密封组件、动密封装置及增压器论文和设计

全文摘要

本实用新型提供密封组件、动密封装置及增压器。所述密封组件包括第一密封圈及与所述第一密封圈相配合的第二密封圈，其中，第一密封圈包括第一配合面，第二密封圈包括第一端密封面、与所述第一端密封面相对的第二端密封面、与所述第一端密封面相连的且与所述第一配合面贴合的缺口部、自所述第一端密封面向外弯折延伸的密封唇部、与所述密封唇部相连的动密封面及静密封面。与现有技术相比，本实用新型的密封组件和动密封装置应用广泛，特别适用于实现超高压的增压器的密封，具有保压效果，还能提高密封性能。

主设计要求

1.一种密封组件，其特征在于，所述密封组件(10)包括第一密封圈(20)及与所述第一密封圈(20)相配合的第二密封圈(30)，其中，所述第一密封圈(20)包括第一配合面(21)，所述第二密封圈(30)包括第一端密封面(32)、与所述第一端密封面(32)相对的第二端密封面(36)、与所述第一端密封面(32)相连的且与所述第一配合面(21)贴合的缺口部(31)、自所述第一端密封面(32)向外弯折延伸的密封唇部(33)、与所述密封唇部(33)相连的动密封面(34)及静密封面(37)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封唇部(33)包括至少一个弯折部，所述弯折部比所述动密封面(34)更远离所述静密封面(37)。

3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述弯折部为可伸缩的弹性部。

4.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述弯折部包括第一表面(331)及与所述第一表面(331)相连的第二表面(332)，所述第一表面(331)具有相对于竖直方向的第一倾斜角度，所述第二表面(332)具有相对于竖直方向的第二倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的密封组件，其特征在于，所述第一倾斜角度大于所述第二倾斜角度。

6.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述缺口部(31)为自所述第一端密封面(32)向所述第二端密封面(36)凹陷的凹部，所述第一配合面(21)为圆弧面，所述第一配合面(21)完全贴合于所述凹部。

7.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述第一密封圈(20)为橡胶圈；和\/或所述第二密封圈( 30 )为聚氨酯圈。

8.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述第一端密封面(32)和所述第二端密封面(36)为沿水平方向延伸的平面；和\/或所述动密封面(34)和所述静密封面(37)为沿竖直方向延伸的平面。

9.一种具有权利要求1所述的密封组件的动密封装置，其特征在于，所述动密封装置包括位于所述密封组件(10)上方的导向套(11)、套接于所述密封组件(10)的挡圈(12)，其中，所述密封组件(10)的所述第一密封圈(20)和所述第一端密封面(32)抵接于所述导向套(11)；所述导向套(11)在其外壁面上均匀设有多个第一贯通孔(111)；所述挡圈(12)在其外壁面上均匀设有多个第二贯通孔(121)。

10.一种具有权利要求9所述的动密封装置的增压器，其特征在于，所述增压器包括具有内壁面的压力容器(2)、与内壁面配合的移动杆件、套接于移动杆件的所述动密封装置(1)和法兰盘(8)，其中，所述内壁面设有密封槽(22)，所述密封槽(22)用于收容所述动密封装置(1)；所述移动杆件与所述密封唇部(33)和所述动密封面(34)形成动密封；所述挡圈(12)的一端抵接于所述法兰盘(8)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及密封技术领域，特别地涉及密封组件、具有该密封组件的动密封装置及具有该动密封装置的增压器。

背景技术

高压密封形式一般可分为三大类：(1)强制密封，一般用于静密封；(2)半自紧密封，这种结构由于自紧密封的不断发展而被取代；(3)自紧密封，如“O”型圈密封、“B”型环密封、三角垫密封、组合密封等。

现有的密封结构，如活塞密封结构，通常密封气体的压力不超过200MPa。同时，密封结构较为复杂，维护性较差，制造成本高。

另外，在国内市场超高压容器的加压介质通常为液压油、水、乙二醇等，而以惰性气体氩气为传压介质、200MPa及以上的超高压容器并不多见。针对超高压容器，在现有技术中(具体参见图1)，密封结构使用橡胶圈20’和三角圈6’组合密封的方式，该密封结构还包括压环7’，这种密封方式在静密封状态时的密封性能良好，但是在动密封状态下会存在如下问题：动密封情况下密封件极易损坏，造成密封失效；金属三角圈6’在动密封过程中，会产生金属碎屑，碎屑会使压力容器腔和运动配件的密封面划伤，导致无法使用；压力容器腔和运动配件的尺寸配合要求较高，同样经济成本也较高。

