（32）的外壁上；

所述的支撑垫的厚度等于所述的外套螺母（20）下部的内径与所述的衬垫部（32）的直径之差。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的机械密封式高压毛细气路装置，其特征在于，所述的毛细高压气管（10）、外套螺母（20）、球头密封件（30）和工艺对接管（2）设在同一轴线上。