一种拉索锥套密封结构 |
|||||||
| 申请号 | CN202410165842.6 | 申请日 | 2024-02-05 | 公开(公告)号 | CN117988218A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 柳州欧维姆机械股份有限公司; | 发明人 | 植磊; 黄子能; 彭春阳; 王欢欢; 王耀; 吴东明; 李旺龙; 邱敏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种拉索锥套密封结构，包括密封筒、锥套、密封环、密封罩、索体，利用带间隔槽状锥套压缩密封环的压缩密封胀紧的原理，通过密封罩向密封筒移动，密封罩带 角 度的内锥面在径向及轴向分 力 分别对锥套进行施压，使锥套在径向受压后，利用密封环内孔表面上N道环向的外凸肋对拉索护套表面进行环向N道隔断密封，同时通过轴向分力对密封环进行轴向压缩，密封环通过轴向分力对密封筒的承压面进行压缩，实现密封筒端面与密封环端面之间的端面密封，保证了拉索静态和动态的 密封性 能，并且可根据密封罩轴向位移的轴向力大小，获得相应的密封压力值，从而实现深 水 高压力密封的要求。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种拉索锥套密封结构，其特征在于：包括密封筒(1)、锥套(2)、密封环(3)、密封罩(4)、索体(5)；所述密封筒(1)、密封环(3)、密封罩(4)依次套设在索体(5)上，密封环(3)一端抵接在密封筒(1)端部，所述锥套(2)为锥形套环且可压缩的弹性构件，所述锥套(2)设置在密封罩(4)内腔与密封环(3)之间，密封罩(4)以轴向可移动的方式与密封筒(1)密封连接，并使得密封罩(4)的内腔在移动时施加予所述锥套(2)环向及径向的压缩力；所述密封环(3)通过锥套(2)的压缩力分别对拉索体(5)的护套表面、密封筒(1)端部进行环向、径向压缩密封。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种拉索锥套密封结构技术领域背景技术[0002] 目前常规拉索的锚具，如附图1所示，由锚杯、密封筒1、防尘圈7、定位环8、HDPE热缩套9等零部件组成，锚杯与密封筒1通过螺纹连接，密封筒1与索体5之间通常采用HDPE热缩套9进行密封。热缩套的材质主要是PE‑聚乙烯材料，易受拉索的施工作业和使用环境如温度变化、紫外线照射、雨水冲淋及有害气体的腐蚀的影响，发生破损和老化开裂，从而导致水及有害介质进入拉索锚具内部，发生拉索钢丝腐蚀、锚具腐蚀失效等病害，威胁到拉索的安全。 [0003] 随着浅水、浅海领域空间范围有限，深水、深海领域的工况环境也逐渐增多，因此针对深水、深海的结构拉索开发也提上日程，此类型拉索的关键技术之一就是拉索锚固结构在深水工况环境高压力作用下的密封性能，而影响拉索锚固结构整个密封性能最关键的因素之一就是拉索密封筒与HDPE索体的护套之间密封性能。而且在几百上千米深水环境下，此处水压有可能超过10MPa以上，按目前3000米范围以内的深海工程问题是我国海洋工程学术界与工业部门的热点，拉索拉索锚固结构的整体密封性能必须抵抗住30MPa的深水压力，依靠现有常规HDPE热缩套包覆密封筒显然不可能实现有效密封。 [0004] 现有结构拉索的密封结构如国内专利申请号201510564926.8《新型拉索索端防水密封结构》中针对拉索外表面段密封采用的是在索体护套表面设置密封圈，在密封圈外部安装哈呋结构的密封罩针对密封圈压缩实现索体外表面密封，这种方式针对拉索护套表面的密封效果达不到，主要由于两个因素：首先是拉索的外圆表面并非整圆结构，拉索按GB/T18365‑2018《斜拉桥用热挤聚乙烯高强钢丝拉索》在制作过程中HDPE护套外径存在‑1～+2mm的外径公差，一般采用凹槽式的O型圈形式，O型圈断面形状为圆形，O型圈的整体断面尺寸有限，与O型圈配套的凸轴密封面只能在安装配合时给予O型圈表面有限的压应力，并且该压应力在O型圈安装到位时便已经限定，不能调整。