因此，有必要提供一种新的动密封组件。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种密封组件，所述密封组件包括第一密封圈及与所述第一密封圈相配合的第二密封圈，其中，所述第一密封圈包括第一配合面，所述第二密封圈包括第一端密封面、与所述第一端密封面相对的第二端密封面、与所述第一端密封面相连的且与所述第一配合面贴合的缺口部、自所述第一端密封面向外弯折延伸的密封唇部、与所述密封唇部相连的动密封面及静密封面。

优选地，所述密封唇部包括至少一个弯折部，所述弯折部比所述动密封面更远离所述静密封面。

优选地，所述弯折部为可伸缩的弹性部。

优选地，所述弯折部包括第一表面及与所述第一表面相连的第二表面，所述第一表面具有第一斜率，所述第二表面具有小于所述第一斜率的斜率。

优选地，所述第一倾斜角度大于所述第二倾斜角度。

优选地，所述缺口部为自所述第一端密封面向所述第二端密封面凹陷的凹部，所述第一配合面为圆弧面，所述第一配合面完全贴合于所述凹部。

优选地，所述第一密封圈为橡胶圈；和\/或所述第二密封圈为聚氨酯圈。

优选地，所述第一端密封面和所述第二端密封面为沿水平方向延伸的平面；和\/或所述动密封面和所述静密封面为沿竖直方向延伸的平面。

另外，本实用新型还提供了一种具有本实用新型的密封组件的动密封装置，所述动密封装置包括位于所述密封组件上方的导向套、套接于所述密封组件的挡圈，其中，所述第一密封圈抵接于所述导向套；所述第一端密封面抵接于所述导向套；所述导向套在其外壁面上均匀设有多个第一贯通孔；所述挡圈在其外壁面上均匀设有多个第二贯通孔。

另外，本实用新型还提供了一种具有本实用新型的动密封装置的增压器，所述增压器包括具有内壁面的压力容器、与内壁面配合的移动杆件、套接于移动杆件的所述动密封装置和法兰盘，其中，所述内壁面设有密封槽，所述密封槽用于收容所述动密封装置；所述移动杆件与所述密封唇部和所述动密封面形成动密封；所述挡圈的一端抵接于所述法兰盘。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的密封组件和动密封装置应用广泛，特别适用于实现超高压的增压器的密封，具有保压效果，还能提高密封性能。

另外，在本实用新型中的动密封装置中，导向套可以约束移动杆件(轴压杆)，具有定位作用，降低了压力容器腔与移动杆件的尺寸配合要求，降低了加工成本；不使用金属三角圈，避免了密封过程中产生金属碎屑的可能，提升了全部密封相关件的安全性；使用耐磨性较好的密封组件进行密封，第二密封圈中的密封唇部结构，保证了密封的过盈量，提供了足够大的弹力，提高了密封组件的使用寿命，还降低了移动杆件的安装难度。

附图说明

图1是现有技术的密封组件的结构示意图；

图2是本实用新型的动密封装置的密封组件的结构剖面图；

图3是本实用新型的动密封装置的密封组件的结构剖面图；

图4是本实用新型的密封组件的第二密封圈的结构剖面图。

图5是应用本实用新型的动密封装置的增压器的局部结构剖面示意图；

图6是本实用新型的动密封装置的导向套的结构剖面示意图；

图7是本实用新型的动密封装置的挡圈的结构剖面示意图；

图8是具有本实用新型的动密封装置的增压器的压力测试图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细说明本实用新型的实施例。应当理解，除非另外说明，下述实施例仅是示例性的，不以任何方式限制本实用新型。

