CN213117468U - 一种硬密封垫的结构 - Google Patents

Abstract

一种硬密封垫的结构，属于高压气体运行中的密封技术领域；密封垫橡胶层和金属层组成，橡胶层与金属层的组合结构就是利用了金属的硬密封状态能够适用于极为宽广的温度范围，另一个就是利用了橡胶的体积不可压缩性，及橡胶在非常宽的温度范围内优秀的弹性恢复性能，橡胶层的适应温度范围在‑50℃至+200℃，实现正常工作、耐油和耐老化的效果。

Description

一种硬密封垫的结构

技术领域

本实用新型属于高压气体运行中的密封技术领域，具体是涉及解决C0₂空调系统管路的密封问题的一种硬密封垫的结构。

背景技术

众所周知C0₂空调系统在正常工作时其温度可达140℃-150℃，试验温度可达180℃以上，考虑到我国北方冬季的极端严寒，所以C0₂空调系统应能在-40℃至+200℃这个温度范围内正常工作，在这个工况下密封问题显得尤为突出，现有密封结构无法保证上述极端环境下能够正常工作。

发明内容

本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种硬密封垫的结构。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种硬密封垫的结构，包括密封垫、公端管和母端管，其特征在于所述密封垫呈圆盘状，所述密封垫的圆心处设有中孔，所述公端管包括左端管、中端管和右端管，所述中端管的外径大于左端管和右端管，所述母端管设有大内孔和小内孔，所述大内孔和小内孔为同轴，所述大内孔的内端平面与大内孔的轴线之间为垂直，所述右端管设于小内孔内，所述中端管设于大内孔内，所述密封垫包括橡胶层和金属层，所述密封垫的外径与大内孔的内径之间相互匹配，所述中孔的内径与右端管的外径之间相互匹配，所述密封垫设于公端管与母端管之间，所述密封垫、公端管和母端管之间的连接结构为下述结构形式之一：

结构形式一：所述中孔呈左大右小的锥形孔，所述金属层包裹在橡胶层的右侧面和内圈面上，所述中端管与右端管的交界处设有环形尖刺状的硬密封压紧环一，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽一；

结构形式二：所述中孔呈左大右小的锥形孔，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面、右侧面和内圈面上，所述中端管与右端管的交界处设有环形尖刺状的硬密封压紧环二，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽二；

结构形式三：所述中孔为直通孔，所述橡胶层呈锥体状，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面和右侧面上，所述中端管外圈处的右侧设有环形尖刺状的硬密封压紧环三，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽三；

结构形式四：所述中孔为直通孔，所述橡胶层呈锥形状，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面、右侧面上和内圈面上，所述中端管外圈处的右侧设有环形尖刺状的硬密封压紧环四，所述大内孔的内端平面上设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽四，所述硬密封压紧环四与硬密封环形内凹槽四的位置相对应；

结构形式五：所述中孔为直通孔，所述结构五中的橡胶层为橡胶圈，所述金属层包裹在橡胶圈的左侧面、内圈面和右侧面上，所述中端管右侧的中部设有环形尖刺状的硬密封压紧环五，所述大内孔的内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形尖刺，所述硬密封压紧环五与硬密封环形尖刺的位置相对应。

作为优选，所述金属层为的材质为铜或铝，其厚度不小于0.01mm，所述密封垫的整体厚度不小于0.5mm，所述金属层替换为塑料层。

本实用新型具有的有益效果：

密封垫橡胶层和金属层组成，橡胶层与金属层的组合结构就是利用了金属的硬密封状态能够适用于极为宽广的温度范围，另一个就是利用了橡胶的体积不可压缩性，及橡胶在非常宽的温度范围内优秀的弹性恢复性能，橡胶层的适应温度范围在-50℃至+200℃，实现正常工作、耐油和耐老化的效果。

