一种氧弹及其密封结构的制作方法

1.本发明涉及氧弹技术领域，特别涉及一种密封结构。本发明还涉及一种氧弹。


背景技术：

2.氧弹是氧弹式量热仪的重要组成部件，是一种耐高温、耐高压的密封容器。氧弹式量热仪在使用时，需要在氧弹中充入3mpa左右的氧气，在测试样品过程中，能够通过短时间的燃烧产生高温高压气体，短期压强可以达到20mpa，短期温度可达1000℃以上。因此，氧弹工作特性对密封结构的密封性能要求非常高，并且内部压强越大时，对密封结构的密封性能要求越高，常规的密封结构容易在高压强情况下出现失效。
3.传统的氧弹主要包括弹筒、弹盖和密封圈三部分。其中，在部分氧弹中，弹筒和弹盖通常使用螺纹或卡扣进行紧固连接，而密封圈放置在弹盖的槽内，紧固的时候，弹筒的顶端顶住密封圈，让密封圈产生一定的压缩达到密封，俗称顶部密封。但如果容器内部压强过大，密封圈继续变形，密封就会失效，且内部压力越大，越难密封。另有部分氧弹，弹筒和弹盖使用螺纹或卡扣进行紧固连接，而密封圈放置在容器筒的槽内。当盖上弹盖后，密封圈产生径向压缩，进而实现密封。但当密封圈的径向外缘磨损严重，或内部压强过大时，密封同样会出现失效情况。
4.作为改进，现有技术中出现了部分氧弹采用弹筒、弹盖和密封圈额外搭配扣环、压圈等部件，虽然能够适用于较大压强的情况，密封性能得到优化，但是部件数量较多、结构较复杂，成本较高，并且，弹盖、扣环和弹筒等部件在进行开关盖操作时需要先后依次进行操作，导致开关盖操作比较繁琐。需知，氧弹绝大多数是人工操作，要求弹盖开合过程简单、快捷，通常不会借用扳手等辅助工具，而是直接人手进行开关盖操作。
5.因此，如何优化密封性能，适应较高压强环境，防止出现高压密封失效的情况，同时易于人手进行开关盖操作，是本领域技术人员面临的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种密封结构，能够优化密封性能，适应较高压强环境，防止出现高压密封失效的情况，同时易于人手进行开关盖操作。本发明的另一目的是提供一种氧弹。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种密封结构，包括弹筒、可拆卸地设置于所述弹筒的筒口处的弹盖，以及密封圈，所述弹筒的外壁上开设有安装环槽，所述密封圈紧箍在所述安装环槽内，所述弹盖的内壁设置有第一凸起环，所述第一凸起环用于压紧所述密封圈的顶部，且所述第一凸起环的内圆面与所述弹筒的外圆面之间留有第一缝隙，所述密封圈的直径小于所述安装环槽的槽底面至所述弹盖的内壁面之间的径向距离，所述第一缝隙用于使所述弹筒内的气体进入所述密封圈的内侧。
8.优选地，所述安装环槽开设于所述弹筒的外壁顶端区域。
9.优选地，所述安装环槽的顶部槽壁为凸设于所述弹筒外壁顶端的第二凸起环，所
述第一凸起环的内圆面与所述第二凸起环的外圆面之间留有所述第一缝隙。
10.优选地，所述第一缝隙的宽度为1～2mm。
11.优选地，所述弹盖包括连为一体的顶盖体和侧盖体，所述顶盖体覆盖所述筒口，所述侧盖体与所述弹筒的外壁形成可拆卸连接。
12.优选地，所述第一凸起环的顶部与所述顶盖体连为一体。
13.优选地，所述安装环槽为l型槽、矩形槽或弧形槽。
14.优选地，所述安装环槽的底部槽壁上设置有倾斜朝上延伸的底坡面，所述第一凸起环的底面设置有倾斜朝下延伸的顶斜面，所述底坡面及所述顶斜面用于夹紧所述密封圈并对其形成回弹导向。
15.优选地，所述底坡面及所述顶斜面与水平面的夹角均处于3～5
°
内。
16.本发明还提供一种氧弹，包括如上述任一项所述的密封结构。
