一种超低温动态密封用的密封圈的制作方法

本实用新型涉及超低温流体的密封的技术领域，特别涉及一种超低温动态密封用的密封圈。

背景技术：

超低温密封圈主要用于超低温流体，例如LNG、液氢、液氧和液氮等的密封，可以用于LNG汽车、轮船的超低温储罐和加注口的密封，火箭、航空飞机的液体燃料储罐和燃料管路的密封，以及其他的需要用到超低温密封的场合。

市场现有的超低温密封圈，最常规的是O型密封圈，这种密封圈的缺点在于，密封效果好的材料，比如氟橡胶、丁腈橡胶或者硅胶材质制成的密封圈，都无法耐超低温，其在超低温工况下的弹性和机械力学性能大幅衰变，极易损坏失效；而当前国际常用的耐低温材料，主要是PTFE和PCTFE以及衍生的改性材料，这些材料在超低温工况下力学性能稳定，但是和橡胶以及硅胶相比，其弹性差、硬度高，在受力后不足以产生足够的形变来实现密封。

为了克服上述问题，国外出现了一种半开口内置金属弹簧圈的超低温密封圈，如图1所示，包括材质为PTFE或者PCTFE等耐低温塑料的半开口的外圈101和金属薄片缠绕而成的金属弹簧内圈102。这种结构利用金属弹簧内圈102在超低温工况下提供稳定的支撑力，保护外圈101，防止外圈101被压后发生破坏性的形变；同时利用较薄的外圈101相对柔软、容易变形的特点，当开口侧有高压气体或者液体进入时，利用压差，把外圈101撑开，使外圈101紧紧的压着在密封面上，大大提高了密封性能。

但是这种半开口内置金属弹簧圈的超低温密封圈存在以下缺点：主要适用于静态密封以及滑动密封，其不能应用于动态密封。因为两个密封端面相向分离时，开口腔内压力大于密封背面的压力，外圈101的两个唇103会被压力紧紧的贴合在密封端面，随着密封端面的相向分离，外圈101的两个唇103被胀破、撕裂，致使密封圈失效。

上述的滑动密封是指两个密封面相对做平行或类似平行移动的密封，一旦颗粒状灰尘或其他异物进入密封配合面，会在滑动密封的过程中，对密封面造成永久刮伤，从而导致严重的泄漏失效，引起安全隐患；上述的动态密封是指两个密封端面相向分离的密封，由于密封面之间没有相对滑动，避免了异物对密封面的划伤和磨损。

技术实现要素：

实用新型的目的：本实用新型公开一种超低温动态密封用的密封圈，这种设计的密封圈能用相对柔性的耐低温材料制成，既能用于超低温工况下的静态密封和滑动密封，又能用于超低温工况下的动态密封；内腔没有流体压力时，依靠内部支撑件提供稳定的支撑力支撑薄壁的半开口外圈，防止半开口外圈压溃、失效；当高压流体进入密封圈内腔产生压差时，薄壁的半开口外圈有足够的形变能力，能与金属表面紧密贴合，密封效果好；并且当两个密封端面相对分离时，压圈为半开口外圈提供支撑力，防止半开口外圈撕裂导致密封圈失效。

技术方案：为了实现以上目的，本实用新型公开了一种超低温动态密封用的密封圈，包括：半开口外圈和设置在半开口外圈中空腔体内的支撑件，半开口外圈包括第一侧壁和第二侧壁，其中半开口外圈和支撑件均呈环形，半开口外圈的开口处设有压圈。这种设计的密封圈能用相对柔性的耐低温材料制成，既能用于超低温工况下的静态密封和滑动密封，又能用于超低温工况下的动态密封；内腔没有流体压力时，依靠内部支撑件提供稳定的支撑力支撑薄壁的半开口外圈，防止半开口外圈压溃、失效；当高压流体进入密封圈内腔产生压差时，薄壁的半开口外圈有足够的形变能力，能与金属表面紧密贴合，密封效果好；并且当两个密封端面相对分离时，压圈为半开口外圈提供支撑力，防止半开口外圈撕裂导致密封圈失效。

进一步的，上述一种超低温动态密封用的密封圈，所述压圈包括设置在第一侧壁上的第一压圈和设置在第二侧壁的第二压圈，第一压圈和第二压圈均呈环形。这种设计将半开口外圈开口处的两侧均加以支撑，用于在两个密封端面相对分离时两侧壁均会发生撕裂的场合，并适用于半开口外圈的开口设置在密封圈侧端的场合。

进一步的，上述一种超低温动态密封用的密封圈，所述压圈设置在第一侧壁或第二侧壁的端部。这种设计将半开口外圈开口处的单侧加以支撑，用于在两个密封端面相对分离时只有单侧会发生撕裂的场合，并适用于半开口外圈的开口设置在密封圈侧端的场合。

进一步的，上述一种超低温动态密封用的密封圈，所述压圈还包括连接第一压圈和第二压圈用的第三压圈，第三压圈呈环形，并且设有一组透气孔。这种设计用于半开口外圈的开口设置在密封圈内环面或外环面的场合，有效防止半开口外圈的两侧壁被撕裂；透气孔便于高压流体进入密封圈内腔。

进一步的，上述一种超低温动态密封用的密封圈，所述压圈替换为缝合线，所述缝合线连续穿过半开口外圈的第一侧壁和第二侧壁。这种设计通过缝合线连接半开口外圈的第一侧壁和第二侧壁，连接稳定、可靠，结构简单、生产成本低。