因此导致O型圈的压缩时变形量有限，与HDPE护套的接触面积也有限，这种密封方式一旦拉索护套表面有轻微的凹凸不平误差或者拉索出现振动引起密封位置的偏摆、滑移，就很容易出现泄漏，密封性能容错率和可靠性低。其次由于采用哈呋结构的密封罩进行压缩，那么两半的密封罩结构在扣合封闭时，密封罩的边缘也容易铲伤密封圈外圆表面，出现缝隙缺陷，拉索在振动或摆动过程中，水会沿着此缝隙缺陷深入拉索锚具内部，对钢丝造成腐蚀。 [0005] 其它结构如国内专利申请号202220238789.4《一种拉索索导管管口的密封结构》中所述橡胶密封圈依旧如上案例安装于凹槽当中，密封圈断面为小尺寸圆形形状，密封圈尺寸有限，压缩结构方式限制导致密封圈压缩变形也相对有限，拉索HDPE护套制作过程存在制作误差或拉索出现振动引起密封位置的偏摆、滑移便导致拉索护套密封处泄漏。与此同时密封罩为哈弗式结构，那么两半的密封罩结构在扣合时，密封罩的边缘也非常容易铲伤密封圈外圆表面，出现缝隙缺陷，拉索在振动或摆动过程中，水会沿着此缝隙缺陷深入拉索锚具内部，对钢丝造成腐蚀。 [0006] 其它结构如国内专利申请号202120972100.6《一种拉索密封结构及带有密封结构的拉索》中针对拉索密封结构中密封圈进行了改进，采用了断面形状为矩形、可变形压缩量更大的密封环来增大压缩变形后的接触面积，避免出现线接触性密封，从而导致在面对拉索护套制造公差时出现的密封泄露问题。但是该密封罩的结构形式仍然是两半哈弗式结构，那么两半的密封罩结构在扣合时，密封罩的边缘也非常容易铲伤密封圈外圆表面，出现缝隙缺陷，拉索在振动或摆动过程中，水会沿着此缝隙缺陷渗入拉索锚具内部，依旧容易对钢丝造成腐蚀。 [0007] 公开于以上背景技术部分的信息仅仅皆在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。 发明内容[0008] 针对以上不足，本发明提供了一种拉索锥套密封结构，通过本方案结构的锥形压缩胀紧密封特点，可根据密封罩轴向位移的轴向力大小，获得相应的密封压力值，从而实现深水高压力密封的要求；拉索本体可以沿着轴心线在一定范围角度内任意方向摆动，依旧保证密封性能，从而实现拉索动态密封性能。 [0009] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案： [0010] 一种拉索锥套密封结构，包括密封筒、锥套、密封环、密封罩、索体；所述密封筒、密封环、密封罩依次套设在索体上，密封环一端抵接在密封筒端部，所述锥套为锥形套环且可压缩的弹性构件，所述锥套设置在密封罩内腔与密封环之间，密封罩以轴向可移动的方式与密封筒密封连接，并使得密封罩的内腔在移动时施加予所述锥套环向及径向的压缩力；所述密封环通过锥套的压缩力分别对拉索体的护套表面、密封筒端部进行环向、径向压缩密封。 [0011] 当密封罩向密封筒移动，密封罩的内腔面在径向及轴向分力分别对锥套进行施压，锥套可以实现均匀的向内环向压缩变形及轴向压缩变形。锥套在径向受压后，通过整体向内环向压缩大尺寸密封环，提供密封环环向压应力，对拉索护套表面进行环向压缩，密封环在受径向分力的作用下对拉索表面护套的强力抱紧力，类似“柔性咬合”功能，从而针对拉索护套表面进行隔断密封；同时当锥套在轴向受压时，通过轴向分力对密封环进行轴向压缩，密封环通过轴向分力对密封筒的承压面进行压缩，实现密封筒端面与密封环端面之间的端面密封。 [0012] 具体的，所述锥套为带间隔槽状的锥型套环结构。 [0013] 本结构的间隔槽状锥套结构采用整圆结构，避免了采用两半式密封罩直接扣合压缩密封圈导致铲伤密封圈表面，出现缝隙缺陷密封失效的隐患。采用环形带间隔槽状的锥套对密封环进行均匀的环向压缩，最大程度的保护密封环结构，发挥密封环的最佳密封特性。 [0014] 具体的，所述间隔槽状包括锥套上设置的多个纵向延伸的开槽。 [0015] 具体的，所述多个纵向延伸的开槽包括从锥套两端分别向锥套中部方向开设且均匀间隔分布的第一纵槽、第二纵槽。 [0016] 锥套间隔槽状为两端开槽式，密封环可以整体套入间隔槽状的锥套内，当密封罩向密封筒移动，密封罩可以整体的环向压缩锥套，当锥套受压缩后，利用密封环内孔表面上N道环向的外凸肋对拉索护套表面进行环向压缩，通过密封环内孔表面上N道环形外凸肋针对拉索护套表面进行N道隔断密封。 [0017] 具体的，所述密封环内孔表面上拥有N道环向的外凸肋，N取值为大于等于1，密封环外圆表面尺寸与锥套内孔尺寸相配合，两者之间可以扣合成一个压缩密封构件。 [0018] 本结构方案密封环采用大截面面积的弹性材料，密封环内孔表面上拥有N道环向的外凸肋的高度大于2mm，在受力压缩时，可以提供足够大的压缩量来弥补拉索在制作过程中热挤HDPE护套存在‑1～+2mm的外径误差，进一步提高整体结构密封的容错率和可靠性。 [0019] 具体的，所述密封罩内腔为锥形结构，锥套2的锥度大于等于密封罩内腔的锥度。 [0020] 具体的，所述锥套的锥度角度为0.5°‑45°之间。 [0022] 优选的，在密封罩底部与密封筒外圆分别设置有法兰，两法兰之间通过螺钉连接。 [0023] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： [0024] 1、通过本方案结构的锥形压缩胀紧密封特点，拉索索体可以沿着轴心线在一定范围角度内任意方向摆动，即使拉索出现振动引起护套的偏摆、滑移情况，密封环仍然可以紧紧咬合护套表面，依旧保证密封性能，从而实现拉索可靠的动态密封性能。 [0025] 2、随着密封罩向密封筒方向移动位移量越大，压缩密封环的变形量就越大，可以抵抗的密封压力也越大，根据相应的移动位移、密封环的变形量，推动密封罩轴向位移的轴向力大小，可获得相应的密封压力值，从而实现深水高压力密封的要求。 附图说明[0026] 图1为现有技术拉索密封结构示意图。 [0027] 图2为本发明一种拉索锥套密封结构示意图。 [0028] 图3为本发明锥套轴视图。 [0029] 图4为本发明锥套侧视图。 [0030] 图5为本发明密封环轴视图。 [0031] 图6为本发明密封环侧视图。 [0032] 图7为本发明锥套与密封环结合示意图。 [0033] 图8为本发明一种拉索锥套密封结构另一种实施方式示意图。 [0034] 图中，1‑密封筒、101‑连接外螺纹、102‑第二法兰、2‑锥套、201‑小口端、202‑大口端、203‑第一纵槽、204‑第二纵槽、3‑密封环、301‑密封环内孔、302‑外凸肋、4‑密封罩、401‑密封罩内腔、402‑连接内螺纹、403‑第一法兰、5‑索体、501‑拉索护套、6‑螺钉、7‑防尘圈、8‑定位环、9‑HDPE热缩套。 具体实施方式[0035] 为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施例并配合附图予以说明。在本实施例的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作因此不能理解为对本发明的限制。 [0036] 本实施例公开一种拉索锥套密封结构，用于拉索锚具处的密封，参考图2所示，本方案整体结构由可穿孔的密封罩4、锥套2、密封环3、密封筒1、带HDPE拉索护套501的索体5组成。其中密封筒1、密封环3依次套设在索体5上，密封环3一端抵接于密封筒1端部，锥套2套设在密封环3外；密封罩4套设在索体5上，密封罩4以轴向可移动的方式与密封筒1密封连接。 [0037] 参考图3、4所示的锥套示意图，锥套2为锥形套环且可压缩的弹性构件，可以选择摩擦系数较小、有一定弹性性能的材料制作，材料选择范围包括弹性模量较好的各种金属材料如钢、铜、铝、镍、钛、钨、合金钢及各类金属合金材料等，也可以包括弹性模量较好的非金属材料如聚氨酯、聚四氟、尼龙、塑料、纤维、高分子合成材料及弹性体材料等。 [0038] 具体的，锥套2为带间隔槽状的锥型套环结构，如图3所示，间隔槽状包括锥套2上设置的多个纵向延伸的开槽，其中开槽为有从锥套2小口端201向锥套2大口端202方向开设且均匀间隔分布的多个第一纵槽203，以及从锥套2大口端202向锥套2小口端201开设且均匀间隔分布的多个第二纵槽204，每个第一纵槽203与每个第二纵槽204之间依次相邻且平行设置，且第一纵槽203与第二纵槽204的封闭部至少延伸至锥套2的中部，优选的可延长至相对末端附近，以形成更均匀的弹性。 [0039] 参考图5、6所示的密封环3示意图，密封环3采用大截面面积的弹性材料，密封环内孔301表面上拥有N道环向的外凸肋302，其高度大于2mm，在受力压缩时，可以提供足够大的压缩量来弥补拉索在制作过程中热挤HDPE护套存在‑1～+2mm的外径误差，进一步提高整体结构密封的容错率和可靠性。密封环3外圆表面尺寸与锥套2内孔尺寸相配合，两者之间可以扣合成一个压缩密封构件，如图7所示。密封环内孔301表面环向外凸肋302数的N取值为大于等于1的自然数，具体根据密封环3的长度进行设置。 [0040] 本实施例中，密封罩4的密封罩内腔401可参考现有技术中HDPE热缩套形状设置为锥形结构，不同之处在于，锥套2的锥度设置大于等于密封罩内腔401的锥度设置，其中锥套2的锥度角度优选为0.5°‑45°之间。 [0041] 本实施例的原理为：与常规凹槽O型圈安装到位后压缩量不可调整情况不同，本方案利用带间隔槽状锥套2压缩密封环3的压缩密封胀紧的原理，当带间隔槽状的锥套2向密封环3进行环向向内压缩和轴向压缩密封环时，锥套2对密封环3提供均匀的环向向内压力和轴向力，密封环3也同时对锥套2施加环向向外压力和反向轴力，在带一定角度锥面的作用下形成胀紧功能，使得密封环内孔301表面的N道环形外凸肋302紧紧的咬合拉索护套501表面，从而对拉索护套501表面形成N道隔断密封。通过以上两个方向的密封从而实现密封筒1与拉索护套501之间的静态或动态密封。随着密封罩4向密封筒1方向移动位移量越大，压缩密封环3的变形量就越大，胀紧效果就越显著，可以抵抗的密封压力也越大，从而实现深水高压力密封的要求。 [0042] 其中，锥套2设置为带间隔槽状的锥型套环结构，间隔槽状提供了压缩变形的空间，解决了单独设置为锥面的锥套无法通过刚性的密封罩内腔401进行接触和轴向压缩实现拧紧密封的问题，也解决了暴力轴向压缩可能导致锥套2变形而产生永久破坏的问题，通过设置锥套2为间隔槽状为两端双向开槽型，如图7所示，最终锥套2纵向槽与密封环3的环向外凸肋302均形成一定的涨紧变形，同时在这样的锥套2压缩密封环3的压缩密封胀紧作用下，密封环3紧紧的咬合拉索护套501表面，即使拉索出现振动引起护套的偏摆、滑移情况，密封环3仍然可以紧紧咬合护套表面，实现可靠的密封效果。 [0043] 同时，本实施例可以根据密封罩4向密封筒1移动量改变来实现锥套2向内压缩量的调整，当锥套2在轴向受压后，通过轴向分力对密封环3进行轴向压缩，密封环3通过轴向分力对密封筒1的承压面进行压缩，实现密封筒1端面与密封环3端面之间的端面密封，通过以上两个方向的密封从而实现密封筒1与拉索护套501之间的静态或动态密封。针对HDPE拉索护套501外径误差及拉索振动引起的偏摆、滑移情况匹配相应的密封环3压缩量，从而实现拉索护套501表面密封性能，提供拉索护套501表面的密封容错率及可靠性。最终达到本实施例的目的。 [0044] 作为本实施例优选的技术方案，参考图2所示，本实施例中密封罩4以轴向可移动的方式与密封筒1密封连接，具体的连接结构为：密封筒1外圆面、密封罩4内圆面分别设有连接外螺纹101、连接内螺纹402，密封筒1与密封罩4通过螺纹连接，实现密封罩4对锥套2的轴向和径向压缩。在索体5两端制作锚具之前，在索体5上安装密封罩4，将锥套2入密封罩4内，密封环3随之套入锥套2内，将密封罩4向密封筒1轴向移动，密封罩4与密封筒1进行螺纹连接，通过螺纹旋入密封罩4实现其轴向移动。 [0045] 密封罩4轴向移动方式除了上述的与密封筒1螺纹连接移动方式，还可以在密封罩4底部与密封筒1外圆分别设置第一法兰403、第二法兰102，用螺钉6连接实现轴向移动，如图8所示。 [0046] 本实施例的拉索锥套密封结构通过实验测试与现有技术性能相比，指标对比效果如下： [0047] 对比效果 [0048] [0049] 通过上述指标对比，本实施例各项性能优于现有技术。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