內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置制造方法
【專利摘要】一種內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，包括法蘭平蓋，其底部延伸有變截面密封環(huán)，變截面密封環(huán)為軸對稱短圓柱結(jié)構(gòu)，變截面密封環(huán)的徑向壁厚由根部向端部線性遞減；變截面密封環(huán)的一端形成容器內(nèi)壓作用面，另一端形成外側(cè)縱向密封面，位于變截面密封環(huán)根部的外側(cè)縱向密封面上設(shè)置有外側(cè)加強(qiáng)面，外側(cè)縱向密封面靠近下端間隔開有第一凹槽和第二凹槽，外側(cè)縱向密封面的底部設(shè)置有外側(cè)倒角，并位于變截面密封環(huán)的底面處；開口法蘭的內(nèi)壁面形成有開口圍壁，變截面密封環(huán)的外側(cè)縱向密封面與開口圍壁內(nèi)表面抵接。密封環(huán)的徑向厚度由根部向端部遞減，能加大端部結(jié)構(gòu)的徑向變形量，容器內(nèi)壓越高，外側(cè)縱向密封面貼合越緊，從而防止泄漏。
【專利說明】內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)壓容器大開口的防泄漏【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)壓容器大開口端面的密封問題一直存在較多技術(shù)困難。現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用的法蘭密封方式為強(qiáng)制密封，即通過螺栓施加預(yù)緊力，使法蘭面及密封圈在承受內(nèi)壓前預(yù)先產(chǎn)生壓縮變形，預(yù)緊力在加壓過程中逐漸減小，但密封面上還有壓縮余量，從而保證容器內(nèi)的介質(zhì)不發(fā)生泄漏。此方式的最大缺點(diǎn)在于:密封效能會隨著容器內(nèi)壓的增大而逐漸降低，高壓下容易泄漏；且密封面的貼合度很關(guān)鍵，螺栓預(yù)緊程度不均勻會影響密封效果，因此壓力較低時(shí)也需要預(yù)緊全部的螺栓，但即使安裝全部螺栓也不能保證法蘭邊緣壓縮量的周向均勻性，因而往往不能避免局部泄漏。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本 申請人:針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)合理的內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，從而使其能利用容器內(nèi)壓和結(jié)構(gòu)變形原理實(shí)現(xiàn)自緊密封，壓力越高，防泄漏裝置的縱向密封面與容器內(nèi)壁貼合度越好，密封性也越好。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，包括法蘭平蓋，所述法蘭平蓋的底部延伸有變截面密封環(huán)，所述變截面密封環(huán)為軸對稱短圓柱結(jié)構(gòu)，所述變截面密封環(huán)的徑向壁厚由根部向端部線性遞減；所述變截面密封環(huán)的一端形成容器內(nèi)壓作用面，另一端形成外側(cè)縱向密封面，位于變截面密封環(huán)根部的外側(cè)縱向密封面上設(shè)置有外側(cè)加強(qiáng)面，所述外側(cè)縱向密封面靠近下端間隔開有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽內(nèi)安裝第一密封圈，所述第二凹槽內(nèi)安裝第二密封圈，所述第一凹槽和第二凹槽上分別設(shè)置有凹槽頂部角隅倒角和凹槽底部角隅倒角，所述外側(cè)縱向密封面的底部設(shè)置有外側(cè)倒角，并位于變截面密封環(huán)的底面處；所述法蘭平蓋邊緣開有第一螺栓孔，還包括與法蘭平蓋配合安裝的開口法蘭，所述開口法蘭邊緣開有第二螺栓孔，所述第一螺栓孔和第二螺栓孔內(nèi)連接雙頭螺柱，并在雙頭螺柱的兩端通過螺帽鎖緊；所述開口法蘭的內(nèi)壁面形成有開口圍壁，所述變截面密封環(huán)的外側(cè)縱向密封面與開口圍壁內(nèi)表面抵接。
[0005]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):
所述第一密封圈和第二密封圈均采用O型密封圈；
所述外側(cè)加強(qiáng)面為45°斜邊，所述外側(cè)加強(qiáng)面與外側(cè)縱向密封面之間通過圓弧角過渡；
所述凹槽頂部角隅倒角比凹槽底部角隅倒角??；
所述第一密封圈、第二密封圈與法蘭平蓋和開口法蘭的對接面之間留有縱向緩沖距離。
[0006]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，制作與安裝方便，通過在法蘭平蓋端部設(shè)置變截面密封環(huán)的設(shè)計(jì)，可以有效地保證法蘭平蓋與容器內(nèi)壁之間的密封可靠性，保證使用過程中不會發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。
