本发明专利技术公开了高压自紧式密封结构及其使用方法，密封结构中，壳体内部设有腔体；芯轴自下而上包括大径段，中间段和小径段；芯轴设有气体通道；法兰设有中心通孔，法兰下端面设有凸缘。本发明专利技术使用方法为：将柔性密封组件套于芯轴中间段外侧；使芯轴的小径段穿过法兰的中心通孔；在壳体腔体中放入待密封产品；将法兰固定安装于壳体上端，并使法兰的凸缘外表面、柔性密封组件外表面和芯轴的大径段自上而下与壳体所设腔体内表面配合；压紧机构下压法兰，实现初始密封；对壳体内充压，实现加压密封。本发明专利技术密封结构可以广泛应用于高压容器的密封领域，具有结构简单，密封可靠、结构新颖，适应性强的优势。适应性强的优势。适应性强的优势。
【技术实现步骤摘要】
一种高压自紧式密封结构及其使用方法
[0001]本专利技术涉及一种高压自紧式密封结构及其使用方法，应用于压力容器的密封，特别是高压和超高压结构的密封，属于密封
技术介绍
[0002]高压容器广泛应用于航空航天、石油化工等领域，对于盛装有毒有害、易燃易爆介质的高压容器而言，密封结构的可靠性尤为重要。相对于强制式密封，利用操作压力压紧密封元件的自紧式密封更加可靠和紧凑，自紧式密封的预紧螺栓仅提供初始密封所需要的力，压力越高，密封越可靠。目前常用的高压自紧式密封形式主要有双锥密封、伍德密封。双锥密封属于径向自紧式密封，这种结构要求两锥面上的密封比压必须大于金属垫片所需要的密封比压，密封性能严重依赖双锥环材料的选择；伍德密封虽然密封性能可靠，但其结构复杂，装配要求高，且空间占用较多。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种高压自紧式密封结构及其使用方法。高压自紧式密封结构包括法兰，壳体，芯轴，柔性密封组件和压紧机构；
[0004]壳体上端开口，内部设有腔体；芯轴为阶梯轴结构，自下而上包括大径段，中间段和小径段，所述中间段直径小于大径段直径且大于小径段直径；记大径段和中间段之间的轴肩为第一轴肩，中间段和小径段之间的轴肩为第二轴肩；芯轴设有连通外部气源和壳体所设腔体的气体通道；法兰设有中心通孔，法兰下端面设有凸缘。本专利技术使用方法包括：将柔性密封组件套于芯轴中间段外侧；使芯轴的小径段穿过法兰的中心通孔，并使法兰的凸缘内表面与芯轴中间段外侧配合；在壳体所设腔体中放入待密封产品；将法兰固定安装于壳体上端，并使法兰的凸缘外表面、柔性密封组件外表面和芯轴的大径段自上而下与壳体所设腔体内表面配合；压紧机构下压法兰，进而将柔性密封组件压紧在芯轴的第一轴肩上，实现初始密封；外部气源通过芯轴的气体通道向壳体所设腔体内充压，顶起芯轴直至芯轴第二轴肩与法兰的下端面接触，进一步压缩柔性密封组件，实现加压密封。本专利技术密封结构可以广泛应用于高压容器的密封领域，具有结构简单，密封可靠、结构新颖，适应性强的优势。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高压自紧式密封结构，包括法兰，壳体，芯轴，柔性密封组件和压紧机构；
[0007]壳体上端开口，内部设有腔体；
[0008]芯轴为阶梯轴结构，自下而上包括大径段，中间段和小径段，所述中间段直径小于大径段直径且大于小径段直径；记大径段和中间段之间的轴肩为第一轴肩，中间段和小径段之间的轴肩为第二轴肩；芯轴设有连通外部气源和壳体所设腔体的气体通道；
[0009]法兰设有中心通孔，法兰下端面设有凸缘；
[0010]柔性密封组件套于芯轴中间段外侧，芯轴的小径段穿过法兰的中心通孔，法兰固
定安装于壳体上端，法兰的凸缘外表面、柔性密封组件外表面和芯轴的大径段自上而下与壳体所设腔体内表面配合，法兰的凸缘内表面与芯轴中间段外侧配合，压紧机构向下压紧法兰，由于凸缘下端面与柔性密封组件接触，通过凸缘下端面将柔性密封组件压紧在芯轴的第一轴肩上，实现初始密封；
[0011]初始密封状态下，法兰的下端面与芯轴第二轴肩之间设有空隙，外部气源通过芯轴的气体通道向壳体所设腔体内充压，顶起芯轴直至芯轴第二轴肩与法兰的下端面接触，进一步压缩柔性密封组件，实现加压密封。
[0012]进一步的，上述高压自紧式密封结构的柔性密封组件包括两个O型橡胶圈和一个位于两个O型橡胶圈之间的金属挡圈。初始密封时，法兰的凸缘下端面压紧位于上方的O型橡胶圈，进而使位于下方的O型橡胶圈压紧芯轴的第一轴肩。
[0013]进一步的，上述高压自紧式密封结构的压紧机构为压紧螺母，压紧螺母与芯轴的小径段螺纹连接，压紧螺母下端与法兰的上端面配合，拧紧压紧螺母实现对法兰的向下压紧。
[0014]进一步的，上述高压自紧式密封结构还包括六角头螺栓，所述法兰利用六角头螺栓固定安装于壳体上端；
[0015]所述壳体内部腔体的上边缘设有倒角。
[0016]进一步的，上述高压自紧式密封结构中，法兰的凸缘内表面与芯轴中间段外侧为间隙配合，法兰的凸缘外表面和芯轴的大径段与壳体所设腔体内为间隙配合；芯轴中间段外径与法兰的凸缘外径相等。
[0017]进一步的，所述柔性密封组件以及法兰凸缘的高度之和大于芯轴中间段高度，所述法兰凸缘的高度为法兰凸缘下端与法兰凸缘内部的法兰下端面的距离。
