CN112431975B

CN112431975B - 一种密封结构及密封方法

Info

Publication number: CN112431975B
Application number: CN202011217453.1A
Authority: CN
Inventors: 李岐
Original assignee: Individual
Current assignee: Tianjin Sealing Leak Science And Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2040-11-04
Also published as: CN112431975A

Abstract

本发明实施例公开了一种密封结构和方法，通过在两个管道连接处的法兰上开设用流体作为密封介质的环形流体密封腔，且环形流体密封腔内的压强大于管道内运输的流体的压强，并且注入环形流体密封腔中的流体通过外置压强调节源进行流体压强的调节，只要环形流体密封腔内流体压强大于管道(或容器)内压强，就可以确保管道内介质不泄漏到管道外面，并且液体比气体更容易密封，能够解决传统密封结构的弊端，实现“绝对”密封。

Description

一种密封结构及密封方法

技术领域

本发明实施例涉及管道密封技术领域，具体涉及一种密封结构及密封方法。

背景技术

密封可分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。根据工作压强，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。其他按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。

对于传统的管道连接密封技术来说，没有一种技术可以确保管道内的介质绝对不泄漏，并且对于管道或容器内介质的性质，比如：有毒、有害、易燃等，是设备本身要求的，不能改变，往往也不允许有丝毫泄漏，法兰在工业生产装置、输送工程、航空航天、国防、军事等设备和管道上，以及设备间的连接必不可少，一般采用传统法兰和管道连接，靠密封垫的局部塑性挤压变形来实现密封，连接的可靠性差，连接处易跑、冒、滴、漏的问题，因此事故频发，需要大量的时间去维修和保养，中断生产流程给企业带来经济损失，同时还存在安全隐，而无论是硬性材质的密封件或者软性材质的密封件，在长时间的工作过程中都容易出现氧化、磨损和腐蚀，密封性能随时间变长逐渐变差。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种密封结构及密封方法，通过设置储存密封流体材料的环形腔，且密封腔内流体压强大于管道或容器内压强，实现极致的密封，解决传统密封结构的在长时间的工作过程中都容易出现氧化、磨损和腐蚀，以及管道材料的蠕变、管道内压力变化、温度变化、管道震动和意外冲击造成管道密封连接失败，密封性能随时间变长逐渐变差的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种密封方法，通过在两个管道连接处的法兰上开设用流体作为密封介质的环形流体密封腔，且环形流体密封腔内的压强大于管道内运输的流体的压强，其中，注入环形流体密封腔中的流体通过外置压强调节源进行流体压强的调节。

作为本发明的一种优选方案，两个所述法兰贴合接触，两个所述法兰的接触面上设置有用于组合形成环形流体密封腔的环形开槽，以及在所述法兰上设置有向环形液体密封腔注入流体的压强源通道，位于环形流体密封腔的内圈侧和外圈侧的法兰表面上均设置有密封件。

作为本发明的一种优选方案，位于两个所述法兰接触面上的环形开槽的边缘处相互配合形成自密封结构，位于所述自密封结构的边缘处的所述法兰表面设置有供所述密封件配合安装的退让环槽。

作为本发明的一种优选方案，还包括两个所述法兰连接处设置有中间密封环，正对于所述中间密封环的法兰表面设置有环形开槽，所述中间密封环上设置有用于连通两个法兰上环形开槽的贯穿孔，且两个法兰上的环形开槽与贯穿孔形成用流体作为密封介质的环形流体密封腔，所述中间密封环内径向设置有向贯穿孔注入流体的压强源通道，所述密封件设置在位于贯穿孔径向上的中间密封环上内侧和外侧。

作为本发明的一种优选方案，其中，位于所述贯穿孔的两端的中间密封环与设置在法兰上环形开槽边缘配合形成自密封结构。

作为本发明的一种优选方案，位于所述自密封结构的内圈侧和外圈侧的所述中间密封环上设置有供所述密封件配合安装的退让环槽。

作为本发明的一种优选方案，所述压强源通道的直径远小于环形流体密封腔的宽度。

作为本发明的一种优选方案，两个所述管道连接处的法兰通过螺栓或者卡套方式进行紧固。

作为本发明的一种优选方案，所述中间密封环包括外环体和内环体，所述贯穿孔、压强源通道以及密封件均设置在所述外环体上，所述内环体通过设置在其两侧的动作环边与所述法兰的表面接触，且所述动作环边与所述外环体之间形成有变形缝，所述动作环边内部设置有交叉内接件，且所述交叉内接件用于在管道内运输的流体的压强变化时，改变所述动作环边与所述法兰表面的受力点。

作为本发明的一种优选方案，所述交叉内接件包括两个中间部位交叉转动连接的环形件，所述环形件的一端设置有与所述内环体的径向保持平行的第一支撑件，所述环形件的另一端设置有与所述内环体的轴向保持平行的第二支撑件。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明相较于传统的密封结构，其特点是中间有一个储存密封流体材料的环形腔，只要环形流体密封腔内流体压强大于管道（或容器）内压强，就可以确保管道内介质不泄漏到管道外面，并且液体比气体更容易密封，能够解决传统密封结构的弊端，实现“绝对”密封。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式中一种密封结构的结构示意图；