17.本发明所提供的密封结构，主要包括弹筒、弹盖、密封圈、安装环槽、第一凸起环和第一缝隙。其中，弹筒为密封结构的主体部件之一，弹盖为密封结构的另一主体部件，并安装在弹筒的筒口处，与弹筒之间形成可拆卸连接，能够方便地进行拆装。安装环槽开设在弹筒的外壁上，密封圈就设置在该安装环槽内，并且密封圈具有预紧力，产生弹性形变而紧箍在安装环槽内，相当于被撑开后套在安装环槽上。第一凸起环设置在弹盖的内壁上，并沿径向朝内延伸，或朝弹筒延伸。在安装弹盖时，第一凸起环的底面逐渐压紧安装在安装环槽内的密封圈的顶部，使得密封圈产生一定形变，并对弹筒的外壁与弹盖的内壁之间的缝隙产生初始密封效果。重要的是，第一凸起环的内圆面与弹筒的外圆面之间留有第一缝隙，该第一缝隙主要用于使弹筒内的气体能够藉此通过后进入到安装环槽中，并进入到密封圈的内侧区域，以对密封圈的内侧形成朝外的压力，进而使其产生弹性扩张。同时，密封圈的直径小于安装环槽的槽底面至弹盖的内壁面之间的径向距离。
18.如此，本发明所提供的密封结构，在对弹盖进行关盖操作时，密封圈保持初始状态(轻微弹性形变)并紧箍在安装环槽内，由于密封圈的直径小于安装环槽的槽底面至弹盖的内壁面之间的径向距离，因此，密封圈的外壁与弹盖的内壁面之间保留有一定间距，两者没有产生抵接和摩擦，从而在弹盖的关盖过程中，密封圈并不对弹盖造成影响，工作人员能够方便地手动实现弹盖的关盖操作。在样品测试过程中，弹筒内的气压骤然增大，气体会迅速通过第一缝隙进入到安装环槽中位于密封圈内侧的狭窄缝隙中，并对密封圈的内侧形成沿径向朝外的压力，巨大的压力迫使密封圈迅速产生弹性扩张，并将密封圈向外撑开至压紧在弹盖的内壁面上，从而将弹筒的外壁与弹盖的内壁之间的缝隙密封，并且，弹筒内的气压越大，对密封圈内侧的压力就越强，密封圈就会被撑得越开、压得越紧，从而越是加强了对弹筒的外壁与弹盖的内壁之间的缝隙的密封效果。当然，在样品测试结束后，对弹盖进行开盖操作时，由于弹筒内的气压迅速变小直至恢复常压，因此，密封圈在自身的弹力作用下进行回弹并恢复初始状态，即重新紧箍在安装环槽内，并脱离对弹盖内壁的压紧，重新与弹盖的内壁保持一定间距，从而在弹盖的开盖过程中，密封圈并不对弹盖造成影响，工作人员能够方便地手动实现弹盖的开盖操作。
19.综上所述，本发明所提供的密封结构，能够优化密封性能，适应较高压强环境，防止出现高压密封失效的情况，同时易于人手进行开关盖操作。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
22.图2为密封圈在进行样品测试前的状态示意图。
23.图3为密封圈在进行样品测试过程中的状态示意图。
24.图4为安装环槽与第一凸起环的具体结构示意图。
25.其中，图1—图4中：
26.弹筒—1，弹盖—2，密封圈—3，第一缝隙—4，第二缝隙—5；
27.筒口—11，安装环槽—12，第二凸起环—13，底坡面—14；
28.第一凸起环—21，顶斜面—22；
29.顶盖体—201，侧盖体—202。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参考图1，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
32.在本发明所提供的一种具体实施方式中，密封结构主要包括弹筒1、弹盖2、密封圈3、安装环槽12、第一凸起环21和第一缝隙4。
33.其中，弹筒1为密封结构的主体部件之一，弹盖2为密封结构的另一主体部件，并安装在弹筒1的筒口11处，与弹筒1之间形成可拆卸连接，能够方便地进行拆装。
34.安装环槽12开设在弹筒1的外壁上，密封圈3就设置在该安装环槽12内，并且密封圈3具有预紧力，产生弹性形变而紧箍在安装环槽12内，相当于被撑开后套在安装环槽12上。
