一种超高动态压力腔室的密封装置

1.本发明涉及密封设备技术领域，特别是涉及一种超高动态压力腔室的密封装置。


背景技术：

2.工业发展离不开各式各样的压力容器，而容器腔体的密封特性又是压力容器设计的重中之重，关乎着压力容器是否能满足人民对化工生产、气体运输和动力输出等等要求。根据我国《压力容器安全技术监察规程》可将压力容器分为低压(设计压力为0.1mpa～1.6mpa，代号l)中压(设计压力为1.6mpa～10mpa，代号m)高压(设计压力为10mpa～100mpa，代号h超高压(设计压力大于100mpa，代号u)四个压力等级。容器的密封性良好有时可直接提高化工生产的生产效率，实现生产效益的提升，一些特定物质的合成甚至需要一个超高压力的环境，一些特殊设备的运行则需要在超高压的环境进行等等。密封性不好不仅会影响容器腔体的工作效果，还会缩短部分零部件的使用寿命，更有甚会引发物料泄露，甚至爆炸，造成设备损坏与巨大经济损失，导致环境破坏及人员伤亡等安全事故。随着工业的快速发展，对高压腔体的气体密封性的要求越来越高，且压力容器内的压力大都是非静态过程，目前急需一种可以应对超高动态压力腔体的气体密封。
3.目前，普通密封技术，如气体输送或气体压缩机，汽车发动机气缸的密封一般最多只能承受几十兆帕的压力，且一些容器腔室内的气体压力在工作时并非时刻保持不变，当压力发生变化时，对腔室与密封装置都会产生冲击型的压力，现有密封技术或装置远远不能满足超高动态压力腔室的气体密封要求，常见的高压密封件(多级组合密封件和可控机械密封圈)一般不能承载冲击型压力，且多见于轴向液体密封，用途具有局限性。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种超高动态压力腔室的密封装置，以解决上述现有技术存在的问题，在受到超高冲击型压力情况下，通过环形凸起的设置，使得压力集中在顶盖的中间位置处，降低顶盖外周边缘所受到的压力，保证了密封效果。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种超高动态压力腔室的密封装置，包括同轴卡接在腔室开口处的底座，所述底座内侧端部的外周边缘与所述腔室开口处的内周壁之间具有环形间隔，所述环形间隔内套设有用于将其封堵的弹性密封圈组件，所述弹性密封圈组件的端面沿轴向凸出所述底座的内侧端部，且所述底座的内侧端部上设有压紧所述弹性密封组件的顶盖，所述顶盖的外周边缘抵近所述腔室开口处的内周壁，所述顶盖远离所述底座的端面上设有与其同轴设置的环形凸起，所述环形凸起的外周边缘与所述腔室开口处的内周壁间隔设置，且所述环形凸起沿所述顶盖径向与所述环形间隔对应设置，所述环形凸起呈沿轴向远离所述顶盖的方向逐渐朝其外周侧倾斜的结构，所述底座的外侧端部抵接有闩体，所述闩体可拆卸连接在所述腔室开口处。
6.优选的，所述弹性密封组件包括套设在所述环形间隔处的弹性密封圈、压接所述弹性密封圈的压环，所述压环位于所述弹性密封圈和所述顶盖之间，所述压环未接触所述
弹性密封圈的端面凸出于所述底座的内侧端部，并与所述顶盖相贴合。
7.优选的，所述底座包括支撑段，所述支撑段外周壁抵近所述腔室开口处的的内周壁，所述支撑段上设有与所述环形间隙相接且用于支撑所述弹性密封圈的环形支撑面。
8.优选的，所述支撑面沿轴向远离所述弹性密封圈的方向逐渐朝其外周侧倾斜，所述支撑面与所述弹性密封圈之间设有高压密封环，所述高压密封环上设有与所述支撑面相贴合的倒角。
