CN110748645A - 一种适用于腐蚀性液体的密封装置 - Google Patents
一种适用于腐蚀性液体的密封装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种适用于腐蚀性液体的密封装置,下端零件的回转体轴线与上端零件的回转体轴线重合,下端零件位于上端零件下端,下端零件的第四上端同心圆环面与上端零件的第一圆平面接触,下端零件与上端零件通过螺钉连接,密封原件位于下端零件的第四上端环形凹槽中,密封原件的第二下端环形凸起与下端零件的第四环形凹槽接触;本发明在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。
Description
技术领域
本发明属于装填液体用壳体技术领域,涉及一种装填液体用密封装置,特别涉及一种适用于腐蚀性液体的密封装置。
背景技术
腐蚀性液体装药战斗部内部装填高能燃料,腐蚀性液体装药战斗部内部装填的高能燃料含有液相材料,因此,腐蚀性液体装药战斗部中与高能燃料接触的各个部位都需具有密封性,腐蚀性液体装药战斗部的壳体、前后端盖、装药口、穿电缆线管和抛撒药管等机械接口都需满足密封要求。
常新龙等人在文献“导弹橡胶密封件环境失效研究”(装备环境工程,2011年8月,第8卷第4期59页)中报道:战斗部密封材料主要采用橡胶。橡胶的弹性模量为7.8MPa,橡胶具有良好的弹性,橡胶与金属壳体挤压接触时,橡胶在压力作用下发生弹性变形,橡胶与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。腐蚀性液体装药战斗部内部装填高能液相燃料具有强腐蚀性,各种橡胶材料均与其发生化学反应而失效。腐蚀性液体装药战斗部在武器平台上应用时,需满足至少十年的存储条件。长期存储过程中,橡胶密封件因为与高能液相燃料发生化学反应而失效,腐蚀性液体装药战斗部将发生腐蚀性液体泄露,导致战斗部失效。
张冬娜等人在文献“拉伸处理对聚四氟乙烯性能的影响”(航空材料学报,2013年12月,第33卷第6期57页)中报道:聚四氟乙烯是一种综合性能优异的高分子材料,有极好的耐高低温性和耐化学腐蚀性。通过相容性实验证明,聚四氟乙烯与高能液相燃料长时间接触,不发生化学反应,具备长期存储条件。但是聚四氟乙烯弹性差,聚四氟乙烯的弹性模量为60MPa,为橡胶弹性模量的8倍。在相同的压力下,聚四氟乙烯可以发生的变形量只有橡胶的1/8,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯与金属壳体的贴合紧密程度大幅度降低,难以实现可靠的长期的密封效果。
发明内容
为了克服现有技术的不足和缺陷,本发明提供一种适用于腐蚀性液体的密封装置,在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。
本发明提供的一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括上端零件1,其特征在于,还包括密封原件2、环形弹簧3、下端零件4;
上端零件1为第一圆板,上端零件1的第一圆板为回转体,上端零件1的第一圆板下端面为第一圆平面,上端零件1的第一圆平面上带有一圈第一环形凹槽,上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽回转轴线与上端零件1的回转体轴线重合;
上端零件1为液相装药壳体中机械连接接口的上部分零件,液相装药位于上端零件1下端;
密封原件2为第二圆环体,密封原件2的第二圆环体为回转体,密封原件2的第二圆环体轴截面为矩形,密封原件2的第二圆环体上端面为第二上端向上同心圆环面,密封原件2的第二圆环体下端面为第二下端向下同心圆环面,密封原件2的第二圆环体外侧面为第二外侧圆柱面,密封原件2的第二圆环体内侧面为第二内侧圆柱面,密封原件2的第二上端向上同心圆环面上带有一圈第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件2的第二上端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二下端向下同心圆环面上带有一圈第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧圆柱面上带有第二外侧环形凹槽,密封原件2的第二外侧环形凹槽轴截面为矩形,密封原件2的第二外侧环形凹槽上端表面为第二上端向下同心圆环面,密封原件2的第二上端向下同心圆环面上带有一圈第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧环形凹槽下端表面为第二下端向上同心圆环面,密封原件2的第二下端向上同心圆环面上带有一圈第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二下端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合;
密封原件2的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,密封原件2位于上端零件1下端,密封原件2的第二上端环形凸起与上端零件1的第一环形凹槽接触;
环形弹簧3为第三圆环体,环形弹簧3的第三圆环体为回转体,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体外表面的上半部分为第三上端半圆截面圆环面,环形弹簧3的第三圆柱体外表面的下半部分为第三下端半圆截面圆环面;
环形弹簧3的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,环形弹簧3位于密封原件2的第二外侧环形凹槽中,环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面与密封原件2的第二上端环形凹槽接触,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面与密封原件2的第二下端环形凹槽接触了;
下端零件4为第四圆筒体,下端零件4的第四圆筒体为回转体,下端零件4的第四圆筒体上端带有第四内法兰,下端零件4的第四内法兰上表面为第四上端同心圆环面,下端零件4的第四上端同心圆环面上带有一圈第四上端环形凹槽,下端零件4的第四上端环形凹槽轴截面为矩形,下端零件4的第四上端环形凹槽由三个面组成,下端零件4的第四上端环形凹槽底面为第四中部同心圆环面,下端零件4的第四上端环形凹槽靠近下端零件4回转体轴线的侧面为第四内侧圆柱面,下端零件4的第四上端环形凹槽远离下端零件4回转体轴线的侧面为第四外侧圆柱面,下端零件4的第四中部同心圆环面上带有一圈第四环形凹槽,下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽回转轴线与下端零件4的回转体轴线重合;
下端零件4的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,下端零件4位于上端零件1下端,下端零件4的第四上端同心圆环面与上端零件1的第一圆平面接触,下端零件4与上端零件1通过螺钉连接,密封原件2位于下端零件4的第四上端环形凹槽中,密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽接触,下端零件4为液相装药壳体中机械连接接口的下部分零件,液相装药位于下端零件4内侧;
密封原件2的材料为聚四氟乙烯;
环形弹簧3的材料为弹簧钢;
上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°~113°;
下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°~113°;
密封原件2的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°~103°;
密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°~103°;
密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径与密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面的圆弧形直径相同;
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3~3.4;
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3~1.8。
所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件4中;
步骤2:将密封原件2与环形弹簧3装配;
步骤3:将环形弹簧3与下端零件4装配;
步骤4:将上端零件1与下端零件4装配,上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18,受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
本发明可以采取以下5种方式的任意一种:
实现方式1:密封原件2右端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为V形,环形零件的V形开口指向环形零件轴线。
实现方式2:密封原件2左端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为十字形,环形零件的材料为不锈钢304,环形零件支撑在密封原件2的第二外侧环形凹槽中,密封原件2上端与上端零件1接触,密封原件2下端与下端零件4接触。
实现方式3:密封原件2左端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为X形,环形零件的材料为聚四氟乙烯,环形零件上端与上端零件1接触,上端零件1下端与下端零件4接触。
实现方式4:还包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件4中;
步骤2:将密封原件2与环形弹簧3装配;
步骤3:将环形弹簧3与下端零件4装配,在密封原件2外侧安装4个报警器,每个报警器下端有一个探测接头,当探测接头检测到与液体接触时,报警器报警;
步骤4:将上端零件1与下端零件4装配,上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18,受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
实现方式5:还包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件4中;
步骤2:将密封原件2与环形弹簧3装配;
步骤3:将环形弹簧3与下端零件4装配;
步骤4:将上端零件1与下端零件4装配,上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18,受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性,上端零件1中部下端安装温度传感器和压力传感器,上端零件1中部上端显示温度和压力结果,由于内部液体的压力随着温度升高而增大,而且压力与温度的关系可以理论计算,因此,可以随时观察内部温度与压力结果,并与理论计算结果对照,若压力与温度数据符合理论计算结果,说明内部密封完好,若压力低于该温度下的理论计算结果,则出现泄漏。
本发明的一种适用于腐蚀性液体的密封装置,带来的技术效果体现为:在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。
附图说明
图1是一种适用于腐蚀性液体的密封装置的结构示意图。1、上端零件,2、密封原件,3、环形弹簧,4、下端零件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明,需要说明的是本发明不局限于以下具体实施例,凡在本发明技术方案基础上进行的同等变换均在本发明的保护范围内。
实施例1:
如图1所示,本实施例给出一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括上端零件1,其特征在于,还包括密封原件2、环形弹簧3、下端零件4;
上端零件1为第一圆板,上端零件1的第一圆板为回转体,上端零件1的第一圆板下端面为第一圆平面,上端零件1的第一圆平面上带有一圈第一环形凹槽,上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽回转轴线与上端零件1的回转体轴线重合;
上端零件1为液相装药壳体中机械连接接口的上部分零件,液相装药位于上端零件1下端;
