耐高温高压动密封结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐高温高压动密封结构，包括柱塞缸体，柱塞缸体内设置有柱塞，柱塞上套接有导向套，导向套后端套接有压帽；导向套前端设置有第一密封圈，第一密封圈后端设置有平垫圈；平垫圈与导向套之间设置有三角垫圈；第一密封圈前端内边设置有内唇边；第一密封圈前端外边设置有外唇边。本发明耐高温高压动密封结构，能够同时耐受300℃高温和200MPa高压力，密封结构有效、可靠，密封寿命长。采用聚四氟乙烯添加碳和石墨作为密封圈的材质，有效解决了密封圈耐温及机械强度的问题，确保密封结构满足技术要求。本动密封结构简单，所用密封零部件少，可靠性高，设计及制造成本低，密封结构易于维护，密封寿命长。
【专利说明】耐高温高压动密封结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种密封结构，具体涉及一种耐高温高压自紧式动密封结构。
【背景技术】
[0002]液压密封结构的基本功用是阻止或限制液体的漏泄。现有的动密封结构，如活塞密封结构，通常密封液体的压力不超过30MPa，温度不超过80°C，因此，密封圈结构一般采用成型密封圈如“〇”型圈、“V”型圈进行密封。在冷等静压机配套用增压器柱塞密封结构中，密封压力能够达到200MPa，但密封介质温度不超过80°C。同时，密封结构较为复杂，维护性较差，制造成本高。高压密封型式一般可分为三大类:(I)强制密封，一般用于静密封；
[2]半自紧密封，这种结构也被自紧密封的不断发展所取代；(3)自紧密封，如“〇”型圈密封、“B”型环密封、三角垫密封、组合密封等。当压力升高后，由于自紧密封的结构特点，使密封元件与超高压筒体的接触力更加大，密封更有效。压力越高，密封效果越好。
【发明内容】
[0003]本发明克服了现有技术的不足，提供一种可靠、寿命长、结构简单、制造维护方便、成本低廉的可耐受300°C高温和200MPa高压的动密封结构。
[0004]为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案:
[0005]—种耐高温高压动密封结构,包括柱塞缸体,所述柱塞缸体内设置有柱塞,所述柱塞上套接有导向套，所述导向套后端套接有压帽；所述的导向套前端设置有第一密封圈，所述第一密封圈后端设置有平垫圈；所述平垫圈与所述导向套之间设置有三角垫圈；所述第一密封圈前端内边设置有内唇边；所述第一密封圈前端外边设置有外唇边。
[0006]更进一步的技术方案是第一密封圈的聚四氟乙烯材料中添加有碳、石墨中的一种或两种。
[0007]更进一步的技术方案是第一密封圈的聚四氟乙烯材料中添加有碳和石墨材料。
[0008]更进一步的技术方案是平垫圈是聚四氟乙烯材料，所述聚四氟乙烯材料中添加碳和石墨。
[0009]更进一步的技术方案是三角垫圈是铍青铜材料。
[0010]更进一步的技术方案是导向套是铍青铜材料。
[0011]更进一步的技术方案是压帽与所述柱塞缸体是螺纹连接。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明耐高温高压动密封结构，能够同时耐受300°C高温和200MPa高压力，密封结构有效、可靠，密封寿命长。采用聚四氟乙烯添加碳和石墨作为密封圈的材质，有效解决了密封圈耐温及机械强度的问题，确保密封结构满足技术要求。本动密封结构简单，所用密封零部件少，可靠性高，设计及制造成本低，密封结构易于维护，密封寿命长。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作进一步阐述。
