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CN112524374B - 一种复合密封装置 - Google Patents

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CN112524374B
CN112524374B CN202011448961.0A CN202011448961A CN112524374B CN 112524374 B CN112524374 B CN 112524374B CN 202011448961 A CN202011448961 A CN 202011448961A CN 112524374 B CN112524374 B CN 112524374B
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Abstract

本发明属于液压快插密封技术领域，公开了一种复合密封装置，其包括套筒、金属支撑环及两个密封组件，套筒的两端分别为筒顶端和筒底端，筒顶端用于连通插座的流通口，筒底端用于连通插头的流通口；金属支撑环套设于套筒；两个密封组件均套设于套筒，两个密封组件位于金属支撑环的两侧且关于金属支撑环对称设置，密封组件包括非金属内密封圈和金属骨架，非金属内密封圈套设于套筒，金属骨架套设于非金属内密封圈，每个密封组件的非金属内密封圈和金属骨架贴合于金属支撑环的一个侧面，在非密封状态下，筒顶端凸出于密封组件的顶面，在密封状态下，筒顶端和密封组件的顶面均贴合于插座的壁面。该复合密封装置可以提高对接密封性能和插拔寿命。

Description

一种复合密封装置
技术领域
本发明属于液压快插密封技术领域，尤其涉及一种复合密封装置。
背景技术
在水下生产系统中，水下生产设备的操作过程中，常需要用到液压动力源。在实际操作过程中，这种液压动力源往往是需要外来液压快插提供。对于中压(不超过3000psi)液压快插，插座和插头的对接密封一般采用常用的非金属密封，可以有效实现且可以保证多次插拔的使用寿命。但是，对于高压(不低于3000psi)及超高压(不低于4500psi)液压快插，插座和插头的对接密封采用普通的非金属密封可靠性很低，非金属密封很容易爆裂，且插拔的使用寿命不足。
因此，亟需一种复合密封装置解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种复合密封装置，可以解决高压液压快插对插头和插座提出的高对接密封性能和插拔寿命要求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合密封装置，包括：
套筒，其两端分别为筒顶端和筒底端，所述筒顶端用于连通插座的流通口，所述筒底端用于连通插头的流通口；
金属支撑环，套设于所述套筒；
两个密封组件，均套设于所述套筒，两个所述密封组件分别为靠近所述筒顶端设置的第一密封组件和靠近所述筒底端设置的第二密封组件，两个所述密封组件位于所述金属支撑环的两侧且关于所述金属支撑环对称设置，所述密封组件包括非金属内密封圈和金属骨架，所述非金属内密封圈套设于所述套筒，所述金属骨架套设于所述非金属内密封圈，每个所述密封组件的所述非金属内密封圈和所述金属骨架贴合于所述金属支撑环的一个侧面，在非密封状态下，所述筒顶端凸出于所述第一密封组件的顶面，在密封状态下，所述筒顶端和所述第一密封组件的顶面均贴合于所述插座的壁面。
作为优选，所述密封组件还包括非金属外密封圈，所述非金属外密封圈套设于所述金属骨架，两个所述密封组件的所述非金属外密封圈分别贴合于所述金属支撑环的两个侧面。
