专利名称：超高压内环密封圈的制作方法
技术领域：
本发明是用于超高压设备的密封，特别是用于钢管性能验证试验中超高压设备之 一的高压釜的端面密封。
背景技术：
目前用于钢管性能验证试验的高压釜所采用的密封方式是在高压釜两端安装一 块或多块厚度为20mm左右的环形橡胶板作为高压釜釜体与钢管之间密封作用的密封圈。这种密封方式首先依靠紧固螺栓向高压釜两端施加一定的预紧力，使高压釜内的 橡胶板内环膨胀与钢管接触上；然后，向高压釜内注入试验所需的高压水，使橡胶板的端面 在釜内高压水的作用下向钢管外径方向变形，使其与钢管紧密地包裹住，达到密封的作用。 这种密封方式由于施加的预紧力受限，密封主要是靠高压釜内的压力增加来实现的，因此， 在釜内压力不足时，就会产生密封不住的现象。同时，由于钢管外径圆度公差不同，当钢管 外径最大相差5mm时，为了实现可靠密封，需要增加橡胶板的变形量，因此，在高压的作用 下，橡胶板内环容易产生剪切断裂，需要经常更换，增加了备件的成本。而橡胶板在多次试 验后，其本体会发生永久性变形、破坏，拆卸、清理非常困难。发明内容为克服现有技术中存在的或者预紧力受限而产生密封效果差，或者由于需要经常 更换橡胶板内环而增加了成本，或者橡胶板易发生永久性变形、破坏，拆卸、清理非常困难 的不足，本发明提出了一种超高压内环密封圈。本发明是一种超高压内环密封圈，包括橡胶密封环、多块托板和多块骨架。其中， 多块托板平均分布在位于橡胶密封环的两端面上的托板槽上；多块骨架亦分别位于橡胶密 封环的两端面上，并通过插销固定在橡胶密封环两端面上的销孔上。插销与销孔及和骨架 上的盲孔之间采用过盈配合。橡胶密封环为圆环形，其截面为“凹”字形，在橡胶密封环两端面外缘两侧分别有 突出的唇口 ；橡胶密封环的两个端面靠近内缘处的表面有凹槽，用于安装骨架。在橡胶密封 环的两端面上均分布有多个托板槽和多个销孔。橡胶密封环内孔的直径略大于试验钢管的 外径。托板的外形为“L”形板，其外形尺寸同托板槽的外形尺寸。托板被嵌入托板槽内， 并且托板的垂直板位于橡胶密封环的外圆一侧，并与托板槽的内端面贴合。骨架均为圆弧块；骨架的外圆弧线与橡胶密封环的内环弧线一致。在每块骨架的 表面均有销孔，并且该销孔的轴线与橡胶密封环的轴线平行。使用时，将两个超高压内环密封圈分别安装到两个端塞中；将安装有弹性挡圈的 堵板压在各超高压内环密封圈上并与所配合的端塞连接紧固。将安装有超高压内环密封圈 的两个端塞分别安装在高压釜的两端，用紧固螺栓可靠连接。将试验钢管穿过两个端塞，装 入高压釜内。试验时，通过端塞上的打压口外接高压水泵，使超高压内环密封圈变形并向试 验钢管外壁涨开，紧紧压住试验件，实现超高压密封。本发明具有密封可以自动控制、密封效果好、结构强度高和易于装卸的特点。[0013]本发明的密封压力由高压水泵提供。这保证了本发明与钢管试验件之间的密封可 控、可靠。同时，由于本发明的橡胶密封环上安装有金属骨架，大大增加了本发明的机械强 度。当橡胶密封环需要变形量加大时，其伸出骨架外的部分就不易被剪切断裂，增加了使用 寿命，降低了成本。同时，当本发明的使用寿命到期或其他原因使本发明发生损坏时，橡胶 密封环中的金属骨架就像一个外壳，使非金属物质不会大面积扩散，拆卸非常容易。
图1是超高压内环密封圈工作原理图；图2是超高压内环密封圈的三维结构示意图；图3是超高压内环密封圈的结构示意图；图4是超高压内环密封圈结构示意图的剖视图；图5是橡胶密封环的结构示意图；图6是橡胶密封环结构示意图的剖视图；图7是托板的结构示意图；图8是托板的结构示意图俯视图；图9是骨架的结构示意图；图10是超高压内环密封圈与端塞的配合示意图；图11是超高压内环密封圈打压口的结构示意图。附图中1.橡胶密封环2.托板3.骨架4.插销5.高压釜6.堵板7.试验钢管 8.超高压内环密封圈9.端塞10.销孔11.托板槽12.打压口
具体实施方式
