CN108458187A - 一种密封组件和应用该密封组件的密封工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种密封组件和应用该密封组件的密封工艺，用于在空心腔体充入介质后密封空心腔体，密封组件包括连接接头和金属球体，介质经由介质管道、连接接头、介质充入孔道进入空心腔体，金属球体位于介质充入孔道的入口处，且直径和介质充入孔道的孔径满足过盈配合要求。密封工艺中停止输送介质后即刻利用连接接头将位于介质充入孔道入口处的金属球体压入介质充入孔道。本发明无需拆卸连接接头，直接即时利用连接接头将金属球压入介质充入孔道中，保证空心腔体内部的介质压力与密度的精准度需求，实现完全可靠和稳定的硬密封，从而保证电力仪器仪表长期安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及密封领域，尤其是一种密封组件和应用该密封组件的密封工艺。
背景技术
腔体及容器内充气及密封工艺已广泛应用于在电力仪器仪表、阀门等行业，促进了电力仪器仪表行业的快速发展，保证电力仪器仪表内气体气压及密度的精准度及密封的可靠性和稳定性已成为电力仪器仪表行业的重要任务之一。电力仪器仪表内气体为灭弧介质和绝缘介质，若发生泄漏或无法保证气体气压和密度的精准度，就不能确保电力运行的可靠安全运行。因此充气气压和密度的精准度和密封的可靠稳定性对电力仪器仪表是十分重要的。
目前在电力仪器仪表中实现充气腔体密封有以下二种方式：
(1)充气接头充气后利用橡胶O型圈软密封，即使用充气接头对腔体内部充入所需压力及密度值的气体，然后即时将充气接头挤压橡胶O型圈，并利用螺纹紧固压紧橡胶O型圈，从而实现充气后的密封。此种工艺的优点是生产作业简单易操作，可反复操作。其缺点是橡胶O型圈在挤压过程中，可能造成应力开裂及损伤，造成泄漏并返工；其次橡胶O型圈易受环境因素影响，在要求的温度段(例如：-30℃～+60℃)中，橡胶由于自身的固化及热胀冷缩等特性可能产生裂纹及损伤，从而导致无法满足电力仪器仪表长期有效的可靠及稳定的密封；再者螺纹紧固压紧橡胶O型圈，在重力加速度(例如：50g)的冲击下将产生螺纹松动导致橡胶O型圈的压缩量不足，从而造成气体泄漏，无法满足电力仪器仪表有效、可靠和稳定的密封。
(2)充气接头充气后焊接密封，即使用充气接头对腔体内部充入所需压力及密度值的气体，然后即时将腔体的充气接口采用焊接方式进行密封，实现充气及密封工艺。此种工艺的优点是焊接可有效可靠的保证腔体密封。缺点是焊接工艺对设备需求依赖大，成本高；其次焊接工艺操作复杂，工作量大，不易操作；再者焊接工艺过程对电力仪器仪表本身产生的热量，将会影响内部气体压力的膨胀，损坏电力仪器仪表及影响寿命，无法满足电力仪器仪表长期有效的可靠安全运行。
申请号为CN201020534985.3的中国专利文件公开了一种充气式输气管道截止器，由充气球、密封环、球状笼体、充气管、进气控制阀、压力表、泄压阀等组成，在气流管道内壁一体的焊接有密封环，所述密封环上一体的焊接有球状笼体，所述球状笼体内固定有充气球，充气球上有两点与球状笼体相连，充气球一端设有充气口，充气口通过充气管与输气管道外的气源连通。采用上述充气式输气管道截止器，正常生产时，充气球处于未充气状态，输气管道内气流正常流通，气流需要切断时，利用外部的气源使充气球膨胀，有弹性的球体外表皮在气压作用下与密封环紧密接合，实现烟气的截断；气流需要恢复流通时，将充气球的气体泄压阀门打开。该实用新型结构简单加工成本低、便于操作。然而，利用该实用新型的充气球进行球密封仅仅适用于短期频繁开闭的充气口密封，无法达到长期稳定可靠的密封效果。
申请号为CN201420558532.2的中国专利文件还公开了一种用于SF6气体装配装置的校表阀，包括内部具有四通式通道的阀体和位于四通道交叉中心的阀球，四个通道中的通道一、通道二和通道三两两互相垂直设置，通道二与通道四沿同一轴线设置，通道一和通道二的外端均通过密封圈连接有自封闭充气接头，且通道一的自封闭充气接头上设有用于安装气体密度继电器的连接块，通道二的自封闭充气接头上设有仪表接头，通道三的外端设有阀球把手，通道四中设有用于与高压开关设备的气室相连通的接口。该实用新型的自封闭充气接头能够保证SF6气体不会被泄放至通道外部，在拆装外接仪表或对气体密度继电器进行校验时，而高压开关设备中的SF6气体不泄露。然而，该实用新型的通道一和通道二均采用密封圈进行密封，通道四处设置阀球把手，通过阀杆控制阀球打开和关闭通道四，并未具体说明该阀球把手是否同时可作为充气转接通道。
