一种超高压容器自增强的密封结构.pdf

本发明涉及一种超高压容器自增强的密封结构，属超高压容器自增强技术领域。该密封结构包括超高压容器本体、密封堵头、预紧螺塞和预紧锥杆。超高压容器本体上呈十字状设置有通孔A、通孔B、通孔C和通孔D；通孔D内的密封堵头上设置有预紧锥杆，预紧锥杆上螺纹安装有预紧螺塞，预紧螺塞上设置有外螺纹，预紧螺塞通过外螺纹与超高压容器本体螺纹连接。该密封结构克服了现有技术的缺点和不足，能够确保超高压下的密封可靠性，并且具有安装方便、预紧效果好的特点。

权利要求书
1.  一种超高压容器自增强的密封结构，包括超高压容器本体（1）、密封堵头（2）、预紧螺塞（4）和预紧锥杆（5），其特征在于：超高压容器本体（1）上呈十字状设置有通孔A（7）、通孔B（8）、通孔C（9）和通孔D（10）；通孔A（7）、通孔B（8）、通孔C（9）和通孔D（10）内分别安装有密封堵头（2），通孔A（7）、通孔B（8）和通孔C（9）外侧的密封堵头（2）上通过环形槽（13）安装有密封夹块（3），通孔D（10）内的密封堵头（2）上通过预紧锥杆孔（14）安装有预紧锥杆（5），预紧锥杆（5）上螺纹安装有预紧螺塞（4），预紧螺塞（4）上设置有外螺纹，预紧螺塞（4）通过外螺纹与超高压容器本体（1）螺纹连接。

2.  根据权利要求1所述的一种超高压容器自增强的密封结构，其特征在于：所述的通孔A（7）、通孔B（8）、通孔C（9）和通孔D（10）分别为锥形孔。

3.  根据权利要求1所述的一种超高压容器自增强的密封结构，其特征在于：所述的密封堵头（2）为锥形体。

4.  根据权利要求1所述的一种超高压容器自增强的密封结构，其特征在于：所述的通孔A（7）内的密封堵头（2）上设置有打压孔（11）。

5.  根据权利要求1所述的一种超高压容器自增强的密封结构，其特征在于：所述的通孔D（10）内的密封堵头（2）为三块组合切分式，三块组合切分式的密封堵头（2）各块之间的贴合端面上分别设置有咬合纹（12），咬合纹（12）之间设置有波纹橡胶垫（6）。

6.  根据权利要求1所述的一种超高压容器自增强的密封结构，其特征在于：所述的密封夹块（3）为弧形体，密封夹块（3）的下端面为斜形，密封夹块（3）通过斜形的下端面与环形槽（13）的配合活动插装在密封堵头（2）上。

