本实用新型涉及密封领域，尤其涉及用于高温高压、变温变压流体介质管道及设备的连接用密封连接装置。
背景技术：
气体或液体等流体介质的输送管路和储存容器经常需要通过连接器进行密封连接。可拆卸的法兰密封连接因为具有结构简单，便于操作的优点，被广泛地应用于化工、能源和机械领域的管路和容器的密封连接中。传统的法兰连接方式采用紧固螺栓将需要连接的两个端口用法兰连接起来。在法兰端口的密封面上放有密封元件，紧固螺栓将两个端面连在一起的同时，也将密封元件沿法兰轴向紧紧地压在密封面上。
管道和储存容器中流体介质压力的升高会使作用在常规法兰连接的密封元件上的压力减小，使密封元件松弛。这个现象在高压高温管道和容器的连接中尤为明显，造成法兰连接密封困难和流体介质泄漏。在安装时为了保证足够的密封预压力，需要使用足够大的紧固螺栓。大的螺栓需要法兰直径相应加大，而相同厚度的大直径法兰又存在刚性不够的问题，所以法兰在增大直径的同时还需要增加厚度，因此常规高压法兰连接器结构十分笨重。
技术实现要素：
因此，有必要提供一种密封性能可靠的密封连接装置。
一种密封连接装置，包括：第一端口件、第二端口件、第一密封元件、第一锁紧件及所述固定环；
所述第一端口件具有第一连接端，并在所述第一连接端设置有第一凸缘，所述第一凸缘具有在轴向上间隔设置的第一表面和第二表面；
所述第二端口件具有第二连接端，所述第二连接端具有端面、内环面和第四凸缘；
所述第一锁紧件具有第三凸缘；
所述固定环的内表面开设有环形凹槽，所述固定环包括第一半环和第二半环，所述第一半环与所述第二半环可拆卸的相对连接而形成环形，所述第一半环具有第一紧固端和第三紧固端，所述第二半环具有第二紧固端和第四紧固端；
在组装状态，所述第一连接端与所述第二连接端对接，使所述第一端口件与所述第二端口件内部连通，所述第一凸缘的所述第一表面与所述第二连接端的所述端面相对设置，所述第一锁紧件将所述第一密封元件沿轴向压在所述第一端口件的所述第一凸缘的所述第二表面与所述第一锁紧件之间，并且使所述第一密封元件抵接在所述第二连接端的所述内环面，使所述第一端口件内部与所述第二端口件内部通过所述第一密封元件与外界密封隔离，所述固定环将所述第三凸缘和所述第四凸缘共同容纳在所述环形凹槽中，使所述第一锁紧件与所述第二端口件在轴向上固定连接。
在其中一个实施例中，所述第一锁紧件还包括第一锁紧件本体，所述第一锁紧件本体具有第一端和第二端，所述第三凸缘设置在所述第一端；所述第一端口件的所述第一连接端包括相互连接的第一端口件本体及所述第一凸缘，所述第二端口件的所述第二连接端包括第二端口件本体和固定部，所述第二端口件本体包括端面，所述固定部包括内环面，所述第四凸缘设置在所述固定部远离所述第二端口件本体的一端，在组装状态，所述固定部围绕所述第一凸缘和所述第一端口件本体设置，所述第一锁紧件本体插入所述第一端口件本体与所述固定部之间。
在其中一个实施例中，所述固定环的所述环形凹槽的横截面为梯形，所述第三凸缘和所述第四凸缘分别与所述环形凹槽抵接的表面为斜面。
在其中一个实施例中，所述固定环的所述第一紧固端与所述第二紧固端通过螺栓连接或为铰接，所述第三紧固端与所述第四紧固端通过螺栓连接。
在其中一个实施例中，所述固定环的所述第一紧固端与所述第二紧固端通过活节螺栓与蝶形螺母的组合连接或为铰接，所述第三紧固端与所述第四紧固端通过活节螺栓与蝶形螺母的组合连接。
一种密封连接装置，包括：第一端口件、第二端口件、套筒、第一密封元件、第二密封元件、第一锁紧件、第二锁紧件及两个固定环；
所述第一端口件具有第一连接端，并在所述第一连接端设置有第一凸缘，所述第一凸缘具有在轴向上间隔设置的第一表面和第二表面；
所述第二端口件具有第二连接端，并在所述第二连接端设置有第二凸缘，所述第二凸缘具有在轴向上间隔设置的第三表面和第四表面；
所述第一锁紧件具有第三凸缘；