密封原件2为第二圆环体,密封原件2的第二圆环体为回转体,密封原件2的第二圆环体轴截面为矩形,密封原件2的第二圆环体上端面为第二上端向上同心圆环面,密封原件2的第二圆环体下端面为第二下端向下同心圆环面,密封原件2的第二圆环体外侧面为第二外侧圆柱面,密封原件2的第二圆环体内侧面为第二内侧圆柱面,密封原件2的第二上端向上同心圆环面上带有一圈第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件2的第二上端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二下端向下同心圆环面上带有一圈第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧圆柱面上带有第二外侧环形凹槽,密封原件2的第二外侧环形凹槽轴截面为矩形,密封原件2的第二外侧环形凹槽上端表面为第二上端向下同心圆环面,密封原件2的第二上端向下同心圆环面上带有一圈第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧环形凹槽下端表面为第二下端向上同心圆环面,密封原件2的第二下端向上同心圆环面上带有一圈第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二下端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合;
密封原件2的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,密封原件2位于上端零件1下端,密封原件2的第二上端环形凸起与上端零件1的第一环形凹槽接触;
环形弹簧3为第三圆环体,环形弹簧3的第三圆环体为回转体,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体外表面的上半部分为第三上端半圆截面圆环面,环形弹簧3的第三圆柱体外表面的下半部分为第三下端半圆截面圆环面;
环形弹簧3的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,环形弹簧3位于密封原件2的第二外侧环形凹槽中,环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面与密封原件2的第二上端环形凹槽接触,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面与密封原件2的第二下端环形凹槽接触了;
下端零件4为第四圆筒体,下端零件4的第四圆筒体为回转体,下端零件4的第四圆筒体上端带有第四内法兰,下端零件4的第四内法兰上表面为第四上端同心圆环面,下端零件4的第四上端同心圆环面上带有一圈第四上端环形凹槽,下端零件4的第四上端环形凹槽轴截面为矩形,下端零件4的第四上端环形凹槽由三个面组成,下端零件4的第四上端环形凹槽底面为第四中部同心圆环面,下端零件4的第四上端环形凹槽靠近下端零件4回转体轴线的侧面为第四内侧圆柱面,下端零件4的第四上端环形凹槽远离下端零件4回转体轴线的侧面为第四外侧圆柱面,下端零件4的第四中部同心圆环面上带有一圈第四环形凹槽,下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽回转轴线与下端零件4的回转体轴线重合;
下端零件4的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,下端零件4位于上端零件1下端,下端零件4的第四上端同心圆环面与上端零件1的第一圆平面接触,下端零件4与上端零件1通过螺钉连接,密封原件2位于下端零件4的第四上端环形凹槽中,密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽接触,下端零件4为液相装药壳体中机械连接接口的下部分零件,液相装药位于下端零件4内侧;
密封原件2的材料为聚四氟乙烯;
环形弹簧3的材料为弹簧钢;
密封原件2右端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为V形,环形零件的V形开口指向环形零件轴线;
由于内部的液体在温度升高后,体积膨胀,内应力增加,为密封增加了难度,本发明在密封原件2右端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为V形,当内部存在内应力时,内部的应力作用在环形零件的V形开口上,使得环形零件与上端零件1和下端零件4紧密贴合,而且内应力越大,环形零件与上端零件1和下端零件4贴合越紧密,越有利于密封。因此,本发明具有承受内应力状态下密封功能。
本发明的原理如下:
本发明吸取橡胶密封圈的密封原理,即橡胶密封圈通过受挤压后,具有好的回弹性,使得橡胶密封圈与机械接口保持持久的贴合力,橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口紧密接触,使得橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口具有密封性,从而使得上下两部分机械接口具有密封性。
由于橡胶材料不具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体不相容,因此,将橡胶材料替换为聚四氟乙烯材料,聚四氟乙烯材料具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体相容,但是聚四氟乙烯材料弹性模量太大,即聚四氟乙烯太硬,回弹性太差,使得聚四氟乙烯材料被压缩后不能与机械接口保持持久的贴合力,但本发明在聚四氟乙烯密封圈内部装嵌弹簧,通过弹簧增加聚四氟乙烯密封圈的回弹性,由弹簧驱动聚四氟乙烯材料,使得聚四氟乙烯具有长久的回弹性,并使得聚四氟乙烯材料与机械接口保持持久的贴合力。在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。
聚四氟乙烯材料内部装嵌弹簧后,具有与橡胶材料类似的回弹性,是通过如下力的传递实施的:
上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角与上端零件1和密封原件2的接触密封性密切相关,
由于上端零件1和密封原件2两个零件的密封是靠上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1密切贴合,密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1的相互间隙小于液体分子直径,这时,液体分子直径就不能从密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1之间流出,实现了密封性。因此,当上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压力相同时,挤压的面积越小,挤压应力越大,越容易实现二者的紧密贴合,越容易实现贴合后缝隙直径小于分子直径,越容易实现密封。因此,将上端零件1的第一环形凹槽轴截面和密封原件2的第二上端环形凸起的轴截面均设计为V形,而且当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些时,上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压时,轴截面的接触的位置为一个点,通过接触面积的减小,实现了压强的增大。因此,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过大时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过大,即有些矮而粗,在挤压作用下变形量减小,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过小时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过小,即有些高而矮,在挤压作用下容易产生压裂,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°~103°时,上端零件1与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二上端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°。
同理,通过实验发现,当下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°~103°时,下端零件4与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二下端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°。
密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径与密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面的圆弧形直径相同;
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径小太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面过小,不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效,而当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径大太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面仅为密封原件2的第二上端环形凹槽两端,仍然不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效。
通过实验发现,当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3~3.4时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2可以完好的贴合,密封原件2不会被压坏,保障了密封原件2的使用可靠性。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3。
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过小时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过大,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过大,环形弹簧3强度过大,环形弹簧3不容易发生弹性变形,失去了弹簧的效果,在相同压力下弹性变形过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过大时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过小,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过小,环形弹簧3强度过小,环形弹簧3发生变形后的回弹性过小,在压力作用下,虽然发生了弹性变形,但是恢复原状的弹性过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。
通过实验发现,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3~1.8时,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚恰好,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积恰好,环形弹簧3发生变形后,即可以有足够的弹性变形,又具有足够的回弹性,可以驱动密封原件2与机械接口的接触密封,实现机械接口的密封。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3。
所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件4中;
步骤2:将密封原件2与环形弹簧3装配;
步骤3:将环形弹簧3与下端零件4装配;
步骤4:将上端零件1与下端零件4装配,上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太大,环形弹簧3将发生永久变形,由于本发明的密封的主要压力来源于环形弹簧3的回弹力,环形弹簧3将发生永久变形后,不再具有恢复原形状的运动力,不足以驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,便会发生泄漏。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太小,环形弹簧3的回弹行程太短。由于环形弹簧3驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,环形弹簧3的回弹行程太短,导致驱动密封原件2的运动行程太短,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4的挤压变形量太小,导致密封原件2与上端零件1和下端零件4之间无法紧密贴合,便会发生泄漏。
