CN204962089U - Vsd冷却系统密封连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种VSD冷却系统密封连接结构，包括套管、套管座以及连接头。套管包括构造为圆柱体的套管本体部以及套管连接部；套管座包括构造为圆柱体的套管座本体部以及套管座六角部，套管座本体部的外表面设置有外螺纹，套管座六角部设置有轴向向内的凹台，用于接收套管，套管座设置有贯穿套管座本体部和套管座六角部的套管座通孔；连接头包括构造为圆柱体的连接头本体部以及连接头六角部，连接头本体部的内表面设置有内螺纹，连接头六角部设置有径向向内的凸台，用于抵靠套管连接部，连接头设置有贯穿连接头本体部和连接头六角部的连接头通孔。根据本实用新型的VSD冷却系统密封连接结构，安装简单、密封效果良好，且成本低廉。

Description

VSD冷却系统密封连接结构

技术领域

本实用新型涉及冷却系统密封领域，具体涉及一种VSD冷却系统密封连接结构。

背景技术

众所周知，电气启动柜内电子器件较多发热严重，生产厂家都要采用冷却系统对其进行强制冷却，而冷却系统是由管路连接而成，连接处经常发生冷却介质泄露，污染周围环境。对于连接密封的问题，一般VSD(VariableSpeedDrive，变频器或变速驱动器)生产厂家都采用两种方式解决：

第一种方式：用多片呼吸密封垫圈置于法兰盘及各接触端面之间，再利用紧固件连接的管路密封装置。这种方式零部件较多，结构布置复杂，占用操作空间较大；接触密封面多泄露点多，垫圈老化失效，泄露风险大；制造精度要求高，在装配时要求一对密封面的平行度、同心度保持一致，但实际往往因为其他零部件加工公差及装配的累积公差，导致上下法兰盘出现错位的现象，从而使呼吸密封垫圈不在最佳密封位置；紧固件端部暴露在外，机组又通常安置在地下室、海边等恶劣或腐蚀性强的环境中，极易锈蚀，造成不易拆卸。

这种密封结构一般采用上、下法兰盘和呼吸密封垫圈，再用螺栓、螺母对并，来使结构达到密封状态。但这种设计方法通常存在一些不可避免的缺陷，往往在接触密封面处发生泄露，究其原因是：法兰盘结构存在四个密封面(如图2中的第一密封面1、第二密封面2、第三密封面3以及第四密封面4)，泄露点多，时间长了橡胶出现老化现象，泄露的风险大。结构布置复杂使橡胶垫圈失效，因为在法兰盘装配过程中，由于需要将零件端面与橡胶圈顶紧，推入下法兰盘凹台内，同时再用很大扭矩的力进行旋转，橡胶垫圈会受到损伤并错位无法处于最佳密封状态。

如图1和图2所示，水泵3分别经由法兰盘组件4与储存冷却液罐体1以及热交换器5密封，分别在储存冷却液罐体1和螺纹连接管6的螺纹上涂上乐秦螺纹密封胶，用台虎钳夹住储存冷却液罐体1，将螺纹连接管6(无方向性)与储存冷却液罐体1下端NPT(NationalPipeThread，具有16：1锥度的60°管螺纹)螺纹拧紧，然后再用扳手将法兰板组件4的上法兰盘与螺纹连接管6的另一端螺纹拧紧。但在整个过程中，由于储存冷却液罐体1、法兰板组件4和螺纹连接管6的端部都是圆形，所以需要使用特定工装夹具，同时占用的操作空间较大，造成了装配和后期维护的不便利性，相应成本也随之增高。

如图3所示，将橡胶密封垫圈2放到法兰板组件4的下法兰盘的螺纹口内，橡胶密封垫圈2的外径为45mm，所以可以轻松推入下方的凹槽内(第三密封面33)，再将法兰盘沿着水泵端面螺纹上的螺纹旋转直到顶上圆垫圈，用专用的扳手卡紧法兰盘外侧将螺纹拧紧。在这个过程中，橡胶密封垫圈2会受到很大的挤压力，在旋转的作用下可能出现移位，使端面密封不处于最佳位置，有泄漏隐患。

此外，法兰盘安装有方向性，为了美观及整体布局的合理性，法兰盘整体需与柜体呈90°，所以需要往复调整，这使得水泵端面与橡胶垫圈或法兰内表面与橡胶垫圈出现间隙，不是最佳密封状态。

由于法兰密封装置一次安装较困难，耗费工时高，装配效率偏低。密封法兰连接件易发生泄漏，质量不可靠。存在较多密封面，泄露风险比较大，垫圈在旋转过程中容易出现失效，结构非常复杂，包括法兰、密封垫片、端接管以及紧固装置。

