專利名稱：高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大尺寸、超高壓的容器端部環(huán)面的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)液壓密封自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置。
背景技術(shù)：
高壓容器或超高壓容器的密封裝置是容器裝配和作業(yè)中最重要的密封部件，基于高壓或超高壓容器端部的密封部件既要保證其裝配密封性能，又必須在初始裝配時(shí)，保證容器筒壁和端部密封部件之間為間隙配合，以便于靈活地組裝。高壓容器或超高壓容器的密封裝置在初始裝配和作業(yè)密封這兩方面上是一對(duì)不可避免的矛盾。根據(jù)實(shí)際的使用情況，裝配時(shí)，基本只能靠密封蓋體的自重來(lái)克服初始密封摩擦力，以完成組裝和內(nèi)部被封閉空氣的排空。一般情況下，密封蓋體很難一次性自動(dòng)下落到裝配位置，經(jīng)常需要采用一些外部輔助設(shè)備或措施，才能最終完成密封部件的組裝。而且，裝配完成后，要保證容器正常的高壓作業(yè)，容器必須完全地達(dá)到密封狀態(tài)，但由于容器在裝配時(shí)需要部件間的間隙配合，所以裝配后，密封部件與高壓容器之間往往存在著空隙，須采取彌補(bǔ)措施(如加填料等)，否則會(huì)影響其密封效果。但由于填料操作較為麻煩，且密封效果也不理想，這就嚴(yán)重影響著高壓容器或超高壓容器的作業(yè)性能。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，通過(guò)自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)技術(shù)原理并優(yōu)化了密封蓋體的結(jié)構(gòu)，能夠有效地解決上述技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，包括密封蓋體，密封蓋體主要由塞體構(gòu)成，所述塞體的下部開(kāi)有拱形腔，塞體的外部安裝有密封沖頭套，密封沖頭套下端的外壁上開(kāi)有環(huán)形的楔形槽，在該楔形槽內(nèi)匹配安裝有楔形密封環(huán)，在密封沖頭套的楔形槽處設(shè)有頂持楔形密封環(huán)的剛性壓環(huán)。為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的密封效果，所述剛性壓環(huán)與楔形密封環(huán)之間安裝有密封壓環(huán)。為了實(shí)現(xiàn)更好的密封效果，所述剛性壓環(huán)與密封沖頭套的下端端部之間安裝有橡膠密封圈，所述密封壓環(huán)與楔形密封環(huán)之間安裝有橡膠密封圈，該橡膠密封圈與高壓容器的筒壁緊密作用，橡膠密封圈由于預(yù)壓縮而產(chǎn)生預(yù)緊力，在高壓容器低壓作業(yè)時(shí)段時(shí)，該預(yù)緊力能實(shí)現(xiàn)容器的密封作用。進(jìn)一步的技術(shù)方案所述密封沖頭套的外表壁凹陷有若干環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)安裝有橡膠密封圈。本發(fā)明提供一種拱形腔的形狀結(jié)構(gòu)技術(shù)方案所述拱形腔整體結(jié)構(gòu)呈球拱形或圓柱拱形或臺(tái)階拱形。
本發(fā)明提供一種密封沖頭套的制造材料技術(shù)方案所述密封沖頭套和楔形密封環(huán)均由錫青銅材料制造而成。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述密封蓋體還包括有密封端蓋，所述密封端蓋設(shè)于塞體遠(yuǎn)離拱形腔的一端端部。本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果(I)本發(fā)明瞄準(zhǔn)大、中型高壓或超高壓容器的環(huán)形端部動(dòng)態(tài)、靜態(tài)液壓密封需求，在保證密封性能的前提下，通過(guò)優(yōu)化的密封部件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)隨著容器內(nèi)部壓力的升高，密封裝置局部受力膨脹，從而自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整密封部件的預(yù)緊力。