实施例1

参照图2、图3和图4，本实用新型提供了一种密封组件10，该密封组件10包括第一密封圈20及与第一密封圈20相配合的第二密封圈30。

具体地，第二密封圈30包括缺口部31、与缺口部31相连的第一端密封面32、自第一端密封面32向外弯折延伸的密封唇部33、与密封唇部33相连的动密封面34及与第一端密封面32相对的第二端密封面36。

在本实用新型中，在以下的说明中，以第一端密封面32的缺口部31所在的一侧为第一侧，以与第一侧相对的密封唇部所在一侧为第二侧，对密封组件10的左半部分进行了说明，由于密封组件10为左右对称结构，因此省略了对密封组件10的右半部分的说明。注意，密封组件10的右半部分在第一侧的结构与密封组件10的左半部分在第二侧的结构相同(具体参见图2和图5)。另外，在本实用新型中，以纸面的左右方向为水平方向，以纸面的上下方向为竖直方向。

具体地，如图2所示，第一密封圈20和第二密封圈30均为环状构件。在本实用新型中，第一密封圈20可以为例如橡胶圈，第二密封圈30可以为例如聚氨酯圈，其中，第一密封圈20的截面形状优选为圆形、O型，但是不限于此，还可以是例如椭圆形等其他形状，只要满足与第二密封圈30之间的接触面紧密配合即可。

在本实施例中，如图3所示，第一密封圈20具有第一配合面21，第一配合面21为圆弧面，并且第一配合面21完全贴合于所述第二密封圈30。

另外，第一密封圈20优选为橡胶圈，具体地，可以是天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚硫橡胶中的一种或者其组合。

如图4所示，第二密封圈30还包括与缺口部31相连的静密封面37，静密封面37与第二端密封面36相连。

进一步地，第一端密封面32连接缺口部31和密封唇部33，密封唇部33也可以看作是自动密封面34向第二侧凸出的突起部。

优选地，密封唇部33为可伸缩的弹性部，该弹性部具有沿水平方向伸缩的弹性力，使得在具有密封唇部33的第二密封圈30在与例如轴压杆3等移动杆件进行动密封时，能够为初始密封提供了过盈量，换言之，提供了使第二密封组件30变形的足够的弹性力，从而实现了低压密封，进而实现了超高压密封。

在本实施例中，优选地，密封唇部33包括相连的第一表面331和第二表面332，第一表面331具有相对于竖直方向的第一倾斜角度α，第二表面332具有相对于竖直方向的第二倾斜角度β。也就是，第一表面331和第二表面332均为相对于竖直方向倾斜的斜面，具体参见图4。

在本实施方式中，第一倾斜角度α大于第二倾斜角度β，优选地，第一倾斜角度α为40°至50°，第二倾斜角度β为10°至20°，更优选地，第一倾斜角度α为44°至46°，第二倾斜角度β为15°至18°，但是不限于此，只要能够便于安装即可。

从图3和图4可知，密封唇部33包括一个弯折部(即第一表面331和第二表面332)，不限于此，还可以包括多个弯折部。

另外，在其他实施方式中，第一表面331或第二表面332还可以是圆滑过度面或由多条短线段组成的曲面等。

综上，具有上述密封唇部33的密封组件10能够保证初始密封，并为密封提供密封过盈量。此外，利用上述密封组件10，将耐磨的聚氨酯圈和弹性好的橡胶圈结合，大大提高了密封组件10的密封性能，延长了使用寿命。

实施例2

如图5所示，本实用新型还提供了一种动密封装置1，动密封装置1能够承受300MPa以上的超高压力，并且具有保压能力，同时还具有足够的机械强度。

下面参照图5、图6和图7对本实用新型的动密封装置进行说明。如图5、图6和图7所示，动密封装置1包括导向套11、位于导向套11下方的密封组件10和挡圈12。

需要说明的是，本实施例中的密封组件10的结构与实施例1相同，因此，省略了其相同部分的说明。

进一步地，密封组件10的上端抵接于导向套11；挡圈12的上端压合于密封组件10的下端。

在本实施方式中，导向套11为环状构件，例如中空的圆形环。

优选地，导向套11在其外壁面上均匀设有多个第一贯通孔111。在本实施方式中，如图6所示，等间隔设置四个第一贯通孔111，第一贯通孔111设置在导向套11的高度方向的中央区域。第一贯通孔111的形状可以为圆形、椭圆形、三角形、方形、多边形等。此外，第一贯通孔111的数量不限于上述的四个，还可以是两个、三个、五个、六个等。