[0018]上述高压自紧式密封结构在初始密封状态下，法兰的下端面与芯轴第二轴肩之间所设空隙为O型橡胶圈内径的0.5～0.7倍。
[0019]进一步的，上述高压自紧式密封结构还包括设于所述壳体腔体中的支撑固定组件，所述支撑固定组件用于支撑固定待密封产品，包括上固定块和下支撑块。
[0020]进一步的，上述高压自紧式密封结构的上固定块和下支撑块均由聚四氟乙烯制成，上固定块和下支撑块上均开有凹槽，所述凹槽分别连通上固定块和下支撑块的上方和下方，用于提供壳体内的气体泄出的通路。
[0021]上述一种高压自紧式密封结构的使用方法，包括如下步骤：
[0022]S1将柔性密封组件套于芯轴中间段外侧；
[0023]S2使芯轴的小径段穿过法兰的中心通孔，并使法兰的凸缘内表面与芯轴中间段外侧配合；
[0024]S3在壳体所设腔体中放入待密封产品；
[0025]S4将法兰固定安装于壳体上端，并使法兰的凸缘外表面、柔性密封组件外表面和芯轴的大径段自上而下与壳体所设腔体内表面配合；
[0026]S5压紧机构下压法兰，进而将柔性密封组件压紧在芯轴的第一轴肩上，实现初始密封；此时，法兰的下端面与芯轴第二轴肩之间存在空隙；
[0027]S6外部气源通过芯轴的气体通道向壳体所设腔体内充压，顶起芯轴直至芯轴第二轴肩与法兰的下端面接触，进一步压缩柔性密封组件，实现加压密封。
[0028]进一步的，上述高压自紧式密封结构的使用方法，还包括步骤S7：
[0029]使壳体所设腔体内的气体通过芯轴的气体通道到达外界环境，实现自紧式密封结构的泄压。
[0030]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0031](1)本专利技术利用柔性密封组件、芯轴、法兰和壳体的配合，得到了一种高压自紧式密封结构，使芯轴受压后主动压紧柔性密封组件，达到自紧的效果，本专利技术密封结构可以广泛应用于高压容器的密封领域，具有结构简单，密封可靠、结构新颖，适应性强的优势；
[0032](2)本专利技术将柔性密封组件设计为两个O型橡胶圈之间夹一个金属挡圈的结构，第一道密封建立后，第二道密封被第一道密封压得更紧，从而可以达到自适应压紧的效果；
[0033](3)本专利技术通过合理设计柔性密封组件的压缩量，使得柔性密封组件仅一小部分内压力，降低了柔性密封组件因受力过大而被破坏的可能性，进一步提高了容器密封的可靠性。
附图说明
[0034]图1为本专利技术高压自紧式密封结构的装配剖视图；
[0035]图2为本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高压自紧式密封结构，其特征在于，包括法兰(1)，壳体(2)，芯轴(3)，柔性密封组件和压紧机构；壳体(2)上端开口，内部设有腔体；芯轴(3)为阶梯轴结构，自下而上包括大径段，中间段和小径段，所述中间段直径小于大径段直径且大于小径段直径；记大径段和中间段之间的轴肩为第一轴肩，中间段和小径段之间的轴肩为第二轴肩；芯轴(3)设有连通外部气源和壳体(2)所设腔体的气体通道；法兰(1)设有中心通孔，法兰(1)下端面设有凸缘；柔性密封组件套于芯轴(3)中间段外侧，芯轴(3)的小径段穿过法兰(1)的中心通孔，法兰(1)固定安装于壳体(2)上端，法兰(1)的凸缘外表面、柔性密封组件外表面和芯轴(3)的大径段自上而下与壳体(2)所设腔体内表面配合，法兰(1)的凸缘内表面与芯轴(3)中间段外侧配合，压紧机构向下压紧法兰(1)，进而通过凸缘下端面将柔性密封组件压紧在芯轴(3)的第一轴肩上，实现初始密封；初始密封状态下，法兰(1)的下端面与芯轴(3)第二轴肩之间设有空隙，外部气源通过芯轴(3)的气体通道向壳体(2)所设腔体内充压，顶起芯轴(3)直至芯轴(3)第二轴肩与法兰(1)的下端面接触，进一步压缩柔性密封组件，实现加压密封。2.根据权利要求1所述的一种高压自紧式密封结构，其特征在于，所述柔性密封组件包括两个O型橡胶圈(5)和一个位于两个O型橡胶圈(5)之间的金属挡圈(6)。3.根据权利要求1所述的一种高压自紧式密封结构，其特征在于，所述压紧机构为压紧螺母(7)，压紧螺母(7)与芯轴(3)的小径段螺纹连接，压紧螺母(7)下端与法兰(1)的上端面配合，拧紧压紧螺母(7)实现对法兰(1)的向下压紧。4.根据权利要求1所述的一种高压自紧式密封结构，其特征在于，还包括六角头螺栓(4)，所述法兰(1)利用六角头螺栓(4)固定安装于壳体(2)上端；所述壳体(2)内部腔体的上边缘设有倒角。5.根据权利要求1所述的一种高压自紧式密封结构，其特征在于，所述法兰(1)的凸缘内表面与芯轴(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：范文强，刘广续，许静，范玉超，杜疆，胡敏，段立立，
申请(专利权)人：西安航天发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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