通过实验发现,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18时,环形弹簧3的受挤压变形量恰当,环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间的挤压量足够,使得环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间可以密封,环形弹簧3也不会发生永久变形,可以永久维持加压力,保障了密封的效果。
本实施例中,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15。
受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
本发明的一种适用于腐蚀性液体的密封装置,带来的技术效果体现为:在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。本发明还具有承受内应力状态下的密封功能。
实施例2:
如图1所示,本实施例给出一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括上端零件1,其特征在于,还包括密封原件2、环形弹簧3、下端零件4;
上端零件1为第一圆板,上端零件1的第一圆板为回转体,上端零件1的第一圆板下端面为第一圆平面,上端零件1的第一圆平面上带有一圈第一环形凹槽,上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽回转轴线与上端零件1的回转体轴线重合;
上端零件1为液相装药壳体中机械连接接口的上部分零件,液相装药位于上端零件1下端;
密封原件2为第二圆环体,密封原件2的第二圆环体为回转体,密封原件2的第二圆环体轴截面为矩形,密封原件2的第二圆环体上端面为第二上端向上同心圆环面,密封原件2的第二圆环体下端面为第二下端向下同心圆环面,密封原件2的第二圆环体外侧面为第二外侧圆柱面,密封原件2的第二圆环体内侧面为第二内侧圆柱面,密封原件2的第二上端向上同心圆环面上带有一圈第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件2的第二上端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二下端向下同心圆环面上带有一圈第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧圆柱面上带有第二外侧环形凹槽,密封原件2的第二外侧环形凹槽轴截面为矩形,密封原件2的第二外侧环形凹槽上端表面为第二上端向下同心圆环面,密封原件2的第二上端向下同心圆环面上带有一圈第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧环形凹槽下端表面为第二下端向上同心圆环面,密封原件2的第二下端向上同心圆环面上带有一圈第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二下端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合;
密封原件2的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,密封原件2位于上端零件1下端,密封原件2的第二上端环形凸起与上端零件1的第一环形凹槽接触;
环形弹簧3为第三圆环体,环形弹簧3的第三圆环体为回转体,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体外表面的上半部分为第三上端半圆截面圆环面,环形弹簧3的第三圆柱体外表面的下半部分为第三下端半圆截面圆环面;
环形弹簧3的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,环形弹簧3位于密封原件2的第二外侧环形凹槽中,环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面与密封原件2的第二上端环形凹槽接触,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面与密封原件2的第二下端环形凹槽接触了;
下端零件4为第四圆筒体,下端零件4的第四圆筒体为回转体,下端零件4的第四圆筒体上端带有第四内法兰,下端零件4的第四内法兰上表面为第四上端同心圆环面,下端零件4的第四上端同心圆环面上带有一圈第四上端环形凹槽,下端零件4的第四上端环形凹槽轴截面为矩形,下端零件4的第四上端环形凹槽由三个面组成,下端零件4的第四上端环形凹槽底面为第四中部同心圆环面,下端零件4的第四上端环形凹槽靠近下端零件4回转体轴线的侧面为第四内侧圆柱面,下端零件4的第四上端环形凹槽远离下端零件4回转体轴线的侧面为第四外侧圆柱面,下端零件4的第四中部同心圆环面上带有一圈第四环形凹槽,下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽回转轴线与下端零件4的回转体轴线重合;
下端零件4的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,下端零件4位于上端零件1下端,下端零件4的第四上端同心圆环面与上端零件1的第一圆平面接触,下端零件4与上端零件1通过螺钉连接,密封原件2位于下端零件4的第四上端环形凹槽中,密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽接触,下端零件4为液相装药壳体中机械连接接口的下部分零件,液相装药位于下端零件4内侧;
密封原件2的材料为聚四氟乙烯;
环形弹簧3的材料为弹簧钢;
密封原件2左端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为十字形,环形零件的材料为不锈钢304,环形零件支撑在密封原件2的第二外侧环形凹槽中,密封原件2上端与上端零件1接触,密封原件2下端与下端零件4接触;
由于在发射过载作用下,密封原件2会有轴向载荷,若轴向载荷过大,密封原件2发生轴向运动,若无支撑密封原件2会与上端零件1或下端零件4脱离,导致泄漏。本发明通过在密封原件2左端安装一个环形零件,由环形零件支撑在密封原件2的第二外侧环形凹槽中,由环形零件支撑密封原件2,使得密封原件2不能轴向运动,避免了过载载荷下发生泄漏的问题。
本发明的原理如下:
本发明吸取橡胶密封圈的密封原理,即橡胶密封圈通过受挤压后,具有好的回弹性,使得橡胶密封圈与机械接口保持持久的贴合力,橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口紧密接触,使得橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口具有密封性,从而使得上下两部分机械接口具有密封性。
由于橡胶材料不具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体不相容,因此,将橡胶材料替换为聚四氟乙烯材料,聚四氟乙烯材料具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体相容,但是聚四氟乙烯材料弹性模量太大,即聚四氟乙烯太硬,回弹性太差,使得聚四氟乙烯材料被压缩后不能与机械接口保持持久的贴合力,但本发明在聚四氟乙烯密封圈内部装嵌弹簧,通过弹簧增加聚四氟乙烯密封圈的回弹性,由弹簧驱动聚四氟乙烯材料,使得聚四氟乙烯具有长久的回弹性,并使得聚四氟乙烯材料与机械接口保持持久的贴合力。在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。
聚四氟乙烯材料内部装嵌弹簧后,具有与橡胶材料类似的回弹性,是通过如下力的传递实施的:
上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角与上端零件1和密封原件2的接触密封性密切相关,
由于上端零件1和密封原件2两个零件的密封是靠上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1密切贴合,密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1的相互间隙小于液体分子直径,这时,液体分子直径就不能从密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1之间流出,实现了密封性。因此,当上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压力相同时,挤压的面积越小,挤压应力越大,越容易实现二者的紧密贴合,越容易实现贴合后缝隙直径小于分子直径,越容易实现密封。因此,将上端零件1的第一环形凹槽轴截面和密封原件2的第二上端环形凸起的轴截面均设计为V形,而且当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些时,上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压时,轴截面的接触的位置为一个点,通过接触面积的减小,实现了压强的增大。因此,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过大时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过大,即有些矮而粗,在挤压作用下变形量减小,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过小时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过小,即有些高而矮,在挤压作用下容易产生压裂,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°~103°时,上端零件1与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二上端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为113°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为103°。
同理,通过实验发现,当下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°~103°时,下端零件4与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二下端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为113°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为103°。
密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径与密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面的圆弧形直径相同;
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径小太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面过小,不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效,而当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径大太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面仅为密封原件2的第二上端环形凹槽两端,仍然不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效。
通过实验发现,当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3~3.4时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2可以完好的贴合,密封原件2不会被压坏,保障了密封原件2的使用可靠性。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:3.4。