所述第二锁紧件具有第五凸缘；
所述套筒的两端各具有一个凸缘；
所述固定环的内表面开设有环形凹槽，所述固定环包括第一半环和第二半环，所述第一半环与所述第二半环可拆卸的相对连接而形成环形，所述第一半环具有第一紧固端和第三紧固端，所述第二半环具有第二紧固端和第四紧固端；
在组装状态，所述第一连接端与所述第二连接端对接，使所述第一端口件与所述第二端口件内部连通，所述第一凸缘的所述第一表面与所述第二凸缘的所述第三表面相对设置，所述套筒沿轴向套设于所述第一凸缘与所述第二凸缘之外，所述第一锁紧件将所述第一密封元件沿轴向压在所述第一凸缘的所述第二表面与所述第一锁紧件之间，并且使所述第一密封元件抵接在所述套筒的所述内环面，所述第二锁紧件将所述第二密封元件沿轴向压在所述第二凸缘的所述第四表面与所述第二锁紧件之间，并且使所述第二密封元件抵接在所述套筒的所述内环面，从而使所述第一端口件内部与所述第二端口件内部通过所述第一、所述第二密封元件与外界密封隔离，一个所述的固定环将所述第三凸缘和所述套筒的所述凸缘共同容纳在所述环形凹槽中，使所述第一锁紧件与所述套筒在轴向上固定连接，另一个所述的固定环将所述第五凸缘和所述套筒的另一所述凸缘共同容纳在所述环形凹槽中，使所述第二锁紧件与所述套筒在轴向上固定连接。
在其中一个实施例中，所述固定环的所述环形凹槽的横截面为梯形，所述第三凸缘、所述第五凸缘及所述套筒的所述凸缘分别与所述环形凹槽抵接的表面为斜面。
本实用新型针对当前高温高压流体介质管道及容器的法兰式密封连接装置由于内部介质压力升高或者温度变化引起密封紧力松弛，出现泄露的问题，提出一种自紧式的密封连接装置，即随着密封连接器内的介质的压力升高，作用在密封件上的压力会随之增大。固定环的固定作用主要是对抗管道或容器内部的介质压力，因此，固定环所受的载荷大幅度降低，尺寸随之变小，使得整个连接器的总体尺寸减小，重量减轻。所述密封连接装置，因为是自紧式密封，能够防止在高介质压力下的密封紧力松弛，特别适用于高温高压管道和/或容器的密封连接。同时，固定环结构容易拆卸，特别适用于需要快速拆装，或者在有毒、有害环境下，需要由机械手操作解决管道和容器之间连接的拆装问题的场合，例如在核辐射条件下的管道连接与拆装。
附图说明
图1为本实用新型一实施例提供的密封连接装置的剖视结构示意图；
图2为图1的密封连接装置的实施例的立体结构示意图；
图3为本实用新型另一实施例提供的密封连接装置的剖视结构示意图；
图4为图3的密封连接装置的实施例的立体结构示意图；
图5为本实用新型一实施例提供的固定环的俯视图；
图6为本实用新型一实施例提供的固定环的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型的密封连接装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本申请提供一种密封连接装置，用于在需连接的设备之间，例如管路与管路之间、管路和容器之间，或容器与容器之间，实现对外部密封及内部流体连通。
请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供一种密封连接装置10包括：第一端口件100、第二端口件200、第一密封元件400、第一锁紧件300及固定环502。所述第一端口件100具有第一连接端102，并在所述第一连接端102设置有第一凸缘110，所述第一凸缘110具有在轴向上间隔设置的第一表面112和第二表面114。所述第二端口件200具有第二连接端202，所述第二连接端202具有端面222和内环面232。所述第二连接端202用于与所述第一连接端102对接。