通过公端管与母端管的连接，使密封垫发生挤压，结构形式一中的硬密封压紧环一挤压内圈面上的金属层，使内圈面上的金属层发生挤压变形，右侧面的金属层被挤压至硬密封环形内凹槽一内，使结构形式一的金属层牢牢紧压在大内孔的内端平面上和右端管的外圈上；结构形式二中的硬密封压紧环二挤压内圈面上的金属层，使内圈面上的金属层发生挤压变形，右侧面的金属层被挤压至硬密封环形内凹槽二内，橡胶挤压变形使结构形式一的金属层牢牢紧压在大内孔的内端平面上、右端管的外圈面上和大内孔的内圈面上；结构形式三中的硬密封压紧环三挤压外圈面的金属层，使外圈面上的金属层发生挤压变形，右侧面的金属层被挤压至硬密封环形内凹槽三内，使结构形式三的金属层牢牢紧压在大内孔的内端面上；结构形式四中的硬密封压紧环四挤压外圈面的金属层，使外圈面上的金属层发生挤压变形，右侧面的金属层被挤压至硬密封环形内凹槽四内，使结构形式四的金属层牢牢紧压在大内孔的内端平面上、右端管的外圈面上和大内孔的内圈面上；结构形式五中的硬密封压紧环五与硬密封环形尖刺之间相互紧压，使左侧面、内圈面和右侧面上的金属层发生挤压变形，变形后使左侧面、内圈面和右侧面上的金属层牢牢紧压在大内孔的内端平面上、右端管的外圈面上和中端管的右侧面上；上述结构形式一、结构形式二、结构形式三、结构形式四和结构形式五均实现本实用新型的密封性要求，且能够实现在恶劣情况下正常工作。

环形尖刺状的硬密封压紧环一、硬密封压紧环二、硬密封压紧环三、硬密封压紧环四和硬密封压紧环五，横截面为三角形的硬密封环形内凹槽一、硬密封环形内凹槽二、硬密封环形内凹槽三和硬密封环形内凹槽四，横截面为三角形的硬密封环形尖刺，有效的实现牢牢挤压金属层的效果。

