CN113623397B - 一种压力自适应橡胶密封结构 - Google Patents

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Abstract

一种压力自适应橡胶密封结构，包括弹性蓄能密封圈和压力自适应调节装置。所述弹性蓄能密封圈包括橡胶基体、弹性蓄能元件、密封唇、压力空腔；所述压力自适应调节装置包括活塞、安装座、活塞缸筒、环形压盖、第一O形圈、第二O形圈、第三O形圈、螺钉；所述弹性蓄能密封圈利用弹性元件使密封偶合面紧密贴合以实现自紧密封；所述压力自适应调节装置通过介质压力的改变推动活塞沿径向方向移动以改变压力空腔中的流体压力，从而实现密封抱紧力的自动调节。本发明可根据密封介质压力的变化自适应调节橡胶密封圈的抱紧力，适用于高压或变压力工况的场合。

Description

一种压力自适应橡胶密封结构
技术领域
本发明涉及橡胶成型密封结构设计技术领域，具体涉及一种压力自适应橡胶密封结构，适用于深海高压工况及变介质压力工况的动、静密封装置。
背景技术
橡胶成型密封依靠自身弹性形变产生的抱紧力阻断泄漏通道以实现阻止流体介质泄漏的功能，其性能可靠且成本较低，被广泛应用于各种旋转或往复机械设备中。随设备向高介质压力或变介质压力等高参数和极端工况方向发展，橡胶成型密封的运行可靠性面临着极大的挑战，因此需要密封件能够随外界介质压力的变化自动调节密封抱紧力，实现压力工况下密封性能的自适应调节和运行行为的稳定维持。
然而目前一些设备中采用的弹性蓄能密封件，利用弹性元件使密封偶合面紧密贴合，橡胶基体随介质压力变化产生变形以实现自紧密封，能够达到一定的压力自适应功能。但仅通过弹性蓄能元件并不能实现密封抱紧力随介质压力变化的趋优调节，尤其在高压或变压工况，密封并不能实现压力放大或压力缩小的自适应调节功能，从而导致密封泄漏严重，运行可靠性不足。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种压力自适应橡胶密封结构，能够实现密封抱紧力随介质压力变化自动调节，以适应高压或变压工况，延长密封件的服役寿命。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种压力自适应橡胶密封结构，包括弹性蓄能密封圈和压力自适应调节装置；
所述弹性蓄能密封圈包括橡胶基体1、弹性蓄能元件2、压力空腔6、密封唇7；所述橡胶基体1位于高介质压力侧设有带凸沿的凹槽结构，所述凹槽结构内安装有弹性蓄能元件2；所述弹性蓄能元件2的截面形状为“U”形，周向为“S”形镂空结构；所述弹性蓄能元件2通过自身弹性形变为橡胶密封圈提供抱紧力；所述密封唇7上方开设有环形压力空腔6；
所述压力自适应调节装置包括活塞3、安装座4、活塞缸筒5、第一O形圈8、第二O形圈9、第三O形圈10、螺钉11、环形压盖12；所述安装座4的截面形状为阶梯形，上部第二端面上均设有若干螺纹孔41，并开设有与所述压力空腔6连通的安装槽42；所述安装座4被所述橡胶基体1包覆，沿圆周方向均设若干个；所述活塞缸筒5内径较小的内圆柱面上开设有第一凹槽51，外圆柱面上开设有第二凹槽52，所述第一O形圈8、第三O形圈10分别安装在所述第一凹槽51、第二凹槽52中；所述活塞缸筒5安装在所述安装槽42中，且上端面与所述安装座4的第二端面平齐；所述活塞3的截面形状为“T”形，在外径较大的外圆柱面上开设有第三凹槽31，所述第二O形圈9安装在所述第三凹槽31中；所述活塞3安装于所述活塞缸筒5内；所述环形压盖12上均设若干个螺纹通孔121，通过螺钉11、螺纹通孔121、螺纹孔41实现与安装座4的固定连接，同时实现所述活塞缸筒5的径向定位；所述活塞3随外界介质压力的变化沿径向方向移动，以改变所述压力空腔6中流体压力使所述密封圈的抱紧力发生改变；所述活塞缸筒5和活塞3可跟据外界压力大小选择正装或反装以达到不同的抱紧力调节效果。