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过小时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过大,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过大,环形弹簧3强度过大,环形弹簧3不容易发生弹性变形,失去了弹簧的效果,在相同压力下弹性变形过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过大时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过小,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过小,环形弹簧3强度过小,环形弹簧3发生变形后的回弹性过小,在压力作用下,虽然发生了弹性变形,但是恢复原状的弹性过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。
通过实验发现,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3~1.8时,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚恰好,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积恰好,环形弹簧3发生变形后,即可以有足够的弹性变形,又具有足够的回弹性,可以驱动密封原件2与机械接口的接触密封,实现机械接口的密封。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.8。
所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件4中;
步骤2:将密封原件2与环形弹簧3装配;
步骤3:将环形弹簧3与下端零件4装配;
步骤4:将上端零件1与下端零件4装配,上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太大,环形弹簧3将发生永久变形,由于本发明的密封的主要压力来源于环形弹簧3的回弹力,环形弹簧3将发生永久变形后,不再具有恢复原形状的运动力,不足以驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,便会发生泄漏。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太小,环形弹簧3的回弹行程太短。由于环形弹簧3驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,环形弹簧3的回弹行程太短,导致驱动密封原件2的运动行程太短,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4的挤压变形量太小,导致密封原件2与上端零件1和下端零件4之间无法紧密贴合,便会发生泄漏。
通过实验发现,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18时,环形弹簧3的受挤压变形量恰当,环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间的挤压量足够,使得环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间可以密封,环形弹簧3也不会发生永久变形,可以永久维持加压力,保障了密封的效果。
本实施例中,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.18。
受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
本发明的一种适用于腐蚀性液体的密封装置,带来的技术效果体现为:在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。本发明具有过载载荷作用下的密封效果。
实施例3:
如图1所示,本实施例给出一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括上端零件1,其特征在于,还包括密封原件2、环形弹簧3、下端零件4;
上端零件1为第一圆板,上端零件1的第一圆板为回转体,上端零件1的第一圆板下端面为第一圆平面,上端零件1的第一圆平面上带有一圈第一环形凹槽,上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽回转轴线与上端零件1的回转体轴线重合;
上端零件1为液相装药壳体中机械连接接口的上部分零件,液相装药位于上端零件1下端;
密封原件2为第二圆环体,密封原件2的第二圆环体为回转体,密封原件2的第二圆环体轴截面为矩形,密封原件2的第二圆环体上端面为第二上端向上同心圆环面,密封原件2的第二圆环体下端面为第二下端向下同心圆环面,密封原件2的第二圆环体外侧面为第二外侧圆柱面,密封原件2的第二圆环体内侧面为第二内侧圆柱面,密封原件2的第二上端向上同心圆环面上带有一圈第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件2的第二上端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二下端向下同心圆环面上带有一圈第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧圆柱面上带有第二外侧环形凹槽,密封原件2的第二外侧环形凹槽轴截面为矩形,密封原件2的第二外侧环形凹槽上端表面为第二上端向下同心圆环面,密封原件2的第二上端向下同心圆环面上带有一圈第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧环形凹槽下端表面为第二下端向上同心圆环面,密封原件2的第二下端向上同心圆环面上带有一圈第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二下端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合;
密封原件2的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,密封原件2位于上端零件1下端,密封原件2的第二上端环形凸起与上端零件1的第一环形凹槽接触;
环形弹簧3为第三圆环体,环形弹簧3的第三圆环体为回转体,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体外表面的上半部分为第三上端半圆截面圆环面,环形弹簧3的第三圆柱体外表面的下半部分为第三下端半圆截面圆环面;
环形弹簧3的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,环形弹簧3位于密封原件2的第二外侧环形凹槽中,环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面与密封原件2的第二上端环形凹槽接触,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面与密封原件2的第二下端环形凹槽接触了;
下端零件4为第四圆筒体,下端零件4的第四圆筒体为回转体,下端零件4的第四圆筒体上端带有第四内法兰,下端零件4的第四内法兰上表面为第四上端同心圆环面,下端零件4的第四上端同心圆环面上带有一圈第四上端环形凹槽,下端零件4的第四上端环形凹槽轴截面为矩形,下端零件4的第四上端环形凹槽由三个面组成,下端零件4的第四上端环形凹槽底面为第四中部同心圆环面,下端零件4的第四上端环形凹槽靠近下端零件4回转体轴线的侧面为第四内侧圆柱面,下端零件4的第四上端环形凹槽远离下端零件4回转体轴线的侧面为第四外侧圆柱面,下端零件4的第四中部同心圆环面上带有一圈第四环形凹槽,下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽回转轴线与下端零件4的回转体轴线重合;
下端零件4的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,下端零件4位于上端零件1下端,下端零件4的第四上端同心圆环面与上端零件1的第一圆平面接触,下端零件4与上端零件1通过螺钉连接,密封原件2位于下端零件4的第四上端环形凹槽中,密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽接触,下端零件4为液相装药壳体中机械连接接口的下部分零件,液相装药位于下端零件4内侧;
密封原件2的材料为聚四氟乙烯;
环形弹簧3的材料为弹簧钢;
密封原件2左端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为X形,环形零件的材料为聚四氟乙烯,环形零件上端与上端零件1接触,上端零件1下端与下端零件4接触;
当外部环境恶劣,具有强腐蚀性时,环形弹簧3若与外部腐蚀环境接触,环形弹簧3会被腐蚀掉,环形弹簧3失效。本发明在密封原件2左端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为X形,上端零件1与下端零件4装配后,X形环形零件被压缩,X形环形零件与上端零件1和下端零件4紧密接触而密封,外部强腐蚀性物质无法与环形弹簧3接触,保证了环形弹簧3的可靠性。
本发明的原理如下:
本发明吸取橡胶密封圈的密封原理,即橡胶密封圈通过受挤压后,具有好的回弹性,使得橡胶密封圈与机械接口保持持久的贴合力,橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口紧密接触,使得橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口具有密封性,从而使得上下两部分机械接口具有密封性。
由于橡胶材料不具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体不相容,因此,将橡胶材料替换为聚四氟乙烯材料,聚四氟乙烯材料具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体相容,但是聚四氟乙烯材料弹性模量太大,即聚四氟乙烯太硬,回弹性太差,使得聚四氟乙烯材料被压缩后不能与机械接口保持持久的贴合力,但本发明在聚四氟乙烯密封圈内部装嵌弹簧,通过弹簧增加聚四氟乙烯密封圈的回弹性,由弹簧驱动聚四氟乙烯材料,使得聚四氟乙烯具有长久的回弹性,并使得聚四氟乙烯材料与机械接口保持持久的贴合力。在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。
聚四氟乙烯材料内部装嵌弹簧后,具有与橡胶材料类似的回弹性,是通过如下力的传递实施的:
上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角与上端零件1和密封原件2的接触密封性密切相关,
由于上端零件1和密封原件2两个零件的密封是靠上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1密切贴合,密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1的相互间隙小于液体分子直径,这时,液体分子直径就不能从密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1之间流出,实现了密封性。因此,当上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压力相同时,挤压的面积越小,挤压应力越大,越容易实现二者的紧密贴合,越容易实现贴合后缝隙直径小于分子直径,越容易实现密封。因此,将上端零件1的第一环形凹槽轴截面和密封原件2的第二上端环形凸起的轴截面均设计为V形,而且当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些时,上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压时,轴截面的接触的位置为一个点,通过接触面积的减小,实现了压强的增大。因此,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过大时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过大,即有些矮而粗,在挤压作用下变形量减小,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过小时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过小,即有些高而矮,在挤压作用下容易产生压裂,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°~103°时,上端零件1与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二上端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°。