实施例一本实施例是一种用于钢管性能验证试验中的高压釜端面密封的超高压内环密封 圈，所试验的钢管试验件外圆尺寸公差最大为1. 5%，最大试验压力为140MPa。本实施例包 括橡胶密封环1、20块托板2、20个插销4和20块骨架3。其中，20块托板2分别位于橡胶 密封环1的两端面上的托板槽11上；20块骨架3亦分别位于橡胶密封环1的两端面上，并 通过20个材料为Q235的插销4固定在橡胶密封环1的两个端面上的销孔10上。插销4 与销孔10及和骨架3上的盲孔之间过盈配合。橡胶密封环1为圆环形，其截面为“凹”形，在橡胶密封环1的两个端面外缘两侧 分别有突出的唇口 ；橡胶密封环1的两个端面靠近内缘处的表面有凹槽，用于安装骨架3。 在橡胶密封环1的两端面上均分布有20个托板槽11和20个销孔10。橡胶密封环1内孔 的直径略大于试验钢管7的外径。托板2的外形为“L”形板件，用铝制成，其外形尺寸同托板槽11的外形尺寸。托 板2被嵌入托板槽11内，并且托板2的垂直板位于橡胶密封环1的外圆一侧，并与托板槽 11的内端面贴合。骨架3均为圆弧块，用铝制成；骨架3的外圆弧线与橡胶密封环的内环弧线一致。 在每块骨架3的表面均有销孔，并且该销孔的轴线与橡胶密封环1的轴线平行。本实施例还包括高压水泵和高压软管。高压水泵为MAXIMAT0R的产品，其最大输出压力为160MPa;最大输出流量为0. 14L/min。高压软管需要2根，长度为4米，采用 MAXIMAT0R的产品，其最大抗压能力为180MPa ；本实施例中使用的弹性挡圈为标准件；本实 施例中提到的端塞和堵板另行设计。使用时，需要同时使用两个本实施例。将两个超高压内环密封圈8分别安装到两 个端塞9中；将安装有弹性挡圈的堵板6压在各超高压内环密封圈8上并与所配合的端塞 9连接紧固。将安装有超高压内环密封圈8的两个端塞9分别安装在高压釜5的两端，用紧 固螺栓可靠连接。将试验钢管7穿过两个端塞9，装入高压釜5内。试验时，通过端塞9上 的打压口 12外接高压水泵，实现超高压密封。实施例二本实施例是一种用于钢管性能验证试验中的高压釜端面密封的超高压内环密封 圈，所试验的钢管试验件外圆尺寸公差最大为1. 5%，最大试验压力为70MPa。本实施例包 括橡胶密封环1、10块托板2、10个插销4和10块骨架3。其中，10块托板2分别位于橡胶 密封环1的两端面上的托板槽11上；10块骨架3亦分别位于橡胶密封环1的两端面上，并 通过10个材料为Q235的插销4固定在橡胶密封环1的两个端面上的销孔10上。插销4 与销孔10及和骨架3上的盲孔之间过盈配合。橡胶密封环1为圆环形，其截面为“凹”形，在橡胶密封环1的两个端面外缘两侧 分别有突出的唇口 ；橡胶密封环1的两个端面靠近内缘处的表面有凹槽，用于安装骨架3。 在橡胶密封环1的两端面上均分布有10个托板槽11和10个销孔10。橡胶密封环1内孔 的直径略大于试验钢管7的外径。托板2的外形为“L”形板件，用铝制成，其外形尺寸同托板槽11的外形尺寸。托 板2被嵌入托板槽11内，并且托板2的垂直板位于橡胶密封环1的外圆一侧，并与托板槽 11的内端面贴合。骨架3均为圆弧块，用铝制成；骨架3的外圆弧线与橡胶密封环的内环弧线一致。 在每块骨架3的表面均有销孔，并且该销孔的轴线与橡胶密封环1的轴线平行。本实施例还包括高压水泵和高压软管。高压水泵为MAXIMAT0R的产品，其最大 输出压力为IOOMPa ；最大输出流量为0. 14L/min。高压软管需要2根，长度为4米，采用 MAXIMAT0R的产品，其最大抗压能力为120MPa ；本实施例中使用的弹性挡圈为标准件；本实 施例中提到的端塞和堵板另行设计。使用时，需要同时使用两个本实施例。将两个超高压内环密封圈8分别安装到两 个端塞9中；将安装有弹性挡圈的堵板6压在各超高压内环密封圈8上并与所配合的端塞 9连接紧固。将安装有超高压内环密封圈8的两个端塞9分别安装在高压釜5的两端，用紧 固螺栓可靠连接。将试验钢管7穿过两个端塞9，装入高压釜5内。试验时，通过端塞9上 的打压口 12外接高压水泵，实现超高压密封。实施例二本实施例是一种用于钢管性能验证试验中的高压釜端面密封的超高压内环密封 圈，所试验的钢管试验件外圆尺寸公差最大为1. 5%，最大试验压力为105MPa。本实施例包 括橡胶密封环1、16块托板2、16个插销4和16块骨架3。