在组装状态，所述第一锁紧件300与所述第一端口件100的所述第一凸缘110之间具有间隔区域，用于容纳所述第一密封元件400，所述第一密封元件400受到沿轴向压力从而实现初始密封。在一些实施例中，所述第一锁紧件300与所述第一凸缘110可被第一密封元件400完全间隔，当连接的设备内的介质压力增加时，介质压力会通过所述第一端口件100的所述第一凸缘110的所述第二表面114作用到所述第一密封元件400上，使所述第一密封元件400上的密封力随介质压力的增加而增加，使所述第一密封元件400能够沿轴向进一步压缩，从而防止高介质压力下所述第一密封元件400上的应力松弛，形成自紧密封方式。可以理解，在另一些实施例中，所述第一锁紧件300与所述第一凸缘110之间可以并非完全被所述第一密封元件400所间隔，在形成间隔容纳和压缩所述第一密封元件400实现密封的同时，还有部分所述第一锁紧件300与所述第一凸缘110的表面相互接触，从而形成支撑，使作用在密封元件上的力保持恒定。
所述第一锁紧件300具有第三凸缘310，所述第二端口件200具有第四凸缘240。所述第三凸缘310用于与所述第四凸缘240连接。所述密封连接装置10还包括所述固定环502，所述固定环502的内表面开设有环形凹槽531，请参阅图5和图6，所述固定环502包括第一半环510和第二半环520，所述第一半环510与所述第二半环520可拆卸的相对连接而形成环形，所述第一半环510具有第一紧固端511和第三紧固端513，所述第二半环520具有第二紧固端522和第四紧固端524。所述固定环502用于将所述第三凸缘310与所述第四凸缘240的固定连接。
密封连接装置10为可拆卸结构，在组装状态，所述第一连接端102与所述第二连接端202对接，使所述第一端口件100与所述第二端口件200内部连通，所述第一凸缘110的所述第一表面112用于与所述第二连接端202的所述端面222相对设置，将所述第一密封元件400沿轴向压在所述第一端口件100的所述第一凸缘110的所述第二表面114与所述第一锁紧件300之间，并且使所述第一密封元件400抵接在所述第二连接端202的所述内环面232，使所述第一端口件100内部与所述第二端口件200内部通过所述第一密封元件400与外界密封隔离。所述固定环502将所述第三凸缘310和所述第四凸缘240共同容纳在所述环形凹槽531中，使所述第一锁紧件300与所述第二端口件200在轴向上固定连接。
所述第一锁紧件300还包括第一锁紧件300本体，所述第一锁紧件300本体具有第一端和第二端，所述第三凸缘310设置在所述第一端，所述第一端口件100的所述第一连接端102包括相互连接的所述第一端口件本体120及所述第一凸缘110，所述第二端口件200的所述第二连接端202包括所述第二端口件本体220和所述固定部230，所述第二端口件本体220包括端面222，所述固定部230包括内环面232，所述第四凸缘240设置在所述固定部230远离所述第二端口件本体220的一端，在所述组装状态，所述固定部230围绕所述第一凸缘110和所述第一端口件本体120设置，所述第一锁紧件300本体插入所述第一端口件本体120与所述固定部230之间。
所述第三凸缘310具有在轴向上间隔设置的第五表面312和第六表面314，所述第四凸缘240具有在轴向上间隔设置的第七表面242和第八表面244。在组装状态，所述第三凸缘310的所述第五表面312与所述第四凸缘240的所述第七表面242相对设置，所述第三凸缘310和所述第四凸缘240容纳在所述环形凹槽531中，所述第一紧固端511和所述第二紧固端522固定连接，所述第三紧固端513和所述第四紧固端524固定连接。