说明书一种超高压容器自增强的密封结构
技术领域
本发明涉及一种超高压容器自增强的密封结构，属超高压容器自增强技术领域。
背景技术
随着近代工业技术的快速发展，超高压容器在化学工业、石油化学工业、粉末冶金等领域中使用的愈来愈广泛。在正常工作下，超高压容器内腔所承受压力较高，一般达到100MPa以上，如何保证在超高内压下提高压容器的承载能力一直是研究的热点。按照常规的弹性设计理论，只增大容器壁厚，对超高压容器提高屈服承载能力是有限的，容易导致应力沿壁厚方向分布的不均匀性，降低对容器结构材料的利用率与承载能力，同时在内腔壁面附近或者结构突变处产生应力集中现象明显，催生内壁面疲劳裂纹扩展。
自增强处理是提高超高压容器承载能力与寿命的一种有效措施，其实质是对服役前的超高压容器施加比工作压力高得多的内压，使内层材料在超高压液体的作用下发生塑性变形，而外层材料仍处于弹性变形阶段，在内部高压卸除后，外层材料压缩内层材料，使内腔表面产生残余压应力。残余压应力的存在可以部分抵消泵超高压容器内腔中的介质压力影响，因此，使得超高压容器的整体应力分布更加均匀，特别是能改善超高压容器中的应力集中状况，进而使得超高压容器的疲劳强度得以大幅度提高。
采用液体加压是超高压容器自增强处理中较常见的加压方式，即把超高压容器通孔全部密封，向其内部注入高压液体。一方面，要达到自增强处理后的效果，需要高压液体在超高压容器内有充分的保压时间，保证内腔发生充分变形，由于自增强压力较大，容器施加压力的液体管道口径很小，使得容器内部出现轻微泄漏都会导致压力的急剧下降，所以自增强处理对密封面的密封效果要求严格，另一方面，在密封结构选择上，强制密封类型中如卡扎里密封、单锥环密封、平垫，其主要依靠被密封元件与密封件之间有一定的接触压力，以达到密封效果，但由于压力升高后易导致设备与紧固件的变形，减少接触压力，对整个密封效果影响较大，而半自紧密封如双锥形环密封，本身虽具有一定的自紧性，但随着压力的升高，因其结构特点限制，密封元件与被密封元件之间的接触压力有所降低，实际仍需较大预紧力。所以选择合适的密封装置，是决定超高压容器自增强处理能否成功关键因素。
发明内容
本发明的目的在于，针对超高压容器自增强技术的密封，克服现有技术的缺点和不足，提供一种能够确保超高压下的密封可靠性，且具有安装方便、预紧效果好的超高压容器自增强的密封结构。
本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：
一种超高压容器自增强的密封结构，包括超高压容器本体、密封堵头、预紧螺塞和预紧锥杆，其特征在于：超高压容器本体上呈十字状设置有通孔A、通孔B、通孔C和通孔D；通孔A、通孔B、通孔C和通孔D内分别安装有密封堵头，通孔A、通孔B和通孔C外侧的密封堵头上通过环形槽安装有密封夹块，通孔D内的密封堵头上通过预紧锥杆孔安装有预紧锥杆，预紧锥杆上螺纹安装有预紧螺塞，预紧螺塞上设置有外螺纹，预紧螺塞通过外螺纹与超高压容器本体螺纹连接。
所述的通孔A、通孔B、通孔C和通孔D分别为锥形孔。
所述的密封堵头为锥形体。
所述的通孔A内的密封堵头上设置有打压孔。
所述的通孔D内的密封堵头为三块组合切分式，三块组合切分式的密封堵头各块之间的贴合端面上分别设置有咬合纹，咬合纹之间设置有波纹橡胶垫。
所述的密封夹块为弧形体，密封夹块的下端面为斜形；密封夹块通过斜形的下端面与环形槽的配合活动插装在密封堵头上。
本发明的有益效果为：
1、该超高压容器自增强的密封结构由于各密封面都为锥面硬密封，超高压容器本体内腔中的液压力越高密封面上压力越大，能够确保超高压下的密封可靠性；
2、该超高压容器自增强的密封结构采用密封夹块来控制安装密封堵头初始密封预紧力的大小，保证各密封面在低压或无压状态下时的密封性，当密封夹块斜面端部沿径向距离逐渐靠近堵头末端环形槽内侧处时，预紧力增大，反之远离则减小；
3、该超高压容器自增强的密封结构采用预紧螺塞与预紧锥杆的螺纹配合，使预紧锥杆产生向外轴向力，并通过预紧锥杆与三块组合切分式密封堵头的锥面配合，使三块组合切分式密封堵头产生初始预紧力，其预紧操作简单、方便，易保证右通孔位置处内外锥面在低压或无压状态下时具有良好的密封性；
