[發明專利]一種用于超低溫動態密封的環形管密封圈及其加工方法

有效

• 申請號: 201610709967.6
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN106439013B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 白慧星
• 申請（專利權）人: 蘇州先創流體控制技術有限公司;白慧星
• 主分類號: F16J15/06
• 分類號: F16J15/06
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙)32267
• 代理人: 馬廣旭

技術領域

本發明涉及超低溫流體的密封的技術領域，特別涉及一種用于超低溫動態密封的環形管密封圈。

背景技術

超低溫密封圈主要用于超低溫流體，例如LNG、液氫、液氧和液氮等的密封，可以用于LNG汽車、輪船的超低溫儲罐和加注口的密封，火箭、航空飛機的液體燃料儲罐和燃料管路的密封，以及其他的需要用到超低溫密封的場合。

市場現有的超低溫密封圈，最常規的是O型密封圈，這種密封圈的缺點在于，密封效果好的材料，比如氟橡膠、丁腈橡膠或者硅膠材質制成的密封圈，都無法耐超低溫，其在超低溫工況下的彈性和機械力學性能大幅衰變，極易損壞失效；而當前國際常用的耐低溫材料，主要是PTFE和PCTFE以及衍生的改性材料，這些材料在超低溫工況下力學性能穩定，但是和橡膠以及硅膠相比，其彈性差、硬度高，在受力后不足以產生足夠的形變來實現密封。

為了克服上述問題，國外出現了一種半開口內置金屬彈簧圈的超低溫密封圈，如圖1所示，包括材質為PTFE或者PCTFE等耐低溫塑料的半開口的外圈101和金屬薄片纏繞而成的金屬彈簧內圈102。這種結構利用金屬彈簧內圈102在超低溫工況下提供穩定的支撐力，保護外圈101，防止外圈101被壓后發生破壞性的形變；同時利用較薄的外圈101相對柔軟、容易變形的特點，當開口側有高壓氣體或者液體進入時，利用壓差，把外圈101撐開，使外圈101緊緊的壓著在密封面上，大大提高了密封性能。

但是這種半開口內置金屬彈簧圈的超低溫密封圈存在以下缺點：主要適用于靜態密封以及滑動密封，其不能應用于動態密封。因為兩個密封端面相向分離時，開口腔內壓力大于密封背面的壓力，外圈101的兩個唇103會被壓力緊緊的貼合在密封端面，隨著密封端面的相向分離，外圈101的兩個唇103被脹破、撕裂，致使密封圈失效。

上述的滑動密封是指兩個密封面相對做平行或類似平行移動的密封，一旦顆粒狀灰塵或其他異物進入密封配合面，會在滑動密封的過程中，對密封面造成永久刮傷，從而導致嚴重的泄漏失效，引起安全隱患；上述的動態密封是指兩個密封端面相向分離的密封，由于密封面之間沒有相對滑動，避免了異物對密封面的劃傷和磨損。

發明內容

發明的目的：本發明公開一種用于超低溫動態密封的環形管密封圈，這種設計的密封圈能用相對柔性的耐低溫材料制成，既能用于超低溫工況下的靜態密封和滑動密封，又能用于超低溫工況下的動態密封；內腔沒有流體壓力時，依靠內部支撐件提供穩定的支撐力支撐薄壁的管，防止管壓潰、失效；當高壓流體進入管內腔產生壓差時，薄壁的管有足夠的形變能力，能與金屬表面緊密貼合，密封效果好；并且當兩個密封端面相對分離時，密封圈有足夠的強度獨自承受壓差，不會拉斷、脹破、失效。

技術方案：為了實現以上目的，本發明公開了一種用于超低溫動態密封的環形管密封圈，包括設有中空腔體的管，以及設置在管上的一組進氣孔，所述管呈環形，并且其中空腔體內設有支撐件。內腔沒有流體壓力時，支撐件提供穩定的支撐力，支撐薄壁的管，防止管壓潰、失效；當高壓流體進入管內腔產生壓差時，薄壁的管較為柔軟，其有足夠的形變能力，能與金屬表面緊密的貼合，具有良好的密封效果；密封圈雖開有進氣孔，但其仍是一個整體的管，當高壓流體進入管產生壓差并且兩個密封端面相對分離時，整體管有足夠的強度獨自承受壓差，不會脹破、失效；這種設計的密封圈能用相對柔軟的耐低溫材料制成，保證密封效果的同時，既能用于超低溫工況下的靜態密封和滑動密封，又能用于超低溫工況下的動態密封。

進一步的，上述一種用于超低溫動態密封的環形管密封圈，所述支撐件為耐低溫材料制成的環形棒或環形管，環形棒或環形管的材料直徑小于管的管內徑。這種設計結構簡單、加工成本低；環形棒或環形管可以提供支撐力保護管，并且能與管平緩、全面的貼合，其支撐效果好；而且不影響管的柔軟度和密封性能。

進一步的，上述一種用于超低溫動態密封的環形管密封圈，所述支撐件為金屬薄片螺旋纏繞而成的彈簧圈，或者為設有開口的金屬薄管，所述彈簧圈或金屬薄管呈環形。這種設計的支撐件結構穩定、使用壽命長，提供穩定的支撐力保護管；高壓流體進入管后，能快速充滿管的中空腔體，密封速度快、效果好。

進一步的，上述一種用于超低溫動態密封的環形管密封圈，所述管設有呈環狀的支座，所述支座與外部安裝環形管密封圈用的安裝面相連。這種設計密封圈的安裝穩定、可靠，使密封圈不易傾斜、移位。