CN117704070B - 一种用于压力容器的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及密封的技术领域，具体涉及一种用于压力容器的密封结构，包括压力容器以及用于封闭压力容器的盖体，在压力容器和盖体之间的间隙设置有密封垫，密封垫上设置有多孔结构，在密封垫上设置的多孔结构能够吸收和缓冲压力波动，减少对密封垫的压力负荷，从而降低密封失效的风险，多孔结构可以提供热隔离效果，减少氨热对密封垫的热传导，通过在多孔结构中形成孔洞或通道，可以减少热量的传递速率，保持密封垫的稳定性。

Description

一种用于压力容器的密封结构

技术领域

本发明涉及密封的技术领域，具体涉及一种用于压力容器的密封结构。

背景技术

反应釜是一种用于进行化学反应或晶体生长的设备。它通常是一个密封的容器，可以承受高温、高压和化学物质的腐蚀性。在晶体生长过程中，反应釜可以用作晶体生长的容器，它可以提供合适的温度、压力和混合条件，以促进溶质逐渐结晶形成晶体。

在一些化学反应中，需要在一定的压力下进行，以控制反应速率和产物的质量。反应釜提供了合适的容器来容纳反应物和催化剂，并通过控制釜内的压力条件，影响反应的进行；

但是这样的压力容器内会涉及到气体温度上升，气体分子的平均动能增加，运动速度加快。这会导致气体分子之间碰撞更频繁，从而使气体压力发生波动，产生的压力波动会导致密封垫片上的压力分布发生变化，可能使得垫片松动，从而导致密封失效；并且频繁的压力波动可能会引起垫片的疲劳损伤，垫片在压力变化的循环加载下，可能会发生应力集中和应力累积，导致垫片材料的损伤和疲劳开裂。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于压力容器的密封结构，用于解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

进一步地，在压力容器和盖体之间的间隙设置有密封垫，密封垫上设置有多孔结构，在密封垫的外壁上设置有环形凸起，环形凸起为柔性材质，且环形凸起内为中空设置。

进一步地，多孔结构包括在沿密封垫的竖直方向上设置有若干相连通的S型孔道。

进一步地，在其中与压力腔连通的一个S型孔道上设置有挡片，挡片为柔性材质，挡片上开设有十字裂缝。

进一步地，在压力容器与盖体之间通过锁紧组件进行锁紧连接，锁紧组件包括在盖体内部设置的第一空腔，第一空腔内设置有密封环，第一空腔内壁开设有与压力腔连通的第一通孔，在盖体内部还间隔设置有若干第二空腔，在每个第二空腔内设置有带动密封环朝第一通孔方向进行移动的驱动组件，且在压力容器与盖体相对的平面上设置有限位组件，限位组件用于限制密封环的移动。

进一步地，驱动组件包括在第二空腔的底壁上开设有与第一空腔连通的第二通孔，在第二空腔内设置有移动杆，移动杆的一端活动贯穿第二通孔后连接于密封环上，移动杆的另一端滑动接触于楔形组件上，楔形组件滑动连接于第二空腔的顶壁上，且在压力容器与盖体相对的平面上设置有第一连接杆，第一连接杆上设置有触发块，在盖体的底部还设置有与第二空腔相连通的第三通孔，在压力容器与盖体相接触时，第一连接杆带动触发块与楔形组件接触，使得楔形组件进行移动，从而带动移动杆朝第一通孔方向进行移动，在第二空腔的底壁上固定设置有第一套筒，移动杆活动贯穿第一套筒，在移动杆上套设有第二套筒，第二套筒通过第一弹簧与第一套筒进行连接。

进一步地，限位组件包括在压力容器上开设可容纳密封环的环形槽，在环形槽内的内壁上开设有若干与压力腔连通的凹槽，凹槽内设置有限位密封环的限位结构。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本申请通过在密封垫上设置的多孔结构能够吸收和缓冲压力波动，减少对密封垫的压力负荷，从而降低密封失效的风险；

2、本申请通过设置的若干相连通的S型孔道，可让气体在孔道中的流动路径较长，压力波动会被减缓和衰减的原理是基于气体在流动中的惯性和阻尼效应，当气体通过呈S型连续孔道流动时，气体分子会受到孔道内壁的阻力作用，从而产生惯性和阻尼效应，这种阻力作用会使得气体分子在流动过程中沿着孔道路径产生变化，并因此减缓了压力波动的传播速度；