图2为本发明实施例1中环形开槽组成自密封结构的密封结构示意图；

图3为本发明实施例2中带有中间密封环的密封结构示意图；

图4为本发明实施例2中在中间密封环与环形开槽形成自密封结构的密封结构示意图；

图5为本发明实施例2中环形开槽开设在中间密封环上的密封结构示意图；

图6为本发明实施例4中提供的中间密封环的部分纵截面结构示意图。

图中：

1-法兰；2-环形流体密封腔；3-环形开槽；4-压强源通道；5-密封件；6-自密封结构；7-退让环槽；8-中间密封环；801-外环体；802-内环体；803-动作环边；9-贯穿孔；10-交叉内接件；101-环形件；102-第一支撑件；103-第二支撑件。

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，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种密封结构，包括位于两个管道连接处的法兰1，两个法兰1的接触面上设置有用于组合形成环形流体密封腔2的环形开槽3，以及在法兰1上设置有向环形液体密封腔2注入流体的压强源通道4，利用压强源通道4向环形液体密封腔2中注入与管道内流体具有一定压强差的流体介质形成对管道的密封，并通过位于环形流体密封腔2的内圈侧和外圈侧的法兰1表面上均设置有密封件5，用于对环形液体密封腔2进行密封。

密封件5可以是橡胶材质或者市场上常见任何用于密封的材料。

根据流体的性质与密封效果以及流体的表面张力或者压强性质，通过压强源通道4注入环形流体密封腔2的流体压强大于管道内的流体压强，且环形流体密封腔2与管道内的压差越小，越容易密封、流体的粘性越大越容易密封、流体的分子越大越容易密封、并且液体比气体更容易密封。

作为密封材料的流体性质却可以根据设备的工作条件选择那些容易密封的流体，比如流体的粘度尽量大、流体的分子尽量大、尽量选择液体作为密封材料。

只要管道内介质的压强P2小于环形流体密封腔的压强P1，管道内介质P2就不会通过初级内密封流入环形流体密封腔P1，进而使得管道内介质不会泄漏到管道或容器的外面；

另外，让P2与P1之间的压差值尽量小，这样就有利于密封件5起到良好的密封效果，避免环形流体密封腔内的流体密封材料的P1流进管道或容器内。

进一步地，通过监测环形流体密封腔内的流体密封材料的压强，流量等变化，就可以间接监测到密封件5的密封是否失效。

本发明中的压强源通道4通过外置的压强调节源进行流体的输送。

实施例1：

如图1和图2所示，两个所述两个管道连接处的法兰直接通过螺栓或者卡套方式直接进行紧固连接：

在两个法兰的接触面上开设环形开槽，两个法兰的接触面紧密贴合，使得两个法兰的接触面上环形开槽形成环形流体密封腔；

进一步地，为了适应不同管道以及不同厚度规格的法兰的连接，可将环形流体密封腔整体开设在两个法兰的其中一个的接触面，将密封件以及接触面上设置有与密封件5相配合的退让环槽7开设在另一个法兰的接触面上。

位于两个法兰1接触面上的环形开槽3的边缘处相互配合形成自密封结构6，即两个两个法兰1接触面上的环形开槽3形成斜面配合的结构，所述自密封结构6具体可参考申请号为CN201611044305.8的一种高压自紧式法兰中卡套与套节的连接方式。

压强源通道4的直径远小于环形流体密封腔2的宽度，且所述压强源通过4位于环形流体密封腔2径向上的中心位置，有利于压强源通过压强源通道4后进入环形流体密封腔2中均匀扩散，在环形流体密封腔2中形成均匀稳定的压强分布。

实施例2：

如图3、图4和图5两个所述两个管道连接处的法兰直接通过螺栓或者卡套方式紧固连接，且两个法兰1连接处设置有中间密封环8。

中间密封环8上环形阵列有若干个贯穿孔9，正对于贯穿孔9的两个法兰1表面设置有环形开槽3，且贯穿孔9和环形开槽3形成流体密封腔2，中间密封环8径向设置有连通贯穿孔9的压强源通道4。

如图4所示，位于贯穿孔9的两端的中间密封环8与设置在法兰1上环形开槽3配合形成自密封结构6。

如图5所示，进一步地，可将环形开槽3完全开设在中间密封环8与两个法兰接触的表面。

位于贯穿孔9径向上的中间密封环8上内侧和外侧的均设置有密封件5。

两个所述管道连接处的法兰1通过螺栓或者卡套方式进行紧固。

实施例3

一种密封方法，具体包括：通过在两个管道连接处的法兰上开设用流体作为密封介质的环形流体密封腔，且环形流体密封腔内的压强大于管道内运输的流体的压强。

注入环形流体密封腔中的流体通过压强调节源进行压强的调节，压强调节源具体包括连接流体存储容器的泵体、压强控制器以及阀门，属于常见流体输送控制器。

实施例4

虽然，本发明能够，通过该密封方法进行法兰管道连接处的有效密封，但在实际工作的过程中，压强调节源只能够调节贯穿孔以及环形密封腔中的压强，而由于管道内运输流体的压强变化造成与大气压之间的变化，使得中间密封环8的本身的机械形变是无法通过压强调节源来进行限制的，为此：