9.优选的，所述高压密封环与所述弹性密封圈之间设有低压密封环，所述低压密封环的一端与所述高压密封环密实贴合，另一端的端面与所述压环靠近所述弹性密封圈的一侧相平行。
10.优选的，所述底座还包括位于所述支撑段远离所述顶盖侧的卡接段，所述卡接段的外周边缘沿所述支撑段径向凸出于其外周壁，并嵌合在所述腔室开口处的内周壁上。
11.优选的，所述腔室开口处的内周壁上设有与所述卡接段结构相匹配的环形缺口，所述环形缺口上设有靠近所述支撑段的环形端面，所述卡接段搭接在所述环形端面上，且所述环形端面所在平面与所述卡接段的径向相平行。
12.优选的，所述卡接段与所述环形端面之间挤压设有密封铜环。
13.优选的，所述腔室开口包括供整个所述底座进入其内部的进口段，所述进口段与所述卡接段同轴设置，且所述进口段的内周壁上设有与闩体螺纹连接的螺纹结构。
14.优选的，所述闩体包括抵接在所述卡接段上且与其同轴设置的凸台，所述凸台的径向截面小于所述卡接段的径向截面。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.第一，首先通过将底座卡接在腔室开口处的内周壁上，并通过闩体可拆卸连接在腔室开口处将底座顶紧牢固，保证底座在受到腔室内压力时其位置不会发生变化，进而在底座与腔室开口内周壁之间的环形间隔内套设弹性密封圈组件，并通过顶盖对其进行压制，使得弹性组件在环形间隔内变形，并将环形间隔进行封堵，完成对底座与腔室开口之间的密封，进一步的在整个装置承压的过程中，超高冲击型压力会率先冲击顶盖，顶盖上的环形凸起内侧逐渐朝顶盖中间位置聚拢，以引导超高压冲击气体向顶盖中心汇聚，加强顶盖对弹性密封组件的挤压，由于顶盖与底座完成连接后，顶盖已经对弹性密封组件有一定的挤压，弹性密封组件受压形变初步填充了环形间隔，此时受到高压冲击气体的作用，加大了顶盖对弹性密封组件的挤压，使得弹性密封组件形变更加充分，对环形间隔的填补更加充实，提高了密封效果，进一步的，由于顶盖上的环形凸起内侧逐渐朝顶盖中间位置聚拢，超高压冲击气体在沿环形凸起外周侧流动的过程中，其沿轴向流动过程中，流通截面逐渐扩大，气体流量不变进而使得冲击气体的速度减小，冲击在顶盖和环形间隔处的气体压力也就逐渐减小，间接加强了整个装置的密封效果。
17.第二，弹性密封组件包括套设在环形间隔处的弹性密封圈、压接弹性密封圈的压环，压环位于弹性密封圈和顶盖之间，压环未接触弹性密封圈的端面凸出于底座的内侧端部，并与顶盖相贴合，通过设置压环既能够保证顶盖对弹性密封圈足够的压紧作用，使得弹性密封圈能够充分封堵环形间隔，又能够通过压环与顶盖的密实配合，保证了压紧方向和压紧效果。
18.第三，底座包括支撑段，支撑段外周壁抵近腔室开口处的内周壁，支撑段上设有与
环形间隙相接且用于支撑弹性密封圈的环形支撑面，使得弹性密封圈能够在环形支撑面和压环之间充分变形，进而保证了对环形间隔密实封堵的效果。
19.第四，支撑面沿轴向远离弹性密封圈的方向逐渐朝其外周侧倾斜，支撑面与弹性密封圈之间设有高压密封环，高压密封环上设有与支撑面相贴合的倒角，由上可知，通过倒角与倾斜的支撑面相配合，以改变气体溢出流向，进而阻碍气体溢出，进一步起到密封作用。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明底座和腔室开口处连接的剖面图；
22.图2为本发明顶盖结构示意图；
23.图3为本发明底座的整体结构示意图；