进一步的：所述弹性蓄能元件2的截面形状为“U”形、“V”形、“O”形之一。
进一步的：所述活塞3的上、下表面积分别为S1、S2，S1/S2的取值范围为1/9～9。
进一步的：所述活塞3、安装座4、活塞缸筒5、第一O形圈8、第二O形圈9、第三O形圈10、环形压盖12的个数为N，N取值为2～24。
进一步的：所述螺钉11的个数取值范围为3～10。
本发明的工作原理：
本发明提供的一种压力自适应橡胶密封结构，包括弹性蓄能密封圈和压力自适应调节装置。弹性蓄能密封圈利用弹性元件使密封偶合面紧密贴合，橡胶基体能够随介质压力的变化沿径向方向产生变形以改变密封抱紧力。压力自适应调节装置是通过介质压力的改变推动活塞沿径向方向移动使压力空腔中的流体压力变化以调节密封抱紧力。其活塞为阶梯形活塞，截面形状为“T”形，活塞与活塞缸筒有两种安装形式，活塞为正“T”字形安装(正装)时，上表面面积大于下表面面积，根据压强原理，能够起到压力放大的效果，使活塞更易往下移动；活塞为倒“T”字形安装(反装)时，上表面面积小于下表面面积，起到压力缩小的效果，与正装时相比，活塞不易往下移动。该装置能够随介质压力的变化自调节密封抱紧力，且可以根据密封件服役工况选择活塞及活塞缸筒的安装形式，实现密封抱紧力随介质压力变化的趋优调节。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过弹性蓄能元件和基于活塞驱动的压力自适应调节装置能够实现密封件抱紧力的自补偿，提高了密封件对高介质压力及变介质压力工况的自适应能力，且该调节装置提供的两种安装形式提高了密封件对不同工况的适应性，使密封能够维持长久稳定运行，有效提高了密封的可靠性。
附图说明
图1为本发明(正装)的3/4剖面结构三维示意图。
图2为本发明(正装)的截面结构二维示意图。
图3为本发明(反装)的截面结构二维示意图。
图4为本发明中弹性蓄能元件的三维结构示意图。
图5为本发明中活塞的三维结构示意图。
图6为本发明中安装座的三维结构示意图。
图7为本发明中活塞缸筒的三维结构示意图。
图8为本发明中环形压盖的三维结构示意图。
图中，1-橡胶基体；2-弹性蓄能元件；3-活塞；4-安装座；5-活塞缸筒；6-压力空腔；7-密封唇；8-第一O形圈；9-第二O形圈；10-第三O形圈；11-螺钉；12-环形压盖；31-第三凹槽；41-螺纹孔；42-安装槽；51-第一凹槽；52-第二凹槽；121-螺纹通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。
参照图1至图8所示，一种压力自适应橡胶密封结构，包括弹性蓄能密封圈和压力自适应调节装置。
所述弹性蓄能密封圈包括橡胶基体1、弹性蓄能元件2、压力空腔6、密封唇7；所述橡胶基体1位于高介质压力侧设有带凸沿的凹槽结构，所述凹槽结构内安装有弹性蓄能元件2；所述弹性蓄能元件2的截面形状为“U”形，周向为“S”形镂空结构；所述弹性蓄能元件2通过自身弹性形变为橡胶密封圈提供抱紧力；所述密封唇7上方开设有环形压力空腔6。所述弹性蓄能元件2的截面形状为“U”形、“V”形、“O”形之一。