3、本申请通过设置的十字裂缝，当高压气体通过十字裂缝进入密封垫内时，裂缝会被打开，气压进入储存在裂缝中，使其在加热停止后，即使外部压力逐渐减小，裂缝也会因为挡片的弹性而关闭，挡片可以为橡胶材质，密封垫内仍然留有气压，这种储能效果可以在加热过程中和加热停止后，提供额外的压力支持和密封性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明环形凸起的中空结构示意图；

图3为本发明多孔结构的结构示意图；

图4为本发明另一多孔结构的结构示意图；

图5为本发明移动杆与密封环连接的结构示意图；

图6为本发明凹槽内的具体结构示意图；

图7为本发明的移动杆、第一套筒、第二套筒以及密封环的连接结构示意图；

图8为本发明楔形组件上的滑板连接结构示意图；

图9为本发明的局部剖视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-压力容器；2-盖体；3-密封垫；4-流动孔；5-S型孔道；6-环形凸起；7-中空；8-第一空腔；9-密封环；10-第一通孔；11-第二空腔；12-导向柱；13-移动杆；14-第一连接杆；15-触发块；16-第三通孔；17-第一套筒；18-第二套筒；19-第一弹簧；20-第三弹簧；21-凹槽；22-第一楔形块；23-第二楔形块；24-连接柱；25-斜块；26-定位板；27-贯穿孔；28-第二弹簧；29-滑板；30-环形槽；31-定位孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1至图9所示，一种用于压力容器的密封结构，包括压力容器1以及用于封闭压力容器1的盖体2，在压力容器1和盖体2之间的间隙设置有密封垫3，密封垫3上设置有多孔结构。

在密封垫3上设置的多孔结构能够吸收和缓冲压力波动，减少对密封垫3的压力负荷，从而降低密封失效的风险。多孔结构可以为网状的孔洞形状，可以提供较好的弹性和应力分散；也可以通过随机布置的孔洞来实现多孔效果，适用于需要均匀分布孔洞的情况；也可以在密封垫3的表面形成微小的孔洞或通道，而不是完全贯穿密封垫3。这种设置可以在一定程度上提供透气性，同时保持较好的密封效果。盖体2和压力容器1接触后形成一个压力腔，密封垫3位于压力腔内，这里的透气是指在压力腔与多孔结构中相连通，是允许气体在这个区域内通透，而不是密封垫3与压力容器1外界环境连通，密封垫3是密封在压力容器1和盖体2之间的间隙，因此密封垫3靠近此间隙的一侧是不会开设与外界连通的通孔，这样会导致影响密封效果；这些微小的孔洞或通道可以通过控制形状、尺寸和分布来实现透气性和弹性之间的平衡。

多孔结构可以提供热隔离效果，减少氨热对密封垫3的热传导。通过在多孔结构中形成孔洞或通道，可以减少热量的传递速率，保持密封垫3的稳定性。

氨热可能在密封接触部分施加高压，而多孔结构能够分散压力，减轻对密封垫3的压力负荷。孔洞和通道可以吸收和缓冲压力波动，降低对密封垫3的应力，减少失效的风险。并且多孔结构可以提供更多的孔隙和空隙，使压力能够更均匀地分布在垫片上，减少应力集中的可能性。此外，多孔结构还可以提供更多的自由度和弹性，使垫片能够更好地适应压力变化，减轻应力的累积效果。

在密封垫3的外壁上设置有环形凸起6，环形凸起6为柔性材质，且环形凸起6内为中空7设置。这里设置的环形凸起6可以增加密封垫3与盖体2、压力容器1之间的接触面积。这样可以均匀分布接触压力，提高密封性能，并防止局部压力集中导致的泄漏，并且由于环形凸起6为柔性材质，它能够根据密封垫3与盖体2、压力容器1之间的间隙进行弹性补偿。当密封垫3与盖体2、压力容器1之间的间隙变化时，环形凸起6可以自动调整形状，保持适当的接触压力，从而实现补偿作用，防止泄漏和密封失效。