同理,通过实验发现,当下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°~103°时,下端零件4与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二下端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°。
密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径与密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面的圆弧形直径相同;
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径小太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面过小,不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效,而当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径大太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面仅为密封原件2的第二上端环形凹槽两端,仍然不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效。
通过实验发现,当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3~3.4时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2可以完好的贴合,密封原件2不会被压坏,保障了密封原件2的使用可靠性。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3。
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过小时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过大,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过大,环形弹簧3强度过大,环形弹簧3不容易发生弹性变形,失去了弹簧的效果,在相同压力下弹性变形过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过大时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过小,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过小,环形弹簧3强度过小,环形弹簧3发生变形后的回弹性过小,在压力作用下,虽然发生了弹性变形,但是恢复原状的弹性过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。
通过实验发现,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3~1.8时,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚恰好,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积恰好,环形弹簧3发生变形后,即可以有足够的弹性变形,又具有足够的回弹性,可以驱动密封原件2与机械接口的接触密封,实现机械接口的密封。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3。
所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件4中;
步骤2:将密封原件2与环形弹簧3装配;
步骤3:将环形弹簧3与下端零件4装配;
步骤4:将上端零件1与下端零件4装配,上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太大,环形弹簧3将发生永久变形,由于本发明的密封的主要压力来源于环形弹簧3的回弹力,环形弹簧3将发生永久变形后,不再具有恢复原形状的运动力,不足以驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,便会发生泄漏。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太小,环形弹簧3的回弹行程太短。由于环形弹簧3驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,环形弹簧3的回弹行程太短,导致驱动密封原件2的运动行程太短,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4的挤压变形量太小,导致密封原件2与上端零件1和下端零件4之间无法紧密贴合,便会发生泄漏。
通过实验发现,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18时,环形弹簧3的受挤压变形量恰当,环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间的挤压量足够,使得环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间可以密封,环形弹簧3也不会发生永久变形,可以永久维持加压力,保障了密封的效果。
本实施例中,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15。
受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
本发明的一种适用于腐蚀性液体的密封装置,带来的技术效果体现为:在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。本发明适用于外部具有强腐蚀的环境。
实施例4:
如图1所示,本实施例给出一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括上端零件1,其特征在于,还包括密封原件2、环形弹簧3、下端零件4;
上端零件1为第一圆板,上端零件1的第一圆板为回转体,上端零件1的第一圆板下端面为第一圆平面,上端零件1的第一圆平面上带有一圈第一环形凹槽,上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽回转轴线与上端零件1的回转体轴线重合;
上端零件1为液相装药壳体中机械连接接口的上部分零件,液相装药位于上端零件1下端;
密封原件2为第二圆环体,密封原件2的第二圆环体为回转体,密封原件2的第二圆环体轴截面为矩形,密封原件2的第二圆环体上端面为第二上端向上同心圆环面,密封原件2的第二圆环体下端面为第二下端向下同心圆环面,密封原件2的第二圆环体外侧面为第二外侧圆柱面,密封原件2的第二圆环体内侧面为第二内侧圆柱面,密封原件2的第二上端向上同心圆环面上带有一圈第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件2的第二上端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二下端向下同心圆环面上带有一圈第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧圆柱面上带有第二外侧环形凹槽,密封原件2的第二外侧环形凹槽轴截面为矩形,密封原件2的第二外侧环形凹槽上端表面为第二上端向下同心圆环面,密封原件2的第二上端向下同心圆环面上带有一圈第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧环形凹槽下端表面为第二下端向上同心圆环面,密封原件2的第二下端向上同心圆环面上带有一圈第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二下端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合;
密封原件2的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,密封原件2位于上端零件1下端,密封原件2的第二上端环形凸起与上端零件1的第一环形凹槽接触;
环形弹簧3为第三圆环体,环形弹簧3的第三圆环体为回转体,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体外表面的上半部分为第三上端半圆截面圆环面,环形弹簧3的第三圆柱体外表面的下半部分为第三下端半圆截面圆环面;
环形弹簧3的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,环形弹簧3位于密封原件2的第二外侧环形凹槽中,环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面与密封原件2的第二上端环形凹槽接触,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面与密封原件2的第二下端环形凹槽接触了;
下端零件4为第四圆筒体,下端零件4的第四圆筒体为回转体,下端零件4的第四圆筒体上端带有第四内法兰,下端零件4的第四内法兰上表面为第四上端同心圆环面,下端零件4的第四上端同心圆环面上带有一圈第四上端环形凹槽,下端零件4的第四上端环形凹槽轴截面为矩形,下端零件4的第四上端环形凹槽由三个面组成,下端零件4的第四上端环形凹槽底面为第四中部同心圆环面,下端零件4的第四上端环形凹槽靠近下端零件4回转体轴线的侧面为第四内侧圆柱面,下端零件4的第四上端环形凹槽远离下端零件4回转体轴线的侧面为第四外侧圆柱面,下端零件4的第四中部同心圆环面上带有一圈第四环形凹槽,下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽回转轴线与下端零件4的回转体轴线重合;
下端零件4的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,下端零件4位于上端零件1下端,下端零件4的第四上端同心圆环面与上端零件1的第一圆平面接触,下端零件4与上端零件1通过螺钉连接,密封原件2位于下端零件4的第四上端环形凹槽中,密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽接触,下端零件4为液相装药壳体中机械连接接口的下部分零件,液相装药位于下端零件4内侧;
密封原件2的材料为聚四氟乙烯;
环形弹簧3的材料为弹簧钢;
本发明的原理如下:
本发明吸取橡胶密封圈的密封原理,即橡胶密封圈通过受挤压后,具有好的回弹性,使得橡胶密封圈与机械接口保持持久的贴合力,橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口紧密接触,使得橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口具有密封性,从而使得上下两部分机械接口具有密封性。
由于橡胶材料不具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体不相容,因此,将橡胶材料替换为聚四氟乙烯材料,聚四氟乙烯材料具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体相容,但是聚四氟乙烯材料弹性模量太大,即聚四氟乙烯太硬,回弹性太差,使得聚四氟乙烯材料被压缩后不能与机械接口保持持久的贴合力,但本发明在聚四氟乙烯密封圈内部装嵌弹簧,通过弹簧增加聚四氟乙烯密封圈的回弹性,由弹簧驱动聚四氟乙烯材料,使得聚四氟乙烯具有长久的回弹性,并使得聚四氟乙烯材料与机械接口保持持久的贴合力。在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。
聚四氟乙烯材料内部装嵌弹簧后,具有与橡胶材料类似的回弹性,是通过如下力的传递实施的:
上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角与上端零件1和密封原件2的接触密封性密切相关,
