密封结构及二氧化碳密封系统的制作方法

1.本发明涉及二氧化碳密封技术领域，尤其涉及一种适用于二氧化碳系统的密封结构及二氧化碳密封系统。


背景技术：

2.目前二氧化碳系统在汽车或储能系统上开始研究，密封方案是个较大的难题。当前已量产的二氧化碳系统车辆密封大多是采用橡胶材料，特别是hnbr橡胶材料(氢化丁腈橡胶)，该材料具有良好的压缩及密封性能。
3.但是，目前的橡胶密封结构较为单一，密封效果有限，且由于二氧化碳分子量很小，传统的橡胶密封材料，橡胶的密度仅为0.9g/cm3，由于其分子间隙较大，二氧化碳分子会通过材料的分子间隙进行渗漏，导致泄露问题，进而导致目前已量产车辆的二氧化碳系统，每半年都需要添加一次二氧化碳制冷剂，提高了使用成本，对用户的正常使用非常不友好。因此，传统橡胶密封结构并不适用于目前二氧化碳系统的密封。


技术实现要素：

4.本发明提供一种密封结构及二氧化碳密封系统，用以解决现有技术中橡胶密封结构单一导致对二氧化碳密封效果不佳的缺陷，实现二氧化碳系统的高效密封。
5.本发明提供一种密封结构，包括：
6.底座，所述底座开设有接口；
7.压板，所述压板上设有突出于所述压板表面的堵块，所述堵块对应于所述接口并延伸至所述接口内；
8.所述堵块的侧表面开设有密封沟槽，所述密封沟槽内设有密封环；
9.所述密封环内设有支撑件，所述支撑件抵接于所述密封环内侧，所述支撑件具有对所述密封环施加分别朝向所述堵块和所述接口内壁方向的预紧力，以使所述密封环贴合于所述堵块和所述接口内壁。
10.根据本发明的一个实施例，所述密封环具有靠近所述堵块的第一唇边以及靠近所述接口内壁的第二唇边，所述第一唇边与所述第二唇边之间形成凹槽，所述支撑件设于所述凹槽内，并抵接于所述第一唇边与所述第二唇边之间，为所述第一唇边与所述第二唇边提供预紧力，以使所述第一唇边与所述堵块、所述第二唇边与所述接口内壁相贴合。
11.根据本发明的一个实施例，所述凹槽为u型槽，所述u型槽的开口朝向背离所述压板的一侧。
12.根据本发明的一个实施例，所述支撑件为环状的弹簧骨架，所述弹簧骨架包括相对设置的外层骨架和内层骨架，所述外层骨架和所述内层骨架通过连接部连接，所述内层骨架与所述第一唇边相抵，且具有朝向所述堵块方向的弹性力，所述外层骨架与所述第二唇边相抵，且具有朝向所述接口内壁方向的弹性力。
13.根据本发明的一个实施例，所述外层骨架和所述内层骨架分别为多个弹性片排列
围成的圆环结构，相邻所述弹性片间隔设置。
14.根据本发明的一个实施例，所述外层骨架、所述内层骨架和所述连接部连接呈u型，所述弹簧骨架的u型开口与所述凹槽开口一致，所述弹簧骨架抵接在所述凹槽内。
15.根据本发明的一个实施例，所述支撑件为可膨胀的密封圈，所述密封圈相对的两侧分别与所述第一唇边和所述第二唇边相抵。
16.根据本发明的一个实施例，所述堵块侧表面为设有阶梯平面的阶梯结构，所述堵块还包括压装挡圈，所述压装挡圈套设在所述堵块侧表面，所述压装挡圈与所述阶梯平面相间设置，以形成所述密封沟槽，所述接口内壁上设有台阶面，所述压装挡圈抵靠在所述台阶面上。
17.根据本发明的一个实施例，所述堵块与所述压板的连接拐角处设有密封垫片，所述密封垫片为聚四氟乙烯密封垫片，所述密封环为聚四氟乙烯密封环。
18.本发明还提供一种二氧化碳密封系统，该系统包括如上所述的密封结构。
19.本发明提供的密封结构及二氧化碳密封系统，包括底座和压板，所述底座开设有接口，所述压板上设有突出于所述压板表面的堵块，所述堵块对应于所述接口并延伸至所述接口内，所述堵块的侧表面开设有密封沟槽，所述密封沟槽内设有密封环；所述密封环内设有支撑件，所述支撑件抵接于所述密封环内侧，并对所述密封环施加分别朝向所述堵块和所述接口内壁方向的预紧力，以使所述密封环贴合于所述堵块和所述接口内壁。本发明通过在堵块表面设置密封沟槽，密封沟槽内部设置密封环，通过支撑件对密封环施加预紧力，使得密封环贴合于所述堵块和所述接口内壁，从而确保密封性，提高了二氧化碳系统的密封性能，有利于二氧化碳系统高效运行。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明提供的密封结构的轴向剖视示意图；
22.图2是图1中a处的放大示意图；
23.图3是本发明提供的密封结构中压板的立体结构示意图；
24.图4是本发明提供的密封环与弹簧骨架的连接结构示意图；
25.图5是图4的轴向剖视示意图，其中，箭头表示扩张方向；
26.图6是本发明提供的密封环与密封圈的连接结构示意图；