综上，需要设计一种满足转接充气后即刻密封，且能够达到长期完全可靠的密封效果的装置和工艺，以保证电力仪表仪器充气时和后续长期安全地运行。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种密封组件，用于在空心腔体充入介质后密封空心腔体，空心腔体的壳体上由外向内依次设有相互连通的接头接入孔道和介质充入孔道，接头接入孔道的孔径大于介质充入孔道的孔径，密封组件包括连接接头和金属球体，连接接头的入口端与输送介质的介质管道相配合，其出口端插入接头接入孔道，介质管道通过连接接头与介质充入孔道相连通，使得介质依次经由介质管道、连接接头、介质充入孔道进入空心腔体，金属球体位于介质充入孔道的入口处，且金属球的直径和介质充入孔道的孔径之间满足过盈配合要求。
优选地，金属球的直径比介质充入孔道的孔径大0.15mm～0.85mm。
进一步地，介质为气体，连接接头为充气接头，充气接头的进气口端连接于介质管道，充气接头的出气口端可插入接头接入孔道。
优选地，充气接头的出气口端设有密封圈，当插入接头接入孔道时，密封圈配合充气接头密封接头接入孔道。
进一步地，连接接头的出口端为螺杆式设计，介质出口位于金属球体的侧面。
优选地，介质管道为金属管道，金属为紫铜或不锈钢。
进一步地，介质充入孔道的内壁为金属材质。
优选地，金属球体的材质为黄铜、不锈钢或45#钢。
进一步地，介质充入孔道的孔径范围为Φ5mm～Φ10mm。
本发明还提供一种密封工艺，用于密封空心腔体，空心腔体的壳体由外向内依次设有相互连通的接头接入孔道和介质充入孔道，接头接入孔道的孔径大于介质充入孔道的孔径，，采用如权利要求1-8中任一的密封组件进行以下步骤：
利用连接接头将介质管道连接于空心腔体，连接接头的出口端插入接头接入孔道，介质管道通过连接接头与介质充入孔道相连通；
将介质依次经由介质管道、连接接头、介质充入孔道充入空心腔体；
待空心腔体内部的介质满足预设条件时，停止输送介质，并即刻利用连接接头将位于介质充入孔道入口处的金属球体压入介质充入孔道。
进一步地，介质为六氟化硫气体，预设条件为：空心腔体内的气体的相对压力为0.1MPa～1.0MPa。
如上，本发明所提供的密封组件和应用该密封组件的密封工艺，采用金属球体对空心腔体进行硬密封，空心腔体内充入所需的满足预设条件的介质后，无需拆卸连接接头，直接即时利用连接接头将金属球压入介质充入孔道中，由于金属球体的直径和介质充入孔道的孔径之间满足过盈配合要求，从而保证压入金属球体的一瞬间，空心腔体内的介质压力及密度值等为所需的要求，并且最终达到空心腔体内部的介质压力与密度的精准度需求，同时满足金属球体表面与介质充入孔道之间硬密封的完全可靠及稳定，从而完全可靠地保证电力仪器仪表长期安全运行。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明第一实施例的密封组件和充气过程中的六氟化硫气体密度继电器的结构剖面图；
图2为本发明第二实施例的密封工艺完成后的六氟化硫气体密度继电器的结构剖面图；
图3为本发明第二实施例的密封工艺流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”，不应理解为对本发明的限制。
【第一实施例】
本实施例以六氟化硫气体密度继电器为例来进行说明，如图1中所示，本实施例公开了一种密封组件，用于在空心腔体1充入气体后密封空心腔体1，空心腔体1的壳体上由外向内依次设有相互连通的接头接入孔道11和介质充入孔道12，接头接入孔道11的孔径大于介质充入孔道12的孔径，密封组件包括连接接头2和金属球体3，连接接头2的入口端21与输送介质的介质管道4相配合，其出口端22插入接头接入孔道11，介质管道4通过连接接头2与介质充入孔道12相连通，使得气体依次经由介质管道4、连接接头2、介质充入孔道12进入空心腔体1内部，金属球体3位于介质充入孔道12的入口处，且金属球体3的直径和介质充入孔道12的孔径之间满足过盈配合的要求。
