[实用新型]一种用于高压复合气瓶的密封结构

说明书

技术领域

本实用新型属于密封技术领域，主要涉及一种高压复合气瓶的密封技术，尤其涉及具有较高可靠性要求的宽温域工况条件下使用的复合气瓶密封结构及密封材料。

背景技术

随着金属加工成型技术的进步及复合材料工艺的发展，当前的铝合金内衬外缠绕浸胶的增强纤维的复合气瓶，由于具有重量轻，泄漏先于爆破等特点，已经在民用特别是军用领域广泛采用。

传统的高压气瓶(工业氦气瓶，氧气瓶等)通常采用一道强制性密封结构，即通过连接件与瓶口的直接接触实现密封。这种密封形式容易对瓶口密封面构成损伤，导致气瓶的使用和可维护性下降；另一方面由于只有一道密封，在冲击和振动环境，工作温度急剧变化条件下其密封失效的风险也较大。通过调研，目前无论国内或国外的复合气瓶均采用的是一道密封结构，有的采用金属垫片，有的采用橡胶垫圈。采用一道密封结构，如果密封失效则可能导致严重的泄漏。

在其它民用领域的高压气瓶也有采用两道0形橡胶密封圈的密封结构，如美国专利说明书US7971852B2中公开了一种高压气瓶密封结构，采用了两个O形橡胶密封圈串联，两个0形圈采用不同的橡胶材料，分别适应低温和高温环境的工况条件。但是，由于橡胶密封材料的材质原因，其耐低温性能不及金属密封材料，因此其低温使用性能也有所限制。

在特殊的使用要求下，复合气瓶需要经过多次的快速充放气，充气形成的极限高温达373K，放气形成极限低温达100K，极限温度工况均产生在气瓶封头处；由于内衬旋压成型工艺的原因，封头的结构尺寸有限，而封头又是气瓶密封的关键部位，因此需要在有限的空间内通过合理的密封结构设计以满足宽温域，高可靠性的使用要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种可在较高可靠性要求的宽温域工况条件下使用的复合气瓶密封结构。该复合气瓶密封结构设计了金属密封垫轴向密封和橡胶O形圈径向密封双道密封结构；材料选择方面，橡胶材料及金属材料根据使用工况选用具有相应范围耐温性能的橡胶及软金属材料；结构设计方面，金属密封采用平垫结构，密封槽采用了阶梯槽形式，橡胶O形圈增加了防高压挤出的档圈。

本实用新型公开了一种用于宽温域条件下的高压复合气瓶密封结构。所述密封结构包括：封头，接管嘴，封头与接管嘴的连接螺纹，以及连接螺纹一侧的金属密封垫轴向密封结构，连接螺纹另一侧装配有档圈和橡胶O形圈的径向密封结构；其特征在于：所述气瓶封头的顶端开有一处阶梯槽，阶梯槽中置放有金属密封垫，接管嘴开有一处阶梯槽，与封头的阶梯槽组合后形成了封闭槽结构；所述封头和接管嘴的阶梯槽平面均开有一个小的三角槽，边长为0.3～0.5mm；接管嘴通过螺纹与气瓶封头相连接，其螺纹的连接力矩为150～350N·m；接管嘴与封头连接的螺纹下面向瓶体内延伸的一段开有一道环形槽，为装配档圈和橡胶O形圈的密封槽，该橡胶密封件的压缩量在15％～35％，底端堵帽通过螺纹与接管嘴连接，其螺纹的连接力矩为50～85N·m；所述的封头外圆直径在φ45mm～60mm。

如上所述的高压复合气瓶密封结构，其所述的橡胶O形圈材料为硅橡胶或氯丁橡胶。

如上所述的高压复合气瓶密封结构，其所述的档圈材料为聚全氟乙丙稀或聚三氟氯乙烯。

如上所述的高压复合气瓶密封结构，其所述的金属密封垫材料为铜或软钢。

如上所述的高压复合气瓶密封结构，其所述的封头为铝合金材质，接管嘴为不锈钢材料。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所述的高压复合气瓶密封结构，采用了螺纹连接形式的双道密封结构形式，封头外侧采用阶梯槽和软金属密封垫轴向密封，内侧采用橡胶O形圈径向密封，解决了宽温域(100～373K)工况条件下的气瓶的可靠密封问题，所述的温度变化来自于气瓶在充气和放气过程中瓶口温度的快速变化，其中充气时温度达到373K，放气时温度骤降至100K。

本实用新型进行了上述密封结构在-196～100℃的宽温域，35MPa工作压力条件下、由极限低温-极限高温反复循环100次的密封模拟考核试验，试验结果表明密封结构漏率不大于1×10-5Pa.m³/s(常温氦气)。

附图说明

图1为复合气瓶双道密封结构剖面图；

图2为双道密封结构中金属密封垫安装结构的放大剖面图；

图3为双道密封结构中档圈和橡胶O形圈安装结构的放大剖面图；