在容器裝配時(shí)，由于允許一定的初始裝配間隙，本發(fā)明能夠確保容器超高壓工作狀態(tài)中可靠的密封性能，同時(shí)能夠有效地避免當(dāng)前存在的密封部件過(guò)度預(yù)緊缺陷，從而很好地解決了密封部件密封的可靠性與零部件預(yù)緊狀態(tài)拆裝困難的一對(duì)矛盾難題。(2)本發(fā)明采用楔形密封環(huán)加橡膠密封圈的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，在裝配時(shí)，楔形密封環(huán)與鋼模套容器的筒體間采用適度的間隙配合，避免了塞體剛裝入時(shí)產(chǎn)生不必要的卡滯。在低壓時(shí)段的密封由橡膠密封圈的預(yù)壓縮來(lái)保證，由于橡膠密封圈為剛性軟材料，實(shí)現(xiàn)了低壓時(shí)段的密封作用，并提供了鋼模套容器或其它高壓容器的初始?jí)毫μ峁?3)本發(fā)明能夠提高密封部件的重復(fù)利用率，有效降低了成本。本發(fā)明還可適用于容器端部塞體的軸向動(dòng)密封工況需求。


圖1為本發(fā)明使用時(shí)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的局部放大示意圖；圖3為密封沖頭套的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為楔形密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為密封壓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為剛性壓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明使用時(shí)的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的密封部位無(wú)約束時(shí)的徑向位移數(shù)值模擬分析圖；圖9為本發(fā)明的密封部位無(wú)約束時(shí)的等效應(yīng)力數(shù)值模擬分析圖。其中，附圖中的附圖標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱為I 一密封蓋體，2 —塞體，3 —密封端蓋，4 一鋼模套容器，5 —密封沖頭套，6 —?jiǎng)傂詨涵h(huán)，7 —密封壓環(huán)，8 —橡膠密封圈，9 一楔形密封環(huán)，10 一模套環(huán)，21 —拱形腔，41 一模套連接件，51 —環(huán)形槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例如圖1 圖9所示，一種高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，包括密封蓋體1，密封蓋體I主要由塞體2構(gòu)成，塞體2的下部開(kāi)有拱形腔21 (其結(jié)構(gòu)如圖1所示)，塞體2的外部安裝有密封沖頭套5 (其結(jié)構(gòu)如圖3所示)。密封沖頭套5下端的外壁上開(kāi)有環(huán)形的楔形槽(圖中未示出，在圖2的放大示意圖中與如下楔形密封環(huán)9環(huán)形配合的部分)，在該楔形槽內(nèi)匹配安裝有楔形密封環(huán)9，楔形密封環(huán)9結(jié)構(gòu)如圖4所示，楔形密封環(huán)9截面呈楔形三角形或者其它楔形形狀，楔形密封環(huán)9的傾斜面與配合使用的容器筒壁所成的夾角最好為30° 45°，在制造時(shí)，本楔形密封環(huán)9由銅或錫青銅等柔性耐磨材料制造。在密封沖頭套5的楔形槽處設(shè)有頂持楔形密封環(huán)9的剛性壓環(huán)6。請(qǐng)參見(jiàn)圖6，本實(shí)施例的剛性壓環(huán)6的橫截面為倒“T”字形狀，剛性壓環(huán)6通過(guò)螺栓安裝于塞體2或者密封沖頭套5的下端端部。如圖1、圖2所示，剛性壓環(huán)6與楔形密封環(huán)9之間安裝有密封壓環(huán)7。如圖1、圖2所示，剛性壓環(huán)6與密封沖頭套5的下端端部之間安裝有橡膠密封圈8，密封壓環(huán)7與楔形密封環(huán)9之間安裝有橡膠密封圈8，橡膠密封圈8可以安裝于密封壓環(huán)7與楔形密封環(huán)9之間。