具体地，金属球体3的直径比介质充入孔道12的孔径大0.15mm～0.85mm。
更为具体地，本实施例中的连接接头2为六氟化硫充气接头，充气接头的进气口端连接于介质管道4，充气接头的出气口端可插入接头接入孔道12。充气接头用来对六氟化硫气体密度继电器进行转接，并且可根据不同的气体管道来适配不同的充气接头。
本实施例中，六氟化硫继电器的空心腔体1的充气通道由两部分构成，分别为供充气接头插入的接头接入孔道11和供气体流通的介质充入孔道12，并且接头接入孔道11的孔径应大于介质充入孔道12的孔径，以便于金属球体3设置于介质充入孔道12的入口处。如果接头接入孔道11的孔径应小于或等于介质充入孔道12的孔径，则金属球体3可能堵塞气体通道，影响充气过程。
其中，金属球体3位于介质充入孔道12的入口处，便于充气结束后充气接头即刻将金属球体3压入介质充入孔道12中，以实现对空心腔体1的硬密封。并且金属球体3的直径比介质充入孔道12的孔径大0.15mm～0.85mm，当充气接头按压金属球体3时，不会因金属球体3的直径过大而无法压入，也不会因金属球体3的直径过小而落入空心腔体1的内部，而是实现金属球体3与介质充入管道12之间的过盈配合，以更好地对空心腔体1进行硬密封。
更进一步地，充气接头的出气口端设有密封圈5，当插入接头接入孔道11时，密封圈5配合充气接头密封接头接入孔道11。密封圈5的作用包括：一是在充气过程中提供介质充入孔道12密封表面、充气接头密封表面及密封圈5表面之间无相对运动的径向静密封，确保充气过程中气体无泄漏和确保气体气压和密度的精准度；二是在充气结束后，充气接头将金属球体3压入介质充入孔道12的过程中，提供介质充入孔道12密封表面、充气接头密封表面及密封圈5表面之间有相对运动的往复动密封，确保压入金属球体3过程中和压入金属球体3后气体无泄漏，以及确保气体气压和密度的精准度。
进一步地，如图1中所示，充气接头的出口端为螺杆式设计，这样的结构有利于减小充气接头下压过程中的阻力，达到更加省力的效果。更为具体地，充气接头的气体出口位于金属球体3的侧面，以避免气体出口被金属球体3堵塞。
优选地，本实施例中的介质管道4为金属管道，金属可为紫铜或不锈钢，金属球体3的材质为黄铜、不锈钢或45#钢。更进一步地，介质充入孔道12的内壁为也金属材质，以实现与金属球体3之间更好的密封效果，保证长期可靠的密封稳定性。
进一步地，介质充入孔道12的孔径范围Φ5mm～Φ10mm。采用本实施例的密封组件对六氟化硫气体密度继电器进行硬密封，不仅可保证六氟化硫继电器在充气过程中气体无泄漏和确保气体气压和密度的精准度；而且能够可保证六氟化硫继电器长期密封的可靠性和稳定性，并可完全确保其承受内压范围(0.1MPa～1.0Mpa)，并可完全保证其在温度段(-30℃～+60℃)下保证密封的可靠性和稳定性，而且六氟化硫继电器能够在5000次重力加速度50g的冲击下保证密封的可靠性和稳定性；从而最终确保六氟化硫气体密度继电器内的气体无泄漏或确保气体气压和密度的精准度，完全可靠的保证仪表安全运行。同理，采用本实施例的密封组件对其它电子仪表进行硬密封，也可以很好地满足密封长期性、可靠性和稳定性的要求。
【第二实施例】
如图3所示，本实施例提供一种密封工艺，采用密封组件密封六氟化硫气体密度继电器的空心腔体，该空心腔体的壳体上由外向内依次设有相互连通的接头接入孔道和介质充入孔道，接头接入孔道的孔径大于介质充入孔道的孔径，该密封组件包括连接接头和金属球体，连接接头的入口端与输送介质的介质管道相配合，其出口端插入接头接入孔道，介质管道通过连接接头与介质充入孔道相连通，使得介质依次经由介质管道、连接接头、介质充入孔道进入空心腔体，金属球体位于介质充入孔道的入口处，且金属球的直径和介质充入孔道的孔径之间满足过盈配合的要求。
具体地，金属球的直径比介质充入孔道的孔径大0.15mm～0.85mm。
本实施例的密封工艺包括以下步骤：
接头安装步骤S201，利用连接接头将介质管道连接于空心腔体，连接接头的出口端插入接头接入孔道，介质管道通过连接接头与介质充入孔道相连通；
充气步骤S202，将介质依次经由介质管道、连接接头、介质充入孔道充入空心腔体；