由于盖体2与压力容器1接触时，并不能保证两个接触面之间的平整，由于接触面的不平整性，挤压力可能不均匀地分布在接触面上。一些区域可能受到更大的挤压力，而另一些区域可能受到较小的挤压力。因此，较小挤压力的区域更容易形成凹陷，盖体2和压力容器1在长期的使用中，可能会产生一定的凹陷，当盖体2与压力容器1之间压住环形凸起6时，则有局部的凸起可能置于凹陷中，这导致密封垫3无法与盖体2和压力容器1的其他部分充分挤压在一起，从而影响密封性能。

多孔结构和凸起是连通的状态，因此当高压气体通过多孔结构进入环形凸起6的时，压力会作用于凸起内部的中空7处或空间。根据物理原理，压力会均匀地作用于凸起内部的各个部分。同时，凸起的材料通常是柔性的，具有弹性变形的能力。当压力作用于凸起内部时，材料会发生弹性变形。这是因为材料在受到外部作用力时，原子或分子之间的相互作用会发生微小的调整，使材料发生形状和体积的改变，同时具有一定的恢复力。在环形凸起6中，当高压气体进入凸起内部时，气体分子会对凸起内部施加压力并向外推动，凸起材料受到这种压力的作用后，会发生弹性变形，即凸起膨胀。这种变形能够在一定程度上补偿密封垫3与盖体2、压力容器1之间的间隙，提高接触压力，从而增强密封性能。

需要说明的是，多孔结构包括在密封垫3上沿竖直方向开设的若干流动孔4。设置的流动孔4如图3所示，沿图3所示的竖直方向开设有流动孔4，盖体2和压力容器1接触后形成一个压力腔，密封垫3位于压力腔内，流动孔4的存在可以减少压力腔内外的压力差异。即使流动孔4没有与压力容器1的外界连通，它仍然可以让压力腔内的压力在流动孔4之间均匀分布，减少压力差异，减少对密封垫3的影响和压力集中。沿竖直方向设置的流动孔4，当压力波动发生时，流动孔4可以允许压力腔内的气体在流动孔4之间进行压力的平衡调节，减少对密封垫3的压力负荷，提高密封性能。

需要说明的是，多孔结构包括在沿密封垫3的竖直方向上设置有若干相连通的S型孔道5。

设置若干相连通的S型孔道5的目的在于，可让气体在孔道中的流动路径较长，压力波动会被减缓和衰减的原理是基于气体在流动中的惯性和阻尼效应。

当气体通过弯曲或呈S型连续孔道流动时，气体分子会受到孔道内壁的阻力作用，从而产生惯性和阻尼效应。这种阻力作用会使得气体分子在流动过程中沿着孔道路径产生变化，并因此减缓了压力波动的传播速度。具体来说，当压力波动通过弯曲或呈S型连续孔道传播时，气体分子由于惯性而会在孔道内壁上发生反弹和碰撞，从而改变了气体分子的运动方向和速度。这种反弹和碰撞会消耗一部分波动的能量，并将其转化为热能，从而减缓了波动的传播速度。另外，由于气体分子在流动过程中与孔道内壁发生摩擦，摩擦力会产生一定的阻尼效应。这种阻尼效应会减缓压力波动的衰减速度，使其逐渐减弱。

需要说明的是，在其中与压力腔连通的一个S型孔道5上设置有挡片，挡片为柔性材质，挡片上开设有十字裂缝。

当高压气体通过十字裂缝进入密封垫3内时，裂缝会被打开，气压进入储存在裂缝中。使其在加热停止后，即使外部压力逐渐减小，裂缝也会因为挡片的弹性而关闭，挡片可以为橡胶材质，密封垫3内仍然留有气压。这种储能效果可以在加热过程中和加热停止后，提供额外的压力支持和密封性能。并且由于密封垫3内仍然存在气压，凸起在加热停止后仍然可能保持一定的膨胀状态。这种膨胀状态可以增加密封垫3与盖体2、压力容器1之间的接触压力，提高密封性能。此外，密封垫3内的气压也可以填补或减小原本存在的缝隙，进一步增强密封效果。

橡胶挡片的弹性，十字裂缝可以根据压力变化自动打开或关闭。当压力增大时，裂缝打开，允许气体进入密封垫3；当压力减小时，裂缝关闭，密封垫3内的气压被储存和保持。这种自动补偿和稳定性可以在压力变化时保持一定的接触压力和密封性能，防止泄漏。