进一步的，上述一种超低温动态密封用的密封圈，所述第一侧壁和第二侧壁端部均设有向外弯曲的弯曲部，其中第一压圈设置在弯曲部与第一侧壁形成的凹槽内，第二压圈设置在弯曲部与第二侧壁形成的凹槽内。这种设计防止压圈掉落，结构简单、可靠，安装方便。

进一步的，上述一种超低温动态密封用的密封圈，所述半开口外圈还包括呈环形的支座。这种设计密封圈的安装稳定、可靠，使密封圈不易倾斜、移位。

进一步的，上述一种超低温动态密封用的密封圈，所述缝合线在第一侧壁和第二侧壁端部连续交错设置并且围成环状。这种设计将半开口外圈的开口处受到的力均匀的分散开，防止半开口外圈与缝合线的某个连接点受力过大而造成局部撕裂，提高密封圈的可靠性和使用寿命。

上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型所述的一种超低温动态密封用的密封圈，这种设计的密封圈能用相对柔性的耐低温材料制成，既能用于超低温工况下的静态密封和滑动密封，又能用于超低温工况下的动态密封；内腔没有流体压力时，依靠内部支撑件提供稳定的支撑力支撑薄壁的半开口外圈，防止半开口外圈压溃、失效；当高压流体进入密封圈内腔产生压差时，薄壁的半开口外圈有足够的形变能力，能与金属表面紧密贴合，密封效果好；并且当两个密封端面相对分离时，压圈为半开口外圈提供支撑力，防止半开口外圈撕裂导致密封圈失效；其结构简单、可靠，降低加工成本，使用寿命长。

附图说明

图1为现有技术中一种半开口内置金属弹簧圈的超低温密封圈的结构图；

图2为本实用新型所述的一种超低温动态密封用的密封圈第一种实施方式的剖面结构图；

图3为本实用新型所述的一种超低温动态密封用的密封圈第二种实施方式的剖面结构图；

图4为图3中的缝合线第一种缝合结构的示意图；

图5为图3中的缝合线第二种缝合结构的示意图；

图6为实用新型所述的一种超低温动态密封用的密封圈第三种实施方式的剖面结构图；

图中：1-半开口外圈，11-第一侧壁,12-第二侧壁,13-弯曲部,14-支座,2-支撑件，3-压圈,31-第一压圈,32-第二压圈，33-第三压圈，4-缝合线，101-外圈，102-金属弹簧内圈，103-唇。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型具体实施方式进行详细的描述。

实施例1

本实用新型的一种超低温动态密封用的密封圈的第一种实施方式，如图2所示,包括半开口外圈1和设置在半开口外圈1中空腔体内的支撑件2，半开口外圈1包括第一侧壁11和第二侧壁12，还包括呈环形的支座14，支撑件2为耐低温材料制成的环形棒或环形管；其中半开口外圈1和支撑件2均呈环形，半开口外圈1的开口设置在密封圈外环面，并且开口处设有压圈3，所述压圈3包括设置在第一侧壁11上的第一压圈31和设置在第二侧壁12上的第二压圈32，还包括连接第一压圈31和第二压圈32用的第三压圈33，第一压圈31、第二压圈32和第三压圈33均呈环形，第三压圈33上设有一组透气孔；第一侧壁11和第二侧壁12端部均设有向外弯曲的弯曲部13，其中第一压圈31设置在弯曲部13与第一侧壁11形成的凹槽内，第二压圈32设置在弯曲部13与第二侧壁12形成的凹槽内；所述半开口外圈1的材料为PTFE或PCTFE或其衍生的改性材料。

实施例2

本实用新型的一种超低温动态密封用的密封圈的第二种实施方式，如图3所示,包括半开口外圈1和设置在半开口外圈1中空腔体内的支撑件2，半开口外圈1包括第一侧壁11和第二侧壁12，还包括呈环形的支座14，支撑件2为金属薄片螺旋缠绕而成的弹簧圈；其中半开口外圈1和支撑件2均呈环形，半开口外圈1的开口处设有缝合线4，如图4和图5所示,所述缝合线4连续穿过半开口外圈1的第一侧壁11和第二侧壁12,缝合线4在第一侧壁11和第二侧壁12端部连续交错设置并且围成环状，进一步的，缝合线4呈连续的V形或者S形；所述半开口外圈1的材料为PTFE或PCTFE或其衍生的改性材料。

实施例3

本实用新型的一种超低温动态密封用的密封圈的第三种实施方式，如图6所示, 包括半开口外圈1和设置在半开口外圈1中空腔体内的支撑件2，半开口外圈1包括第一侧壁11和第二侧壁12，还包括呈环形的支座14，支撑件2为设有开口的金属薄管；其中半开口外圈1和支撑件2均呈环形，半开口外圈1的开口设置在密封圈侧端，第一侧壁11在密封圈内侧，第二侧壁12在密封圈外侧，并且密封圈开口处设有压圈3，所述压圈3呈环形，并且设置在第二侧壁12的端部；第二侧壁12端部设有向外弯曲的弯曲部13，压圈3设置在弯曲部13与第二侧壁12形成的凹槽内；所述半开口外圈1的材料为PTFE或PCTFE或其衍生的改性材料。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。