硬密封步骤S203，待空心腔体内部的介质满足预设条件时，停止输送介质，并即刻利用连接接头将位于介质充入孔道入口处的金属球体压入介质充入孔道。
本实施例采用充气接头对六氟化硫气体密度继电器进行硬密封，其中，上述预设条件为：空心腔体内的气体的相对压力为0.1MPa～1.0MPa。
以下结合图1和图2对本实施例的密封工艺进行说明。
如图1所示为充气过程的六氟化硫气体密度继电器和密封组件的结构剖面图，连接接头2将介质管道4连接于空心腔体1，连接接头2的出口端插入接头接入孔道11，介质管道4通过连接接头2与介质充入孔道12相连通，从而形成了气体充入通道；此时，金属球体3位于介质充入孔道12的入口处，并未堵塞介质充入孔道12，使得气体可依次经由介质管道4、连接接头2和介质充入孔道12进入空心腔体1的内部。
本实施例的连接接头2为充气接头，且充气接头的出气口端设有密封圈5，在上述充气过程中，密封圈5提供介质充入孔道12密封表面、充气接头密封表面及密封圈5表面之间无相对运动的径向静密封，确保充气过程中气体无泄漏和确保气体气压和密度的精准度。
如图2所示为硬密封过程的六氟化硫气体密度继电器和密封组件的结构剖面图，待空心腔体1内部的气体满足相对压力为0.1MPa～1.0MPa时，停止输送气体，并即刻利用连接接头2的出气口端部将位于介质充入孔道12入口处的金属球体3压入介质充入孔道12。
在上述硬密封过程中，密封圈5还可提供介质充入孔道12密封表面、充气接头密封表面及密封圈5表面之间有相对运动的往复动密封，确保压入金属球体3过程中和压入金属球体3后气体无泄漏，以及确保气体气压和密度的精准度。
由此，本实施例提供的密封工艺，不仅可保证六氟化硫继电器在充气过程中气体无泄漏和确保气体气压和密度的精准度；而且能够可保证长期密封的可靠性和稳定性，并可完全确保其承受内压范围为0.1MPa～1.0Mpa，并可完全保证其在温度段-30℃～+60℃下密封的可靠性和稳定性，而且六氟化硫继电器能够在5000次重力加速度50g的冲击下保证密封的可靠性和稳定性；从而最终确保仪表内气体无泄漏或确保气体气压和密度的精准度，完全可靠的保证仪表安全运行。同理，采用本实施例的密封组件对其它电子仪表进行硬密封，也可以很好地满足密封长期性、可靠性和稳定性的要求。实际操作中，本工艺方式操作简单，成本低，具有很高的实用价值。
更为具体地，本实施例中的连接接头2为六氟化硫充气接头，充气接头的进气口端连接于介质管道4，充气接头的出气口端可插入接头接入孔道12。充气接头用来对六氟化硫气体密度继电器进行转接，并且可根据不同的气体管道来适配不同的充气接头。
本实施例中，六氟化硫继电器的空心腔体1的充气通道由两部分构成，分别为供充气接头插入的接头接入孔道11和供气体流通的介质充入孔道12，并且接头接入孔道11的孔径应大于介质充入孔道12的孔径，以便于金属球体3设置于介质充入孔道12的入口处。如果接头接入孔道11的孔径应小于或等于介质充入孔道12的孔径，则金属球体3可能堵塞气体通道，影响充气过程。
其中，金属球体3位于介质充入孔道12的入口处，便于充气结束后充气接头即刻将金属球体3压入介质充入孔道12中，以实现对空心腔体1的硬密封。并且金属球体3的直径比介质充入孔道12的孔径大0.15mm～0.85mm，当充气接头按压金属球体3时，不会因金属球体3的直径过大而无法压入，也不会因金属球体3的直径过小而落入空心腔体1的内部，而是实现金属球体3与介质充入管道12之间的过盈配合，以更好地对空心腔体1进行硬密封。
进一步地，如图1中所示，充气接头的出口端为螺杆式设计，这样的结构有利于减小充气接头下压过程中的阻力，达到更加省力的效果。更为具体地，充气接头的气体出口位于金属球体3的侧面，以避免气体出口被金属球体3堵塞。
优选地，本实施例中的介质管道4为金属管道，金属可为紫铜或不锈钢，金属球体3的材质为黄铜、不锈钢或45#钢。更进一步地，介质充入孔道12的内壁为也金属材质，以实现与金属球体3之间更好的密封效果，保证长期可靠的密封稳定性。
