CN115854026A - 一种开槽型锥面密封结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种开槽型锥面密封结构，包括：第一主体和第二主体；第一主体包括内锥面，第二主体包括外锥面；内锥面与外锥面对接后，形成锥面密封区域；其中，沿内锥面或者外锥面的环向开设有凹槽，凹槽将锥面密封区域分隔为至少两个子密封区域。这样，一方面，通过在内锥面或者外锥面的表面上开设凹槽，可以在第一主体与第二主体之间形成多道密封圈，这样，即使其中一道密封圈出现划痕，也不会导致第一主体与第二主体的对接处发生泄露，从而可以提高密封失效的概率。另一方面，由于凹槽的边缘能够形成应力集中区域，这样，内锥面或者外锥面与凹槽边缘的线接触处的密封性要高于其他面接触处的密封性能，从而提高了内锥面与外锥面之间的密封性能。

Description

一种开槽型锥面密封结构

技术领域

本申请属于连接结构技术领域，尤其涉及一种开槽型锥面密封结构。

背景技术

在航空航天、特种车辆、海洋船舶、石油天然气等各种工程领域中，管路系统遍布其动力系统、制动系统、冷却系统以及润滑系统，管路系统是这些工程领域中不可或缺的重要组成部分，是保证这些机械系统正常工作的重要环节。如果发生管路泄漏将可能产生巨大的经济损失、环境污染，更有甚者会危害人的生命安全，因此管路系统的密封是个非常重要的工程问题。

在各种管路系统中，有大量的静密封结构，如卡箍密封结构、空心螺栓密封结构、锥面密封结构和法兰密封结构等。其中，锥面密封结构由于具有结构简单可靠、安装操作方便、通用性强等特点，在工程上有着广泛的应用。例如，在航空航天领域、一些压力仪器仪表、家庭管路系统、液压缸的液压管路系统等较多地涉及到液压、气动或者液体的传输的场合，锥面密封结构是管路系统最常用的密封结构。

但是，在振动等恶劣工况下，由于锥面之间容易产生划痕等原因，锥面密封结构存在容易发生密封失效的问题。例如，航空发动机管路系统中的锥面密封结构一旦发生泄漏，轻则有少量液体渗出，重则出现滴油现象。这给飞行器带来了较大的安全隐患，显著影响着飞行器的可靠性。因此，如何提高振动等恶劣工况下，锥面密封结构的密封性能，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种开槽型锥面密封结构，能够提高锥面密封结构的密封效果。

本申请实施例提供的一种开槽型锥面密封结构，包括：第一主体和第二主体；所述第一主体包括内锥面，所述第二主体包括外锥面；所述内锥面与所述外锥面对接后，形成锥面密封区域；其中，沿所述内锥面或者所述外锥面的环向开设有凹槽，所述凹槽将所述锥面密封区域分隔为至少两个子密封区域。

在一种可实现方式中，所述凹槽位于所述内锥面或者所述外锥面上的靠近小锥端侧。

在一种可实现方式中，所述凹槽的数量为一个或多个。

在一种可实现方式中，在所述凹槽的数量为一个的情况下，所述凹槽的宽度不小于第一宽度阈值、且不大于第二宽度阈值；所述第一宽度阈值为所述锥面密封区域所占母线长度的八分之一，所述第二宽度阈值为所述锥面密封区域所占母线长度的三分之一。

在一种可实现方式中，在所述凹槽的数量为多个的情况下，多个所述凹槽沿所述内锥面或者所述外锥面的母线的长度方向间隔排布。

在一种可实现方式中，所有所述凹槽的总宽度不小于第一宽度阈值、且不大于第二宽度阈值；所述第一宽度阈值为所述锥面密封区域所占母线长度的八分之一，所述第二宽度阈值为所述锥面密封区域所占母线长度的三分之一。

