CN223894990U - 一种抗失稳密封组件与密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗失稳密封组件与密封装置，所述密封组件包括密封环与支撑环，所述密封环具有中空腔，所述支撑环同轴地设置在所述中空腔中，以限制所述密封环沿轴向上的压缩量。在密封环受到轴向过大载荷时支撑环能够提供密封环以轴向上的支撑，以限制密封环的轴向变形量，避免密封环被压溃变形，从而避免密封组件出现失稳现象。设置有该密封组件的密封装置中，密封组件的整体密封性能和使用寿命都得到延长，减少了密封组件的更换次数。

Description

一种抗失稳密封组件与密封装置

技术领域

本实用新型涉及密封技术领域，具体涉及一种抗失稳密封组件，以及具有该密封组件的密封装置。

背景技术

C型密封环广泛应用于压力容器的密封连接中，传统的C型密封环的中空腔中通常设置有提供支撑力的螺旋弹簧，C型密封环在使用的过程中，螺旋弹簧产生压缩变形，提供必要的密封载荷，螺旋弹簧在螺栓载荷波动的情况下，提供足够的回弹补偿和持续载荷，使得C型环的轴向两端部分别与待密封面进行密封配合。然而，在安装压缩尤其是超设计压缩时，螺旋弹簧受力发生变化，极易发生失稳和蠕变，导致密封比压急剧下降而引发密封失效，降低密封环的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服现有技术的缺陷，提供一种抗失稳密封组件。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种抗失稳密封组件，所述密封组件包括密封环与支撑环，所述密封环具有中空腔，所述支撑环同轴地设置在所述中空腔中，以限制所述密封环沿轴向上的压缩量。

在一些实施例中，所述密封环包括C型环及设置在所述C型环中的弹簧，所述弹簧呈环形，所述支撑环同轴地设置在所述弹簧中。

在一些实施例中，所述密封环为O型环。

在一些实施例中，所述支撑环的截面外轮廓呈圆形，所述支撑环的直径小于所述中空腔的内径。

在一些实施例中，所述支撑环为实心状的圆环，或者，所述支撑环为空心状的圆环。

在一些实施例中，所述支撑环为金属材质、塑料材质或橡胶材质制成的实心圆环；和/或，所述密封组件沿轴向被挤压的过程中，所述支撑环的直径不变。

在一些实施例中，所述密封组件具有第一状态与第二状态，所述第一状态下，所述密封组件沿轴向未被挤压，所述支撑环的至少一个轴端部与所述密封环的中空腔具有间隙；所述第二状态下，所述密封组件沿轴向被挤压，所述支撑环的两个轴端部分别抵接在所述中空腔的腔壁上。

本实用新型的另一目的是提供一种密封装置，包括第一部件与第二部件，所述第一部件上具有第一密封面，第二部件上具有第二密封面，所述第一密封面与所述第二密封面之间形成有环形槽，所述密封装置还包括如上所述的抗失稳密封组件，所述密封组件设于所述环形槽中，所述密封组件在未被压缩时的轴向高度大于所述环形槽的高度。

在一些实施例中，所述支撑环为实心状的圆环，所述密封组件沿轴向抵接于所述第一密封面与所述第二密封面之间，所述支撑环的直径恒定不变。

在一些实施例中，所述环形槽设于所述第一部件上，所述环形槽的底壁构成所述第一密封面；所述第二部件朝向所述第一部件的端面构成所述的第二密封面，所述密封组件沿轴向挤压在所述第一密封面与所述第二密封面之间，所述密封环的两侧轴端部分别与所述第一密封面、第二密封面抵接。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型实施例提供的抗失稳密封组件，其中通过在密封环的中空腔内设置支撑环，在密封环受到轴向过大载荷时支撑环能够提供密封环以轴向上的支撑，以限制密封环的轴向变形量，避免密封环被压溃变形，从而避免密封组件出现失稳现象。设置有该密封组件的密封装置中，密封组件的整体密封性能和使用寿命都得到延长，减少了密封组件的更换次数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本实用新型一实施例的密封装置的结构示意图，其中密封组件为抗失稳密封组件；

图2为图1中A处密封组件沿轴向尚未被压缩的放大结构示意图；

图3为图1中A处密封组件按照设计压缩量沿轴向被压缩后的放大结构示意图；

图4为图1中A处密封组件按照超设计压缩量沿轴向被压缩后的放大结构示意图；

图5为采用未设置支撑环的密封组件的密封装置的结构示意图；

图6为图5中B处密封组件沿轴向尚未被压缩的放大结构示意图；

图7为图5中B处密封组件按照设计压缩量沿轴向被压缩后的放大结构示意图；

图8为图5中B处密封组件按照超设计压缩量沿轴向被压缩后的放大结构示意图；

其中：10、第一部件；101、环形槽；102、第一端面；103、第一密封面；20、第二部件；201、第二密封面；30、密封组件；40、轴向锁紧件；

1、C型环；11、C型环本体；12、密封环层；2、弹簧；3、支撑环。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本实用新型的技术方案进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征更易于被本领域的技术人员理解。显然，本申请所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

