一种用于轴向密封的密封组件及密封结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于轴向密封的密封组件及密封结构，所述密封组件包括：法兰；环形凹槽，其形成于所述法兰的相对密封表面中；以及密封组件，其被插入所述环形凹槽中，所述密封组件包括一截面呈C型的第一密封环，和所述第一密封环并置的一截面呈三角形的第二密封环，放置在所述第一密封环与第二密封环之间的截面为O型的第三密封环。本实用新型所述密封组件适用于超高压结构或设备的用于轴向密封的密封组件，属于半自紧式密封结构。采用“△型垫+O型圈+C型环”的结构，在保证安全可靠、良好密封的前提下，降低设备或结构建造成本。
【专利说明】
一种用于轴向密封的密封组件及密封结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种轴向密封的密封结构。更具体地说，本实用新型涉及一种适用于超高压结构或设备中的密封组件以及具有该密封组件的密封结构。
【背景技术】
[0002]近年来，随着石油化工、核能、电力、航空航天等工业的飞速发展，对超高压密封结构提出了更多、更新的要求，如密封直径越来越大，要求结构拆装方便，对于易燃易爆介质更亟待可靠的密封性能。
[0003]根据需要，超高压将越来越广泛地出现于地面模拟设备当中，如压力容器、压力管道及法兰连接等结构。对于此类设备或结构的设计，除了充分考虑主体的受力状况以外，还应重点关注密封结构性能是否安全可靠。
[0004]针对不同的压力等级，可以强制式、半自紧式或自紧式密封结构。然而，针对超高压工况时，强制式密封结构面临两大缺点:密封性能难以保证，成本大量增加。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]本实用新型还有一个目的是提供一种适用于超高压结构或设备的用于轴向密封的密封组件，属于半自紧式密封结构。所述密封组件采用“Λ型垫+0型圈+C型环”的结构，在保证安全可靠、良好密封的前提下，降低设备或结构建造成本。
[0007]为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于轴向密封的密封组件，其包括:法兰；
[0008]环形凹槽，其形成于所述法兰的相对密封表面中；
[0009]以及密封组件，其被插入所述环形凹槽中，所述密封组件包括一截面呈C型的第一密封环，和所述第一密封环并置的一截面呈三角形的第二密封环，放置在所述第一密封环与第二密封环之间的截面为O型的第三密封环。
[0010]优选的是，所述环形凹槽设置在所述法兰的其中一个密封表面上。
[0011]优选的是，所述第一密封环的底边抵接所述第二密封环的底边;所述第三密封环设置在所述第一密封环与第二密封环之间形成的空间内。
[0012]优选的是，所述第一密封环设置在所述环形凹槽内远离轴心的位置，所述第二密封环设置在所述环形凹槽内靠近轴心的位置。
[0013]优选的是，所述第一密封环的底边向所述第二密封环延伸出裙边部。
[0014]优选的是，所述法兰通过螺栓连接。
[0015]本实用新型还提供了一种包括所述用于轴向密封的密封组件的密封结构，其包括:
[0016]法兰，其通过螺栓连接，所述法兰的一端密封连接有一厚壁筒体；
[0017]环形凹槽，其形成于所述法兰的相对密封表面中；
[0018]密封组件，其被插入所述环形凹槽中，所述密封组件包括一截面呈C型的第一密封环，和所述第一密封环并置的一截面呈三角形的第二密封环，放置在所述第一密封环与第二密封环之间的截面为O型的第三密封环。
[0019]优选的是，所述厚壁筒体具有一内腔;所述法兰通过焊接方式连接至所述厚壁筒体的开口端从而密封所述内腔。
[0020]优选的是，所述厚壁筒体具有一内腔;所述法兰通过焊接方式连接至所述厚壁筒体的开口端从而密封所述法兰包括由螺栓连接的两个法兰盘，所述凹槽设置在其中一个所述法兰盘的密封表面上。