作为优选，所述第一密封组件为动密封组件，所述第二密封组件为静密封组件，在所述非密封状态下，所述动密封组件的所述非金属外密封圈和所述非金属内密封圈的顶面凸出于所述金属骨架的顶面，所述筒顶端凸出于所述非金属外密封圈和所述非金属内密封圈的顶面。
作为优选，所述非金属内密封圈包括第一唇部和与所述第一唇部相连接的第二唇部，所述第一唇部的侧面贴合于所述金属骨架，所述第二唇部贴合于所述金属支撑环，所述动密封组件的所述非金属内密封圈的所述第一唇部的端部贴合于所述筒顶端的外侧面；
所述非金属外密封圈包括第三唇部和与所述第三唇部相连的第四唇部，所述第三唇部的侧面贴合于所述金属骨架，所述第四唇部贴合于所述金属支撑环。
作为优选，所述金属骨架包括顶部和两个连接于所述顶部的同一侧的支撑部，两个所述支撑部之间的间隔形成限位槽，所述金属支撑环的两个侧面上均设置有凸脊，两个所述凸脊分别插装于两个所述金属骨架的所述限位槽内。
作为优选，所述金属支撑环的侧面上于所述凸脊的两侧均设置有凹形面，所述金属骨架的两个所述支撑部分别抵接于同一所述凸脊对应的两个所述凹形面。
作为优选，所述金属支撑环为人字型对合碟簧，所述人字型对合碟簧包括第一对合件和第二对合件，所述第一对合件和所述第二对合件背离所述套筒的一侧相固接，朝向所述套筒的一侧相互间隔。
作为优选，所述第一对合件和所述第二对合件的固接位置所在的平面为参考面，两个所述密封组件关于所述参考面相对称。
作为优选，所述套筒包括筒体和法兰端，所述法兰端与筒体的连接处具有台阶面，所述法兰端为所述筒顶端，所述第一对合件的端部抵靠于所述台阶面，所述第二对合件的端部凸出于所述筒底端。
作为优选，所述第一对合件包括第一对称段和连接于所述第一对称段内侧的第一非对称段，所述第二对合件包括第二对称段和连接于所述第二对称段内侧的第二非对称段，所述第一对称段和所述第二对称段的外侧相固接，所述第一对称段和所述第二对称段关于所述参考面相对称，所述第一非对称段和所述第二非对称段相互间隔且共圆柱面，所述第一非对称段抵靠于所述台阶面，在所述套筒的轴向上，所述第一非对称段的长度与所述法兰端的长度之和与所述第二非对称段的长度相等。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种复合密封装置，套筒实现了插座和插头的连通，密封组件的金属骨架为主密封，确保了高压密封性能；密封组件的非金属内密封圈确保初始的辅助预密封；在两个密封组件之间设置有金属支撑环，起到了整体支撑作用；且套筒的筒顶端凸出于密封组件的端面，使得套筒的筒顶端顶靠于插座，主要承担插座和插头对接过程中的摩擦力，提高了密封组件的插拔及密封寿命。本发明提出的复合密封装置，可以解决高压液压快插对插头和插座提出的高对接密封性能和插拔寿命要求。
附图说明
图1是现有的液压快插的插头和插座分离时的剖视图；
图2是本发明实施例提供的复合密封装置密封相互插合的插头和插座的剖视图；
图3是图2中A处的放大图；
图4是本发明实施例提供的复合密封装置在非密封状态下的剖视图；
图5是本发明实施例提供的复合密封装置的部分剖视图。
图中：
100、插头；200、插座；
1、套筒；2、金属支撑环；3、密封组件；
11、法兰端；21、第一对合件；22、第二对合件；23、凸脊；24、凹形面；31、非金属内密封圈；32、金属骨架；33、非金属外密封圈；
211、第一对称段；212、第一非对称段；221、第二对称段；222、第二非对称段；311、第一唇部；312、第二唇部；321、顶部；322、支撑部；323、限位槽；331、第三唇部；332、第四唇部。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“安装”应做广义理解，例如，可以是安装连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本实施例提供了一种复合密封装置，能够安装于如图1和图2所示的液压快插的插头100上，在液压快插的插头100与插座200插合后，保证液压回路畅通且密封。