附图说明

图1是本实用新型结构形式一中密封垫的一种结构示意图；

图2是本实用新型结构形式一中公端管的一种结构示意图；

图3是本实用新型结构形式一中母端管的一种结构示意图；

图4是本实用新型结构形式一中公端管、密封垫和母端管的一种连接结构示意图；

图5是本实用新型结构形式二中密封垫的一种结构示意图；

图6是本实用新型结构形式二中公端管的一种结构示意图；

图7是本实用新型结构形式二中母端管的一种结构示意图；

图8是本实用新型结构形式二中公端管、密封垫和母端管的一种连接结构示意图；

图9是本实用新型结构形式三中密封垫的一种结构示意图；

图10是本实用新型结构形式三中公端管的一种结构示意图；

图11是本实用新型结构形式三中母端管的一种结构示意图；

图12是本实用新型结构形式三中公端管、密封垫和母端管的一种连接结构示意图；

图13是本实用新型结构形式四中密封垫的一种结构示意图；

图14是本实用新型结构形式四中公端管的一种结构示意图；

图15是本实用新型结构形式四中母端管的一种结构示意图；

图16是本实用新型结构形式四中公端管、密封垫和母端管的一种连接结构示意图；

图17是本实用新型结构形式五中密封垫的一种结构示意图；

图18是本实用新型结构形式五中公端管的一种结构示意图；

图19是本实用新型结构形式五中母端管的一种结构示意图；

图20是本实用新型结构形式五中公端管、密封垫和母端管的一种连接结构示意图。

图中：1、密封垫；2、公端管；3、母端管；4、中孔；5、左端管；6、中端管；7、右端管；8、大内孔；9、小内孔；10、橡胶层；11、金属层；12、硬密封压紧环一；13、硬密封环形内凹槽一；14、硬密封压紧环二；15、硬密封环形内凹槽二；16、硬密封压紧环三；17、硬密封环形内凹槽三；18、硬密封压紧环四；19、硬密封环形内凹槽四；20、硬密封压紧环五；21、硬密封环形尖刺。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种硬密封垫的结构，如图1-图20所示，包括密封垫、公端管和母端管，所述密封垫呈圆盘状，所述密封垫的圆心处设有中孔，所述公端管包括左端管、中端管和右端管，所述中端管的外径大于左端管和右端管，所述母端管设有大内孔和小内孔，所述大内孔和小内孔为同轴，所述大内孔的内端平面与大内孔的轴线之间为垂直，所述右端管设于小内孔内，所述中端管设于大内孔内，所述密封垫包括橡胶层和金属层，所述密封垫的外径与大内孔的内径之间相互匹配，所述中孔的内径与右端管的外径之间相互匹配，所述密封垫设于公端管与母端管之间，所述密封垫、公端管和母端管之间的连接结构为下述结构形式之一：

结构形式一：所述中孔呈左大右小的锥形孔，所述金属层包裹在橡胶层的右侧面和内圈面上，所述中端管与右端管的交界处设有环形尖刺状的硬密封压紧环一，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽一；硬密封压紧环一挤压内圈面上的金属层，使内圈面上的金属层发生挤压变形，右侧面的金属层被挤压至硬密封环形内凹槽一内，使结构形式一的金属层牢牢紧压在大内孔的内端平面上和右端管的外圈上，实现密封垫、公端管和母端管之间连接的密封性。

结构形式二：所述中孔呈左大右小的锥形孔，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面、右侧面和内圈面上，所述中端管与右端管的交界处设有环形尖刺状的硬密封压紧环二，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽二；硬密封压紧环二挤压内圈面上的金属层，使内圈面上的金属层发生挤压变形，右侧面的金属层被挤压至硬密封环形内凹槽二内，使结构形式一的金属层牢牢紧压在大内孔的内端平面上、右端管的外圈面上和大内孔的内圈面上，实现密封垫、公端管和母端管之间连接的密封性。

结构形式三：所述中孔为直通孔，所述橡胶层呈锥体状，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面和右侧面上，所述中端管外圈处的右侧设有环形尖刺状的硬密封压紧环三，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽三；硬密封压紧环三挤压外圈面的金属层，使外圈面上的金属层发生挤压变形，右侧面的金属层被挤压至硬密封环形内凹槽三内，使结构形式三的金属层牢牢紧压在大内孔的内端面上，实现密封垫、公端管和母端管之间连接的密封性。

结构形式四：所述中孔为直通孔，所述橡胶层呈锥形状，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面、右侧面上和内圈面上，所述中端管外圈处的右侧设有环形尖刺状的硬密封压紧环四，所述大内孔的内端平面上设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽四，所述硬密封压紧环四与硬密封环形内凹槽四的位置相对应；硬密封压紧环四挤压外圈面的金属层，使外圈面上的金属层发生挤压变形，右侧面的金属层被挤压至硬密封环形内凹槽四内，使结构形式四的金属层牢牢紧压在大内孔的内端平面上、右端管的外圈面上和大内孔的内圈面上，实现密封垫、公端管和母端管之间连接的密封性。

结构形式五：所述中孔为直通孔，所述结构五中的橡胶层为橡胶圈，所述金属层包裹在橡胶圈的左侧面、内圈面和右侧面上，所述中端管右侧的中部设有环形尖刺状的硬密封压紧环五，所述大内孔的内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形尖刺，所述硬密封压紧环五与硬密封环形尖刺的位置相对应；硬密封压紧环五与硬密封环形尖刺之间相互紧压，使左侧面、内圈面和右侧面上的金属层发生挤压变形，变形后使左侧面、内圈面和右侧面上的金属层牢牢紧压在大内孔的内端平面上、右端管的外圈面上和中端管的右侧面上，实现密封垫、公端管和母端管之间连接的密封性。

所述金属层的材质为铜或铝，其厚度不小于0.01mm，在变形时不会发生挤压破裂，所述密封垫的整体厚度不小于0.5mm，所述金属层替换为塑料层；保证了密封垫整体在使用时得到更好的效果。