24.其中，1-腔室开口、2-顶盖、3-螺钉、4-底座、5-压环、6-弹性密封圈、7-低压密封环、8-高压密封环、9-密封铜环、10-螺纹结构、11-凸台、12-闩体、13-支撑段、14-卡接段、15-环形缺口、16-环形凸起、17-倒角、18-支撑面、19-螺纹孔。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.本发明的目的是提供一种超高动态压力腔室的密封装置，以解决上述现有技术存在的问题，在受到的超高冲击型压力情况下，通过环形凸起的设置，使得压力集中在顶盖的中间位置处，并减少顶盖外周边缘所受到的压力，保证了密封效果。
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
28.请参考图1至图3，本实施例提供一种超高动态压力腔室的密封装置，包括同轴卡接在腔室开口1处的底座4，优选的底座4采用硬质材料制作而成，保证其连接和支撑强度，例如选用硬质的金属材料制作，底座4内侧端部的外周边缘与腔室开口1处的内周壁之间具有环形间隔，环形间隔内套设有用于将其封堵的弹性密封圈6组件，弹性密封圈6组件的端面沿轴向凸出底座4的内侧端部，且底座4的内侧端部上设有压紧弹性密封组件的顶盖2，优选的顶盖2通过均匀分布的螺钉3连接在底座4上，顶盖2和底座4上均开设有供螺栓穿设的螺纹孔19，且各螺纹孔19一一对应，顶盖2的外周边缘抵近腔室开口1处的内周壁，顶盖2远离底座4的端面上设有与其同轴设置的环形凸起16，环形凸起16的外周边缘与腔室开口1处的内周壁间隔设置，且环形凸起16沿顶盖2径向与环形间隔对应设置，环形凸起16呈沿轴向远离顶盖2的方向逐渐朝其外周侧倾斜的结构，底座4的外侧端部抵接有闩体12，闩体12可
拆卸连接在腔室开口1处，首先通过将底座4卡接在腔室开口1处的内周壁上，并通过闩体12可拆卸连接在腔室开口1处将底座4顶紧牢固，保证底座4在受到腔室内压力时其位置不会发生变化，进而在底座4与腔室开口1内周壁之间的环形间隔内套设弹性密封圈6组件，并通过顶盖2对其进行压制，使得弹性组件在环形间隔内变形，并将环形间隔进行封堵，完成对底座4与腔室开口1之间的密封，进一步的在整个装置承压的过程中，超高冲击型压力会率先冲击顶盖2，顶盖2上的环形凸起16内侧逐渐朝顶盖2中间位置聚拢，以引导超高压冲击气体向顶盖2中心汇聚，加强顶盖2对弹性密封组件的挤压，由于顶盖2与底座4完成连接后，顶盖2已经对弹性密封组件有一定的挤压，弹性密封组件受压形变初步填充了环形间隔，此时受到高压冲击气体的作用，加大了顶盖2对弹性密封组件的挤压，使得弹性密封组件形变更加充分，对环形间隔的填补更加充实，提高了密封效果，进一步的，由于顶盖2上的环形凸起16内侧逐渐朝顶盖2中间位置聚拢，超高压冲击气体在沿环形凸起16外周侧流动的过程中，其沿轴向流动过程中，流通截面逐渐扩大，气体流量不变进而使得冲击气体的速度减小，冲击在顶盖2和环形间隔处的气体压力也就逐渐减小，间接加强了整个装置的密封效果。
29.其中，弹性密封组件包括套设在环形间隔处的弹性密封圈6、压接弹性密封圈6的压环5，优选的弹性密封圈6为橡胶密封圈等，压环5采用硬质金属材料制作，压环5位于弹性密封圈6和顶盖2之间，压环5未接触弹性密封圈6的端面凸出于底座4的内侧端部，并与顶盖2相贴合，通过设置压环5既能够保证顶盖2对弹性密封圈6足够的压紧作用，使得弹性密封圈6能够充分封堵环形间隔，又能够通过压环5与顶盖2的密实配合，保证了压紧方向和压紧效果。
