[發明專利]三角形環的桿密封

在審

• 申請號: 201810025823.8
• 申請日: 2018-01-01
• 公開（公告）號: CN108547950A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 徐長祥;張曉忠
• 申請（專利權）人: 保一集團有限公司
• 主分類號: F16J15/20
• 分類號: F16J15/20;F16J15/24;F16K41/06
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一種等邊三角形環的圓柱桿壓緊密封及一種可與之匹配使用的等邊三角形環的球形桿肩自密封，其結構規則是首先利用軟等邊三角形密封環的硬壓環的楔功能將桿密封的原始軸向壓緊力2f變換為兩個軟三角形密封環分別對圓柱桿和球形桿肩的徑向密封壓緊力4f/√3和2f，并確保軟密封環由大空間至小空間受壓而可各向相同傳遞壓力，然后截除三角形環密封的離桿角頂以賦予容腔一個開口或一個對軟環的軸向壓縮余量，最后又利用軸向無壓縮抗力的反擠出環，如金屬C形環，關閉開口而為容腔中受壓軟環的密封變形提供充分支撐。

技術領域

本發明屬流體動力傳輸與流體介質輸送系統技術領域，涉及活動桿或軸與其殼間的密封，特別涉及活動桿或軸與其稱之為閥體、閥蓋、缸體或缸蓋等的殼間的三角形環壓緊密封。

背景技術

流體動力傳輸系統需要通過活塞桿外傳桿殼內的流體動力，流體介質輸送系統需要通過桿操作控制桿殼內的介質流動。這些活動桿與其殼間都需要密封。靠安裝壓力致密封的密封叫壓緊密封，靠流體壓力致密封的密封叫自緊密封。作為這些活動桿與其殼間不可或缺的桿柱面壓緊密環的材料至少應軟而耐磨，其橫截面形狀起碼應有利其壓環將原始軸向壓緊力轉換為徑向密封力；即作為活動桿或軸的柱面軟環壓緊密封至少應能有效正交傳遞壓力的能力。但是，眾所周知，能有效正交傳遞壓力的物體只能是有楔功能的剛體和無擠出間隙的封閉液體。

由本發明人提出的材料的密封機理可知(參見ZL201210070823.2)，液體能各向及時相同傳遞壓力的能力源自其軟而體積不可壓縮性——“軟”則致其一受壓便有變形流動力，“體積不可壓縮性”則致其一受壓各向便有相同變形流動力；由物質的體積模量K＝E/[3(1-2μ/]可知，泊松比值μ越接近0.5的物質，其體積不可壓縮性越接近無窮大；常溫下的普通物質的泊松比值大于0小于0.5，但其同比溫度(為物質的實際絕對溫度與物質的熔點絕對溫度之比)大于0.5時，其泊松比值將趨近0.5，并且其同比溫度越趨近1即越趨近熔點時，其泊松比值越逼近0.5，反之亦然；因此，可以說，泊松比值μ是物質的體積不可壓縮性指數和液性指數，或者說，常溫下的普通物質既有固性又有液性，而且泊松比值μ越趨近0.5的物質越趨近有充分液性；也就是說，一切泊松比值接近0.5軟材料，如橡膠、聚四氟乙烯等塑料、鉛以及金等，都可簡單用于制作常溫下需要正交傳遞壓力的密封環；由于材料的泊松比值是其非受壓方向與受壓方向的正交應變比，因此，一切泊松比值小于0.5軟材料都可通過一個泊松變形補償角將其正交應變比值補償到0.5而也可用于制作常溫下需要正交傳遞壓力的密封環——其實，泊松變形補償角是確保體積可壓縮的密封環受壓時全都能由大空間至小空間受壓而致其在與壓力垂直的非受壓方向的變形量增加；由于將密封環材的泊松應變比由0補償到0.5或由0.5抵消到0的角度為Arctan(h/d)(其中h和d分別為密封環的高度和內徑)，不僅非常小而且所改變的僅僅是環材達到正交應變比值極限的響應時間而不是極限值，或至多是消除環材的正交應變比值μ達到極限的滯后性，因此，只要一般環容腔有不小于Arctan(h/d)的可致環由大空間壓至小空間受壓的角度結構都符合要求；由于普通材料的泊松比值不僅隨溫度和壓力變化而變而且還是滯后壓力而變的，因此，即使常溫下泊松比值為0.5的材料也需要一個泊松變形補償角，才能確保其密封環在工作壓力和溫度范圍都能及時有效正交傳遞壓力；所以，如圖1～3所示，只有三角形密封環才可利用硬壓環的楔功能將對軟密封環的原始軸向緊固力放大為致軟密封環整體由大空間至小空間的壓力而及時有效為桿提供徑向密封壓應力。