综上所述，本发明提供的密封组件和应用该密封组件的密封工艺，采用金属球体对空心腔体进行硬密封，空心腔体内充入所需的满足预设条件的介质后，无需拆卸连接接头，直接即时利用连接接头将金属球压入介质充入孔道中，由于金属球体的直径和介质充入孔道的孔径之间满足过盈配合的要求，从而保证压入金属球体的一瞬间，空心腔体内的介质压力及密度值等为所需的要求，并且最终达到空心腔体内部的介质压力与密度的精准度需求，同时满足金属球体表面与介质充入孔道之间硬密封的完全可靠及稳定，从而完全可靠地保证电力仪器仪表长期安全运行。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (11)
1.一种密封组件，用于在空心腔体充入介质后密封所述空心腔体，所述空心腔体的壳体上由外向内依次设有相互连通的接头接入孔道和介质充入孔道，所述接头接入孔道的孔径大于所述介质充入孔道的孔径，其特征在于，所述密封组件包括连接接头和金属球体，所述连接接头的入口端与输送所述介质的介质管道相配合，其出口端插入所述接头接入孔道，所述介质管道通过所述连接接头与所述介质充入孔道相连通，使得所述介质依次经由所述介质管道、所述连接接头、所述介质充入孔道进入所述空心腔体，所述金属球体位于所述介质充入孔道的入口处，且所述金属球的直径与所述介质充入孔道的孔径满足过盈配合要求。
2.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述金属球的直径比所述介质充入孔道的孔径大0.15mm～0.85mm。
3.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述介质为气体，所述连接接头为充气接头，所述充气接头的进气口端连接于所述介质管道，所述充气接头的出气口端可插入所述接头接入孔道。
4.如权利要求3所述的密封组件，其特征在于，所述充气接头的出气口端设有密封圈，当插入所述接头接入孔道时，所述密封圈配合所述充气接头密封所述接头接入孔道。
5.如权利要求1或4所述的密封组件，其特征在于，所述连接接头的出口端为螺杆式设计，介质出口位于所述金属球体的侧面。
6.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述介质管道为金属管道，所述金属为紫铜或不锈钢。
7.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述介质充入孔道的内壁为金属材质。
8.如权利要求1或7所述的密封组件，其特征在于，所述金属球体的材质为黄铜、不锈钢或45#钢。
9.如权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述介质充入孔道的孔径范围为Φ5mm～Φ10mm。
10.一种密封工艺，用于密封空心腔体，所述空心腔体的壳体由外向内依次设有相互连通的接头接入孔道和介质充入孔道，所述接头接入孔道的孔径大于所述介质充入孔道的孔径，其特征在于，采用如权利要求1-9中任一所述的密封组件进行以下步骤：
利用所述连接接头将所述介质管道连接于所述空心腔体，所述连接接头的出口端插入所述接头接入孔道，所述介质管道通过所述连接接头与所述介质充入孔道相连通；
将所述介质依次经由所述介质管道、所述连接接头、所述介质充入孔道充入所述空心腔体；
待所述空心腔体内部的所述介质满足预设条件时，停止输送所述介质，并即刻利用所述连接接头将位于所述介质充入孔道入口处的所述金属球体压入所述介质充入孔道。
11.如权利要求10所述的密封工艺，其特征在于，所述介质为六氟化硫气体，所述预设条件为：所述空心腔体内的所述气体的相对压力为0.1MPa～1.0MPa。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113399199A (zh) * | 2021-06-23 | 2021-09-17 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种螺母罩封系统及方法 |
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- 2017-02-22 CN CN201710095860.1A patent/CN108458187A/zh active Pending
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