[0021 ]优选的是，所述厚壁筒体具有一内腔;所述法兰通过焊接方式连接至所述厚壁筒体的开口端从而密封所述法兰包括由螺栓连接的一个法兰盘和一个盲板，所述凹槽设置在所述法兰盘的密封表面上。
[0022]本实用新型至少包括以下有益效果:本实用新型所述用于轴向密封的密封组件经过模拟计算、结构设计、应力校核与疲劳评定，充分考虑所述密封组件与法兰和的接触非线性，获得所述密封组件在内压和螺栓预紧力作用下的应力分布状况。
[0023]首先，所述密封组件保证了设备或结构自身的强度、刚度、以及抗疲劳性能。
[0024]其次，对所述密封组件进行非线性分析，同时模拟计算了低压工况、中压工况、高压工况以及超高压工况下的受力状况。所述密封组件在工作载荷下，绝大部分区域处于弹性变形状态，从而保证了多次使用性能;所述密封组件在上下表面很窄区域进入屈服状态，发挥了密封效果。
[0025]本实用新型所述用于轴向密封的密封组件，在低压工况下，主要由截面为O型的第三密封环发挥密封性能；在中压工况下，主要由截面为C型的第二密封环发挥密封性能;在高压及超高压工况下，主要由截面为Λ型的第一密封环发挥密封性能；该组合密封组件属于半自紧式密封范畴，在很大程度上降低了螺栓预紧力，保证了密封可靠性。同时，在很大程度上降低了结构或设备的建造成本。
[0026]本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型所述用于轴向密封的密封组件的截面结构示意图；
[0028]图2为本实用新型所述密封结构的截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0030]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0031]如图1和图2所示，本实用新型提供一种用于轴向密封的密封组件，其包括:法兰100;所述法兰100例如设置在蓄能器尾管的出口端;用于密封高压压缩气体或者液体。
[0032]环形凹槽101，其形成于所述法兰100的相对密封表面中；
[0033]以及密封组件200，其被插入所述环形凹槽101中，所述密封组件200包括一截面呈C型的第一密封环201，和所述第一密封环201并置的一截面呈三角形的第二密封环202，放置在所述第一密封环201与第二密封环202之间的截面为O型的第三密封环203。在低压工况下，主要由截面为O型的第三密封环发挥密封性能;在中压工况下，主要由截面为C型的第二密封环发挥密封性能;在高压及超高压工况下，主要由截面为Λ型的第一密封环发挥密封性能。将法兰连接件中的密封垫改成本实用新型所述密封组件后，所述法兰连接可以用于多种压力状况下的密封结构中，而无需根据不同压力工况选用不同的法兰密封结构，节省成本的同时也保证了稳定的密封效果。
[0034]在其中一个实施例中，如图2所示，所述环形凹槽101设置在所述法兰100的其中一个密封表面上。所述法兰100例如包括一个法兰盘102和通过螺栓400连接的一个盲板103组成。当然所述环形凹槽也可以形成与密封表面的另一个上，也可以是两个密封表面上均设置有环形凹槽。
[0035]在其中一个实施例中，如图2所示，所述第一密封环201的底边抵接所述第二密封环202的底边;所述第三密封环203设置在所述第一密封环201与第二密封环202之间形成的空间内。所述第二密封环例如为半圆形，所述第一密封环201的底边于所述半圆形相切。由此在第一密封环201和第二密封环202之间会形成两个空间，所述第三密封环203被构造成容置在所述空间内，所述第三密封环203抵接所述第一密封环201和第二密封环202。由此，可以保证密封组件200的稳定性，以使用不同压力工况。
[0036]在其中一个实施例中，如图2所示，所述第一密封环201设置在所述环形凹槽101内远离轴心的位置，所述第二密封环202设置在所述环形凹槽101内靠近轴心的位置。也就是说，所述第一密封环201具有最大的直径所以其放置在最外圈，所述第二密封环202具有最小的直径放置在最内圈；两个所述第三密封环203放置在两者之间，用于提供最稳定的密封效果。
