[發明專利]一種可分析O型圈截面直徑對高壓密封性能影響的內傾斜角測試裝置

有效

• 申請號: 202011183506.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112304530B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: 郭飛;黃毅杰;王文虎;項沖;張兆想;程甘霖;譚磊;賈曉紅;王玉明
• 申請（專利權）人: 清華大學;廣州國機密封科技有限公司
• 主分類號: G01M3/26
• 分類號: G01M3/26;G01M13/005
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種可分析O型圈截面直徑對高壓密封性能影響的內傾斜角測試裝置，包括筒體，活動蓋的中下部伸入筒體與筒體連接，活動蓋的下部為錐形結構，測試用O型圈設置于該錐形結構外側壁的環形密封槽中，活動蓋通過中部外側壁上凸起的螺旋塊與筒體內側壁的螺旋槽配合實現旋轉，筒體底部連通進氣管路和出氣管路，活動蓋的中部為環形凸起，螺旋塊設置在環形凸起外的底側位置，螺旋面帶有內傾斜角，相應地，筒體內部均布有螺旋槽，且螺旋槽特征角與螺旋塊相關特征角匹配。本發明通過活動蓋底部密封槽和筒體錐面配合間隙的改變，實現測試用O型圈截面直徑的控制，通過壓力檢測表以及閥門配合實現測試裝置的氣體回收、超壓溢流和壓力波動下卸荷。

技術領域

本發明屬于高壓氣體密封技術領域，特別涉及一種可分析O型圈截面直徑對高壓密封性能影響的內傾斜角測試裝置。

背景技術

密封部件是高壓儲氫容器不可缺少的重要組成部分，其往往又是最薄弱環節，尤其在高壓氫氣環境下，其使用條件更加苛刻。高壓氫氣密封技術是確保高壓儲氫容器安全可靠使用必不可少的關鍵技術，密封效果的好壞，直接影響到高壓儲氫容器能否維持所需的內部壓力以及發生氫氣泄漏的可能性，進而影響到相關操作人員的生命安全和設備的財產安全。因此，有必要對高壓氫氣密封部件進行研究。

高壓儲氫容器用密封部件中使用最普遍的是橡膠O型圈，其工作原理在于：通過裝配時過盈預緊使O型圈發生形變產生接觸應力；工作狀態時，高壓介質進入密封溝槽產生壓力，將O型圈擠入溝槽一側，表面接觸應力進一步增大；當O型圈表面接觸應力大于介質壓力時，O型圈起到應有的密封作用；此外，還需避免O型圈在工作過程中發生擠出失效或者因應力集中過大而產生裂紋引起失效。

在密封圈截面形狀不變(“O”型)的情況下，密封接觸應力和應力分布將與密封圈截面直徑密切相關，特別是密封圈截面直徑亦直接關乎密封溝槽處應力集中對其整體的影響程度，選取合適的密封圈截面直徑可在保證橡膠O型圈密封性能的同時有效地避免其擠出失效。需要分析橡膠O型圈截面直徑對高壓密封性能影響，比較不同截面直徑橡膠O型圈所能達到的最高密封介質壓力，并以此為基礎實現密封圈參數的優化和密封性能的提高。而目前的測試裝置主要實現了不同橡膠O形圈線徑變化影響的分析，針對O型圈截面直徑對高壓密封性能影響的測試裝置不夠成熟，導致對于不同截面直徑橡膠O型圈所能達到的最高密封介質壓力的分析難以進行，為高壓氫氣用橡膠O形圈截面直徑的選取增加了困難。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種可分析O型圈截面直徑對高壓密封性能影響的內傾斜角測試裝置，可以分析不同截面直徑橡膠O型圈所能達到的最高密封介質壓力，且測量更為準確。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種可分析O型圈截面直徑對高壓密封性能影響的內傾斜角測試裝置，其特征在于，包括筒體5，活動蓋4的中下部伸入筒體5與筒體5連接，活動蓋4的下部為錐形結構，筒體5相應內側壁為與該錐形結構匹配的錐面結構，測試用O型圈7設置于該錐形結構外側壁的環形密封槽中，活動蓋4通過中部外側壁上凸起的螺旋塊與筒體5內側壁的螺旋槽配合實現旋轉，所述筒體5的底部通過氣管13連通進氣管路和出氣管路，所述進氣管路上沿進氣方向依次設置有氣瓶24、增壓箱23、進氣管路控制閥22和壓力檢測表21，所述出氣管路上并聯設置有出氣管路溢流閥17、出氣管路控制閥18和出氣管路電磁閥20，出氣管路末端連接氣體回收瓶19，其中，所述活動蓋4的中部為環形凸起，螺旋塊設置在環形凸起外的底側位置，螺旋角為θ，螺旋面帶有內傾斜角α，相應地，筒體5內部設置有與螺旋塊數量一致的螺旋槽，且螺旋槽特征角與螺旋塊相關特征角匹配。

所述活動蓋4的頂部通過壓緊螺釘1安裝有壓頂環2和啟閉桿3，利用啟閉桿3逆時針或順時針的旋轉，帶動活動蓋4逆時針或順時針的旋轉，通過螺旋塊和螺旋槽對應螺旋面的配合實現活動蓋4垂直方向即軸向的升降，進而通過環形密封槽和筒體5錐面配合間隙的改變，實現測試用O型圈7截面直徑的控制。