所述第一锁紧件300与所述第二端口件200之间的固定连接的主要作用不再是对所述第一密封元件400施加足够的压力，而是仅仅对抗管道或容器内部的介质压力，因此，所述第一锁紧件300与所述第二端口件200之间的固定连接需要的载荷大幅度降低，尺寸随之变小，使得整个密封连接装置10的总体尺寸减小，重量减轻。当连接装置内部介质压力增大时，增大的介质压力会通过所述第一端口件100、所述第二端口件200及所述第一锁紧件300作用到所述第一密封元件400上，使作用在所述第一密封元件400上的压力随着内部介质压力的增大而增大，因此，所述密封连接装置10能够防止在高介质压力下密封紧力松弛，能够用于高温高压管道和/或容器的密封连接。而常规法兰连接在内部介质压力增大时作用在密封元件上的压力会减小。
本实施例通过所述固定环502将所述第一锁紧件300和所述第二端口件200连接，通过所述环形凹槽531将所述第三凸缘310与所述第四凸缘240固定，拆装方便，适合于需要采用机械手自动拆装的场合，如在对人体有毒有害的环境中拆装密封连接器。
具体的，所述第一端口件100具有第一安装端，用于安装在需连接的设备上，例如管路或容器。所述第一端口件100可以为一体成型的管材或环状件，具有从所述第一安装端106延伸至所述第一连接端102的第一通孔104。所述第二端口件200具有第二安装端，用于安装在另一需连接的设备上，例如管路或容器。所述第二端口件200可以为一体成型的管材或环状件，具有从所述第二安装端延伸至所述第二连接端202的第二通孔204。在组装状态，所述第一通孔104与所述第二通孔204连通，使两个需连接的设备之间的流体介质实现连通。所述第一连接端102的所述第一表面112与所述第二连接端202的所述端面222之间具有间隙，该间隙与内部的所述第一通孔104和所述第二通孔204连通，需要密封以与外界隔离。
所述第一密封元件400为环形件，被所述第一锁紧件300压在并贴合所述内环面232，从而在所述第一端口件100与所述第二端口件200之间形成密封，使所述第一通孔104和所述第二通孔204与外界隔离。所述第一密封元件400的材料可以根据具体工况选择，例如可以为软金属、石墨、聚合物或复合材料等。所述第一密封元件400可以是非金属O型密封圈、金属O型环密封圈或金属C型环密封圈。
可选的，所述固定环502的所述第一紧固端511与所述第二紧固端522通过螺栓连接，所述第三紧固端513与所述第四紧固端524通过螺栓连接。或者所述第一紧固端511与所述第二紧固端522通过第一铰接轴532铰接，所述第三紧固端513与所述第四紧固端524通过螺栓连接。所述螺栓的轴向优选与第一端口件100和第二端口件200的轴向垂直，进一步降低第一端口件100和第二端口件200在使用过程中的振动对螺栓的影响，使固定环502容易拆卸。
在其中一个实施例中，请参阅图5和图6，可选的，所述螺栓连接方式有两种：第一种螺栓连接方式，所述第一紧固端511和第三紧固端513具有通孔，所述第二紧固端522和第四紧固端524具有螺纹孔，所述固定环502还包括紧固螺栓533，所述紧固螺栓533穿过所述通孔与所述螺纹孔连接，从而实现固定环的连接。第二种螺栓连接方式，所述固定环502还包括第一铰接轴532、第三铰接轴534、活节螺栓535及蝶形螺母536，所述第一铰接轴532将第一紧固端511与第二固定端522铰接，所述活节螺栓535具有通孔，所述第三铰接轴534穿过所述通孔，使第三紧固端513与活节螺栓535铰接。在组装状态，所述活节螺栓535上的蝶形螺母536将所述第三紧固端513与第四紧固端524连接在一起。通过活节螺栓535与蝶形螺母536的组合连接的螺栓连接方式，使固定环502的拆卸更为灵活。
在其中一个实施例中，所述环形凹槽531的横截面为梯形，所述第三凸缘310和所述第四凸缘240分别与所述环形凹槽531抵接的表面为斜面。具体的，所述第六表面314和所述第八表面244为斜面，分别与所述环形凹槽531的所述梯形面抵接，所述第三凸缘310和所述第四凸缘240的斜面设置使得所述第三凸缘310和所述第四凸缘240容易挤入所述环形凹槽531中。