本实用新型的原理：

如图1-图4所示，结构形式一中密封垫的外径应与母端管的大内孔精密匹配，密封垫的锥形孔的最小直径应与右端管的外径精密匹配；公端管的尖刺状硬密封压紧环一刚接触到密封垫锥形孔的软金属层，密封垫右边的软金属端面也刚覆盖了母端管大内孔的内端平面，然后再施加轴向推力压紧公端管和母端管，使得公端管上的硬密封压紧环一与密封垫锥形孔上的软金属层紧密接触并发生变形，同理密封垫的右端平面与母端管大内孔的内端平面之间，由于橡胶受推力挤压作用发生变形使得软金属层与硬密封环形内凹槽一紧密接触变形，从而公端管与母端管之间产生了密封作用；整个过程利用了橡胶的体积不可压缩性，通过橡胶变形将所施加给公、母端管的推力有效地传递转移给了金属层，使得金属层与公、母端管上的硬密封压紧环一和硬密封环形内凹槽一接触而达到硬密封的效果。在公端管和母端管压紧时仅允许施加轴向力，不允许公端管和母端管之间发生互相转动。

如图4-图8所示，结构形式二中密封垫的外径应与母端管的大内孔精密匹配，密封垫的锥形孔的最小直径应与右端管的外径精密匹配；公端管的尖刺状硬密封压紧环二刚接触到密封垫锥形孔的软金属层，密封垫右边的软金属端面也刚覆盖了母端管大内孔的内端平面，然后再施加轴向推力压紧公端管和母端管，使得公端管上的硬密封压紧环二与密封垫锥形孔上的软金属层紧密接触并发生变形，同理密封垫的右端平面与母端管大内孔的内端平面之间，由于橡胶受推力挤压作用发生变形使得软金属层与硬密封环形内凹槽二紧密接触变形，从而公端管与母端管之间产生了密封作用；整个过程利用了橡胶的体积不可压缩性，通过橡胶变形将所施加给公、母端管的推力有效地传递转移给了金属层，使得金属层与公、母端管上的硬密封压紧环二和硬密封环形内凹槽二接触而达到硬密封的效果。在公端管和母端管压紧时仅允许施加轴向力，不允许公端管和母端管之间发生互相转动。

如图9-图12所述，结构形式三中密封垫呈锥体状，密封垫的中孔是直通孔，密封垫的左、右两端面应平行并与中孔的轴线垂直，密封垫的最大直径端与母端管的大内孔精密匹配，中孔与右端管的外径精密匹配；公端管、母端管和密封垫的外径应为同轴，密封垫为锥体状的硬密封形状，公端管的尖刺状硬密封压紧环三刚接触到密封垫外圈面的软金属层，密封垫右边的软金属端面也刚覆盖了母端管大内孔的内端平面，然后再施加轴向推力压紧公端管和母端管，使得公端管上的硬密封压紧环三与密封垫外圈面上的软金属层紧密接触并发生变形，同理密封垫的右端平面与母端管大内孔的内端平面之间，由于橡胶受推力挤压作用发生变形使得软金属层与硬密封环形内凹槽三紧密接触变形，从而公端管与母端管之间产生了密封作用；整个过程利用了橡胶的体积不可压缩性，通过橡胶变形将所施加给公、母端管的推力有效地传递转移给了金属层，使得金属层与公、母端管上的硬密封压紧环三和硬密封环形内凹槽三接触而达到硬密封的效果。在公端管和母端管压紧时仅允许施加轴向力，不允许公端管和母端管之间发生互相转动。