需要说明的是，在压力容器1与盖体2之间通过锁紧组件进行锁紧连接，锁紧组件包括在盖体2内部设置的第一空腔8，第一空腔8内设置有密封环9，第一空腔8内壁开设有与压力腔连通的第一通孔10，在盖体2内部还间隔设置有若干第二空腔11，在每个第二空腔11内设置有带动密封环9朝第一通孔10方向进行移动的驱动组件，且在压力容器1与盖体2相对的平面上设置有限位组件，限位组件用于限制密封环9的移动。

在盖体2朝压力容器1进行移动，直至盖体2与压力容器1相对平面进行接触时，驱动组件带动密封环9朝第一通孔10方向进行移动，并且通过限位组件对其限制密封环9的移动，使其盖体2与压力容器1产生连接，密封环9通过驱动组件和限位组件的作用，沿着第一通孔10方向进行移动，并与盖体2和压力容器1的接触面相互对齐。这种导向作用确保密封环9正确地对准接触面，使得盖体2与压力容器1能够正确地连接在一起；上述的结构可不设置夹具就可将盖体2与压力容器1进行接触连接，若对密封性能要求极严的情况下，也可以设置夹具将盖体2与压力容器1进行接触，使其增加挤压力，上述设置的结构准确地使盖体2和压力容器1的接触面吻合，再使用夹具，夹具的使用通常会施加挤压力，以增加密封垫3与接触面的接触压力。如果接触面没有准确吻合，夹具施加的挤压力可能会不均匀，导致密封垫3与接触面之间的挤压不均匀。这可能导致密封垫3局部过度挤压或未得到充分挤压，从而降低密封性能。

需要说明的是，驱动组件包括在第二空腔11的底壁上开设有与第一空腔8连通的第二通孔，在第二空腔11内设置有移动杆13，移动杆13的一端活动贯穿第二通孔后连接于密封环9上，移动杆13的另一端滑动接触于楔形组件上，楔形组件滑动连接于第二空腔11的顶壁上，且在压力容器1与盖体2相对的平面上设置有第一连接杆14，第一连接杆14上设置有触发块15，在盖体2的底部还设置有与第二空腔11相连通的第三通孔16，在压力容器1与盖体2相接触时，第一连接杆14带动触发块15与楔形组件接触，使得楔形组件进行移动，从而带动移动杆13朝第一通孔10方向进行移动，在第二空腔11的底壁上固定设置有第一套筒17，移动杆13活动贯穿第一套筒17，在移动杆13上套设有第二套筒18，第二套筒18通过第一弹簧19与第一套筒17进行连接。

这里说的楔形组件是由第一楔形块22和第二楔形块23拼接而成的，在压力容器1与盖体2相接触时，使其盖体2的第三通孔16对准触发块15进行移动，第一连接杆14带动触发块15穿过第三通孔16与楔形组件中的第一楔形块22接触，触发块15上设置有与第一楔形块22相配合的斜面，触发块15驱动第一楔形块22朝远离触发块15的方向进行移动，楔形组件滑动连接于第二空腔11的顶壁上，可优先将此滑动连接的结构设置为在第二空腔11的顶壁上开设有第一滑槽，在第一楔形块22和第二楔形块23上共同连接有与第一滑槽相配合的滑板29，因此触发块15接触楔形组件时，整个楔形组件通过滑板29在第一滑槽内进行移动，达到楔形组件与第二空腔11滑动连接的效果，并且第二楔形块23通过第二弹簧28与第二空腔11内壁进行连接，第二楔形块23朝向移动杆13的方向上开设有第二滑槽，移动杆13的端部与第二滑槽接触，这里的接触也可以为滑动接触，就是在移动杆13上设置于滑槽配合的滑块来进行滑动接触，也可以只是简单的接触，当第一楔形块22带动第二楔形块23一并朝第一弹簧19方向移动时，第二滑槽此时也在移动，使其将移动杆13朝第一通孔10方向进行移动，且移动杆13上设置有密封环9，因此带动密封环9进行下移，直至与限位组件配合，限位组件用于限制密封环9的移动。