注意，对第一贯通孔111的形状、数量及设置位置没有特别限制，只要能够满足便于拆卸、进而方便维护过程即可。

优选地，导向套11采用锡磷青铜，因为含磷量较高，其抗疲劳强度高，弹性和耐磨性好，所以在有无润滑剂的情况下，都具有较低的摩擦系数，可以较好地保证导向套11的稳定性。然而，本实用新型不限于此，导向套11还可以是锡青铜、磷青铜或者其他合成金属。

在本实施例中，如图5所示，挡圈12压合于密封组件10的第二端密封面36。

优选地，与导向套11的结构相似地，如图7所示，挡圈12在其外壁面上均匀设有多个第二贯通孔121，在本实施方式中，优选地，等间隔设置四个第二贯通孔121，第二贯通孔121设置在挡圈12的高度方向的中央区域，第二贯通孔121的形状为圆形、椭圆形、三角形、方形、多边形等；第二贯通孔121的数量可以是两个、三个、五个、六个等。

注意，对第二贯通孔121的形状、数量及设置位置没有特别限制，只要满足便于拆卸、进而方便维护过程即可。

与现有技术相比，本实用新型利用上述密封组件10，将耐磨的聚氨酯圈和弹性好的橡胶圈结合，大大提高了密封组件10的密封性能和使用寿命，因此，提高了动密封装置的可靠性。

需要说明的是，本实用新型的动密封装置1应用广泛，特别适用于增压器中的动密封结构，尤其是气体介质的压力容器与轴压杆3之间的动密封结构。

实施例3

下面参照图5至图8，以将实施例2的动密封装置应用于具有压力容器的增压器为示例，对本实用新型的增压器进行说明。

如图5所示，增压器包括具有内壁面的压力容器2、与内壁面配合的移动杆件、套接于移动杆件的动密封装置1和法兰盘8，其中，内壁面设有密封槽22，密封槽22用于收容动密封装置1；移动杆件与密封唇部33和动密封面34形成动密封；挡圈12的下端抵接于法兰盘8。

需要说明的是，因为本实施例的密封组件10与第1实施例相同，因此，省略了对其的描述。另外，因为本实施例的动密封装置1与实施例2相同，因此，省略了对其的描述。

在本实施例中，例如使用轴压杆3作为移动杆件，并与压力容器2、动密封装置1及法兰盘8形成配合，轴压杆3沿压力容器2的内壁面进行往复运动，由此利用本实用新型的动密封装置1实现轴压杆3与压力容器2之间动密封。

另外，动密封装置1通过附装于密封槽22，并利用法兰盘8压合于挡圈12的下端，以动密封装置1与压力容器2形成静密封结构，并且动密封装置1与轴压杆3形成动密封装置。

从图5中可知，本实用新型的增压器为左右对称结构，因此，以左半部分为示例进行说明，而省略了对左半部分的说明。

具体地，密封槽22包括沿水平方向延伸的第一壁面221及与第一壁面垂直的第二壁面222。

另外，导向套11的上端抵接于第一壁面221，导向套11在第一侧的表面与第二壁面222相对，导向套11在第二侧的表面与轴压杆3的外壁面相对。

进一步地，导向套11在第一侧的表面与第二壁面222之间存在间隙d1，d1优选为0.005mm-0.01mm。

进一步地，导向套11的在第二侧的表面与轴压杆3的外壁面之间存在间隙d2，d2优选为0.015mm-0.025mm。

优选地，导向套11的高度H与轴压杆3的直径相等，但是也可以略大于轴压杆3的直径。

另外，导向套11具有约束轴压杆3的作用，还具有定位作用，保证了轴压杆3在压力容器2的中心位置，降低了压力容器2与轴压杆3的尺寸配合要求，由此降低了加工成本。

在本实施例中，第二密封组件30中的密封唇部33的弯折部与动密封面34在水平方向上的距离d3优选为0.9mm-1.1mm。

优选地，第一密封圈20的上端与第二密封圈30的上端(即、第一端密封面32)齐平，第一密封圈20在第一侧的端部与静密封面37在水平方向上的距离d4为0.5mm-0.6mm。