如圖2所示，密封沖頭套5的外表壁凹陷有若干環(huán)形槽51，在環(huán)形槽51內(nèi)安裝有橡膠密封圈8，該橡膠密封圈8與鋼模套容器4的內(nèi)壁柔性配合，可以起到很好的輔助密封作用。本發(fā)明的拱形腔21整體結(jié)構(gòu)呈球拱形或圓柱拱形或臺(tái)階拱形或者其它拱形形狀，圖1示出本發(fā)明的一種拱形腔21結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)呈球拱形。本發(fā)明的密封沖頭套5由錫青銅材料制造而成，能夠充分利用錫青銅材料的剛性縮變性和高耐磨性能，與本發(fā)明所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)一起實(shí)現(xiàn)更好的密封、耐磨作用，當(dāng)然也可以為其它軟鋼材或機(jī)械材料。請(qǐng)參見(jiàn)圖1，密封蓋體I還包括有密封端蓋3，該密封端蓋3設(shè)于塞體2遠(yuǎn)離拱形腔21—端端部。本發(fā)明的使用原理如下使用時(shí)，將本密封裝置安裝于鋼模套容器4 (也可以為其它高壓或超高壓容器，應(yīng)用時(shí)，只要按照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)匹配設(shè)置即可)內(nèi)，安裝時(shí)，由于本密封裝置的塞體2與鋼模套容器4采取間隙配合，所以本密封裝置的塞體2能很容易、順暢地全部下滑并落到鋼模套容器4中，通過(guò)采用本發(fā)明的自適應(yīng)增強(qiáng)補(bǔ)償技術(shù)(即本發(fā)明液壓密封原理)，由于優(yōu)化了密封蓋體的結(jié)構(gòu)，能夠有效解決本發(fā)明的技術(shù)難題，并取得良好的密封效果。本發(fā)明液壓密封原理為在密封蓋體I的塞體2下部開(kāi)有拱形腔21 (拱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖1所示)，鋼模套容器4在工作過(guò)程中，在鋼模套容器4的液體(尤其是在拱形腔21內(nèi)的液體)形成高壓的液壓，該液壓會(huì)擠壓剛性壓環(huán)6、密封壓環(huán)7、所有橡膠密封圈8和楔形密封環(huán)9等部件，密封蓋體I的塞體2下部拱形腔21與密封沖頭套5發(fā)生局部微膨脹變形；并且，由于該液壓擠壓橡膠密封圈8和楔形密封環(huán)9，這就會(huì)彌補(bǔ)初始的裝配間隙，從而實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)的目的。在壓力作用下，楔形密封環(huán)9沿密封沖頭套5的楔形槽內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，從而使得密封效果更佳，為鋼模套容器4或其它容器提供了更高標(biāo)準(zhǔn)的密封技術(shù)。本密封裝置采用楔形密封環(huán)9加橡膠密封圈8的復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，在裝配時(shí)，楔形密封環(huán)9與鋼模套容器4的筒體間采用適度的間隙配合，避免了塞體2剛裝入時(shí)產(chǎn)生不必要的卡滯，在低壓時(shí)段的密封由橡膠密封圈8的預(yù)壓縮來(lái)保證，由于橡膠密封圈8為剛性軟材料，滿足了低壓時(shí)段的密封要求，并提供了鋼模套容器4或其它高壓容器的初始?jí)毫μ峁Ｕ?qǐng)參見(jiàn)圖7，在安裝本密封裝置后，可以在鋼模套容器4 (或其它高壓容器)的上端端部設(shè)有模套連接件41，通過(guò)該模套連接件41匹配密封安裝有模套環(huán)10，該模套環(huán)10與本密封裝置的密封端蓋3共同應(yīng)用于鋼模套容器4的端部部位，更加提高了本發(fā)明的密封性能。圖8表示出本發(fā)明的密封部位無(wú)約束時(shí)的徑向位移數(shù)值模擬分析圖，由此可以得知由于本發(fā)明設(shè)置有若干橡膠密封圈8，可以在低壓時(shí)段達(dá)到很好的密封效果，從而提供初始內(nèi)壓力；在高壓容器工作時(shí)，隨著內(nèi)部壓力升高，塞體2拱形腔壁相應(yīng)膨脹，能夠彌補(bǔ)裝配間隙，補(bǔ)償增強(qiáng)高壓時(shí)段的密封作業(yè)要求。