[实用新型]一种用于液体介质大直径高压容器的托架密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于液体介质大直径高压容器的托架密封装置，属于大尺寸压力容器密封技术领域。该大直径、高压托架密封装置在工作时能避免O型密封圈被挤出造成的密封失效问题，为液体介质用大尺寸高压容器核心技术中最重要的密封技术提供解决方案。

背景技术：

目前，高压大尺寸压力容器的密封问题逐渐成为压力容器核心问题中最难解决的关键问题，如深水高压模拟舱的密封问题成为整个装备的瓶颈。深水模拟高压舱主要为海洋环境作业设备提供必要的试验模拟环境，验证海洋作业设备的可靠性，并提供必要的评定手段，以为后期开展海洋深海作业设备的设计、研究、实验提供必要的模拟环境和硬件评价条件。深水模拟高压舱内腔要有足够的空间容纳需进行试验的海洋作业设备，故深水模拟高压舱属于液体介质大尺寸高压容器。O型密封圈具有结构简单，密封性能良好，摩擦系数小，容易制造等特点，故在深水模拟高压舱中使用了大量O型密封圈密封结构，密封托架处也为O型密封圈密封结构。

在介质压力较大时，O型密封圈被挤向另一侧间隙中，压力越大，挤出现象越严重，当压力超过一定限度，O型密封圈就会发生缺损而导致密封失效。在深水模拟高压舱工作时，其内腔产生很大压力，故O型密封圈被挤出是深水模拟高压舱密封托架处主要的密封失效形式。现有的关于O型密封圈挤出问题的解决方案主要有以下两种：(1)选择适当的O型密封圈硬度和沟槽间隙。O型密封圈的硬度范围一般为60～90。较软者为60～70，适用于低压；较硬者一般硬度范围为70～75，适用于高压。随着压力增大，O型密封圈的沟槽配合间隙要小；(2)使用挡圈，在沟槽中增设挡圈，可以改善O型密封圈的抗挤出能力，单向水压时，设1个挡圈；双向水压时，设2个挡圈，加挡圈后，O型密封圈能承担70MPa的压力，当工件压力大于10MPa时，运动密封要加挡圈；当工件压力大于32MPa时，挡圈材料目前以聚四氟乙烯和尼龙居多，高档综采、单体支柱采用聚甲醛，它的动摩擦系数和静摩擦系数一样，很适合做密封的挡圈。解决方案1理论可行，但在实际操作中很难保证恰好选择合适的O型密封圈硬度和密封间隙。解决方案2采用挡圈结构增大O型密封圈的抗挤出能力，挡圈尺寸为500mm及以下，适用于解决小尺寸结构O型密封圈挤出问题。但是深水模拟高压舱密封托架尺寸为2530mm甚至更大的大尺寸结构，如仍采用解决方案2，则挡圈的加工和安装都将十分难以保证。

实用新型内容：

本实用新型的目的是针对现有解决O型密封圈挤出问题方案的缺陷，采用选择适当的O型密封圈硬度和沟槽间隙的方案在实际操作中很难保证，采用沟槽中增设挡圈的方案不仅结构复杂，而且其挡圈在大尺寸结构中难以加工且安装复杂，特提出一种用于液体介质大直径高压容器的托架密封装置。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种用于液体介质大直径高压容器的托架密封装置是由密封托架、O型密封圈A、O型密封圈B组成，其结构特征为：该托架密封装置安装在筒身的筒体端部；在密封托架上侧O型密封圈B的O型密封圈沟槽外侧向上设置一个突出环状卡槽即防突结构，在顶盖对应位置设置一个环状凹槽与防突结构配合，O型密封圈B安装在密封托架外侧的O型密封圈沟槽内；在密封托架外侧增加一段带有卡槽的环状结构，该环状结构上端面与密封托架上端面平齐，下端面略高于O型密封圈A沟槽上侧，该环状卡槽方向向下，在筒体端部对应位置设置一个环状凹槽与环状卡槽配合，O型密封圈A(3)安装在密封托架(4)外侧的O型密封圈沟槽内；顶盖的外径和筒体端部密封托架安装位置之上的内径与密封托架外径保持一致，在顶盖上面安装剪切环。

本托架密封装置解决类似于深水模拟高压舱的液体介质大尺寸高压容器的O型密封圈密封问题的原理如下：

在深水模拟高压舱工作时，其内腔压力很大约为42MPa。此时O型密封圈A处有径向间隙补偿来保证O型密封圈A的密封效果；O型密封圈B处有轴向间隙补偿来保证O型密封圈B的密封效果。但是O型密封圈B处的轴向间隙补偿较小，在高压下O型密封圈B可能仍会突出造成密封失效，此时，密封托架上O型密封圈B密封沟槽外侧突出的环状卡槽即防突结构阻止了O型密封圈B被挤出O型密封圈B沟槽进入密封间隙，从而保证了O型密封圈B的密封效果。而O型密封圈A处，密封托架外侧增加的一段带有卡槽的环状结构与筒体端部相配合，能有效减小密封托架与筒体端部在高压下的相对运动。在高压下密封托架向外膨胀带来的间隙补偿可以保证O型密封圈A不被挤出O型密封圈A沟槽进入密封间隙，从而保证了O型密封圈A的密封效果。