35.第一凸起环21设置在弹盖2的内壁上，并沿径向朝内延伸，或朝弹筒1延伸。在安装弹盖2时，第一凸起环21的底面逐渐压紧安装在安装环槽12内的密封圈3的顶部，使得密封圈3产生一定形变，并对弹筒1的外壁与弹盖2的内壁之间的缝隙产生初始密封效果。
36.重要的是，第一凸起环21的内圆面与弹筒1的外圆面之间留有第一缝隙4，该第一缝隙4主要用于使弹筒1内的气体能够藉此通过后进入到安装环槽12中，并进入到密封圈3的内侧区域，以对密封圈3的内侧形成朝外的压力，进而使其产生弹性扩张。同时，密封圈3的直径小于安装环槽12的槽底面至弹盖2的内壁面之间的径向距离。
37.如此，本实施例所提供的密封结构，在对弹盖2进行关盖操作时，密封圈3保持初始状态(轻微弹性形变)并紧箍在安装环槽12内，由于密封圈3的直径小于安装环槽12的槽底面至弹盖2的内壁面之间的径向距离，因此，密封圈3的外壁与弹盖2的内壁面之间保留有一定间距，两者没有产生抵接和摩擦，从而在弹盖2的关盖过程中，密封圈3并不对弹盖2造成
影响，工作人员能够方便地手动实现弹盖2的关盖操作。在样品测试过程中，弹筒1内的气压骤然增大，气体会迅速通过第一缝隙4进入到安装环槽12中位于密封圈3内侧的狭窄缝隙中，并对密封圈3的内侧形成沿径向朝外的压力，巨大的压力迫使密封圈3迅速产生弹性扩张，并将密封圈3向外撑开至压紧在弹盖2的内壁面上，从而将弹筒1的外壁与弹盖2的内壁之间的缝隙密封，并且，弹筒1内的气压越大，对密封圈3内侧的压力就越强，密封圈3就会被撑得越开、压得越紧，从而越是加强了对弹筒1的外壁与弹盖2的内壁之间的缝隙的密封效果。当然，在样品测试结束后，对弹盖2进行开盖操作时，由于弹筒1内的气压迅速变小直至恢复常压，因此，密封圈3在自身的弹力作用下进行回弹并恢复初始状态，即重新紧箍在安装环槽12内，并脱离对弹盖2内壁的压紧，重新与弹盖2的内壁保持一定间距，从而在弹盖2的开盖过程中，密封圈3并不对弹盖2造成影响，工作人员能够方便地手动实现弹盖2的开盖操作。
38.综上所述，本实施例所提供的密封结构，能够优化密封性能，适应较高压强环境，防止出现高压密封失效的情况，同时易于人手进行开关盖操作。
39.在关于弹盖2的一种可选实施例中，该弹盖2主要包括顶盖体201和侧盖体202。其中，顶盖体201主要用于覆盖弹筒1的筒口11，侧盖体202连接在顶盖体201的外援上，用于覆盖弹筒1的外筒壁，且侧盖体202与弹筒1的外壁形成可拆卸连接。比如，侧盖体202的内壁与弹筒1的外壁形成螺纹连接，或者侧盖体202插接在弹筒1外壁上的卡槽里，又或者弹盖2整体倒扣在弹筒1的筒口11上。
40.进一步的，为便于实现对弹盖2的开关盖操作，提高开关盖操作，本实施例中，顶盖体201与侧盖体202连接为一体，比如两者可通过一体成型制造工艺进行加工。如此设置，在进行开关盖操作时，只需对弹盖2整体进行操作即可，无需分别对顶盖体201和侧盖体202进行依次操作，操作更加便捷。
41.在关于安装环槽12的一种可选实施例中，考虑到弹盖2安装在弹筒1的筒口11处，将筒口11密封，而弹筒1的筒口11通常位于弹筒1的顶端(或外端)，针对此，该安装环槽12具体开设在弹筒1外壁的顶端区域，以便使密封圈3的安装位置处于弹盖2的覆盖范围内。此时，安装环槽12具体可呈l型，没有顶部槽壁，仅有槽底面和底部槽壁，相当于顶部槽壁的径向长度为零。
42.在关于安装环槽12的另一种可选实施例中，安装环槽12还可开设在弹筒1外壁上的其他位置，比如与弹筒1的顶端存在一定距离的位置等，但同样需要落入到弹盖2的覆盖范围内。当然，安装环槽12还可呈矩形槽、弧形槽等形状。