由于上端零件1和密封原件2两个零件的密封是靠上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1密切贴合,密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1的相互间隙小于液体分子直径,这时,液体分子直径就不能从密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1之间流出,实现了密封性。因此,当上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压力相同时,挤压的面积越小,挤压应力越大,越容易实现二者的紧密贴合,越容易实现贴合后缝隙直径小于分子直径,越容易实现密封。因此,将上端零件1的第一环形凹槽轴截面和密封原件2的第二上端环形凸起的轴截面均设计为V形,而且当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些时,上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压时,轴截面的接触的位置为一个点,通过接触面积的减小,实现了压强的增大。因此,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过大时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过大,即有些矮而粗,在挤压作用下变形量减小,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过小时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过小,即有些高而矮,在挤压作用下容易产生压裂,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°~103°时,上端零件1与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二上端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°。
同理,通过实验发现,当下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°~103°时,下端零件4与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二下端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°。
密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径与密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面的圆弧形直径相同;
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径小太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面过小,不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效,而当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径大太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面仅为密封原件2的第二上端环形凹槽两端,仍然不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效。
通过实验发现,当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3~3.4时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2可以完好的贴合,密封原件2不会被压坏,保障了密封原件2的使用可靠性。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3。
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过小时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过大,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过大,环形弹簧3强度过大,环形弹簧3不容易发生弹性变形,失去了弹簧的效果,在相同压力下弹性变形过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过大时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过小,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过小,环形弹簧3强度过小,环形弹簧3发生变形后的回弹性过小,在压力作用下,虽然发生了弹性变形,但是恢复原状的弹性过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。
通过实验发现,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3~1.8时,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚恰好,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积恰好,环形弹簧3发生变形后,即可以有足够的弹性变形,又具有足够的回弹性,可以驱动密封原件2与机械接口的接触密封,实现机械接口的密封。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3。
所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件4中;
步骤2:将密封原件2与环形弹簧3装配;
步骤3:将环形弹簧3与下端零件4装配,在密封原件2外侧安装4个报警器,每个报警器下端有一个探测接头,当探测接头检测到与液体接触时,报警器报警;
一旦密封装置失效,内部液体泄漏,探测接头可以第一时间检测到泄漏的液体,并报警,相关人员可以立即采取行动解决该问题,避免造成过大的损失。
步骤4:将上端零件1与下端零件4装配,上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太大,环形弹簧3将发生永久变形,由于本发明的密封的主要压力来源于环形弹簧3的回弹力,环形弹簧3将发生永久变形后,不再具有恢复原形状的运动力,不足以驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,便会发生泄漏。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太小,环形弹簧3的回弹行程太短。由于环形弹簧3驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,环形弹簧3的回弹行程太短,导致驱动密封原件2的运动行程太短,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4的挤压变形量太小,导致密封原件2与上端零件1和下端零件4之间无法紧密贴合,便会发生泄漏。
通过实验发现,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18时,环形弹簧3的受挤压变形量恰当,环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间的挤压量足够,使得环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间可以密封,环形弹簧3也不会发生永久变形,可以永久维持加压力,保障了密封的效果。
本实施例中,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15。
受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
本发明的一种适用于腐蚀性液体的密封装置,带来的技术效果体现为:在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。而且本发明具有泄漏预警功能,为使用安全性进一步提供保障。
实施例5:
如图1所示,本实施例给出一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括上端零件1,其特征在于,还包括密封原件2、环形弹簧3、下端零件4;
上端零件1为第一圆板,上端零件1的第一圆板为回转体,上端零件1的第一圆板下端面为第一圆平面,上端零件1的第一圆平面上带有一圈第一环形凹槽,上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽回转轴线与上端零件1的回转体轴线重合;
上端零件1为液相装药壳体中机械连接接口的上部分零件,液相装药位于上端零件1下端;
密封原件2为第二圆环体,密封原件2的第二圆环体为回转体,密封原件2的第二圆环体轴截面为矩形,密封原件2的第二圆环体上端面为第二上端向上同心圆环面,密封原件2的第二圆环体下端面为第二下端向下同心圆环面,密封原件2的第二圆环体外侧面为第二外侧圆柱面,密封原件2的第二圆环体内侧面为第二内侧圆柱面,密封原件2的第二上端向上同心圆环面上带有一圈第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件2的第二上端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二下端向下同心圆环面上带有一圈第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧圆柱面上带有第二外侧环形凹槽,密封原件2的第二外侧环形凹槽轴截面为矩形,密封原件2的第二外侧环形凹槽上端表面为第二上端向下同心圆环面,密封原件2的第二上端向下同心圆环面上带有一圈第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合,密封原件2的第二外侧环形凹槽下端表面为第二下端向上同心圆环面,密封原件2的第二下端向上同心圆环面上带有一圈第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二下端环形凹槽回转轴线与密封原件2的回转体轴线重合;
密封原件2的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,密封原件2位于上端零件1下端,密封原件2的第二上端环形凸起与上端零件1的第一环形凹槽接触;
环形弹簧3为第三圆环体,环形弹簧3的第三圆环体为回转体,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体外表面的上半部分为第三上端半圆截面圆环面,环形弹簧3的第三圆柱体外表面的下半部分为第三下端半圆截面圆环面;
环形弹簧3的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,环形弹簧3位于密封原件2的第二外侧环形凹槽中,环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面与密封原件2的第二上端环形凹槽接触,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面与密封原件2的第二下端环形凹槽接触了;
下端零件4为第四圆筒体,下端零件4的第四圆筒体为回转体,下端零件4的第四圆筒体上端带有第四内法兰,下端零件4的第四内法兰上表面为第四上端同心圆环面,下端零件4的第四上端同心圆环面上带有一圈第四上端环形凹槽,下端零件4的第四上端环形凹槽轴截面为矩形,下端零件4的第四上端环形凹槽由三个面组成,下端零件4的第四上端环形凹槽底面为第四中部同心圆环面,下端零件4的第四上端环形凹槽靠近下端零件4回转体轴线的侧面为第四内侧圆柱面,下端零件4的第四上端环形凹槽远离下端零件4回转体轴线的侧面为第四外侧圆柱面,下端零件4的第四中部同心圆环面上带有一圈第四环形凹槽,下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽回转轴线与下端零件4的回转体轴线重合;
下端零件4的回转体轴线与上端零件1的回转体轴线重合,下端零件4位于上端零件1下端,下端零件4的第四上端同心圆环面与上端零件1的第一圆平面接触,下端零件4与上端零件1通过螺钉连接,密封原件2位于下端零件4的第四上端环形凹槽中,密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽接触,下端零件4为液相装药壳体中机械连接接口的下部分零件,液相装药位于下端零件4内侧;
密封原件2的材料为聚四氟乙烯;
环形弹簧3的材料为弹簧钢;
本发明的原理如下:
本发明吸取橡胶密封圈的密封原理,即橡胶密封圈通过受挤压后,具有好的回弹性,使得橡胶密封圈与机械接口保持持久的贴合力,橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口紧密接触,使得橡胶密封圈同时与上下两部分机械接口具有密封性,从而使得上下两部分机械接口具有密封性。