其中，16块托板2分别位于橡胶 密封环1的两端面上的托板槽11上；16块骨架3亦分别位于橡胶密封环1的两端面上，并 通过16个材料为Q235的插销4固定在橡胶密封环1的两个端面上的销孔10上。插销4与销孔10及和骨架3上的盲孔之间过盈配合。橡胶密封环1为圆环形，其截面为“凹”形，在橡胶密封环1的两个端面外缘两侧 分别有突出的唇口 ；橡胶密封环1的两个端面靠近内缘处的表面有凹槽，用于安装骨架3。 在橡胶密封环1的两端面上均分布有16个托板槽11和16个销孔10。橡胶密封环1内孔 的直径略大于试验钢管7的外径。托板2的外形为“L”形板件，用铝制成，其外形尺寸同托板槽11的外形尺寸。托 板2被嵌入托板槽11内，并且托板2的垂直板位于橡胶密封环1的外圆一侧，并与托板槽 11的内端面贴合。骨架3均为圆弧块，用铝制成；骨架3的外圆弧线与橡胶密封环的内环弧线一致。 在每块骨架3的表面均有销孔，并且该销孔的轴线与橡胶密封环1的轴线平行。本实施例还包括高压水泵和高压软管。高压水泵为MAXIMAT0R的产品，其最大 输出压力为130MPa;最大输出流量为0. 14L/min。高压软管需要2根，长度为4米，采用 MAXIMAT0R的产品，其最大抗压能力为150MPa ；本实施例中使用的弹性挡圈为标准件；本实 施例中提到的端塞和堵板另行设计。使用时，需要同时使用两个本实施例。将两个超高压内环密封圈8分别安装到两 个端塞9中；将安装有弹性挡圈的堵板6压在各超高压内环密封圈8上并与所配合的端塞 9连接紧固。将安装有超高压内环密封圈8的两个端塞9分别安装在高压釜5的两端，用紧 固螺栓可靠连接。将试验钢管7穿过两个端塞9，装入高压釜5内。试验时，通过端塞9上 的打压口 12外接高压水泵，实现超高压密封。
权利要求一种超高压内环密封圈，其特征在于，所述的超高压内环密封圈包括橡胶密封环(1)、多块托板(2)和多块骨架(3)，其中，多块托板(2)平均分布在位于橡胶密封环(1)的两端面上的托板槽(11)上；多块骨架(3)亦分别位于橡胶密封环(1)的两端面上，并通过插销(4)固定在橡胶密封环(1)两端面上的销孔(10)上；插销(4)与销孔(10)及和骨架(3)上的盲孔之间采用过盈配合。
2.如权利要求1所述超高压内环密封圈，其特征在于，所述的橡胶密封环(1)两端面外 缘两侧分别有突出的唇口 ；橡胶密封环(1)的两个端面靠近内缘处的表面有用于安装骨架 (3)的凹槽；在橡胶密封环(1)的两端面上均分布有多个托板槽(11)和多个销孔(10)。
3.如权利要求1所述超高压内环密封圈，其特征在于，所述的托板(2)为“L”形板件; 托板(2)被嵌入托板槽(11)内，并且托板(2)的垂直板位于橡胶密封环(1)的外圆一侧， 并与托板槽(11)的内端面贴合。
4.如权利要求1所述超高压内环密封圈，其特征在于，所述的骨架(3)均为圆弧块；骨 架(3)的外圆弧线与橡胶密封环的内环弧线一致；在每块骨架(3)的表面均有销孔，并且该 销孔的轴线与橡胶密封环(1)的轴线平行。
5.如权利要求2所述超高压内环密封圈，其特征在于，所述的橡胶密封环(1)为圆环 形，其截面为“凹”字形，橡胶密封环(1)内孔的直径略大于试验钢管(7)的外径。
专利摘要本实用新型是一种超高压内环密封圈，包括橡胶密封环(1)、多块托板(2)和多块骨架(3)。多块托板(2)平均分布在位于橡胶密封环(1)的两端面上的托板槽(11)上；多块骨架(3)亦分别位于橡胶密封环(1)的两端面上，并通过多个插销(4)固定在橡胶密封环(1)两端面上的销孔(10)上；插销(4)与销孔(10)及和骨架(3)上的盲孔之间采用过盈配合。本实用新型在橡胶密封环(1)中装有金属骨架，增加了机械强度，当超高压内环密封圈(8)的使用寿命到期或发生损坏时，橡胶密封环(1)中的金属骨架像一个外壳，使非金属物质不会大面积扩散，并且本实用新型具有密封压力自动控制、密封效果好、结构强度高和易于装卸的特点。
文档编号G01N3/02GK201628655SQ200920245760
公开日2010年11月10日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者张念东, 穆德才, 韩宝录, 黄立 申请人:中国飞机强度研究所