[0007]本發(fā)明所述的變截面密封環(huán)的徑向壁厚由根部向端部線性遞減，結(jié)構(gòu)縱向剛度也隨之減小，因而能加大端部變形量，使縱向密封面的徑向膨脹變形大于容器內(nèi)壁，隨著內(nèi)壓增大，二者貼合程度更好，實(shí)現(xiàn)自緊式密封。
[0008]本發(fā)明所述的第一密封圈和第二密封圈均采用O型密封圈，由于O型圈及自緊密封面與法蘭對接面留有較多縱向距離，即使法蘭面微微張開或邊緣變形不均勻也不影響密封效果，因此安裝螺栓時(shí)不需要施加很大預(yù)緊力，且螺栓的安裝數(shù)量在低壓工況可酌情減少，采取周向均勻間隔安裝，省時(shí)省力，效率更高。
[0009]本發(fā)明所述的法蘭對接面不起密封作用，因而可降低法蘭端面粗糙度的加工要求，并可取消法蘭面開槽及密封圈或墊片，從而簡化工藝并降低成本。
[0010]本發(fā)明采用變截面設(shè)計(jì)能對結(jié)構(gòu)根部應(yīng)力集中區(qū)進(jìn)行有效加強(qiáng)，尤其可以顯著降低根部內(nèi)側(cè)的拉應(yīng)力峰值，延長疲勞壽命，增強(qiáng)耐用性，線性變截面的直邊形式還比較容易進(jìn)行機(jī)加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的局部結(jié)構(gòu)示意圖(全剖視圖)。
[0012]圖2為本發(fā)明變截面密封環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明法蘭平蓋的主視圖。
[0014]圖4為本發(fā)明開口法蘭的主視圖。
[0015]圖5為本發(fā)明法蘭平蓋與開口法蘭裝配后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中:1、法蘭平蓋；2、變截面密封環(huán)；3、第一密封圈；4、第二密封圈；5、第一螺栓孔；6、外側(cè)加強(qiáng)面；7、第一凹槽；8、容器內(nèi)壓作用面；9、外側(cè)縱向密封面；10、第二凹槽；
11、凹槽頂部角隅倒角；12、外側(cè)倒角；13、底面；14、凹槽底部角隅倒角；15、第二螺栓孔；
16、開口法蘭；17、開口圍壁；18、雙頭螺柱；19、螺帽。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0018]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，本實(shí)施例的內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，包括法蘭平蓋1，法蘭平蓋I的底部延伸有變截面密封環(huán)2，變截面密封環(huán)2為軸對稱短圓柱結(jié)構(gòu)，變截面密封環(huán)2的徑向壁厚由根部向端部線性遞減；變截面密封環(huán)2的一端形成容器內(nèi)壓作用面8，另一端形成外側(cè)縱向密封面9，位于變截面密封環(huán)2根部的外側(cè)縱向密封面9上設(shè)置有外側(cè)加強(qiáng)面6，外側(cè)縱向密封面9靠近下端間隔開有第一凹槽7和第二凹槽10，第一凹槽7內(nèi)安裝第一密封圈3，第二凹槽10內(nèi)安裝第二密封圈4，第一凹槽7和第二凹槽10上分別設(shè)置有凹槽頂部角隅倒角11和凹槽底部角隅倒角14，外側(cè)縱向密封面9的底部設(shè)置有外側(cè)倒角12，并位于變截面密封環(huán)2的底面13處；法蘭平蓋I邊緣開有第一螺栓孔5，還包括與法蘭平蓋I配合安裝的開口法蘭16，開口法蘭16邊緣開有第二螺栓孔15，第一螺栓孔5和第二螺栓孔15內(nèi)連接雙頭螺柱18，并在雙頭螺柱18的兩端通過螺帽19鎖緊；開口法蘭16的內(nèi)壁面形成有開口圍壁17，變截面密封環(huán)2的外側(cè)縱向密封面9與開口圍壁17內(nèi)表面抵接。
[0019]第一密封圈3和第二密封圈4均采用O型密封圈。
[0020]外側(cè)加強(qiáng)面6為45°斜邊，外側(cè)加強(qiáng)面6與外側(cè)縱向密封面9之間通過圓弧角過渡。
[0021]凹槽頂部角隅倒角11比凹槽底部角隅倒角14小。
[0022]第一密封圈3、第二密封圈4與法蘭平蓋I和開口法蘭16的對接面之間留有縱向緩沖距離。
[0023]本發(fā)明所述的容器內(nèi)壓作用面8直接承受容器內(nèi)部的液壓載荷。
[0024]本發(fā)明所述的變截面密封環(huán)2與法蘭平蓋I是一體式結(jié)構(gòu)，二者在根部直接相連實(shí)際使用過程中，如圖1和圖2所示，容器內(nèi)部壓力作用在開口圍壁17、法蘭平蓋I下表面、變截面密封環(huán)2的容器內(nèi)壓作用面8和底面13上，內(nèi)壓使密封結(jié)構(gòu)的外側(cè)縱向密封面9與開口圍壁17發(fā)生接觸、擠壓。軸對稱結(jié)構(gòu)的變截面密封環(huán)2的徑向壁厚由根部向端部線性遞減，結(jié)構(gòu)剛度也隨之減小，使外側(cè)縱向密封面9的徑向膨脹變形大于開口圍壁17，二者貼合程度更好，從而防止泄漏。