由于橡胶材料不具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体不相容,因此,将橡胶材料替换为聚四氟乙烯材料,聚四氟乙烯材料具有好的耐腐蚀性,与腐蚀性液体相容,但是聚四氟乙烯材料弹性模量太大,即聚四氟乙烯太硬,回弹性太差,使得聚四氟乙烯材料被压缩后不能与机械接口保持持久的贴合力,但本发明在聚四氟乙烯密封圈内部装嵌弹簧,通过弹簧增加聚四氟乙烯密封圈的回弹性,由弹簧驱动聚四氟乙烯材料,使得聚四氟乙烯具有长久的回弹性,并使得聚四氟乙烯材料与机械接口保持持久的贴合力。在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。
聚四氟乙烯材料内部装嵌弹簧后,具有与橡胶材料类似的回弹性,是通过如下力的传递实施的:
上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。
上端零件1的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角与上端零件1和密封原件2的接触密封性密切相关,
由于上端零件1和密封原件2两个零件的密封是靠上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1密切贴合,密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1的相互间隙小于液体分子直径,这时,液体分子直径就不能从密封原件2的聚四氟乙烯材料与上端零件1之间流出,实现了密封性。因此,当上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压力相同时,挤压的面积越小,挤压应力越大,越容易实现二者的紧密贴合,越容易实现贴合后缝隙直径小于分子直径,越容易实现密封。因此,将上端零件1的第一环形凹槽轴截面和密封原件2的第二上端环形凸起的轴截面均设计为V形,而且当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些时,上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压时,轴截面的接触的位置为一个点,通过接触面积的减小,实现了压强的增大。因此,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角比密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角更大一些。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过大时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过大,即有些矮而粗,在挤压作用下变形量减小,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角和密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角过小时,密封原件2的第二上端环形凸起由于V型两边夹角过小,即有些高而矮,在挤压作用下容易产生压裂,不利于上端零件1与密封原件2的相互贴合,容易发生泄漏现象。
通过实验发现,当上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°~103°时,上端零件1与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二上端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,上端零件1的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°,密封原件2的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°。
同理,通过实验发现,当下端零件4的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°~113°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°~103°时,下端零件4与密封原件2的相互贴合完好,而且密封原件2的第二下端环形凸起不会发生压裂,实现了长久可靠的密封。
本实施例中,下端零件4的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°,密封原件2的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°。
密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径与密封原件2的第二下端环形凹槽轴截面的圆弧形直径相同;
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径小太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面过小,不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效,而当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径比密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径大太多时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2的第二上端环形凹槽接触面仅为密封原件2的第二上端环形凹槽两端,仍然不能完好贴合,密封原件2的挤压应力过大容易发生永久变形,使得密封原件2失效。
通过实验发现,当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3~3.4时,环形弹簧3被压缩后,环形弹簧3与密封原件2可以完好的贴合,密封原件2不会被压坏,保障了密封原件2的使用可靠性。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件2的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3。
环形弹簧3的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过小时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过大,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过大,环形弹簧3强度过大,环形弹簧3不容易发生弹性变形,失去了弹簧的效果,在相同压力下弹性变形过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。当环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比过大时,即环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚过小,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积过小,环形弹簧3强度过小,环形弹簧3发生变形后的回弹性过小,在压力作用下,虽然发生了弹性变形,但是恢复原状的弹性过小,不利于驱动密封原件2与机械接口的接触密封,容易发生泄漏。
通过实验发现,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3~1.8时,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的同心圆的壁厚恰好,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面面积恰好,环形弹簧3发生变形后,即可以有足够的弹性变形,又具有足够的回弹性,可以驱动密封原件2与机械接口的接触密封,实现机械接口的密封。
本实施例中,环形弹簧3的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3。
所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件4中;
步骤2:将密封原件2与环形弹簧3装配;
步骤3:将环形弹簧3与下端零件4装配;
步骤4:将上端零件1与下端零件4装配,上端零件1与下端零件4装配后,上端零件1的第一环形凹槽挤压密封原件2的第二上端环形凸起,密封原件2的第二上端环形凸起挤压密封原件2的第二上端环形凹槽,密封原件2的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧3的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧3的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧3的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太大,环形弹簧3将发生永久变形,由于本发明的密封的主要压力来源于环形弹簧3的回弹力,环形弹簧3将发生永久变形后,不再具有恢复原形状的运动力,不足以驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,便会发生泄漏。
受挤压后的环形弹簧3若变形量太小,环形弹簧3的回弹行程太短。由于环形弹簧3驱动密封原件2,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4分别密封,环形弹簧3的回弹行程太短,导致驱动密封原件2的运动行程太短,使得密封原件2与上端零件1和下端零件4的挤压变形量太小,导致密封原件2与上端零件1和下端零件4之间无法紧密贴合,便会发生泄漏。
通过实验发现,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18时,环形弹簧3的受挤压变形量恰当,环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间的挤压量足够,使得环形弹簧3与上端零件1和下端零件4之间可以密封,环形弹簧3也不会发生永久变形,可以永久维持加压力,保障了密封的效果。
本实施例中,当受挤压后的环形弹簧3的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15。
受到轴向挤压的环形弹簧3将轴向力继续向下传递,环形弹簧3的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件2的第二下端环形凹槽,密封原件2的第二下端环形凹槽挤压密封原件2的第二下端环形凸起,密封原件2的第二下端环形凸起挤压下端零件4的第四环形凹槽,由于密封原件2的第二下端环形凸起与下端零件4的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件2与下端零件4的接触面具有密封性,由于上端零件1的第一环形凹槽与密封原件2的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件1与密封原件2的接触面具有密封性。上端零件1中部下端安装温度传感器和压力传感器,上端零件1中部上端显示温度和压力结果,由于内部液体的压力随着温度升高而增大,而且压力与温度的关系可以理论计算,因此,可以随时观察内部温度与压力结果,并与理论计算结果对照,若压力与温度数据符合理论计算结果,说明内部密封完好,若压力低于该温度下的理论计算结果,则出现泄漏。
本发明的一种适用于腐蚀性液体的密封装置,带来的技术效果体现为:在聚四氟乙烯内部装嵌弹簧圈,通过弹簧圈提高聚四氟乙烯的压缩弹性,使得聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体同时具有良好的弹性和耐腐蚀性两个特点,聚四氟乙烯与金属壳体挤压接触时,聚四氟乙烯和弹簧圈的组合体在压力作用下发生弹性变形,由弹簧圈来支撑聚四氟乙烯,使聚四氟乙烯与金属壳体可以良好的贴合,实现密封效果。聚四氟乙烯材料与高能液相燃料不发生化学,使得战斗部壳体在机械接口处即满足了耐腐蚀性要求又满足了密封性要求。保障了长期存储过程中,腐蚀性液体装药战斗部的可靠密封性。本发明具有检测内部密封性的功能。
Claims (6)
1.一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括上端零件(1),其特征在于,还包括密封原件(2)、环形弹簧(3)、下端零件(4);
上端零件(1)为第一圆板,上端零件(1)的第一圆板为回转体,上端零件(1)的第一圆板下端面为第一圆平面,上端零件(1)的第一圆平面上带有一圈第一环形凹槽,上端零件(1)的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件(1)的第一环形凹槽回转轴线与上端零件(1)的回转体轴线重合;
上端零件(1)为液相装药壳体中机械连接接口的上部分零件,液相装药位于上端零件(1)下端;