如图3至图5所示，本实施例提供的复合密封装置包括套筒1、金属支撑环2和两个密封组件3，套筒1的两端分别为筒顶端和筒底端，筒顶端用于连通插座200的流通口，筒底端用于连通插头100的流通口；金属支撑环2套设于套筒1；两个密封组件3均套设于套筒1，两个密封组件3分别为靠近筒顶端设置的第一密封组件和靠近筒底端设置的第二密封组件，两个密封组件3位于金属支撑环2的两侧且关于金属支撑环2对称设置，密封组件3包括非金属内密封圈31和金属骨架32，非金属内密封圈31套设于套筒1，金属骨架32套设于非金属内密封圈31，每个密封组件3的非金属内密封圈31和金属骨架32贴合于金属支撑环2的一个侧面，在非密封状态下，筒顶端凸出于第一密封组件的顶面，在密封状态下，筒顶端和第一密封组件的顶面均贴合于连通插座200的壁面。
本实施例提供的复合密封装置，套筒1实现了插座200和插头100的连通，密封组件3的金属骨架32为主密封，确保了高压密封性能；密封组件3的非金属内密封圈31确保初始的辅助预密封；在两个密封组件3之间设置有金属支撑环2，起到了整体支撑作用；且套筒1的筒顶端凸出于密封组件3的端面，使得套筒1的筒顶端顶靠于插座200，主要承担插座200和插头100对接过程中的摩擦力，提高了密封组件3的插拔及密封寿命。本实施例提出的复合密封装置，可以解决高压液压快插对插头100和插座200提出的高对接密封性能和插拔寿命要求。
具体地，密封组件3还包括非金属外密封圈33，非金属外密封圈33套设于金属骨架32，两个密封组件3的非金属外密封圈33分别贴合于金属支撑环2的两个侧面。金属骨架32的内外两侧分别设置非金属内密封圈31和非金属外密封圈33，进一步提高了密封性。
具体地，第一密封组件为动密封组件，第二密封组件为静密封组件，在非密封状态下，动密封组件的非金属外密封圈33和非金属内密封圈31的顶面凸出于金属骨架32的顶面，套筒1的筒顶端凸出于非金属外密封圈33和非金属内密封圈31的顶面。由于非金属外密封圈33和非金属内密封圈31具有一定弹性，通过挤压凸出于金属骨架32的部分使其发生变形，对插座200的壁面紧贴从而实现密封；套筒1的筒顶端凸出于非金属外密封圈33和非金属内密封圈31的顶面，即筒顶端凸出于整个密封组件3，承担插座200和插头100对接过程中的摩擦力。
具体地，非金属内密封圈31包括第一唇部311和与第一唇部311相连接的第二唇部312，第一唇部311的侧面贴合于金属骨架32，第二唇部312贴合于金属支撑环2，动密封组件的非金属内密封圈31的第一唇部311的端部贴合于筒顶端的外侧面；非金属外密封圈33包括第三唇部331和与第三唇部331相连的第四唇部332，第三唇部331的侧面贴合于金属骨架32，第四唇部332贴合于金属支撑环2。如图4所示，第一唇部311和第三唇部331的侧面完全与金属骨架32的两侧壁贴合，保证了非金属内密封圈31和非金属外密封圈33承受外压的支撑能力。第二唇部312、第三唇部331和第四唇部332实现了密封组件3和金属支撑环2的紧密贴合；第一唇部311实现了密封组件3与套筒1的紧密贴合，保证了密封性。
更具体地，金属骨架32包括顶部321和两个连接于顶部321的同一侧的支撑部322，两个支撑部322之间的间隔形成限位槽323，金属支撑环2的两个侧面上均设置有凸脊23，两个凸脊23分别插装于两个金属骨架32的限位槽323内。凸脊23和限位槽323的配合，确保金属骨架32在插拔运动过程中保持结构平稳，确保了高压密封能力。在本实施例中，金属骨架32的径向截面为轴对称图形，其两侧的非金属内密封圈31和非金属外密封圈33的截面关于金属骨架32截面的对称轴对称。