4、该超高压容器自增强的密封结构通过锥面密封液压力可分解成轴向与径向两个分力，减少密封面附近的局部应力，可有效保护超高压容器的材料和内径圆柱度；
5、该超高压容器自增强的密封结构在三块组合切分式密封堵头头贴合面采用两段不同类型的密封螺纹槽，其螺纹槽类型可根据液压力的大小变化槽的宽度和深度，在靠近超高压容器内腔处螺纹槽之间使用波纹橡胶垫，保证螺纹槽密封面在低压下的密封面。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的密封夹块的装配结构示意图；
图3为三块组合切分式密封堵头的右视结构示意图；
图4为图3A—A向的结构示意图。
图中：1、超高压容器本体；2、密封堵头；3、密封夹块；4、预紧螺塞；5、预紧锥杆；6、波纹橡胶垫；7、通孔A，8、通孔B，9、通孔C，10、通孔D，11、打压孔，12、咬合纹，13、环形槽，14、预紧锥杆孔。
具体实施方式
 该超高压容器自增强的密封结构包括超高压容器本体1、密封堵头2、预紧螺塞4和预紧锥杆5。超高压容器本体1上呈十字状设置有通孔A7、通孔B8、通孔C9和通孔D10；通孔A7、通孔B8、通孔C9和通孔D10分别为锥形孔。通孔A7、通孔B8、通孔C9和通孔D10内分别安装有锥形体的密封堵头2。
通孔A7内的密封堵头2上设置有打压孔11，用于向超高压容器本体1内注入高压液体。通孔A7、通孔B8和通孔C9外侧的密封堵头2上设置有环形槽13，密封堵头2上通过环形槽13安装有密封夹块3。密封夹块3为弧形体，密封夹块3的下端面为斜形。密封夹块3通过斜形的下端面与环形槽13的配合活动插装在密封堵头2上。密封夹块3其作用是对密封堵头2施加初始预紧力。初始预紧力的大小可通过控制密封夹块3沿径向的移动距离来实现。
通孔D10内的密封堵头2为三块组合切分式，三块组合切分式的密封堵头2各块之间的贴合端面上分别设置有咬合纹12，以保证相互之间的紧密咬合。临近密封堵头2大端的咬合纹12设置有波纹橡胶垫6。
通孔D10内的密封堵头2中心部位设置有锥形的预紧锥杆孔14；通孔D10内的密封堵头2上通过预紧锥杆孔14安装有预紧锥杆5，密封堵头2外侧的预紧锥杆5上螺纹安装有预紧螺塞4，预紧螺塞4上设置有外螺纹，预紧螺塞4通过外螺纹与超高压容器本体1螺纹连接。
该超高压容器自增强的密封结构通孔D10的孔径大于其它三个通孔锥形面的大径，在组装时，预先将其它三个通孔的密封堵头2从通孔D10放入，并调整密封堵头2使其末端上的环形槽13超出超高压容器本体1的外壁面，然后在槽的两边分别放入带有斜面的密封夹块3，并对密封夹块3沿径向施加作用力，使密封夹块3的斜面楔进环形槽13内，达到对密封堵头2施加初始预紧力的效果。
该超高压容器自增强的密封结构通孔D10内的密封堵头2，采用的是三块组合切分式堵头，装配时，待其它三个通孔堵头完成后，首先放入预紧锥杆5，然后放入波纹橡胶垫6，并将其依次放入通孔D10内腔，同时调整三块组合切分式堵头相互之间的位置，使波浪状的咬合纹12相互贴合，再对预紧锥杆5外端施加沿轴向向外的力，保证预紧锥杆5的锥面与三块组合切分式堵头的锥面、三块组合切分式与通孔D10锥面贴合。
在保持预紧锥杆5切向不转动的前提下，安装预紧螺塞4，预紧螺塞4内圈与预紧锥杆5螺纹配合，外圈与超高压容器本体1螺纹配合，完成对密封堵头2的轴向定位，当预紧螺塞4旋入至外端面与超高压容器本体1外壁面贴合时，继续对预紧螺塞4）施加扭矩，此时，预紧锥杆5产生沿轴向的预紧力，使通孔D10所有密封面形成初始密封。
   在对超高压容器本体1进行自增强处理中过程时，通过打压孔11向其内部注入高压液体。由于该超高压容器自增强的密封结构的各密封面都为锥面硬密封，超高压容器本体1内腔中的液压力越高则密封面上压力越大，因此能够确保超高压下的密封可靠性。在低压或者无压状态时，该密封结构的通孔A7、通孔B8、通孔C9的密封堵头2由密封夹块3提供初始的密封，通孔D10的密封堵头2由预紧螺塞4和预紧锥杆5提供初始密封压力。
该超高压容器自增强的密封结构克服了现有技术的缺点和不足，能够确保超高压下的密封可靠性，并且具有安装方便、预紧效果好的特点。