第二种方式：采用紫铜管作为冷却液输送管道，再用含银钎料将管路接头进行钎焊密封。但材料、生产及后期维护成本都较高；且由于是刚性连接，管道接头装配补偿能力差，易造成应力集中在振动工况下使用寿命缩短。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，包括：

套管，所述套管包括构造为圆柱体的套管本体部，以及设置在所述套管本体部一端的套管连接部，所述套管连接部径向突出于所述套管本体部；

套管座，所述套管座包括构造为圆柱体的套管座本体部，以及设置在所述套管座本体部的一端的套管座六角部，所述套管座六角部径向突出于所述套管座本体部，所述套管座本体部的外表面设置有外螺纹，所述套管座六角部设置有轴向向内的凹台，用于接收所述套管，所述套管座设置有贯穿所述套管座本体部和所述套管座六角部的套管座通孔；以及

连接头，所述连接头包括构造为圆柱体的连接头本体部，以及设置在所述连接头本体部的一端的连接头六角部，所述连接头本体部的内表面设置有内螺纹，所述连接头六角部设置有径向向内的凸台，用于抵靠所述套管连接部，所述连接头设置有贯穿所述连接头本体部和所述连接头六角部的连接头通孔。

可选地，还包括呼吸密封垫圈，所述呼吸密封垫圈的表面设有直径逐渐增大的同心圆凸起，所述呼吸密封垫圈设置在所述套管连接部的端面。

可选地，所述呼吸密封垫圈与所述内螺纹间隙配合。

可选地，所述呼吸密封垫圈的外径为44.5mm，所述内螺纹的牙顶间距为45mm。

可选地，所述套管与所述套管座焊接。

可选地，在套管座六角部的端面沿所述套管的周向焊接，以连接所述套管与所述套管座。

可选地，所述套管、所述套管座和所述连接头中的至少一个的表面采用达克罗涂层。

可选地，所述套管、所述套管座和所述连接头由20号钢制成。

可选地，所述套管座通孔和所述连接头通孔的孔径相同。

可选地，所述凸台的对角线宽度为58mm。

可选地，所述套管连接部的外径为43.5mm。

可选地，所述外螺纹与储存冷却液罐体或热交换器壳体螺纹连接，所述内螺纹与水泵螺纹连接。

根据本实用新型的一种VSD冷却系统密封连接结构包括套管、套管座以及连接头，安装时只需对拧两端螺纹，使用扭矩扳手即可完成安装，简化了安装流程及工装夹具，同时由于减少了密封面的数量，提升了密封效果。既能够可靠地实现VSD启动柜安装维修方便，同时又能够尽量少的占用柜体的操作空间，保证接头稳定密封防止冷却系统介质泄露污染周围环境。

附图说明

本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，

图1为现有技术中的法兰连接冷却系统的立体视图；

图2为图1的剖视示意图；

图3为法兰盘密封结构的示意图；

图4为根据本实用新型的一种VSD冷却系统密封连接结构安装在冷却系统中的立体视图；

图5为图4的剖视示意图；

图6为根据本实用新型的一种VSD冷却系统密封连接结构的立体视图；

图7为图6的半剖视图；

图8为图5中A部分的放大视图；以及

图9为图5中B部分的放大视图。

附图标记说明：

1、储存冷却液罐体2、橡胶密封垫圈

3、水泵4、法兰盘组件

5、热交换器6、螺纹连接管

11、储存冷却液罐体12、套管座

13、呼吸密封垫圈14、水泵

15、热交换器16、套管

17、连接头31、第一密封面

32、第二密封面33、第三密封面

34、第四密封面121、套管座本体部

122、套管座六角部1221、套管座六角部外端面

123、外螺纹124、套管座通孔

125、凹台141、水泵外端面

161、套管本体部162、套管连接部

163、套管通孔1621、套管连接部外端面

171、连接头本体部172、连接头六角部

173、内螺纹174、连接头通孔

175、退刀槽176、凸台

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

如图4至图7所示，本实用新型提供了一种VSD冷却系统密封连接结构，可用于将乙二醇、去离子水或酒精型冷却液作为冷却介质的管路密封场合。其包括：套管16、套管座12以及连接头17。

在VSD冷却系统中，套管座12可与储存冷却液罐体11或热交换器15螺纹连接，连接头17可与水泵14连接。而套管16连接套管座12和连接头17。套管座12和连接头17均设置有六角部。由于法兰盘结构整体安装有方向性，为了美观需与电气启动体呈90°，这样就造成了多拧一圈拧不进，而少拧一圈拧不紧的情况，所以水泵14的水泵外端面与橡胶密封垫圈3或法兰内表面与橡胶密封垫圈3易出现间隙，无法达到最佳密封状态。而采用六角端部则不需要考虑方向性，用规定扭矩的扳手就可以实现可靠地连接密封，即使在振动工况下冷却系统仍能稳定工作。