43.为便于控制第一缝隙4的具体缝隙值，本实施例中增设了第二凸起环13。具体的，该第二凸起环13可以复用安装环槽12的顶部槽壁。当然，对于呈l型的安装环槽12而言，第二凸起环13相当于在安装环槽12的顶部槽壁位置处凸起的环形结构件，可以看作是安装环槽12的顶部槽壁。同时，第二凸起环13的凸起高度(或径向延伸长度)明显小于安装环槽12的底部槽壁的径向长度，以确保通过第一缝隙4的气体能够进入到密封圈3的内侧区域。并且，第二凸起环13的外圆面与弹盖2上的第一凸起环21的内圆面互相正对，两者之间保持一定缝隙，该缝隙即为第一缝隙4。一般的，该第一缝隙4的缝隙值可为1.5mm等，具体可在1～2mm之间进行调整。
44.如图2、图3所示，图2为密封圈3在进行样品测试前的状态示意图，图3为密封圈3在
进行样品测试过程中的状态示意图。
45.如此设置，第一凸起环21由于凸出在弹盖2的内壁上并沿径向延伸，因此，第一凸起环21与弹盖2的内壁之间也形成了一个l型槽，若忽略第一缝隙4的话，第一凸起环21、第二凸起环13、弹盖2的内壁与安装环槽12共同形成了一个类似矩形的型腔，而密封圈3就安装在该型腔内。在未进行样品测试时，密封圈3紧箍在型腔的内侧壁(图示左侧壁)上，不与型腔的外侧壁接触；在进行样品测试时，密封圈3被气压撑开而扩张后，密封圈3被压紧在型腔的外侧壁(图示右侧壁)上，并产生弹性形变而挤满整个型腔的外侧区域(具体形状由型腔的形状决定)，从而将弹筒1的外壁与弹盖2的内壁之间的缝隙密封，即将第二缝隙5密封，并且气压越大，密封圈3形变量就越大，对第二缝隙5的密封效果就越强；同时，密封圈3的顶部与第一凸起环21的底面互相压紧，形成密封，并且气压越大压得越紧，密封效果越好；且密封圈3的底部与安装环槽12的底部槽壁面互相压紧，形成密封，同样气压越大压得越紧，密封效果越好。
46.在关于第一凸起环21的一种可选实施例中，该第一凸起环21的顶部与顶盖体201连为一体。如此设置，第一凸起环21相当于具体设置在顶盖体201与侧盖体202的夹角位置处，能够方便地与顶盖体201和侧盖体202进行一体成型制造。
47.如图4所示，图4为安装环槽12与第一凸起环21的具体结构示意图。
48.另外，为进一步提高密封圈3对第二缝隙5的密封效果，本实施例中增设了底坡面14和顶斜面22。具体的，底坡面14设置在安装环槽12的底部槽壁上，并且倾斜朝上延伸，与水平面之间具有一定夹角或坡度。同时，顶斜面22设置在第一凸起环21的底面，并且倾斜朝下延伸，与水平面之间具有一定夹角或坡度。底坡面14与顶斜面22在垂向上正对，且使上述型腔呈现朝内收缩的形状，比如从矩形收缩为梯形等。如此设置，当密封圈3被气压挤压而弹性扩张时，就被挤压进形状收缩后的型腔内，利用顶斜面22与底坡面14对密封圈3的顶部、底部进行进一步挤压，使得密封圈3产生进一步弹性形变，进而强化密封圈3对第二缝隙5的密封效果。并且，在气压恢复时，密封圈3产生弹性回缩时，利用顶斜面22与底坡面14对密封圈3的顶部、底部形成的倾斜的抵接作用力，能够对密封圈3产生一定导向作用，使得密封圈3更容易产生弹性回缩。
49.一般的，顶斜面22与底坡面14与水平面的夹角处于3～5
°
之间，比如4
°
等。
50.本实施例还提供一种氧弹，主要包括密封结构和其余零部件，其中，该密封结构与上述相关内容相同。如此，由于密封结构采用了上述密封结构的实施例全部的技术方案，因此，本实施例所提供的氧弹同样具有上述实施例的技术方案所带来全部的技术效果，此处不再一一赘述。