密封原件(2)为第二圆环体,密封原件(2)的第二圆环体为回转体,密封原件(2)的第二圆环体轴截面为矩形,密封原件(2)的第二圆环体上端面为第二上端向上同心圆环面,密封原件(2)的第二圆环体下端面为第二下端向下同心圆环面,密封原件(2)的第二圆环体外侧面为第二外侧圆柱面,密封原件(2)的第二圆环体内侧面为第二内侧圆柱面,密封原件(2)的第二上端向上同心圆环面上带有一圈第二上端环形凸起,密封原件(2)的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件(2)的第二上端环形凸起回转轴线与密封原件(2)的回转体轴线重合,密封原件(2)的第二下端向下同心圆环面上带有一圈第二下端环形凸起,密封原件(2)的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件(2)的第二下端环形凸起回转轴线与密封原件(2)的回转体轴线重合,密封原件(2)的第二外侧圆柱面上带有第二外侧环形凹槽,密封原件(2)的第二外侧环形凹槽轴截面为矩形,密封原件(2)的第二外侧环形凹槽上端表面为第二上端向下同心圆环面,密封原件(2)的第二上端向下同心圆环面上带有一圈第二上端环形凹槽,密封原件(2)的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件(2)的第二上端环形凹槽回转轴线与密封原件(2)的回转体轴线重合,密封原件(2)的第二外侧环形凹槽下端表面为第二下端向上同心圆环面,密封原件(2)的第二下端向上同心圆环面上带有一圈第二下端环形凹槽,密封原件(2)的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件(2)的第二下端环形凹槽回转轴线与密封原件(2)的回转体轴线重合;
密封原件(2)的回转体轴线与上端零件(1)的回转体轴线重合,密封原件(2)位于上端零件(1)下端,密封原件(2)的第二上端环形凸起与上端零件(1)的第一环形凹槽接触;
环形弹簧(3)为第三圆环体,环形弹簧(3)的第三圆环体为回转体,环形弹簧(3)的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧(3)的第三圆环体外表面的上半部分为第三上端半圆截面圆环面,环形弹簧(3)的第三圆柱体外表面的下半部分为第三下端半圆截面圆环面;
环形弹簧(3)的回转体轴线与上端零件(1)的回转体轴线重合,环形弹簧(3)位于密封原件(2)的第二外侧环形凹槽中,环形弹簧(3)的第三上端半圆截面圆环面与密封原件(2)的第二上端环形凹槽接触,环形弹簧(3)的第三下端半圆截面圆环面与密封原件(2)的第二下端环形凹槽接触了;
下端零件(4)为第四圆筒体,下端零件(4)的第四圆筒体为回转体,下端零件(4)的第四圆筒体上端带有第四内法兰,下端零件(4)的第四内法兰上表面为第四上端同心圆环面,下端零件(4)的第四上端同心圆环面上带有一圈第四上端环形凹槽,下端零件(4)的第四上端环形凹槽轴截面为矩形,下端零件(4)的第四上端环形凹槽由三个面组成,下端零件(4)的第四上端环形凹槽底面为第四中部同心圆环面,下端零件(4)的第四上端环形凹槽靠近下端零件(4)回转体轴线的侧面为第四内侧圆柱面,下端零件(4)的第四上端环形凹槽远离下端零件(4)回转体轴线的侧面为第四外侧圆柱面,下端零件(4)的第四中部同心圆环面上带有一圈第四环形凹槽,下端零件(4)的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件(4)的第四环形凹槽回转轴线与下端零件(4)的回转体轴线重合;
下端零件(4)的回转体轴线与上端零件(1)的回转体轴线重合,下端零件(4)位于上端零件(1)下端,下端零件(4)的第四上端同心圆环面与上端零件(1)的第一圆平面接触,下端零件(4)与上端零件(1)通过螺钉连接,密封原件(2)位于下端零件(4)的第四上端环形凹槽中,密封原件(2)的第二下端环形凸起与下端零件(4)的第四环形凹槽接触,下端零件(4)为液相装药壳体中机械连接接口的下部分零件,液相装药位于下端零件(4)内侧;
密封原件(2)的材料为聚四氟乙烯。
环形弹簧(3)的材料为弹簧钢;
上端零件(1)的第一环形凹槽轴截面为倒V型,上端零件(1)的第一环形凹槽轴截面的倒V型两边夹角为107°~113°;
下端零件(4)的第四环形凹槽轴截面为V型,下端零件(4)的第四环形凹槽轴截面的V型两边夹角为107°~113°;
密封原件(2)的第二上端环形凸起轴截面为倒V型,密封原件(2)的第二上端环形凸起轴截面的倒V型两边夹角为94°~103°;
密封原件(2)的第二下端环形凸起轴截面为V型,密封原件(2)的第二下端环形凸起轴截面的V型两边夹角为94°~103°;
密封原件(2)的第二下端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件(2)的第二上端环形凹槽轴截面为圆弧形,密封原件(2)的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径与密封原件(2)的第二下端环形凹槽轴截面的圆弧形直径相同;
环形弹簧(3)的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧(3)的第三圆环体的轴截面的大圆直径与密封原件(2)的第二上端环形凹槽轴截面的圆弧形直径之比为1:2.3~3.4;
环形弹簧(3)的第三圆环体的轴截面为同心圆形,环形弹簧(3)的第三圆环体的轴截面的小圆直径与大圆直径之比为1:1.3~1.8;
所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件(4)中;
步骤2:将密封原件(2)与环形弹簧(3)装配;
步骤3:将环形弹簧(3)与下端零件(4)装配;
步骤4:将上端零件(1)与下端零件(4)装配,上端零件(1)与下端零件(4)装配后,上端零件(1)的第一环形凹槽挤压密封原件(2)的第二上端环形凸起,密封原件(2)的第二上端环形凸起挤压密封原件(2)的第二上端环形凹槽,密封原件(2)的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧(3)的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧(3)的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受挤压后的环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18,受到轴向挤压的环形弹簧(3)将轴向力继续向下传递,环形弹簧(3)的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件(2)的第二下端环形凹槽,密封原件(2)的第二下端环形凹槽挤压密封原件(2)的第二下端环形凸起,密封原件(2)的第二下端环形凸起挤压下端零件(4)的第四环形凹槽,由于密封原件(2)的第二下端环形凸起与下端零件(4)的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件(2)与下端零件(4)的接触面具有密封性,由于上端零件(1)的第一环形凹槽与密封原件(2)的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件(1)与密封原件(2)的接触面具有密封性。
2.如权利要求1所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,其特征在于,密封原件(2)右端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为V形,环形零件的V形开口指向环形零件轴线。
3.如权利要求1所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,其特征在于,密封原件(2)左端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为十字形,环形零件的材料为不锈钢304,环形零件支撑在密封原件(2)的第二外侧环形凹槽中,密封原件(2)上端与上端零件(1)接触,密封原件(2)下端与下端零件(4)接触。
4.如权利要求1所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,其特征在于,密封原件(2)左端带有一个环形零件,环形零件的轴截面为X形,环形零件的材料为聚四氟乙烯,环形零件上端与上端零件(1)接触,上端零件(1)下端与下端零件(4)接触。
5.如权利要求1所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,其特征在于,还包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件(4)中;
步骤2:将密封原件(2)与环形弹簧(3)装配;
步骤3:将环形弹簧(3)与下端零件(4)装配,在密封原件(2)外侧安装4个报警器,每个报警器下端有一个探测接头,当探测接头检测到与液体接触时,报警器报警;
步骤4:将上端零件(1)与下端零件(4)装配,上端零件(1)与下端零件(4)装配后,上端零件(1)的第一环形凹槽挤压密封原件(2)的第二上端环形凸起,密封原件(2)的第二上端环形凸起挤压密封原件(2)的第二上端环形凹槽,密封原件(2)的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧(3)的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧(3)的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受挤压后的环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18,受到轴向挤压的环形弹簧(3)将轴向力继续向下传递,环形弹簧(3)的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件(2)的第二下端环形凹槽,密封原件(2)的第二下端环形凹槽挤压密封原件(2)的第二下端环形凸起,密封原件(2)的第二下端环形凸起挤压下端零件(4)的第四环形凹槽,由于密封原件(2)的第二下端环形凸起与下端零件(4)的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件(2)与下端零件(4)的接触面具有密封性,由于上端零件(1)的第一环形凹槽与密封原件(2)的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件(1)与密封原件(2)的接触面具有密封性。
6.如权利要求1所述一种适用于腐蚀性液体的密封装置,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:将液相装药装入下端零件(4)中;
步骤2:将密封原件(2)与环形弹簧(3)装配;
步骤3:将环形弹簧(3)与下端零件(4)装配;
步骤4:将上端零件(1)与下端零件(4)装配,上端零件(1)与下端零件(4)装配后,上端零件(1)的第一环形凹槽挤压密封原件(2)的第二上端环形凸起,密封原件(2)的第二上端环形凸起挤压密封原件(2)的第二上端环形凹槽,密封原件(2)的第二上端环形凹槽挤压环形弹簧(3)的第三上端半圆截面圆环面,使得环形弹簧(3)的第三圆环体受到轴向挤压,环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面的同心圆形在挤压后变为同心椭圆形,受挤压后的环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面外轮廓为椭圆形,受挤压后的环形弹簧(3)的第三圆环体轴截面外轮廓的椭圆短轴长与长轴长之比为1:1.15~1.18,受到轴向挤压的环形弹簧(3)将轴向力继续向下传递,环形弹簧(3)的第三下端半圆截面圆环面挤压密封原件(2)的第二下端环形凹槽,密封原件(2)的第二下端环形凹槽挤压密封原件(2)的第二下端环形凸起,密封原件(2)的第二下端环形凸起挤压下端零件(4)的第四环形凹槽,由于密封原件(2)的第二下端环形凸起与下端零件(4)的第四环形凹槽相互挤压,使得密封原件(2)与下端零件(4)的接触面具有密封性,由于上端零件(1)的第一环形凹槽与密封原件(2)的第二上端环形凸起相互挤压,使得上端零件(1)与密封原件(2)的接触面具有密封性,上端零件(1)中部下端安装温度传感器和压力传感器,上端零件(1)中部上端显示温度和压力结果,由于内部液体的压力随着温度升高而增大,而且压力与温度的关系可以理论计算,因此,可以随时观察内部温度与压力结果,并与理论计算结果对照,若压力与温度数据符合理论计算结果,说明内部密封完好,若压力低于该温度下的理论计算结果,则出现泄漏。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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