请参阅图3及图4，作为另一种实施例，提供一密封连接装置10’，包括第一端口件100、第二端口件200、套筒600、第一密封元件400、第二密封元件410、第一锁紧件300、第二锁紧件301及两个固定环502；所述第一端口件100具有第一连接端102，并在所述第一连接端102设置有第一凸缘110，所述第一凸缘110具有在轴向上间隔设置的第一表面112和第二表面114；所述第二端口件200具有第二连接端202，并在所述第二连接端202设置有第二凸缘210，所述第二凸缘210具有在轴向上间隔设置的第三表面212和第四表面214。所述第二连接端202用于与所述第一连接端102对接。
在组装状态，所述第一和第二密封元件400、410受到沿轴向压力从而实现初始密封。所述第一锁紧件300与所述第一端口件100的所述第一凸缘110之间具有间隔区域，用于容纳所述第一密封元件400。所述第二锁紧件301与所述第二端口件200的所述第二凸缘210之间具有间隔区域，用于容纳所述第二密封元件410。在一些实施例中，所述第一锁紧件300与所述第一凸缘110可完全间隔，所述第二锁紧件301与所述第二凸缘210可完全间隔，当连接的设备内的介质压力增加时，介质压力会通过所述第一端口件100的所述第一凸缘110的所述第二表面114作用到所述第一密封元件400上，并通过所述第二端口件200的所述第二凸缘210的所述第四表面214作用到所述第二密封元件410上，使所述第一密封元件400和所述第二密封元件410上的密封力随介质压力的增加而增加，使所述第一密封元件400和所述第二密封元件410沿轴向进一步压缩，从而防止高介质压力下所述第一密封元件400和所述第二密封元件410上的应力松弛，形成自紧密封方式。
所述第一锁紧件300具有第三凸缘310，所述第二锁紧件301设置有第五凸缘320，所述套筒600的两端具有凸缘620。所述第三凸缘310和第五凸缘320用于与所述套筒的所述凸缘620连接。请参阅图5和图6，所述固定环502的内表面上具有环形凹槽531，所述固定环502包括第一半环510和第二半环520，所述第一半环510与所述第二半环520可拆卸的相对连接而形成环形，所述第一半环510具有第一紧固端511和第三紧固端513，所述第二半环520具有第二紧固端522和第四紧固端524。在组装状态，所述第一紧固端511和所述第二紧固端522连接，所述第三紧固端513和所述第四紧固端524连接，所述两个固定环502将所述第三凸缘310和第五凸缘320分别与所述套筒两端的所述凸缘620固定。
密封连接装置10’为可拆卸结构，在组装状态，所述第一连接端102与所述第二连接端202对接，使所述第一端口件100与所述第二端口件200内部连通，所述第一凸缘110的所述第一表面112用于与所述第二凸缘210的所述第三表面212相对设置，所述套筒600沿轴向套设于所述第一凸缘110与所述第二凸缘210之外，所述第三凸缘310与所述套筒的所述凸缘620固定连接，将所述第一密封元件400沿轴向压在所述第一端口件100的所述第一凸缘110的所述第二表面114与所述第一锁紧件300之间，将所述第二密封元件410沿轴向压在所述第二端口件200的所述第二凸缘210的所述第四表面214与所述第二锁紧件301之间，并且使所述第一、第二密封元件400、410抵接在所述套筒600的所述内环面232，从而使所述第一端口件100内部与所述第二端口件200内部通过所述第一、第二密封元件400、410与外界密封隔离。所述固定环502将所述第三凸缘310和所述套筒的所述凸缘620共同容纳在所述环形凹槽531中，使所述第一锁紧件300与所述套筒600在轴向上固定连接。另一个所述固定环502将所述第五凸缘320和所述套筒的另一个所述凸缘620共同容纳在所述环形凹槽531中，使所述第二锁紧件301也与所述套筒600在轴向上固定连接。