具体地，参考图6和图7，套管16包括构造为圆柱体的套管本体部161，以及设置在套管本体部161一端的套管连接部162，套管连接部162径向突出于套管本体部161，此外，套管16设置有轴向贯穿套管本体部161和套管连接部162的套管通孔163。

套管座12包括构造为圆柱体的套管座本体部121，以及设置在套管座本体部121的一端的套管座六角部122，套管座六角部122径向突出于套管座本体部121，套管座本体部121的外表面设置有外螺纹123，套管座六角部122设置有轴向向内的凹台125，用于接收套管16，套管座12设置有贯穿套管座本体部121和套管座六角部122的套管座通孔124。

连接头17包括构造为圆柱体的连接头本体部171，以及设置在连接头本体部171的一端的连接头六角部172，连接头本体部171的内表面设置有内螺纹173，连接头六角部172设置有径向向内的凸台176，用于抵靠套管连接部162，连接头17设置有贯穿连接头本体部171和连接头六角部172的连接头通孔174。

这样既可以补偿管路装配引起的误差和变形，保证密封面的平行度、同心度，又可以提高连接的强度和稳定性，使整个密封面上的压比保持恒定，从而保证密封效果。

可选地，套管座12的外螺纹123与储存冷却液罐体11或热交换器15螺纹连接，连接头17的内螺纹173与水泵14螺纹连接。

连接时，先将连接头17套入套管16，此时套管16外圆可以起导向作用，确保连接头17在套管16轴线方向的旋转自由度和移动自由度。之后，将两者作为一体，并将套管16的突出端塞入套管座12的凹台125内。如图7所示，套管16的突出端塞入凹台125内，并间隔凹台的底面的距离H可优选地为1.5mm，该距离为优选地焊接留用间隙。

之后，套管16可与套管座12焊接。具体地，可在套管座六角部外端面1221上沿套管16的周向焊接，以连接套管16与套管座12。进一步地，沿套管16的周向焊接进行角焊，焊脚高度可为5mm。

由于套管16、套管座12和连接头17可由20号钢制成，且使用焊接方式替代法兰结构密封的方式，焊接时的高温可使得金属融化，金属分子互相渗透。在冷却后，可通过分子间的力相互作用使套管16和套管座12两者合二为一，从而保连接的强度。同时，焊接也取消了现有技术中多个接触密封面，彻底解决液体从接触面泄露的问题。套管16和套管座12整体焊接而成，在抗拉和抗扭强度方面的能力得到提升，性价比突出。

由于套管16和套管座12之间进行了焊接，在制作过程中可使用工装来确保三个零件的同轴度，这也解决了现有技术中法兰盘零件数量多，装配误差大，同轴度不高的问题，使得套管16在机组振动的工况下具有更好的稳定性。

这样，安装时只需对拧连接结构两端的螺纹，使用扭矩扳手即可完成安装，简化了安装流程及工装夹具，同时由于减少了密封面的数量，提升了密封效果。

在一种可选实施方式中，可在套管16、套管座12和连接头17的表面涂覆达克罗涂层。与法兰盘连接所用的紧固件表面镀锌处理相比，达克罗涂层有更好的耐腐蚀能力，可防止零件在恶劣工况下生锈，提高了使用寿命。

此外，VSD冷却系统密封连接结构还包括呼吸密封垫圈13，呼吸密封垫圈13的表面可设有直径逐渐增大的同心圆凸起(未图示)。呼吸密封垫圈13设置在套管连接部外端面1621。具体地，呼吸密封垫圈13的表面设置的直径逐渐增大的同心圆凸起，从而形成均匀分布的凹槽。这样，当受到挤压时，空气会排出，从而使呼吸密封垫圈13具有呼吸密封的效果。即，从呼吸密封垫圈13表面最外环至最内环设计有高度及宽度均匀的的同心圆凹槽，在正向压力的作用下，这种凹槽发挥单向逆止效果，仅使内部残余气体排出而阻止外部气体流入，实现一种称为呼吸密封的效果。

具体地，参考图7和图8，呼吸密封垫圈13设置在水泵外端面141上，然后用六角扳手将所述结构的另一端连接头17与水泵14的端口G1-1/2螺纹相连接，并用80N·m的扭矩扳手拧紧至水泵外端面141的螺纹上，通过纵向收紧呼吸密封垫圈13，将呼吸密封垫圈13顶紧在套管连接部162和水泵外端面141之间，排出间隙中的空气使结构处于最佳密封状态。

此外，套管座通孔124和连接头通孔174的孔径可相同。如图8，所述相同孔径的套管座通孔124和连接头通孔174可以连接上下相同螺纹规格的管路，而且中间不需使用别的转换接头或者三通装置，提高了使用的灵活性和应用的广泛性。进一步地，套管16的套管通孔163可与套管座通孔124和连接头通孔174的孔径相同。