参见图1所述的密封装置，其包括第一部件10与第二部件20，第一部件10上具有第一密封面103，第二部件20上具有第二密封面201，上述第一密封面103与第二密封面201之间形成有环形槽101，以用于放置密封组件30，使得密封组件30沿轴向抵触在第一密封面103与第二密封面201之间形成两者之间的密封连接。

本实施例提供的密封装置中，环形槽101整体地设置在第一部件10上，环形槽101的底壁构成第一密封面103；第二部件20朝向第一部件10的端面构成第二密封面201。该密封装置中第一部件10与第二部件20之间通过轴向锁紧件40予以锁紧，以使得密封组件30沿轴向被挤压而在第一密封面103与第二密封面201之间形成密封连接，该轴向锁紧件40具体为多个锁紧螺栓。

本实用新型提供的密封装置中采用的抗失稳密封组件30，其包括密封环与支撑环3，其中，密封环具有中空腔，支撑环3同轴地设置在中空腔中，以限制密封环沿轴向上的压缩量。

参见图1至图4所示，本实施例提供的密封组件30，其密封环包括C型环1和设置在C型环1中的弹簧2，弹簧2呈环形，弹簧2同轴地设置在C型环1中以提供必要的密封载荷；支撑环3同轴地设置在弹簧2中，提供弹簧2以支撑，避免密封组件30在受到过大的载荷时造成C型环1及弹簧2被压溃。

具体地，支撑环3为实心状的圆环，其在被挤压时不易发生变形，能够提供沿轴向稳定、可靠的支撑。在其他的一些实施例中，该支撑环3也可以为空心状的圆环，该种结构相对实心状的结构而言承载能力稍差，且在设计时计算量较大。

本实施例中，支撑环3的截面外轮廓呈圆形，且该支撑环3的直径小于密封环的中空腔的内径，此处即小于弹簧2的内径，在密封组件30未被沿轴向压缩时，支撑环3的至少一个轴端部与弹簧2之间具有间隙，保证弹簧2在轴向上能够被挤压变形而提供密封载荷。

支撑环3的材质可根据密封组件30应用的工况确定，具体可以采用金属材质、塑料材质或者橡胶材质制成的实心圆环，如在高温工况时采用金属材质的支撑环3，而在常温或低温工况时采用塑料材质或橡胶材质制成。密封组件30在组装时，在弹簧2焊接前先将支撑环3穿入至弹簧2内，然后再将焊接后带有支撑环3的弹簧2置入C型环1中，完成密封组件30的组装。

弹簧2优选采用高温镍基合金制成；C型环1包括C型环本体11，以及包覆在C型环本体11外侧周部上的密封环层12，其中，C型环本体11由耐温及耐腐蚀材料制成，密封环层12则为如银或镍等柔性金属。密封组件30沿轴向被压缩的过程中，弹簧2产生压缩变形提供必要的密封载荷，且弹簧2在载荷波动的情况下，提供足够的回弹补偿与持续载荷；C型环本体11将弹簧2之间不连续载荷铺垫成连续的密封载荷；密封环层12在压缩过程中产生塑性变形，与密封面之间产生啮合密封作用。

密封组件30用于密封装置中，在环形槽101的高度与密封组件30的设计压缩量相互匹配的状况下，密封组件30的压缩量由环形槽101的深度保证。具体地，密封组件30在初始安装至环形槽101中时，如图2所示，密封组件30沿轴向尚未被挤压而处于第一状态，密封组件30的高度为初始高度，该初始高度大于环形槽101的高度h1，此时第一端面102与第二密封面201之间具有间隙；当第一部件10与第二部件20通过轴向锁紧件40沿轴向被锁紧固定时，在轴向挤压力达到最大时，第一端面102与第二密封面201沿轴向抵接，两者沿轴向不能再进一步相对运动，此时密封组件30被挤压在第一密封面103与第二密封面201之间且轴向的变形量达到最大，此时密封组件30处于第二状态，C型环1的两侧轴端部分别与第一密封面103、第二密封面201形成密封，弹簧2沿轴向变形，其截面转换为椭圆形，此时，虽然支撑环3的两个轴端部分别抵触在弹簧2上，但支撑环3并不需要起作用。