在一种可实现方式中，在所述内锥面与所述外锥面的硬度不同的情况下，所述凹槽开设于所述内锥面与所述外锥面中硬度较大者的锥面上。

在一种可实现方式中，所述凹槽的截面为矩形，所述凹槽的深度方向与所述内锥面或者所述外锥面的母线垂直。

在一种可实现方式中，还包括紧固件，所述紧固件用于紧固所述内锥面与所述外锥面的对接处。

在一种可实现方式中，所述第一主体为第一管接头，所述第二主体为第二管接头，所述紧固件为外套螺母；所述外套螺母的一端设有内螺纹，所述外套螺母的另一端设有内卡接部；所述第一管接头的外表面设有与所述内卡接部配合的外卡接部，所述第二管接头的外表面设有与所述内螺纹配合的外螺纹；所述外套螺母套设于所述第一管接头与所述第二管接头对接处外部，其中，所述内卡接部与所述外卡接部卡接后，通过所述内螺纹与所述外螺纹的螺纹连接，改变所述内锥面与所述外锥面之间的挤压力。

综上，本申请提供的开槽型锥面密封结构，具有如下有益效果：一方面，通过在内锥面或者外锥面的表面上开设凹槽，可以在第一主体与第二主体之间形成多道密封圈，这样，即使其中一道密封圈出现划痕，也不会导致第一主体与第二主体的对接处发生泄漏，从而可以提高密封失效的概率。另一方面，由于凹槽的边缘能够形成应力集中区域，这样，内锥面或者外锥面与凹槽边缘的线接触区域的密封性要高于其他面接触区域的密封性能，从而提高了内锥面与外锥面之间的密封性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种开槽型锥面密封结构的结构示意图；

图2为图1中M处的局部放大图；

图3为又一种开槽型锥面密封结构的结构示意图。

附图标记说明

10-第一主体，20-第二主体，30-锥面密封区域，40-凹槽，50-外套螺母；

101-内锥面，102-外卡接部，201-外锥面，202-外螺纹，301-子密封区域，501-内螺纹，502-内卡接部。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

图1为本申请实施例提供的一种开槽型锥面密封结构的结构示意图，图2为图1中M处的局部放大图。如图1和图2所示，本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构包括第一主体10和第二主体20，第一主体10包括内锥面101，第二主体20包括外锥面201。内锥面101与外锥面201对接后，形成锥面密封区域30。其中，沿内锥面101或者外锥面201的环向开设有凹槽40，凹槽40将锥面密封区域30分隔为至少两个子密封区域301。

本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构，通过在内锥面101或者外锥面201的表面上开设环向凹槽40，这样，内锥面101与外锥面201对接后，在凹槽40的边缘处会形成应力集中区域。这样，由于在凹槽40的边缘处形成应力集中区域，因此，一个凹槽40可以将锥面密封区域30分隔为两个独立的子密封区域301，也就是说，该两个独立的子密封区域301相当于第一主体10与第二主体20之间的两道密封圈。

下面结合图1和图3，对本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构的密封性能进行说明。

图3为又一种锥面密封结构。其中，图3与图1示出的锥面密封结构基本相同，不同之处在于图3中的锥面密封结构的内锥面101和外锥面201上没有开设凹槽40。这样，图3中示出的锥面密封结构，在内锥面101与外锥面201对接后，形成一个完整的锥面密封区域。因此，该完整的锥面密封区域相当于第一主体10与第二主体20之间的一道密封圈。

综上，与图3示出的锥面密封结构相比，本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构具有如下有益效果：一方面，通过在内锥面101或者外锥面201的表面上开设凹槽40，可以在第一主体与第二主体之间形成多道密封圈，这样，即使其中一道密封圈出现划痕，也不会导致第一主体与第二主体的对接处发生泄漏，从而可以提高密封失效的概率。另一方面，由于凹槽40的边缘能够形成应力集中区域(本发明称之为线接触区域)，这样，内锥面101或者外锥面201与凹槽40边缘的线接触区域的密封性要高于其他面接触区域的密封性能，从而提高了内锥面101与外锥面201之间的密封性能。

在一些实施例中，内锥面101与外锥面201轴线重合，这样可以更好的实现内锥面101与外锥面201的对接，并且形成锥面密封区域。

在一些实施例中，凹槽40开设于内锥面101或者外锥面201上的靠近小锥端侧。

如图1所示，内锥面101与外锥面201均包括两端，其中，两端的直径不同。本申请实施例中，将内锥面101与外锥面201中直径较小的一端称为小锥端，将内锥面101与外锥面201中直径较大的一端称为大锥端。