优选地，动密封面34与轴压杆3在水平方向(即轴压杆3的直径方向)上的距离d5为0.01mm-0.02mm。

挡圈12与密封槽22之间存在间隙，并且挡圈12与轴压杆3之间存在间隙d6，d6优选在0.04mm至0.05mm之间。

此外，法兰盘8例如通过螺纹啮合的方式配设于压力容器2的内壁面，法兰盘8的上端抵接于挡圈12的下端，法兰盘8的内壁面与轴压杆3的外壁面之间存在间隙d7，d7优选在0.3mm至0.4mm之间，法兰盘8与作为移动构件的轴压杆3相配合，以形成静密封结构，由此实现了增压器的密封。

需要说明的是，上述仅用于说明，其中d1、d2、d3、d4、d5、d6和d7均是适用于实施例2中增压器的优选尺寸，不能理解成对本实用新型的限制，在其他实施例中，还可以根据增压器的实际结构，将d1、d2、d3、d4、d5、d6和d7等的这些尺寸，进行适应性修改。

下面将对本实用新型动密封装置的安装过程进行说明。具体地，在安装中，例如使用蘸有酒精的脱脂棉将密封槽擦拭干净，晾干，将导向套11放入密封槽22，推至密封槽22的底部(即图5中的第一壁面221)，对第一密封圈20和第二密封圈30涂抹少量的润滑脂，将第一密封圈20放入第二密封圈30的缺口部31内，随后将组装好的密封组件10放入密封槽22，推至导向套11的下端处，并接触结合。将挡圈12套接于密封组件10，使挡圈12的上端与第二密封圈30的第二端密封面36紧密接触，旋入法兰盘8，使挡圈12与法兰盘8抵接，放入轴压杆3，使轴压杆3穿过挡圈12、密封组件10、导向套11，然后将法兰盘8旋紧，安装完成。

工作原理

下面说明本实用新型的增压器的压力测试的原理。增压器是气体介质高温高压实验系统的重要部件，它的作用在于为实验系统提供300±0.3MPa的超高压力惰性气体。气压加载系统的工作流程如下：首先将气瓶(气压约为16MPa)内的惰性气体注入实验系统和增压器的压力容器的气压腔，在系统处于较低气压时，本实用新型的动密封装置1依靠密封组件10的弹性力进行密封，弹性力可以通过轴压杆3与密封组件10过盈量的变形得到，换言之，密封唇部33的结构为密封提供了过盈量；使用气动泵将气压由16MPa推升至120MPa，在气压升高的过程中，自紧式密封原理发挥作用，实现超高压密封；之后启动气动液泵，液压油被加载注入增压器油缸的油压腔，液压油推动活塞和轴压杆3，使增压器的压力容器腔内的气体压缩，气压升至300MPa，并且气压控制在±0.3MPa之内。

为了验证本实用新型的效果，进行了压力测试试验。具体地，对具有密封组件10和动密封装置1的增压器进行了压力测试试验。由于实验系统的实验压力为300MPa，为了留出压力余量，测试试验压力定为305MPa。

由初始的低压密封到完成超高压密封，实验系统及其管路和增压器的压力容器的气压均升至305MPa，并且气压控制在±0.3MPa之内，由此得出时间与压力之间的压力测试图，具体参见图8。因此，具有上述动密封装置的增压器能够实现300MPa的超高压力，并且能够实现保压效果，还提高了密封性能。

与现有技术相比，本实用新型的密封组件和动密封装置应用广泛，特别适用于实现超高压的增压器的密封，具有保压效果，还能提高密封性能。具体地，导向套可以约束轴压杆，具有定位作用，降低了压力容器腔与轴压杆的尺寸配合要求，降低了加工成本；不使用金属三角圈，避免了密封过程中产生金属碎屑的可能，提升了全部密封相关件的安全性；使用耐磨性较好的密封组件进行密封，第二密封圈中的密封唇部结构，保证了密封的过盈量，提供了足够大的弹力，提高了密封组件的使用寿命，还降低了轴压杆的安装难度。

设计图

密封组件、动密封装置及增压器论文和设计

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