[0037]在其中一个实施例中，如图2所示，所述第一密封环201的底边向所述第二密封环202延伸出裙边部2011。所述裙边部2011用于提高密封组件的密封性能。
[0038]在其中一个实施例中，如图2所示，所述法兰100通过螺栓400-连接。
[0039]如图2所示，本实用新型还提供了一种包括所述用于轴向密封的密封组件的密封结构，其包括:
[0040]法兰100，其通过螺栓400连接，所述法兰100的一端密封连接有一厚壁筒体500；[0041 ]环形凹槽101，其形成于所述法兰100的相对密封表面中；
[0042]密封组件200，其被插入所述环形凹槽101中，所述密封组件200包括一截面呈C型的第一密封环201，和所述第一密封环201并置的一截面呈三角形的第二密封环202，放置在所述第一密封环201与第二密封环202之间的截面为O型的第三密封环203。
[0043]在其中一个实施例中，如图2所示，所述厚壁筒体500具有一内腔501；所述法兰100通过焊接方式连接至所述厚壁筒体500的开口端从而密封所述内腔501。
[0044]在其中一个实施例中，所述法兰100包括由螺栓400连接的两个法兰盘，所述凹槽101设置在其中一个所述法兰盘的密封表面上。
[0045]在其中一个实施例中，如图2所示，所述法兰包括由螺栓连接的一个法兰盘102和一个盲板103，所述环形凹槽101设置在所述法兰盘102的密封表面上。
[0046]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种用于轴向密封的密封组件，其特征在于，包括: 法兰； 环形凹槽，其形成于所述法兰的相对密封表面中； 密封组件，其被插入所述环形凹槽中，所述密封组件包括一截面呈C型的第一密封环，和所述第一密封环并置的一截面呈三角形的第二密封环，放置在所述第一密封环与第二密封环之间的截面为O型的第三密封环。2.如权利要求1所述的用于轴向密封的密封组件，其特征在于，所述环形凹槽设置在所述法兰的其中一个密封表面上。3.如权利要求2所述的用于轴向密封的密封组件，其特征在于，所述第一密封环的底边抵接所述第二密封环的底边;所述第三密封环设置在所述第一密封环与第二密封环之间形成的空间内。4.如权利要求3所述的用于轴向密封的密封组件，其特征在于，所述第一密封环设置在所述环形凹槽内远离轴心的位置，所述第二密封环设置在所述环形凹槽内靠近轴心的位置。5.如权利要求4所述的用于轴向密封的密封组件，其特征在于，所述第一密封环的底边向所述第二密封环延伸出裙边部。6.如权利要求5所述的用于轴向密封的密封组件，其特征在于，所述法兰通过螺栓连接。7.—种包括如权利要求1-6任一项所述的用于轴向密封的密封组件的密封结构，其特征在于，包括: 法兰，其通过螺栓连接，所述法兰的一端密封连接有一厚壁筒体； 环形凹槽，其形成于所述法兰的相对密封表面中； 密封组件，其被插入所述环形凹槽中，所述密封组件包括一截面呈C型的第一密封环，和所述第一密封环并置的一截面呈三角形的第二密封环，放置在所述第一密封环与第二密封环之间的截面为O型的第三密封环。8.如权利要求7所述的密封结构，其特征在于，所述厚壁筒体具有一内腔;所述法兰通过焊接方式连接至所述厚壁筒体的开口端从而密封所述内腔。9.如权利要求8所述的密封结构，其特征在于，所述法兰包括由螺栓连接的两个法兰盘，所述凹槽设置在其中一个所述法兰盘的密封表面上。10.如权利要求8所述的密封结构，其特征在于，所述法兰包括由螺栓连接的一个法兰盘和一个盲板，所述凹槽设置在所述法兰盘的密封表面上。
【文档编号】F16J15/16GK205446701SQ201521103948
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月25日
【发明人】张学伟, 田春雨, 王永亮
【申请人】中国航天空气动力技术研究院