如图6所示，本发明提供了一种减少环形流体密封腔在管道内运输的流体的压强变化明显时造成环形流体密封腔变形严重的中间密封环，其中，中间密封环8外环体801和内环体802，通过中间密封环8分隔成两个部分，从而实现中间密封环两个部分的分别受压，进而实现其本身的形变限制，内环体与管道内运输的流体接触，贯穿孔9、压强源通道4以及密封件5均设置在外环体801上。

在实际工作过程中，内环体802通过设置在其两侧的动作环边803与法兰1的表面接触，且动作环边803与外环体801之间形成有变形缝，变形缝为在外环体801和内环体802的连接处的表面沿轴向割裂形成，使内环体802的边缘处作为中间密封环8在受到压强变化作用是产生形变的直接受体。

而，动作环边803内部设置有交叉内接件10，且交叉内接件10用于在管道内运输的流体的压强变化时，改变动作环边803与法兰1表面的受力点。

进一步地，本发明中的交叉内接件10包括两个中间部位交叉转动连接的环形件101，具体为板形或条板状的环形结构，其中一个环形件的中间设置有供另一个环形件101穿过的槽孔，进而实现两个环形件101的交叉转动连接，并且两个环形件101再受力时以槽孔为基点进行转动，因此，无论管道内运输的流体的压强如何变化，施加在中间密封环8上的作用力是沿轴向向外，还是轴向向内，都会迫使其中一个环形件101的端部与法兰1的作用向沿法兰的轴向方向，使动作环边803的边缘挤压法兰1的表面，从而限制内环体802的变形，于此同时，内环体802和外环体801通过变形缝进行了分离，因此内环体802的边缘处受力不会传递至外环体801，便不会造成外环体801边缘处的变形。

为了，进一步提高环形件101与法兰1的表面的接触作用，环形件101的一端设置有与内环体802的径向保持平行的第一支撑件102，环形件101的另一端设置有与内环体802的轴向保持平行的第二支撑件103，第一支撑件102和第二支撑件103均为条状结构，其作用是限制内环体802的形状以及，对内环体802的变形作用力进行引导。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种基于密封方法的密封结构，所述密封方法包括通过在两个管道连接处的法兰上开设用流体作为密封介质的环形流体密封腔，且环形流体密封腔内的压强大于管道内运输的流体的压强，其中，注入环形流体密封腔中的流体通过外置压强调节源进行流体压强的调节，其特征在于，两个所述法兰（1）连接处设置有中间密封环（8），正对于所述中间密封环（8）的法兰（1）表面设置有环形开槽（3），所述中间密封环（8）上设置有用于连通两个法兰（1）上环形开槽（3）的贯穿孔（9），且两个法兰（1）上的环形开槽（3）与贯穿孔（9）形成用流体作为密封介质的环形流体密封腔（2），所述中间密封环（8）内径向设置有向贯穿孔（9）注入流体的压强源通道（4），所述中间密封环（8）上设置有密封件（5），所述密封件（5）设置在位于贯穿孔（9）径向上的中间密封环（8）上内侧和外侧；

所述中间密封环（8）包括外环体（801）和内环体（802），所述贯穿孔（9）、压强源通道（4）以及密封件（5）均设置在所述外环体（801）上，所述内环体（802）通过设置在其两侧的动作环边（803）与所述法兰（1）的表面接触，且所述动作环边（803）与所述外环体（801）之间形成有变形缝，所述动作环边（803）内部设置有交叉内接件（10），且所述交叉内接件（10）用于在管道内运输的流体的压强变化时，改变所述动作环边（803）与所述法兰（1）表面的受力点。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，其中，位于所述贯穿孔（9）的两端的中间密封环（8）与设置在法兰（1）上环形开槽（3）边缘配合形成自密封结构（6）。

3.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，位于所述自密封结构（6）的内圈侧和外圈侧的所述中间密封环（8）上设置有供所述密封件（5）配合安装的退让环槽（7）。

4.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述压强源通道（4）的直径远小于环形流体密封腔（2）的宽度。

5.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，两个所述管道连接处的法兰（1）通过螺栓或者卡套方式进行紧固。

6.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述交叉内接件（10）包括两个中间部位交叉转动连接的环形件（101），所述环形件（101）的一端设置有与所述内环体（802）的径向保持平行的第一支撑件（102），所述环形件（101）的另一端设置有与所述内环体（802）的轴向保持平行的第二支撑件（103）。