27.图7是图6的轴向剖视示意图，其中，箭头表示扩张方向。
28.附图标记：
29.100：压板；101：通孔；200：堵块；201：压装挡圈；202：阶梯平面；300：底座；301：接口；400：密封沟槽；500：密封环；501：第一唇边；502：第二唇边；503：凹槽；600：密封垫片；700：支撑件；710：弹簧骨架；7101：内层骨架；7102：外层骨架；7103：连接部；711：弹性片；720：密封圈。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
33.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
35.请参见图1至图7，本发明提供一种密封结构，具体提供一种适用于二氧化碳系统的密封结构，该结构包括底座300和压板100，底座300开设有与外部连通的接口301，底座300内侧为二氧化碳存储内腔，压板100盖在底座300上端，用于将接口301封堵。
36.如图1和图3所示，压板100上设有突出于压板100表面的堵块200，堵块200对应于接口301并延伸至接口301内，堵块200伸入接口301内将接口301封堵。当然，堵块上也可以开设有通孔101，通孔101贯穿压板100，并与接口301对应连通，起到二氧化碳系统内外连通作用，此时堵块200的侧壁与接口301内壁相抵，从而实现堵块200对接口301内壁的密封作用。
37.本实施例中，堵块200相邻于接口301内壁的侧表面开设有密封沟槽400，密封沟槽400呈环状绕堵块200侧表面一端，密封沟槽400内设有密封环500。
38.密封环500一侧与堵块200侧表面相抵，另一侧与接口301的内壁相抵，从而实现堵
块200对接口301内壁的密封作用。
39.如图1和图2所示，密封环500内设有支撑件700，支撑件700抵接于密封环500内侧，支撑件700具有对密封环500施加分别朝向堵块200和接口301内壁方向的预紧力，支撑件700从密封环500内侧对密封环500施加向两侧的推力，以使密封环500贴合于堵块200和接口301内壁，为密封环500提供足够的压力，保证密封环500的密封效果。
40.具体的说，如图5和图7所示，密封环500上开设有一个环形凹槽503，该环形凹槽503将密封环500分成第一唇边501和第二唇边502，也就是说，密封环500具有靠近堵块200一侧的第一唇边501以及靠近接口301内壁一侧的第二唇边502，凹槽503位于第一唇边501与第二唇边502之间。支撑件700设于凹槽503内，支撑件700抵接于第一唇边501与第二唇边502之间，支撑件700由于具备向两侧扩展的支撑力，因此支撑件700为第一唇边501与第二唇边502提供预紧力，使得第一唇边501与堵块200相贴合，第二唇边502与接口301内壁相贴合，为密封环500提供足够的压力，保证密封环500的密封效果。
41.值得一提的是，本实施例中，密封环500并非传统的橡胶材质，由于橡胶的密度相对较小，分子间隙较大，不利于对二氧化碳进行密封，因此，本实施例的密封环500采用了密度为2.2g/cm3的聚四氟乙烯(ptfe)材质，相对于橡胶0.9g/cm3的密度，聚四氟乙烯具有耐高低温，耐润滑油，耐酸碱腐蚀等特点，因此聚四氟乙烯非常适合于二氧化碳密封接头的应用。
42.由于聚四氟乙烯在伸后无法回弹至初始状态，需要整形，且整形后也无法达到初始状态，又由于聚四氟乙烯没有弹性，需要外部条件来施加预紧力才能保证密封性；因此，本实施例的密封环500开设凹槽503，凹槽503内设置支撑件700来支撑聚四氟乙烯材质的密封环500则更加适用。
43.当密封环500采用聚四氟乙烯时，支撑件700抵接于聚四氟乙烯材质内侧，支撑件700对聚四氟乙烯材质的密封环500施加分别朝向堵块200和接口301内壁方向的预紧力，使聚四氟乙烯材质的密封环500贴合于堵块200和接口301内壁，为聚四氟乙烯提供了外部预紧力，弥补了聚四氟乙烯没有弹性的缺陷，配合聚四氟乙烯高密度不易参透二氧化碳分子的特点，密封环500采用聚四氟乙烯能够实现二氧化碳系统更好的密封性，保证密封效果。
44.为了保证支撑件700对密封环500良好的支撑性，保证足够的密封压力，本发明提供支撑件700的两种实施例。