如图2所示，以凹槽40开设在外锥面201上为例。外锥面201的母线长度为L，锥面密封区域30所占的母线长度为L1。本申请实施例中，将从L1的中点到小锥端一侧称为靠近小锥端侧，将从L1的中点到大锥端一侧称为靠近大锥端侧。也就是说，本申请实施例中，可以将凹槽40开设在L1的中点到小锥端一侧，即将凹槽40开设于靠近小锥端侧。

将凹槽40开设于靠近小锥端一侧，在凹槽40的边缘处，能够得到更大的应力，从而得到更好的密封性能。

在一些实施例中，凹槽40的宽度W不小于第一宽度阈值、且不大于第二宽度阈值；所述第一宽度阈值为所述锥面密封区域30所占母线长度的八分之一，所述第二宽度阈值为所述锥面密封区域30所占母线长度的三分之一。

图2为图1中M处的局部放大图。如图2所示，以凹槽40开设在外锥面201上为例。外锥面201的母线长度为L，锥面密封区域30所占的母线长度为L1，这样，凹槽40的宽度W大于或等于八分之一L1、且不大于三分之一L1。

如果凹槽40的宽度W过小，则难以在凹槽40的边缘处形成应力集中；如果凹槽40的宽度W过大，则内锥面101与外锥面201实际接触的面积较小，导致形成的有效的密封区域较小，影响密封性能。因此，本申请实施例中，凹槽40的宽度W不小于第一宽度阈值、且不大于第二宽度阈值，这样设置的凹槽40既能够保证足够多有效的密封区域，又能够形成足够强的应力，从而提高第一主体10与第二主体20之间的密封性能。

本申请实施例对凹槽40的数量不进行限定，凹槽40的数量可以是一个也可以是多个。

在凹槽40的数量为多个的情况下，多个凹槽40沿内锥面101或者外锥面201的母线的长度方向间隔排布。这样，多个凹槽40可以将锥面密封区域30分隔为更多个独立的子密封区域301，从而可以在第一主体10与第二主体20之间形成更多道密封圈。

但是，开设更多的凹槽40也会影响开设凹槽40的内锥面101或者外锥面201的强度。因此，为了保证内锥面101或者外锥面201的强度，同时尽可能的提高第一主体10与第二主体20之间的密封性。本申请实施例中，所有所述凹槽40的总宽度不小于第一宽度阈值、且不大于第二宽度阈值。第一宽度阈值为所述锥面密封区域30所占母线长度的八分之一，所述第二宽度阈值为所述锥面密封区域30所占母线长度的三分之一。

本申请实施例对凹槽40形状、角度不进行限定，例如，凹槽40的截面可以为矩形，所述凹槽40的深度方向与所述内锥面101或者所述外锥面201的母线垂直。

其中，凹槽40的截面是指沿内锥面101或者外锥面201的轴线截面后，凹槽40的轮廓所围成的形状。

在一些实施例中，内锥面101与所述外锥面201的硬度相同，例如，内锥面101与所述外锥面201采用相同的材质。

在一些实施例中，内锥面101与所述外锥面201的硬度不同相同。这种情况下，凹槽40可以开设于所述内锥面101与所述外锥面210中硬度较大者的锥面上。这样，凹槽40开设在硬度较大的锥面上，不容易产生形变，以更好的在凹槽40的边缘形成应力集中。

示例性的，内锥面101的硬度大于外锥面201的硬度，这种情况下，可以在内锥面101上设置凹槽40。

需要说明的是，本申请实施例对第一主体10和第二主体20的结构不进行限定。例如，第一主体10和第二主体20可以为实心或空心结构。其中，当第一主体10和第二主体20均为空心结构时，本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构可以作为管路系统的管接头。

本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构作为管路系统的管接头时，还可以包括用于紧固所述内锥面101与所述外锥面201的对接处的紧固件。

本申请实施例对紧固件的具体实现方式不进行限定，只要能够紧固内锥面101与所述外锥面201的对接处即可。例如，紧固件可以是外套螺母50。

下面以紧固件为外套螺母50为例，对本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构作为管路系统的管接头进行示例性说明。