可选地，金属支撑环2的侧面上于凸脊23的两侧均设置有凹形面24，金属骨架32的两个支撑部322分别抵接于同一凸脊23对应的两个凹形面24。凹形面24和支撑部322的配合进一步提高了密封性能。在本实施例中，支撑部322的端部为弧形凸面，凹形面24为弧形凹面，弧形凸面贴合于弧形凹面，实现了金属支撑环2和金属骨架32的密封抵接。
具体地，金属支撑环2为人字型对合碟簧，人字型对合碟簧包括第一对合件21和第二对合件22，第一对合件21和第二对合件22背离套筒1的一侧相固接，朝向套筒1的一侧相互间隔。在插合的过程中，插座200挤压动密封组件，使得动密封组件朝向静密封组件移动，压缩第一对合件21和第二对合件22相互间隔的一端相互靠近，第一对合件21和第二对合件22的弹力使得动密封组件和静密封组件分别紧贴于插座200和插头100，进一步保证了该复合密封装置的密封性能。
可选地，第一对合件21和第二对合件22的固接位置所在的平面为参考面，两个密封组件3关于参考面相对称。该种设置确保了动密封组件和静密封组件的密封性能一致。
具体地，套筒1包括筒体和法兰端11，法兰端11与筒体的连接处具有台阶面，法兰端11为筒顶端，第一对合件21的端部抵靠于台阶面，第二对合件22的端部凸出于筒底端。在插拔的过程中，法兰端11抵靠于插座200，第二对合件22的端部抵靠于插头100，因此，套筒1和人字型对合碟簧先受力，使得密封组件3所受的力不足人字型对合碟簧所受力的三分之一，在确保高密封性的同时，减小了密封组件3所受的摩擦力，大大提高了密封组件3的插拔寿命。
可选地，法兰端11的外侧面为圆锥形面，圆锥形面朝向筒体的一端为小径端，另一端为大径端，动密封组件的第一唇部311的端部贴合于圆锥形面，不仅起到了密封的作用，并且在插合时法兰端11下移对第一唇部311施加一个倾斜向下的力，使二者同时下移，避免相互错位脱出。
如图4和图5所示，第一对合件21包括第一对称段211和连接于第一对称段211内侧的第一非对称段212，第二对合件22包括第二对称段221和连接于第二对称段221内侧的第二非对称段222，第一对称段211和第二对称段221的外侧相固接，第一对称段211和第二对称段221关于参考面相对称，第一非对称段212和第二非对称段222相互间隔且共圆柱面，第一非对称段212抵靠于台阶面，在套筒1的轴向上，第一非对称段212的长度与法兰端11的长度之和与第二非对称段222的长度相等。该种设置确保了人字型对合碟簧的上下两部分受力均衡一致，处于人字型对合碟簧两侧的密封组件3受力均衡一致，从而有利于延长使用寿命。在本实施例中，金属支撑环2一侧的凸脊23位于第一对称段211的中间位置，金属支撑环2另一侧的凸脊23位于第二对称段221的中间位置，且弧形凹面同样设置于第一对称段211和第二对称段221上。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合密封装置，其特征在于，包括：
套筒(1)，其两端分别为筒顶端和筒底端，所述筒顶端用于连通插座(200)的流通口，所述筒底端用于连通插头(100)的流通口；
金属支撑环(2)，套设于所述套筒(1)；
两个密封组件(3)，均套设于所述套筒(1)，两个所述密封组件(3)分别为靠近所述筒顶端设置的第一密封组件和靠近所述筒底端设置的第二密封组件，两个所述密封组件(3)位于所述金属支撑环(2)的两侧且关于所述金属支撑环(2)对称设置，所述密封组件(3)包括非金属内密封圈(31)和金属骨架(32)，所述非金属内密封圈(31)套设于所述套筒(1)，所述金属骨架(32)套设于所述非金属内密封圈(31)，每个所述密封组件(3)的所述非金属内密封圈(31)和所述金属骨架(32)贴合于所述金属支撑环(2)的一个侧面，在非密封状态下，所述筒顶端凸出于所述第一密封组件的顶面，在密封状态下，所述筒顶端和所述第一密封组件的顶面均贴合于所述插座(200)的壁面。