51.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种密封结构，其特征在于，包括弹筒(1)、可拆卸地设置于所述弹筒(1)的筒口(11)处的弹盖(2)，以及密封圈(3)，所述弹筒(1)的外壁上开设有安装环槽(12)，所述密封圈(3)紧箍在所述安装环槽(12)内，所述弹盖(2)的内壁设置有第一凸起环(21)，所述第一凸起环(21)用于压紧所述密封圈(3)的顶部，且所述第一凸起环(21)的内圆面与所述弹筒(1)的外圆面之间留有第一缝隙(4)，所述密封圈(3)的直径小于所述安装环槽(12)的槽底面至所述弹盖(2)的内壁面之间的径向距离，所述第一缝隙(4)用于使所述弹筒(1)内的气体进入所述密封圈(3)的内侧。2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述安装环槽(12)开设于所述弹筒(1)的外壁顶端区域。3.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述安装环槽(12)的顶部槽壁为凸设于所述弹筒(1)外壁顶端的第二凸起环(13)，所述第一凸起环(21)的内圆面与所述第二凸起环(13)的外圆面之间留有所述第一缝隙(4)。4.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，所述第一缝隙(4)的宽度为1～2mm。5.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述弹盖(2)包括连为一体的顶盖体(201)和侧盖体(202)，所述顶盖体(201)覆盖所述筒口(11)，所述侧盖体(202)与所述弹筒(1)的外壁形成可拆卸连接。6.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述第一凸起环(21)的顶部与所述顶盖体(21)连为一体。7.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述安装环槽(12)为l型槽、矩形槽或弧形槽。8.根据权利要求1-7任一项所述的密封结构，其特征在于，所述安装环槽(12)的底部槽壁上设置有倾斜朝上延伸的底坡面(14)，所述第一凸起环(21)的底面设置有倾斜朝下延伸的顶斜面(22)，所述底坡面(14)及所述顶斜面(22)用于夹紧所述密封圈(3)并对其形成回弹导向。9.根据权利要求8所述的密封结构，其特征在于，所述底坡面(14)及所述顶斜面(22)与水平面的夹角均处于3～5
°
内。10.一种氧弹，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的密封结构。

技术总结
本发明公开一种密封结构，包括弹筒、可拆卸地设置于所述弹筒的筒口处的弹盖，以及密封圈，所述弹筒的外壁上开设有安装环槽，所述密封圈紧箍在所述安装环槽内，所述弹盖的内壁设置有第一凸起环，所述第一凸起环用于压紧所述密封圈的顶部，且所述第一凸起环的内圆面与所述弹筒的外圆面之间留有第一缝隙，所述密封圈的直径小于所述安装环槽的槽底面至所述弹盖的内壁面之间的径向距离，所述第一缝隙用于使所述弹筒内的气体进入所述密封圈的内侧。本发明公开的密封结构，能够优化密封性能，适应较高压强环境，防止出现高压密封失效的情况，同时易于人手进行开关盖操作。本发明还公开一种氧弹，其有益效果如上所述。其有益效果如上所述。其有益效果如上所述。


技术研发人员：梁海东 罗建文
受保护的技术使用者：长沙开元仪器有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/22