[發(fā)明專利]熱等靜壓機端蓋密封結(jié)構(gòu)及方法

在審

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• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN115992883A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李世珩;許雙喜;曹彥海;朱軍;柴神洲;王賢驥
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: F16J15/10
• 分類號: F16J15/10;F16J15/12;F16J13/02
• 代理公司: 株洲湘知知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43232
• 代理人: 蘇娟

熱等靜壓機端蓋密封結(jié)構(gòu)，包括缸體和端蓋，端蓋伸入至缸體中，缸體內(nèi)設(shè)有將端蓋密封的密封組合，端蓋底部固定冷卻蓋，冷卻蓋頂面上設(shè)置與外接水源連接的循環(huán)水道和與端蓋底面密封配合的O型密封圈，密封組合包括同軸固定在冷卻蓋外周且與缸體內(nèi)壁密封接觸的下層密封架組件和位于下層密封架組件上方的上層密封圈組件，上層密封圈組件包括橫截面呈倒U字型的無骨架密封圈和銅支撐環(huán)，無骨架密封圈的內(nèi)環(huán)與冷卻蓋外壁接觸且兩者間形成間隙，外環(huán)與缸體內(nèi)壁接觸且兩者也形成間隙，銅支撐環(huán)與無骨架密封圈頂面斜面配合并與缸體內(nèi)壁和端蓋底面分別貼合。本發(fā)明延長熱等靜壓機端蓋的密封壽命。本發(fā)明還提供一種熱等靜壓機端蓋密封方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱等靜壓機端蓋密封結(jié)構(gòu)及方法，屬于熱靜壓機技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱等靜壓機是利用熱等靜壓技術(shù)，在高溫高壓密封容器中，以高壓氬氣，氮氣等惰性氣體為介質(zhì)，對金屬粉末施加各向等靜壓力，容器內(nèi)溫度一般在1000-2000℃，內(nèi)部壓強可達上千兆帕，在高溫高壓的作用下，讓材料得以燒結(jié)和致密化，形成高致密度坯料或零件，可以替代鍛造，鑄造等傳統(tǒng)工藝，也可作為金屬注射成型，壓制和燒結(jié)等成型工藝的互補，是新材料研發(fā)的一種不可或缺的加工工藝。熱等靜壓機中的工作缸包括缸體和端蓋，將裝有工件的模具放入缸體內(nèi)，用端蓋封閉，端蓋通過密封架和主密封件密封，密封架設(shè)有一個或多個密封環(huán)，用于保護主密封件，主密封件采用銅密封圈和Y型密封圈組合使用來密封，當工作缸溫度和氣壓增加時，Y型密封圈的外唇邊和內(nèi)唇邊將充分張開，外唇邊和工作缸內(nèi)壁充分緊貼，內(nèi)唇邊與端蓋外壁充分緊貼，使工作缸內(nèi)形成一個密閉容器。隨著工作缸內(nèi)壓力增大，Y型密封圈對銅密封圈進行擠壓，使銅密封圈發(fā)生形變，分別與工作缸內(nèi)壁、端蓋外壁進行充分的機械密封，從而完成整個擠壓過程中的密封。

主密封件主要存在兩個問題需要解決：(1)需解決Y型密封圈外棱邊在高壓下被擠壓到銅密封圈與工作缸內(nèi)壁之間的間隙中的問題：由于Y型密封圈為橡膠圈，質(zhì)地較軟，在壓力不大時，Y型密封圈外棱邊在工作液的壓力下被擠壓到銅密封圈與工作缸內(nèi)壁的間隙中，隨著工作缸內(nèi)壓力的增大，銅密封圈變形充分，就會將Y型密封圈擠壓到間隙中的外棱邊切割掉；隨著使用次數(shù)的增加，Y型密封圈外棱邊損壞越來越大，最終形成密封失效；(2)在低壓下由于銅密封圈為Y型密封圈提供支撐，在較高的壓力下，工作缸的缸徑在處于不斷增大的過程中銅密封圈與缸體內(nèi)壁形成間隙會導(dǎo)致銅密封圈不能為Y型密封圈提供支撐，同樣會使密封失效。所以，如何解決好超高壓、高溫等靜壓機端蓋密封的密封問題，對于正常使用該設(shè)備有著非常重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的熱等靜壓機端蓋密封結(jié)構(gòu)，有效的提升了無骨架密封圈的密封可靠性和有效性，并延長了其使用壽命，保證對無骨架密封圈的有效支撐，無骨架密封圈、銅支撐環(huán)和缸體內(nèi)壁由內(nèi)向外依次壓緊，保證密封效果，降低密封失效概率，延長熱等靜壓機端蓋的密封壽命。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

熱等靜壓機端蓋密封結(jié)構(gòu)，包括缸體和蓋在缸體上的端蓋，端蓋伸入至缸體中，缸體內(nèi)設(shè)有將端蓋密封的密封組合，其特征在于：所述的端蓋底部固定用于冷卻端蓋和密封組合的冷卻蓋，冷卻蓋頂面上設(shè)置與外接水源連接的循環(huán)水道和與端蓋底面密封配合的O型密封圈，密封組合包括同軸固定在冷卻蓋外周且與缸體內(nèi)壁密封接觸的下層密封架組件和位于下層密封架組件上方的上層密封圈組件，上層密封圈組件包括橫截面呈倒U字型的無骨架密封圈和蓋在無骨架密封圈上的銅支撐環(huán)，無骨架密封圈的內(nèi)環(huán)與冷卻蓋外壁接觸且兩者間形成間隙，外環(huán)與缸體內(nèi)壁接觸且兩者也形成間隙，銅支撐環(huán)與無骨架密封圈頂面斜面配合并與缸體內(nèi)壁和端蓋底面分別貼合。

優(yōu)選的，下層密封架組件包括同軸固定在冷卻蓋底部的環(huán)形密封架和箍緊在環(huán)形密封架的凹槽中的銅密封環(huán)，銅密封環(huán)的數(shù)量為多個且分別與缸體內(nèi)壁密封接觸，冷卻蓋夾在端蓋和環(huán)形密封架之間，銅支撐環(huán)、冷卻蓋、環(huán)形密封架和缸體內(nèi)壁合圍形成環(huán)形腔，無骨架密封圈設(shè)置在環(huán)形腔中。

優(yōu)選的，所述的無骨架密封圈具有內(nèi)唇和外唇，內(nèi)唇和外唇之間形成倒U字型的倒U型腔，內(nèi)唇與冷卻蓋外壁過渡配合接觸，外唇與缸體內(nèi)壁過盈配合接觸。