而当密封装置中在使用一段时间后因材料变形、磨损等造成环形槽101的深度过浅，或者环形槽101的深度一开始被设计的过浅，在该状况下，如图3所示，环形槽101的高度h2，该高度h2小于上述的高度h1，当第一部件10与第二部件20通过轴向锁紧件40沿轴向被锁紧固定时，在施加的轴向挤压力的作用下，当密封组件30变形达到预设设计量时，在支撑环3的支撑作用下，支撑环3在上述过程中其直径恒定不变，弹簧2及C型环1不能继续沿轴向压缩变形，使得密封组件30不能继续被压缩变形，此时虽然第一端面102与第二密封面201之间存在间隙，但密封组件30的两侧轴端部分别与第一密封面103、第二密封面201形成密封接触。密封组件30能够长时间恒定而不会被压溃，同时还使得C型环1的密封环层12能够与第一密封面103及第二密封面201之间的接触面积增大，保证密封的可靠性。在密封装置中介质压力去除后，C型环1能够最大幅度恢复至原始尺寸，保持良好的回弹性能。

而参见图5至图8所示，若密封组件30中未设置支撑环3，在环形槽101的高度与密封组件30的设计压缩量相互匹配的状况下，密封组件30能够正常在第一密封面103与第二密封面201之间形成密封；而一旦环形槽101的高度减小为h2时，在轴向挤压力的作用下，密封组件30极易被压溃，如图8所示，造成密封失效。

在其他实施例中，密封组件30中密封环也可以为O型环，即，在O型环的中空腔中预先填充支撑环3，也能够限制O型环沿轴向的压缩量，避免O型环被压溃。

综上，本实用新型实施例提供的抗失稳密封组件，其中通过在密封环的中空腔内设置支撑环3，在密封环受到轴向过大载荷时支撑环3能够提供密封环以轴向上的支撑，以限制密封环的轴向变形量，避免密封环被压溃变形，从而避免密封组件30出现失稳现象。当密封环采用C型环1与弹簧2的配合形式时，在弹簧2的内部增设支撑环3，还能够在发生压缩位移交变时，抑制弹簧2的蠕变松弛扩展，从而保持密封比压，使得密封组件的整体密封性能和使用寿命都得到延长，这对于核电站反应堆等更换密封件成本很高的场合而言，本实用新型技术方案的实施则具有更大的意义。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗失稳密封组件，其特征在于，所述密封组件包括密封环与支撑环，所述密封环具有中空腔，所述支撑环同轴地设置在所述中空腔中，以限制所述密封环沿轴向上的压缩量。

2.根据权利要求1所述的抗失稳密封组件，其特征在于：所述密封环包括C型环及设置在所述C型环中的弹簧，所述弹簧呈环形，所述支撑环同轴地设置在所述弹簧中。

3.根据权利要求1所述的抗失稳密封组件，其特征在于：所述密封环为O型环。

4.根据权利要求1所述的抗失稳密封组件，其特征在于：所述支撑环的截面外轮廓呈圆形，所述支撑环的直径小于所述中空腔的内径。

5.根据权利要求1所述的抗失稳密封组件，其特征在于：所述支撑环为实心状的圆环，或者，所述支撑环为空心状的圆环。

6.根据权利要求1所述的抗失稳密封组件，其特征在于：所述支撑环为金属材质、塑料材质或橡胶材质制成的实心圆环；和/或，所述密封组件沿轴向被挤压的过程中，所述支撑环的直径不变。

7.根据权利要求1所述的抗失稳密封组件，其特征在于：所述密封组件具有第一状态与第二状态，所述第一状态下，所述密封组件沿轴向未被挤压，所述支撑环的至少一个轴端部与所述密封环的中空腔具有间隙；所述第二状态下，所述密封组件沿轴向被挤压，所述支撑环的两个轴端部分别抵接在所述中空腔的腔壁上。

8.一种密封装置，包括第一部件与第二部件，其特征在于：所述第一部件上具有第一密封面，第二部件上具有第二密封面，所述第一密封面与所述第二密封面之间形成有环形槽，所述密封装置还包括如权利要求1至7任一项所述的抗失稳密封组件，所述密封组件设于所述环形槽中，所述密封组件在未被压缩时的轴向高度大于所述环形槽的高度。

9.根据权利要求8所述的密封装置，其特征在于：所述支撑环为实心状的圆环，所述密封组件沿轴向抵接于所述第一密封面与所述第二密封面之间，所述支撑环的直径恒定不变。

10.根据权利要求8所述的密封装置，其特征在于：所述环形槽设于所述第一部件上，所述环形槽的底壁构成所述第一密封面；所述第二部件朝向所述第一部件的端面构成所述的第二密封面，所述密封组件沿轴向挤压在所述第一密封面与所述第二密封面之间，所述密封环的两侧轴端部分别与所述第一密封面、第二密封面抵接。