如图13-图16所示，结构形式四中密封垫呈锥体状，密封垫的中孔是直通孔，密封垫的左、右两端面应平行并与中孔的轴线垂直，密封垫的最大直径端与母端管的大内孔精密匹配，中孔与右端管的外径精密匹配；公端管、母端管和密封垫的外径应为同轴，密封垫为锥体状的硬密封形状，公端管的尖刺状硬密封压紧环四刚接触到密封垫外圈面的软金属层，密封垫右边的软金属端面也刚覆盖了母端管大内孔的内端平面，然后再施加轴向推力压紧公端管和母端管，使得公端管上的硬密封压紧环四与密封垫外圈面上的软金属层紧密接触并发生变形，同理密封垫的右端平面与母端管大内孔的内端平面之间，由于橡胶受推力挤压作用发生变形使得软金属层与硬密封环形内凹槽四紧密接触变形，从而公端管与母端管之间产生了密封作用；整个过程利用了橡胶的体积不可压缩性，通过橡胶变形将所施加给公、母端管的推力有效地传递转移给了金属层，使得金属层与公、母端管上的硬密封压紧环四和硬密封环形内凹槽四接触而达到硬密封的效果。在公端管和母端管压紧时仅允许施加轴向力，不允许公端管和母端管之间发生互相转动。

如图17-图20所示，结构形式五中密封垫的内圈面呈半圆形，密封垫的左、右两端面应平行并与中孔的轴线垂直，密封垫的最大直径端与母端管的大内孔精密匹配，中孔与右端管的外径精密匹配；公端管上的大小外径和右端平面上凸起的横截面为三角形的硬密封压紧环五必须同轴；母端管上的大小内孔必须同轴，内端平面与轴线必须垂直，并且在内端平面上加工有凸起的横截面为三角形的硬密封环形尖刺；公、母端管压紧后橡胶层被挤压变形迫使软金属层变形与公、母端管上的硬密封压紧环五和硬密封环形尖刺紧紧的贴合到一起而产生了密封作用。从图20所示中可以看出只要充分利用橡胶的易变形性、体积不可压缩性迫使软金属层变形紧紧的与公、母端管上的硬密封压紧环五和硬密封环形尖刺贴合，就会产生密封作用。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种硬密封垫的结构，包括密封垫、公端管和母端管，其特征在于所述密封垫呈圆盘状，所述密封垫的圆心处设有中孔，所述公端管包括左端管、中端管和右端管，所述中端管的外径大于左端管和右端管，所述母端管设有大内孔和小内孔，所述大内孔和小内孔为同轴，所述大内孔的内端平面与大内孔的轴线之间为垂直，所述右端管设于小内孔内，所述中端管设于大内孔内，所述密封垫包括橡胶层和金属层，所述密封垫的外径与大内孔的内径之间相互匹配，所述中孔的内径与右端管的外径之间相互匹配，所述密封垫设于公端管与母端管之间，所述密封垫、公端管和母端管之间的连接结构为下述结构形式之一：

结构形式一：所述中孔呈左大右小的锥形孔，所述金属层包裹在橡胶层的右侧面和内圈面上，所述中端管与右端管的交界处设有环形尖刺状的硬密封压紧环一，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽一；

结构形式二：所述中孔呈左大右小的锥形孔，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面、右侧面和内圈面上，所述中端管与右端管的交界处设有环形尖刺状的硬密封压紧环二，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽二；

结构形式三：所述中孔为直通孔，所述橡胶层呈锥体状，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面和右侧面上，所述中端管外圈处的右侧设有环形尖刺状的硬密封压紧环三，所述大内孔内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽三；

结构形式四：所述中孔为直通孔，所述橡胶层呈锥形状，所述金属层包裹在橡胶层的外圈面、右侧面上和内圈面上，所述中端管外圈处的右侧设有环形尖刺状的硬密封压紧环四，所述大内孔的内端平面上设有横截面为三角形的硬密封环形内凹槽四，所述硬密封压紧环四与硬密封环形内凹槽四的位置相对应；

结构形式五：所述中孔为直通孔，所述结构五中的橡胶层为橡胶圈，所述金属层包裹在橡胶圈的左侧面、内圈面和右侧面上，所述中端管右侧的中部设有环形尖刺状的硬密封压紧环五，所述大内孔的内端平面上的中部设有横截面为三角形的硬密封环形尖刺，所述硬密封压紧环五与硬密封环形尖刺的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种硬密封垫的结构，其特征在于所述金属层的材质为铜或铝，其厚度不小于0.01mm，所述密封垫的整体厚度不小于0.5mm，所述金属层替换为塑料层。

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