[0015]如图1所示，图1示出了本发明一个实施例的结构示意图。本实施例耐高温高压动密封结构，包括柱塞缸体7，柱塞缸体内设置有柱塞1，柱塞上套接有导向套3，导向套后端套接有压帽2 ;导向套前端设置有第一密封圈6，第一密封圈后端设置有平垫圈5 ;平垫圈与导向套之间设置有三角垫圈4 ;第一密封圈前端内边设置有内唇边；第一密封圈前端外边设置有外唇边。具体的实施方案是，柱塞I向左运行，在低压下，第一密封圈6在弹性力的作用下内唇边与柱塞外圆面压紧，从而实现低压密封；当压力升高时，压力油作用于第一密封圈6的内、外唇边，使之分别紧贴于柱塞外圆面和密封圈安装孔壁，实现高压密封。在密封圈强度范围内，压力越大，第一密封圈6内外唇边受到的挤压力越大，密封效果越好，实现自紧式密封。同时，压力油作用于第一密封圈6产生的轴向力通过第一密封圈6传递到平垫圈5、三角垫圈4及导向套3，最终作用于压帽上。
[0016]平垫圈5起到隔离第一密封圈6及导向套3的作用，优选的是第一密封圈是非金属材料；导向套是金属材料；在高压下，平垫圈6还起到防止第一密封圈6挤出的作用。在高压下，三角垫圈4起到防止挤出及高压密封的作用。
[0017]动密封结构应承受300°C的高温和200MPa的高压力，对密封材质的要求比较苛亥IJ。首要的是耐温，密封材质应具备耐高温的性能，且在高温下还具有足够的机械强度，以保证密封圈及密封结构的完整性。其次，密封材质应具有一定的塑性和弹性变形能力，确保在超高压下通过弹性变形使密封面很好的相互贴合，保证密封效果。柱塞处于往复运动，密封材质还应具有较高的耐磨性和自润滑性，以保证密封的使用寿命。另外，密封材质还应和密封介质具有良好的兼容性。
[0018]作为优选的实施方案，本实施例中第一密封圈6主体材质选择为聚四氟乙烯添加碳和石墨。该材质具有较高的机械强度，能够确保密封在承受轴向力时密封有效性，使用温度可达340°C,使用压力可达300MPa，具有自润滑性,适合于往复运动的动密封。平垫圈5所用材料也选择聚四氟乙烯添加碳和石墨。三角垫圈4及导向套3的材料均选择为铍青铜。
[0019]第一密封圈6为易损件，为确保密封更换方便，密封结构的承受轴向力的压帽2与柱塞缸体的连接设计成螺纹连接形式，当第一密封圈6达到使用寿命后，仅需拆卸压帽2及相关零部件即可进行密封更换及维护。
[0020]本密封结构的特点及技术难点为300°C、200MPa高温高压工况下的动密封，选择自紧式密封结构和满足要求的密封材质得以实现。其中，在系统处于较低压力时，密封结构通过密封圈的弹性力进行密封；在系统处于超高压力时，采用自紧式密封原理实现高压密封要求。
[0021 ] 在本说明书中所谈到的“ 一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0022]尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【权利要求】
1.一种耐高温高压动密封结构，包括柱塞缸体，所述柱塞缸体内设置有柱塞，所述柱塞上套接有导向套，所述导向套后端套接有压帽；其特征在于:所述的导向套前端设置有第一密封圈，所述第一密封圈后端设置有平垫圈；所述平垫圈与所述导向套之间设置有三角垫圈；所述第一密封圈前端内边设置有内唇边；所述第一密封圈前端外边设置有外唇边。
2.根据权利要求1所述的耐高温高压动密封结构，其特征在于所述的第一密封圈是聚四氟乙烯材料。
3.根据权利要求1所述的耐高温高压动密封结构，其特征在于所述的第一密封圈的聚四氟乙烯材料中添加有碳、石墨中的一种或两种。
4.根据权利要求3所述的耐高温高压动密封结构，其特征在于所述的第一密封圈的聚四氟乙烯材料中添加有碳和石墨材料。
5.根据权利要求1所述的耐高温高压动密封结构，其特征在于所述的平垫圈是聚四氟乙烯材料，所述聚四氟乙烯材料中添加碳和石墨。
6.根据权利要求1所述的耐高温高压动密封结构，其特征在于所述的三角垫圈是铍青铜材料。
7.根据权利要求1所述的耐高温高压动密封结构，其特征在于所述的导向套是铍青铜材料。
8.根据权利要求1所述的耐高温高压动密封结构，其特征在于所述的压帽与所述柱塞缸体是螺纹连接。
【文档编号】F16J15/32GK104315149SQ201410577551
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】朱哲新, 范玉德, 蒋道建, 杨万超, 廉国营, 鲍延年, 曹志伟, 张建明, 朱国杰 申请人:中国工程物理研究院化工材料研究所