[實用新型]一種用于液體介質大直徑高壓容器的托架密封裝置

有效

• 申請號: 201420304013.3
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN203880077U
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 蔣發光;劉曉寧;梁政;趙廣慧;張佳佳;謝帥;卓昌榮
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F16J13/02
• 分類號: F16J13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種用于液體介質大直徑高壓容器的托架密封裝置，屬于大尺寸壓力容器密封技術領域。該大直徑、高壓托架密封裝置在工作時能避免O型密封圈被擠出造成的密封失效問題，為液體介質用大尺寸高壓容器核心技術中最重要的密封技術提供解決方案。

背景技術：

目前，高壓大尺寸壓力容器的密封問題逐漸成為壓力容器核心問題中最難解決的關鍵問題，如深水高壓模擬艙的密封問題成為整個裝備的瓶頸。深水模擬高壓艙主要為海洋環境作業設備提供必要的試驗模擬環境，驗證海洋作業設備的可靠性，并提供必要的評定手段，以為后期開展海洋深海作業設備的設計、研究、實驗提供必要的模擬環境和硬件評價條件。深水模擬高壓艙內腔要有足夠的空間容納需進行試驗的海洋作業設備，故深水模擬高壓艙屬于液體介質大尺寸高壓容器。O型密封圈具有結構簡單，密封性能良好，摩擦系數小，容易制造等特點，故在深水模擬高壓艙中使用了大量O型密封圈密封結構，密封托架處也為O型密封圈密封結構。

在介質壓力較大時，O型密封圈被擠向另一側間隙中，壓力越大，擠出現象越嚴重，當壓力超過一定限度，O型密封圈就會發生缺損而導致密封失效。在深水模擬高壓艙工作時，其內腔產生很大壓力，故O型密封圈被擠出是深水模擬高壓艙密封托架處主要的密封失效形式。現有的關于O型密封圈擠出問題的解決方案主要有以下兩種：(1)選擇適當的O型密封圈硬度和溝槽間隙。O型密封圈的硬度范圍一般為60～90。較軟者為60～70，適用于低壓；較硬者一般硬度范圍為70～75，適用于高壓。隨著壓力增大，O型密封圈的溝槽配合間隙要小；(2)使用擋圈，在溝槽中增設擋圈，可以改善O型密封圈的抗擠出能力，單向水壓時，設1個擋圈；雙向水壓時，設2個擋圈，加擋圈后，O型密封圈能承擔70MPa的壓力，當工件壓力大于10MPa時，運動密封要加擋圈；當工件壓力大于32MPa時，擋圈材料目前以聚四氟乙烯和尼龍居多，高檔綜采、單體支柱采用聚甲醛，它的動摩擦系數和靜摩擦系數一樣，很適合做密封的擋圈。解決方案1理論可行，但在實際操作中很難保證恰好選擇合適的O型密封圈硬度和密封間隙。解決方案2采用擋圈結構增大O型密封圈的抗擠出能力，擋圈尺寸為500mm及以下，適用于解決小尺寸結構O型密封圈擠出問題。但是深水模擬高壓艙密封托架尺寸為2530mm甚至更大的大尺寸結構，如仍采用解決方案2，則擋圈的加工和安裝都將十分難以保證。

實用新型內容：

本實用新型的目的是針對現有解決O型密封圈擠出問題方案的缺陷，采用選擇適當的O型密封圈硬度和溝槽間隙的方案在實際操作中很難保證，采用溝槽中增設擋圈的方案不僅結構復雜，而且其擋圈在大尺寸結構中難以加工且安裝復雜，特提出一種用于液體介質大直徑高壓容器的托架密封裝置。

為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種用于液體介質大直徑高壓容器的托架密封裝置是由密封托架、O型密封圈A、O型密封圈B組成，其結構特征為：該托架密封裝置安裝在筒身的筒體端部；在密封托架上側O型密封圈B的O型密封圈溝槽外側向上設置一個突出環狀卡槽即防突結構，在頂蓋對應位置設置一個環狀凹槽與防突結構配合，O型密封圈B安裝在密封托架外側的O型密封圈溝槽內；在密封托架外側增加一段帶有卡槽的環狀結構，該環狀結構上端面與密封托架上端面平齊，下端面略高于O型密封圈A溝槽上側，該環狀卡槽方向向下，在筒體端部對應位置設置一個環狀凹槽與環狀卡槽配合，O型密封圈A(3)安裝在密封托架(4)外側的O型密封圈溝槽內；頂蓋的外徑和筒體端部密封托架安裝位置之上的內徑與密封托架外徑保持一致，在頂蓋上面安裝剪切環。

本托架密封裝置解決類似于深水模擬高壓艙的液體介質大尺寸高壓容器的O型密封圈密封問題的原理如下：

在深水模擬高壓艙工作時，其內腔壓力很大約為42MPa。此時O型密封圈A處有徑向間隙補償來保證O型密封圈A的密封效果；O型密封圈B處有軸向間隙補償來保證O型密封圈B的密封效果。但是O型密封圈B處的軸向間隙補償較小，在高壓下O型密封圈B可能仍會突出造成密封失效，此時，密封托架上O型密封圈B密封溝槽外側突出的環狀卡槽即防突結構阻止了O型密封圈B被擠出O型密封圈B溝槽進入密封間隙，從而保證了O型密封圈B的密封效果。而O型密封圈A處，密封托架外側增加的一段帶有卡槽的環狀結構與筒體端部相配合，能有效減小密封托架與筒體端部在高壓下的相對運動。在高壓下密封托架向外膨脹帶來的間隙補償可以保證O型密封圈A不被擠出O型密封圈A溝槽進入密封間隙，從而保證了O型密封圈A的密封效果。