[0025]第一密封圈3和第二密封圈4布置在變截面密封環(huán)2下端徑向變形量較大處，一方面有利于加強(qiáng)自緊密封的效果，另一方面，可使自緊密封面(外側(cè)縱向密封面9)與法蘭平蓋I和開口法蘭16之間的對接面保持一定縱向緩沖距離，此距離遠(yuǎn)大于法蘭平蓋I邊緣受水壓產(chǎn)生的微小縱向位移，即使法蘭邊緣變形不均勻或法蘭面微微張開也不影響密封效果，因此安裝鎖緊件時(shí)不需要施加很大的預(yù)緊力，且雙頭螺柱18和螺帽19的安裝數(shù)量在低壓工況可酌情減少，采取周向均勻間隔安裝，此外，還可降低法蘭平蓋I和開口法蘭16端面粗糙度的加工要求，并取消法蘭面開槽及密封圈或墊片。
[0026]本發(fā)明所述的變截面密封環(huán)2的容器內(nèi)壓作用面8能對根部應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行有效加強(qiáng)，尤其可以顯著降低根部內(nèi)側(cè)的拉應(yīng)力峰值，從而延長疲勞壽命，增強(qiáng)耐用性。變截面密封環(huán)2根部外側(cè)采用45°斜邊和圓弧倒角過渡，可顯著削弱該角隅的壓應(yīng)力峰值，降低對材料強(qiáng)度等級的要求。容器內(nèi)壓作用面8采用線性變截面的直邊設(shè)計(jì)還易于加工并降低成本。
[0027]密封圈凹槽底部角隅倒角14均采取大倒角過渡，可顯著降低局部應(yīng)力集中，凹槽頂部角隅倒角11采取小倒角過渡，以防止O型密封圈在變形時(shí)被壓壞或脫出。外側(cè)倒角12的設(shè)計(jì)，可方便裝配時(shí)導(dǎo)入開口處。
[0028]以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，其特征在于:包括法蘭平蓋(1)，所述法蘭平蓋(I)的底部延伸有變截面密封環(huán)(2 )，所述變截面密封環(huán)(2 )為軸對稱短圓柱結(jié)構(gòu)，所述變截面密封環(huán)(2)的徑向壁厚由根部向端部線性遞減；所述變截面密封環(huán)(2)的一端形成容器內(nèi)壓作用面(8)，另一端形成外側(cè)縱向密封面(9)，位于變截面密封環(huán)(2)根部的外側(cè)縱向密封面(9)上設(shè)置有外側(cè)加強(qiáng)面(6)，所述外側(cè)縱向密封面(9)靠近下端間隔開有第一凹槽(7)和第二凹槽(10)，所述第一凹槽(7)內(nèi)安裝第一密封圈(3)，所述第二凹槽(10)內(nèi)安裝第二密封圈(4)，所述第一凹槽(7)和第二凹槽(10)上分別設(shè)置有凹槽頂部角隅倒角(11)和凹槽底部角隅倒角(14)，所述外側(cè)縱向密封面(9)的底部設(shè)置有外側(cè)倒角(12)，并位于變截面密封環(huán)(2)的底面(13)處；所述法蘭平蓋(I)邊緣開有第一螺栓孔(5)，還包括與法蘭平蓋(I)配合安裝的開口法蘭(16)，所述開口法蘭(16)邊緣開有第二螺栓孔(15)，所述第一螺栓孔(5)和第二螺栓孔(15)內(nèi)連接雙頭螺柱(18)，并在雙頭螺柱(18)的兩端通過螺帽(19)鎖緊；所述開口法蘭(16)的內(nèi)壁面形成有開口圍壁(17)，所述變截面密封環(huán)(2)的外側(cè)縱向密封面(9)與開口圍壁(17)內(nèi)表面抵接。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，其特征在于:所述第一密封圈(3)和第二密封圈(4)均采用O型密封圈。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，其特征在于:所述外側(cè)加強(qiáng)面(6)為45°斜邊，所述外側(cè)加強(qiáng)面(6)與外側(cè)縱向密封面(9)之間通過圓弧角過渡。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，其特征在于:所述凹槽頂部角隅倒角(11)比凹槽底部角隅倒角(14)小。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓容器大開口的變截面自鎖式防泄漏裝置，其特征在于:所述第一密封圈(3)、第二密封圈(4)與法蘭平蓋(I)和開口法蘭(16)的對接面之間留有縱向緩沖距離。
【文檔編號】F16J13/12GK104455412SQ201410661268
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月19日
【發(fā)明者】邱昌賢, 黃進(jìn)浩 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七○二研究所