当申请实施例提供的开槽型锥面密封结构作为管路系统的管接头时，第一主体10可以为第一管接头，第二主体20可以为第二管接头。

结合图1和图3所示，外套螺母50的一端设有内螺纹501，外套螺母50的另一端设有内卡接部502。第一管接头的外表面设有与所述内卡接部502配合的外卡接部102，第二管接头的外表面设有与所述内螺纹501配合的外螺纹202。

这样，第一管接头的内锥面101与第二管接头的外锥面201对接后，外套螺母50套设于第一管接头与第二管接头对接处外部。套接后，内卡接部502与外卡接部102卡接，内螺纹501与外螺纹202的螺纹连接。这样，可以通过所述内螺纹501与所述外螺纹202的螺纹连接，改变所述内锥面101与所述外锥面201之间的挤压力。随着内锥面101与所述外锥面201之间的挤压力的增大，凹槽40的边缘处形成足够强的应力，这样可以在锥面密封区域形成两道线密封，从而提升第一管接头与第二管接头之间的密封性。

应理解，虽然本申请中公开的内容按照示范性的一个或几个实例来介绍，但本申请中描述的各个实施例可以为独立的方案，也可以根据内在逻辑进行组合，这些方案都落入本申请的保护范围中。

例如，本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构，凹槽也可以设置在位于内锥面或者外锥面上的靠近小锥端侧，同时，凹槽的宽度不小于第一宽度阈值、且不大于第二宽度阈值。又例如，本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构作为管接头时，凹槽也可以设置在位于内锥面或者外锥面上的靠近小锥端侧。再例如，本申请实施例提供的开槽型锥面密封结构作为管接头时，凹槽的数量也可以是一个或多个。以上仅以几个示例进行说明，以下不进行一一列举。也就是说，本申请上述实施例中公开的一个或几个实例可以根据内在逻辑进行组合，本申请对此不进行限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述示例性的讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用所述实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种开槽型锥面密封结构，其特征在于，包括：第一主体和第二主体；

所述第一主体包括内锥面，所述第二主体包括外锥面；

所述内锥面与所述外锥面对接后，形成锥面密封区域；

其中，沿所述内锥面或者所述外锥面的环向开设有凹槽，所述凹槽将所述锥面密封区域分隔为至少两个子密封区域。

2.根据权利要求1所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，所述凹槽位于所述内锥面或者所述外锥面上的靠近小锥端侧。

3.根据权利要求1所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，所述凹槽的数量为一个或多个。

4.根据权利要求3所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，在所述凹槽的数量为一个的情况下，所述凹槽的宽度不小于第一宽度阈值、且不大于第二宽度阈值；所述第一宽度阈值为所述锥面密封区域所占母线长度的八分之一，所述第二宽度阈值为所述锥面密封区域所占母线长度的三分之一。

5.根据权利要求3所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，在所述凹槽的数量为多个的情况下，多个所述凹槽沿所述内锥面或者所述外锥面的母线的长度方向间隔排布。

6.根据权利要求5所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，所有所述凹槽的总宽度不小于第一宽度阈值、且不大于第二宽度阈值；所述第一宽度阈值为所述锥面密封区域所占母线长度的八分之一，所述第二宽度阈值为所述锥面密封区域所占母线长度的三分之一。

7.根据权利要求1所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，在所述内锥面与所述外锥面的硬度不同的情况下，所述凹槽开设于所述内锥面与所述外锥面中硬度较大者的锥面上。

8.根据权利要求1所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，所述凹槽的截面为矩形，所述凹槽的深度方向与所述内锥面或者所述外锥面的母线垂直。

9.根据权利要求1所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，还包括紧固件，所述紧固件用于紧固所述内锥面与所述外锥面的对接处。

10.根据权利要求9所述的开槽型锥面密封结构，其特征在于，所述第一主体为第一管接头，所述第二主体为第二管接头，所述紧固件为外套螺母；

所述外套螺母的一端设有内螺纹，所述外套螺母的另一端设有内卡接部；

所述第一管接头的外表面设有与所述内卡接部配合的外卡接部，所述第二管接头的外表面设有与所述内螺纹配合的外螺纹；

所述外套螺母套设于所述第一管接头与所述第二管接头对接处外部，其中，所述内卡接部与所述外卡接部卡接后，通过所述内螺纹与所述外螺纹的螺纹连接，改变所述内锥面与所述外锥面之间的挤压力。

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