所述第一锁紧件300还包括第一锁紧件本体，所述第一锁紧件本体具有第一端和第二端，所述第三凸缘310设置在所述第一端。所述第二锁紧件301还包括第二锁紧件本体，所述第二锁紧件本体具有第三端和第四端，所述第五凸缘320设置在所述第三端。所述第一端和所述第三端分别用于与所述套筒600连接。所述第一端口件100的所述第一连接端102包括相互连接的第一端口件本体120及所述第一凸缘110，所述第二端口件200的所述第二连接端202包括第二端口件本体220及所述第二凸缘210，所述套筒600包括所述套筒本体，所述套筒的两个所述凸缘620分别设置在所述套筒600的两端，在所述组装状态，所述套筒本体围绕所述第一凸缘110、所述第一端口件本体120、所述第二凸缘210及所述第二端口件本体220设置，所述第一锁紧件本体插入所述第一端口件本体120与所述套筒本体之间，所述第二锁紧件301本体分别插入所述第二端口件本体220与所述套筒本体之间。
所述第一锁紧件300和所述第二锁紧件301与所述套筒600之间的固定连接的主要作用不再是对所述第一密封元件400和所述第二密封元件410施加足够的压力，而是仅仅对抗管道或容器内部的介质压力，因此，所述第一锁紧件300和所述第二锁紧件301与所述套筒600之间的固定连接需要的载荷大幅度降低，尺寸随之变小，使得整个密封连接装置10’的总体尺寸减小，重量减轻。从图4可以看出，当密封连接装置10’内部介质压力增大时，增大的介质压力会通过所述第一端口件100及所述第一锁紧件300作用在所述第一密封元件400上，并通过所述第二端口件200及所述第二锁紧件301作用到所述第二密封元件410上，使作用在所述第一和第二密封元件400、410上的压力随着内部介质压力的增大而增大，因此，密封连接装置10’能够防止在高介质压力下密封紧力松弛，能够用于高温高压管道和/或容器的密封连接。而常规法兰连接在内部介质压力增大时作用在密封元件的压力会减小。
本实施例通过所述固定环502将所述第一、第二锁紧件300、301分别和所述套筒600连接，通过所述环形凹槽531将所述第三凸缘310与所述套筒一端的所述凸缘620及所述第五凸缘320和所述套筒另一端的所述凸缘620在轴向上限位固定，拆装非常方便，特别适合于需要采用机械手自动拆装的场合，如在对人体有毒有害的环境中拆装密封连接器。
所述第一和第二密封元件400、410为环形件，被所述第一和第二锁紧件300、301分别压在所述第二表面114和所述第四表面214上并贴合所述内环面232，从而在所述第一端口件100与所述第二端口件200之间形成密封，使所述第一通孔104和所述第二通孔204与外界隔离。所述第一、第二密封元件400、410的材料可以根据具体工况选择，例如可以为软金属、石墨、聚合物或复合材料等。所述第一、第二密封元件400、410可以是非金属O型密封圈、金属O型环密封圈或金属C型环密封圈。
所述套筒600将传统法兰之间的面连接方式，变成了所述第一锁紧件300、所述第二锁紧件301分别与所述套筒600的连接方式，大大提高了密封连接装置10’的整体性，增强了抗扭、抗弯、抗振动能力，特别适合于在强烈振动环境中的密封连接。
在其中一个实施例中，所述固定环的所述环形凹槽的横截面为梯形，所述第三凸缘、所述第五凸缘及所述套筒的所述凸缘分别与所述环形凹槽抵接的表面为斜面。与所述密封连接装置10的实施例同理，这里不再赘述。
在其中一个实施例中，所述固定环的所述第一、第二紧固端511、522及第三、第四紧固端513、524的连接方式与所述密封连接装置10的实施例同理，这里不再赘述。
这种密封连接装置特别适用于高压、高温介质，变温、变压介质管道及容器之间的密封连接领域，例如航天和深海领域。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。