2.根据权利要求1所述的复合密封装置，其特征在于，所述密封组件(3)还包括非金属外密封圈(33)，所述非金属外密封圈(33)套设于所述金属骨架(32)，两个所述密封组件(3)的所述非金属外密封圈(33)分别贴合于所述金属支撑环(2)的两个侧面。
3.根据权利要求2所述的复合密封装置，其特征在于，所述第一密封组件为动密封组件，所述第二密封组件(3)为静密封组件，在所述非密封状态下，所述动密封组件的所述非金属外密封圈(33)和所述非金属内密封圈(31)的顶面凸出于所述金属骨架(32)的顶面，所述筒顶端凸出于所述非金属外密封圈(33)和所述非金属内密封圈(31)的顶面。
4.根据权利要求3所述的复合密封装置，其特征在于，所述非金属内密封圈(31)包括第一唇部(311)和与所述第一唇部(311)相连接的第二唇部(312)，所述第一唇部(311)的侧面贴合于所述金属骨架(32)，所述第二唇部(312)贴合于所述金属支撑环(2)，所述动密封组件的所述非金属内密封圈(31)的所述第一唇部(311)的端部贴合于所述筒顶端的外侧面；
所述非金属外密封圈(33)包括第三唇部(331)和与所述第三唇部(331)相连的第四唇部(332)，所述第三唇部(331)的侧面贴合于所述金属骨架(32)，所述第四唇部(332)贴合于所述金属支撑环(2)。
5.根据权利要求1所述的复合密封装置，其特征在于，所述金属骨架(32)包括顶部(321)和两个连接于所述顶部(321)的同一侧的支撑部(322)，两个所述支撑部(322)之间的间隔形成限位槽(323)，所述金属支撑环(2)的两个侧面上均设置有凸脊(23)，两个所述凸脊(23)分别插装于两个所述金属骨架(32)的所述限位槽(323)内。
6.根据权利要求5所述的复合密封装置，其特征在于，所述金属支撑环(2)的侧面上于所述凸脊(23)的两侧均设置有凹形面(24)，所述金属骨架(32)的两个所述支撑部(322)分别抵接于同一所述凸脊(23)对应的两个所述凹形面(24)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的复合密封装置，其特征在于，所述金属支撑环(2)为人字型对合碟簧，所述人字型对合碟簧包括第一对合件(21)和第二对合件(22)，所述第一对合件(21)和所述第二对合件(22)背离所述套筒(1)的一侧相固接，朝向所述套筒(1)的一侧相互间隔。
8.根据权利要求7所述的复合密封装置，其特征在于，所述第一对合件(21)和所述第二对合件(22)的固接位置所在的平面为参考面，两个所述密封组件(3)关于所述参考面相对称。
9.根据权利要求8所述的复合密封装置，其特征在于，所述套筒(1)包括筒体和法兰端(11)，所述法兰端(11)与筒体的连接处具有台阶面，所述法兰端(11)为所述筒顶端，所述第一对合件(21)的端部抵靠于所述台阶面，所述第二对合件(22)的端部凸出于所述筒底端。
10.根据权利要求9所述的复合密封装置，其特征在于，所述第一对合件(21)包括第一对称段(211)和连接于所述第一对称段(211)内侧的第一非对称段(212)，所述第二对合件(22)包括第二对称段(221)和连接于所述第二对称段(221)内侧的第二非对称段(222)，所述第一对称段(211)和所述第二对称段(221)的外侧相固接，所述第一对称段(211)和所述第二对称段(221)关于所述参考面相对称，所述第一非对称段(212)和所述第二非对称段(222)相互间隔且共圆柱面，所述第一非对称段(212)抵靠于所述台阶面，在所述套筒(1)的轴向上，所述第一非对称段(212)的长度与所述法兰端(11)的长度之和与所述第二非对称段(222)的长度相等。
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