圖9表示出本發(fā)明的密封部位無(wú)約束時(shí)的等效應(yīng)力數(shù)值模擬分析圖，本密封裝置的塞體2側(cè)壁和密封沖頭套5在受到鋼模套容器4內(nèi)壓力作用時(shí)的應(yīng)力分布，能滿足高壓容器的工況強(qiáng)度要求。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，包括密封蓋體(1)，密封蓋體(I)主要由塞體(2)構(gòu)成，其特征在于所述塞體(2)的下部開(kāi)有拱形腔(21)，塞體(2)的外部安裝有密封沖頭套(5)，密封沖頭套(5)下端的外壁上開(kāi)有環(huán)形的楔形槽，在該楔形槽內(nèi)匹配安裝有楔形密封環(huán)(9 )，在密封沖頭套(5 )的楔形槽處設(shè)有頂持楔形密封環(huán)(9 )的剛性壓環(huán)(6)。
2.按照權(quán)利要求1所述的高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，其特征在于所述拱形腔(21)整體結(jié)構(gòu)呈球拱形或圓柱拱形或臺(tái)階拱形。
3.按照權(quán)利要求1所述的高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，其特征在于所述剛性壓環(huán)(6)與楔形密封環(huán)(9)之間安裝有密封壓環(huán)(7)。
4.按照權(quán)利要求3所述的高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，其特征在于所述密封壓環(huán)(7)與楔形密封環(huán)(9)之間安裝有橡膠密封圈(8)，所述剛性壓環(huán)(6)與密封沖頭套(5)的下端端部之間安裝有橡膠密封圈(8)。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，其特征在于所述密封沖頭套(5)的外表壁凹陷有若干環(huán)形槽(51)，在環(huán)形槽(51)內(nèi)安裝有橡膠密封圈(8)。
6.按照權(quán)利要求5所述的高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，其特征在于所述密封沖頭套(5)和楔形密封環(huán)(9)均由錫青銅材料制造而成。
7.按照權(quán)利要求1所述的高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，其特征在于所述密封蓋體(I)還包括有密封端蓋(3)，所述密封端蓋(3)設(shè)于塞體(2)遠(yuǎn)離拱形腔 (21)—端端部。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了高壓容器端部環(huán)面自適應(yīng)補(bǔ)償增強(qiáng)液壓密封裝置，包括密封蓋體，密封蓋體包括塞體，塞體的下部開(kāi)有拱形腔，塞體的外部安裝有密封沖頭套，密封沖頭套下端的外壁上開(kāi)有環(huán)形的楔形槽，在該楔形槽內(nèi)匹配安裝有楔形密封環(huán)，在密封沖頭套的楔形槽處設(shè)有頂持楔形密封環(huán)的剛性壓環(huán)。本發(fā)明瞄準(zhǔn)大、中型高壓或超高壓容器的端部環(huán)面動(dòng)態(tài)、靜態(tài)液壓密封需求，在保證密封性能的前提下，通過(guò)優(yōu)化的密封部件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)容器內(nèi)部的壓力變化，自適應(yīng)動(dòng)態(tài)調(diào)整密封部件的預(yù)緊力。在容器端部裝配時(shí)，由于允許存在一定的初始裝配間隙，可明顯降低裝配難度。本發(fā)明能夠很好地解決密封部件密封的可靠性與零部件裝配預(yù)緊狀態(tài)拆裝困難的一對(duì)矛盾難題。
文檔編號(hào)F16J13/02GK103016728SQ20121058380
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者劉建平, 李波濤, 吳奎先, 陳學(xué)平, 劉學(xué)涌, 李森, 范玉德, 韓超, 張峰, 鐘樹(shù)良 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院化工材料研究所