所述压力自适应调节装置包括活塞3、安装座4、活塞缸筒5、第一O形圈8、第二O形圈9、第三O形圈10、螺钉11、环形压盖12；所述安装座4的截面形状为阶梯形，上部第二端面上均设有若干螺纹孔41，并开设有与所述压力空腔6连通的安装槽42；所述安装座4被所述橡胶基体1包覆，沿圆周方向均设若干个；所述活塞缸筒5内径较小的内圆柱面上开设有第一凹槽51，外圆柱面上开设有第二凹槽52，所述第一O形圈8、第三O形圈10分别安装在所述第一凹槽51、第二凹槽52中；所述活塞缸筒5安装在所述安装槽42中，且上端面与所述安装座4的第二端面平齐；所述活塞3的截面形状为“T”形，在外径较大的外圆柱面上开设有第三凹槽31，所述第二O形圈9安装在所述第三凹槽31中；所述活塞3安装于所述活塞缸筒5内；所述环形压盖12上均设若干个螺纹通孔121，通过螺钉11、螺纹通孔121、螺纹孔41实现与安装座4的固定连接，同时实现所述活塞缸筒5的径向定位；所述活塞3随外界介质压力的变化沿径向方向移动，以改变所述压力空腔6中流体压力使所述密封圈的抱紧力发生改变；所述活塞缸筒5和活塞3可跟据外界压力大小选择正装或反装以达到不同的抱紧力调节效果。
所述活塞3的上、下表面积分别为S1、S2，S1/S2的取值范围为1/9～9。
所述活塞3、安装座4、活塞缸筒5、第一O形圈8、第二O形圈9、第三O形圈10、环形压盖12的个数为N，N取值为2～24。
所述螺钉11的个数取值范围为3～10。
本说明书实施例所述内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种压力自适应橡胶密封结构，包括弹性蓄能密封圈和压力自适应调节装置；
所述弹性蓄能密封圈包括橡胶基体(1)、弹性蓄能元件(2)、压力空腔(6)、密封唇(7)；所述橡胶基体(1)位于高介质压力侧设有带凸沿的凹槽结构，所述凹槽结构内安装有弹性蓄能元件(2)；所述弹性蓄能元件(2)的截面形状为“U”形，周向为“S”形镂空结构；所述弹性蓄能元件(2)通过自身弹性形变为橡胶密封圈提供抱紧力；所述密封唇(7)上方开设有环形压力空腔(6)；
所述压力自适应调节装置包括活塞(3)、安装座(4)、活塞缸筒(5)、第一O形圈(8)、第二O形圈(9)、第三O形圈(10)、螺钉(11)、环形压盖(12)；所述安装座(4)的截面形状为阶梯形，上部第二端面上均设有若干螺纹孔(41)，并开设有与所述压力空腔(6)连通的安装槽(42)；所述安装座(4)被所述橡胶基体(1)包覆，沿圆周方向均设若干个；所述活塞缸筒(5)内径较小的内圆柱面上开设有第一凹槽(51)，外圆柱面上开设有第二凹槽(52)，所述第一O形圈(8)、第三O形圈(10)分别安装在所述第一凹槽(51)、第二凹槽(52)中；所述活塞缸筒(5)安装在所述安装槽(42)中，且上端面与所述安装座(4)的第二端面平齐；所述活塞(3)的截面形状为“T”形，在外径较大的外圆柱面上开设有第三凹槽(31)，所述第二O形圈(9)安装在所述第三凹槽(31)中；所述活塞(3)安装于所述活塞缸筒(5)内；所述环形压盖(12)上均设若干个螺纹通孔(121)，通过螺钉(11)、螺纹通孔(121)、螺纹孔(41)实现与安装座(4)的固定连接，同时实现所述活塞缸筒(5)的径向定位；所述活塞(3)随外界介质压力的变化沿径向方向移动，以改变所述压力空腔(6)中流体压力使所述密封圈的抱紧力发生改变；所述活塞缸筒(5)和活塞(3)可跟据外界压力大小选择正装或反装以达到不同的抱紧力调节效果。
2.如权利要求1所述的一种压力自适应橡胶密封结构，其特征在于：所述弹性蓄能元件(2)的截面形状为“U”形、“V”形、“O”形之一。
3.如权利要求1所述的一种压力自适应橡胶密封结构，其特征在于：所述活塞(3)的上、下表面积分别为S1、S2，S1/S2的取值范围为1/9～9。
4.如权利要求1所述的一种压力自适应橡胶密封结构，其特征在于：所述活塞(3)、安装座(4)、活塞缸筒(5)、第一O形圈(8)、第二O形圈(9)、第三O形圈(10)、环形压盖(12)的个数为N，N取值为2～24。
5.如权利要求1所述的一种压力自适应橡胶密封结构，其特征在于：所述螺钉(11)的个数取值范围为3～10。
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