45.如图4和图5所示，提供支撑件700的第一实施例，支撑件700为环状的弹簧骨架710，弹簧骨架710包括相对设置的外层骨架7102和内层骨架7101，外层骨架7102和内层骨架7101通过连接部7103连接，内层骨架7101与第一唇边501相抵，且具有朝向堵块200方向的弹性力，因此内层骨架7101将第一唇边501压紧在堵块200表面；外层骨架7102与第二唇边502相抵，且具有朝向接口301内壁方向的弹性力，因此外层骨架7102将第二唇边502压紧在接口301内壁上，弹簧骨架710为密封环500提供的预紧力确保密封环500的密封效果。
46.如图4所示，在一个实施例中，外层骨架7102和内层骨架7101分别为多个弹性片711排列围成的圆环结构，外层骨架7102和内层骨架7101分别为两个同心圆。
47.在弹簧骨架710的截面方向上，外层骨架7102、内层骨架7101和连接部7103连接呈u型，弹簧骨架710的u型开口与凹槽503开口一致，弹簧骨架710抵接在凹槽503内，保证外层骨架7102和内层骨架7101为弹簧骨架710提供足够的预紧力。
48.在一个实施例中，外层骨架7102和内层骨架7101上相邻的弹性片711间隔设置，能够确保每个弹性片711具有一定的弹性活动空间，这样可以保证每个弹性片711具有足够的弹力，配合聚四氟乙烯材质的密封环500，赋予密封环500足够的弹性力，使密封环500与堵块200和接口301连接更紧密，提高密封效果。
49.如图6和图7所示，提供支撑件700的第二实施例，支撑件700为可膨胀的密封圈720，密封圈720相对的两侧分别与第一唇边501和第二唇边502相抵。
50.优选的，密封圈720截面为o型，密封圈720采用氢化丁腈橡胶(hnbr)材质制成，氢化丁腈橡胶材料具有一种特性，接触润滑油后会出现溶胀现象，其尺寸相比初始状态会变大，正好利用这个特性，采用溶胀后尺寸变大的氢化丁腈橡胶材料为聚四氟乙烯材质的密封环500提供预紧力。
51.如图1和图2所示，作为进一步的改进，上述实施例中的凹槽503为u型槽，u型槽的开口朝向背离压板100的一侧。也即，凹槽503的开口朝向二氧化碳制冷剂泄露的反方向。这样，二氧化碳充入凹槽503内并在凹槽503内运行起来，在凹槽503内形成一定的压力，从而对第一唇边501和第二唇边502施加压力，促使第一唇边501和第二唇边502向两侧张开，进而增加了密封环500与堵块200和接口301内壁的压力，这样更有利于密封，进一步提高密封性能。
52.当然，本实施例中的凹槽503不限于u型槽，例如v型、扩口槽也是可以的，能够保证二氧化碳进入后产生膨胀使密封环500张开，利用二氧化碳来施加预紧力即可，此处不做唯一限定。
53.如图1和图2所示，在一个实施例中，堵块200侧表面为设有阶梯平面202的阶梯结构，堵块200上套设有压装挡圈201，压装挡圈201套设在堵块200侧表面，压装挡圈201与阶梯平面202相间设置，压装挡圈201与阶梯平面202之间的空间形成密封沟槽400，密封环500即设置在该密封沟槽400中。
54.对应的，接口301内壁上设有台阶面，台阶面与阶梯平面202相对应，压装挡圈201抵靠在台阶面上，实现压装挡圈201以及堵块200整体的固定，从而与底座300紧密连接。
55.优选的，压装挡圈201和堵块200之间是楔形过盈配合，再未装密封环500之前，压装挡圈201和堵块200是两个单独件，将密封环500装在堵块200上后，再通过压装设备将压装挡圈201压装至堵块200上，这样就形成一个密封沟槽400，确保密封环500处于其中。
56.如图1所示，在一个实施例中，堵块200与压板100的连接拐角处设有密封垫片600，密封垫片600的材质可以是聚四氟乙烯。在压板100和底座300安装时，密封垫片600卡紧在压板100和底座300之间，保证压板100整体的密封性。这个密封垫片600与密封环500相配合，形成防泄漏的两道防线，可以起到双道密封的效果，保证密封结构整体的密封可靠性。
57.本发明通过在压板100的堵块200表面设置密封沟槽400，密封沟槽400内部设置密封环500，密封环500聚四氟乙烯材质，具备更优于传统橡胶的密封性能，更有利于对二氧化碳的密封；本发明通过采用弹性骨架710或氢化丁腈橡胶材质的密封圈对密封环500施加预紧力，使得密封环500贴合于堵块200和接口301内壁，从而确保密封结构的密封性能，提高了二氧化碳系统的可靠性，有利于二氧化碳系统高效运行，有效降低了二氧化碳系统的维护周期和成本。
58.本发明还提供一种二氧化碳密封系统，该系统具备上述实施例中提到的密封结
构，因此，该二氧化碳密封系统也具备上述实施例中的全部优势。
59.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。