30.而且，底座4包括支撑段13，支撑段13外周壁抵近腔室开口1处的内周壁，支撑段13上设有与环形间隙相接且用于支撑弹性密封圈6的环形支撑面18，使得弹性密封圈6能够在环形支撑面18和压环5之间充分变形，进而保证了对环形间隔密实封堵的效果。
31.作为优选的，支撑面18沿轴向远离弹性密封圈6的方向逐渐朝其外周侧倾斜，支撑面18与弹性密封圈6之间设有高压密封环8，高压密封环8上设有与支撑面18相贴合的倒角17，由上可知，通过倒角17与倾斜的支撑面18相配合，以改变气体溢出流向，进而阻碍气体溢出，进一步起到密封作用。
32.进一步的，高压密封环8与弹性密封圈6之间设有低压密封环7，优选的高压密封环8和低压密封环7均采用硬质金属材料制作，低压密封环7的一端与高压密封环8密实贴合，优选的其与高压密封环8的端面平行贴合，且平行的方向沿环形间隔的径向，另一端的端面与压环5靠近弹性密封圈6的一侧相平行，通过设置低压密封环7使得弹性密封圈6与支撑面18相隔，避免弹性密封圈6在被挤压后与倾斜的支撑面18相接触，容易损坏弹性密封圈6，而且通过低压密封环7端面与压环5相平行，保证了弹性密封圈6在两者之间的变形效果，即能够沿环形间隔径向延伸，以充分对环形间隔形成阻隔。
33.作为本发明优选的实施方式，底座4还包括位于支撑段13远离顶盖2侧的卡接段14，卡接段14的外周边缘沿支撑段13径向凸出于其外周壁，并嵌合在腔室开口1处的内周壁上，通过设置卡接段14以保证底座4在腔室开口1处的位置轴向固定，具体的，其配合闩体12挤压卡接段14，既能够保证底座4不会被超高压气体冲击后朝腔室开口1处外侧移动，又能够避免在闩体12的挤压下朝腔室开口1处内侧移动。
34.其中，腔室开口1处的内周壁上设有与卡接段14结构相匹配的环形缺口15，环形缺
口15上设有靠近支撑段13的环形端面，卡接段14搭接在环形端面上，通过设置环形缺口15，使得卡接段14能够快速搭接在环形缺口15上，并完成对底座4的固定，且环形端面所在平面与卡接段14的径向相平行，保证了底座4沿腔室开口1处的轴向固定，进一步通过设置环形缺口15，使得卡接部与环形缺口15处相接触后，形成l形的接触面，以改变气体溢出流向，充分提高密封性，优选的，而且支撑段13的外周壁和卡接段14的连接处形成l形的侧面，环形缺口15处形成与l形的侧面相配合的l形结构。
35.而且，卡接段14与环形端面之间挤压设有密封铜环9，由于密封铜环9材质较软，在使用过程中，通过闩体12挤压卡接部，使得密封铜环9在卡接段14和环形端面之间形变，并充分填充两者之间的缝隙，进一步提高整体的密封性能。
36.进一步的，腔室开口1包括供整个底座4进入其内部的进口段，具体的，进口段的径向截面大于底座4任一处的径向截面，使得底座4能够方便的穿过进口段，并卡接在相应位置处，进口段与卡接段14同轴设置，且进口段的内周壁上设有与闩体12螺纹连接的螺纹结构10，通过设置螺纹结构10，使得闩体12能够快速旋转，并完成对卡接段14顶紧的工作。
37.作为优选的，闩体12包括抵接在卡接段14上且与其同轴设置的凸台11，凸台11的径向截面小于卡接段14的径向截面，通过设置凸台11能够不受环形缺口15的结构影响，能够直接抵接在卡接段14上，进而能够充分对底座4顶紧。
38.根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。
39.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
40.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。