可选地，凸台的对角线宽度可为58mm。

如图8所示，在连接储存冷却液罐体11和水泵14时，可使用六角扳手将套管座12的1-1/2NPT外螺纹123与储存冷却液罐体11末端的1-1/2NPT内螺纹相连接，并用PTFE(聚四氟乙烯)作为密封介质，拧进至少7个螺牙，确保最短有效螺纹的距离，使螺纹副可靠连接密封。

如图9所示，在连接热交换器15和水泵14时，可将套管座12的1-1/2NPT外螺纹123与热交换器15的壳体的NPT内螺纹相连接，并用PTFE(聚四氟乙烯)作为密封介质，用100N·m的扭矩扳手拧紧使螺纹副处于密封状态。

由于设计巧妙，可将套管16推出连接头17，直到接触停放至套管座六角部外端面1221，再将呼吸密封垫圈13放在套管连接部外端面1621上，然后再轴向抬起连接头17。在一种实施方式中，呼吸密封垫圈13外径为44.5mm，而连接头17的内螺纹173的牙顶间距为45mm，所以两者间隙配合，但在收紧螺纹副同时端面挤压的作用下，呼吸密封垫圈13膨胀，从而使两者之间变为过盈配合。但是套管连接部162的外径为43.5mm(负公差0.25mm)，套管连接部外端面1621又高于连接头17的内螺纹173的退刀槽175的最底部，所以即使呼吸密封垫圈13膨胀后外径增大，也不会引起在装配过程中呼吸密封垫圈13出现滑落或错位的问题，使VSD冷却系统密封连接结构始终处于安全密封位置。此外，水泵14端部为G1-1/2螺纹，所以这对螺纹只负责连接紧固作用，而不负责密封作用。

根据本实用新型的VSD冷却系统密封连接结构，提供了成本低廉但是能够防止VSD冷却系统泄露的一种柱式挤压密封强连接结构，其设计精巧，能快速连接，可提高装配效率；可补偿上下零部件之间装配误差，防止脱落；而采用柱式挤压密封构造，并配合呼吸密封垫圈使用，可提高密封性能，避免对周围环境的腐蚀和破坏；材料及后期维护成本低廉，连接稳定提高使用寿命；表面涂覆有达克罗涂层，能够提高耐腐蚀能力防止生锈。

本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施方式，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。

Claims (12)

1.一种VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，包括：

套管，所述套管包括构造为圆柱体的套管本体部，以及设置在所述套管本体部一端的套管连接部，所述套管连接部径向突出于所述套管本体部；

套管座，所述套管座包括构造为圆柱体的套管座本体部，以及设置在所述套管座本体部的一端的套管座六角部，所述套管座六角部径向突出于所述套管座本体部，所述套管座本体部的外表面设置有外螺纹，所述套管座六角部设置有轴向向内的凹台，用于接收所述套管，所述套管座设置有贯穿所述套管座本体部和所述套管座六角部的套管座通孔；以及

连接头，所述连接头包括构造为圆柱体的连接头本体部，以及设置在所述连接头本体部的一端的连接头六角部，所述连接头本体部的内表面设置有内螺纹，所述连接头六角部设置有径向向内的凸台，用于抵靠所述套管连接部，所述连接头设置有贯穿所述连接头本体部和所述连接头六角部的连接头通孔。

2.根据权利要求1所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，还包括呼吸密封垫圈，所述呼吸密封垫圈的表面设有直径逐渐增大的同心圆凸起，所述呼吸密封垫圈设置在所述套管连接部的端面。

3.根据权利要求2所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述呼吸密封垫圈与所述内螺纹间隙配合。

4.根据权利要求3所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述呼吸密封垫圈的外径为44.5mm，所述内螺纹的牙顶间距为45mm。

5.根据权利要求1所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述套管与所述套管座焊接。

6.根据权利要求5所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，在所述套管座六角部的端面沿所述套管的周向焊接，以连接所述套管与所述套管座。

7.根据权利要求1所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述套管、所述套管座和所述连接头中的至少一个的表面采用达克罗涂层。

8.根据权利要求1所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述套管、所述套管座和所述连接头由20号钢制成。

9.根据权利要求1所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述套管座通孔和所述连接头通孔的孔径相同。

10.根据权利要求1所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述凸台的对角线宽度为58mm。

11.根据权利要求1所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述套管连接部的外径为43.5mm。

12.根据权利要求1所述的VSD冷却系统密封连接结构，其特征在于，所述外螺纹与储存冷却液罐体或热交换器壳体螺纹连接，所述内螺纹与水泵螺纹连接。