需要说明的是，限位组件包括在压力容器1上开设可容纳密封环9的环形槽30，在环形槽30内的内壁上开设有若干与压力腔连通的凹槽21，可优先设置为两个相对称的凹槽21，凹槽21内设置有限位密封环9的限位结构。密封环9向下移动时，置于环形槽30中，使其盖体2与压力容器1相对面能够进行接触配合，且向下移动后与限位结构触发，使其限位结构将密封环9固定，限位结构包括在凹槽21内设置的连接柱24，连接柱24上设置有斜块25，且凹槽21内固定设置有定位板26，定位板26上开设有贯穿孔27，定位板26上通过第三弹簧20与连接柱24进行连接，连接柱24上还设置有导向柱12，导向柱12穿过贯穿孔27后向外延伸，密封环9朝向斜块25的底部设置有斜面，斜面与斜块25上的斜面相配合，且密封环9上对称开设有定位孔31，一个定位孔31对应一个凹槽21，在密封环9朝环形槽30移动时，密封环9的斜面接触到斜块25上的斜面，斜块25带动连接柱24朝第三弹簧20方向移动，第三弹簧20发生形变，直至斜块25与密封环9上的定位孔31对中后，第三弹簧20恢复弹力，使其斜块25位于定位孔31中，此时盖体2与压力容器1实现了连接，当工作结束后，需要解除连接时，可以拉动导向柱12，使其斜块25脱离定位孔31后，则可将盖体2取下，拉动导向柱12有很多方式，这里暂不限定结构，可以一个工作人员拉动两边的导向柱12，另一个工作人员取下盖体2，也可以在罐体上设置一个置放架，置放架上设置一个卡槽，导向柱12上垂直设置由于卡槽配合的卡块，拉动导向柱12时，可将卡块与卡槽配合实现一个限位。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于压力容器的密封结构，包括压力容器（1）以及用于封闭压力容器（1）的盖子，在压力容器（1）和盖子之间的间隙设置有密封垫（3），盖体（2）和压力容器（1）接触后形成压力腔，其特征在于，密封垫（3）上设置有多孔结构，且在密封垫（3）的外壁上设置有环形凸起（6），环形凸起（6）为柔性材质，且环形凸起（6）内为中空（7）设置，多孔结构包括在沿密封垫（3）的竖直方向上设置有若干相连通的S型孔道（5），在其中与压力腔连通的一个S型孔道（5）上设置有挡片，挡片为柔性材质，挡片上开设有十字裂缝，在压力容器（1）与盖子之间通过锁紧组件进行锁紧连接，锁紧组件包括在盖体（2）内部设置的第一空腔（8），第一空腔（8）内设置有密封环（9），第一空腔（8）内壁开设有与压力腔连通的第一通孔（10），在盖子内部还间隔设置有若干第二空腔（11），在每个第二空腔（11）内设置有带动密封环（9）朝第一通孔（10）方向进行移动的驱动组件，且在压力容器（1）与盖子相对的平面上设置有限位组件，限位组件用于限制密封环（9）的移动，驱动组件包括在第二空腔（11）的底壁上开设有与第一空腔（8）连通的第二通孔，在第二空腔（11）内设置有移动杆（13），移动杆（13）的一端活动贯穿第二通孔后连接于密封环（9）上，移动杆（13）的另一端滑动接触于楔形组件上，楔形组件滑动连接于第二空腔（11）的顶壁上，且在压力容器（1）与盖子相对的平面上设置有第一连接杆（14），第一连接杆（14）上设置有触发块（15），在盖子的底部还设置有与第二空腔（11）相连通的第三通孔（16），在压力容器（1）与盖子相接触时，第一连接杆（14）带动触发块（15）与楔形组件接触，使得楔形组件进行移动，从而带动移动杆（13）朝第一通孔（10）方向进行移动，在第二空腔（11）的底壁上固定设置有第一套筒（17），移动杆（13）活动贯穿第一套筒（17），在移动杆（13）上套设有第二套筒（18），第二套筒（18）通过第一弹簧（19）与第一套筒（17）进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于压力容器的密封结构，其特征在于，限位组件包括在压力容器（1）上开设可容纳密封环（9）的环形槽（30），在环形槽（30）内的内壁上开设有若干与压力腔连通的凹槽（21），凹槽（21）内设置有限位密封环（9）的限位结构。