TWM531124U - Ｖｓｄ冷卻系統密封連接結構 - Google Patents

Description

VSD冷卻系統密封連接結構

本創作關於一種冷卻系統密封領域，具體關於一種VSD冷卻系統密封連接結構。

眾所周知，電氣啟動櫃內電子器件較多發熱嚴重，生產廠家都要採用冷卻系統對其進行強制冷卻，而冷卻系統是由管路連接而成，連接處經常發生冷卻介質洩露，污染周圍環境。對於連接密封的問題，一般VSD(Variable Speed Drive，變頻器或變速驅動器)生產廠家都採用兩種方式解決。

第一種方式：用多片呼吸密封墊圈置於法蘭盤及各接觸端面之間，再利用緊固件連接的管路密封裝置。這種方式零部件較多，結構佈置複雜，佔用操作空間較大；接觸密封面多洩露點多，墊圈老化失效，洩露風險大；製造精度要求高，在裝配時要求一對密封面的平行度、同心度保持一致，但實際往往因為其他零部件加工公差及裝配的累積公差，導致上下法蘭盤出現錯位的現象，從而使呼吸密封墊圈不在最佳密封位置；緊固件端部暴露在外，機組又通常安置在地下室、海邊等惡劣或腐蝕性強的環境中，極易鏽蝕，造成不易拆卸。

這種密封結構一般採用上、下法蘭盤和呼吸密封墊圈，再用螺栓、螺母對並，來使結構達到密封狀態。但這種設計方法通常存在一些不可避免的缺陷，往往在接觸密封面處發生洩 露，究其原因是：法蘭盤結構存在四個密封面(如圖2中的第一密封面、第二密封面、第三密封面以及第四密封面)，洩露點多，時間長了橡膠出現老化現象，洩露的風險大。結構佈置複雜使橡膠墊圈失效，因為在法蘭盤裝配過程中，由於需要將零件端面與橡膠圈頂緊，推入下法蘭盤凹台內，同時再用很大扭矩的力進行旋轉，橡膠墊圈會受到損傷並錯位無法處於最佳密封狀態。

如圖1和圖2所示，水泵3分別經由法蘭盤組件4與儲存冷卻液罐體1以及熱交換器5密封，分別在儲存冷卻液罐體1和螺紋連接管6的螺紋上塗上樂泰螺紋密封膠，用台虎鉗夾住儲存冷卻液罐體1，將螺紋連接管6(無方向性)與儲存冷卻液罐體1下端NPT(National Pipe Thread，具有16：1錐度的60°管螺紋)螺紋擰緊，然後再用扳手將法蘭盤組件4的上法蘭盤與螺紋連接管6的另一端螺紋擰緊。但在整個過程中，由於儲存冷卻液罐體1、法蘭盤組件4和螺紋連接管6的端部都是圓形，所以需要使用特定工裝夾具，同時佔用的操作空間較大，造成了裝配和後期維護的不便利性，相應成本也隨之增高。

如圖3所示，將橡膠密封墊圈2放到法蘭盤組件4的下法蘭盤的螺紋口內，橡膠密封墊圈2的外徑為45mm，所以可以輕鬆推入下方的凹槽內(第三密封面33)，再將法蘭盤沿著水泵端面螺紋上的螺紋旋轉直到頂上圓墊圈，用專用的扳手卡緊法蘭盤外側將螺紋擰緊。在這個過程中，橡膠密封墊圈2會受到很大的擠壓力，在旋轉的作用下可能出現移位，使端面密封不處於最佳位置，有洩漏隱患。

此外，法蘭盤安裝有方向性，為了美觀及整體佈局的合理性，法蘭盤整體需與櫃體呈90°，所以需要往復調整，這使得水 泵端面與橡膠墊圈或法蘭內表面與橡膠墊圈出現間隙，不是最佳密封狀態。

由於法蘭密封裝置一次安裝較困難，耗費工時高，裝配效率偏低。密封法蘭連接件易發生洩漏，品質不可靠。存在較多密封面，洩露風險比較大，墊圈在旋轉過程中容易出現失效，結構非常複雜，包括法蘭、密封墊片、端接管以及緊固裝置。

第二種方式：採用紫銅管作為冷卻液輸送管道，再用含銀釺料將管路接頭進行釺焊密封。但材料、生產及後期維護成本都較高；且由於是剛性連接，管道接頭裝配補償能力差，易造成應力集中在振動工況下使用壽命縮短。

在本創作內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本創作的內容部分並不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特徵和必要技術特徵，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護範圍。

為了解決上述問題，本創作提供了一種VSD冷卻系統密封連接結構，包括：套管，該套管包括構造為圓柱體的套管本體部、以及設置在該套管本體部一端的套管連接部，該套管連接部徑向突出於該套管本體部；套管座，該套管座包括構造為圓柱體的套管座本體部、以及設置在該套管座本體部的一端的套管座六角部，該套管座六角部徑向突出於該套管座本體部，該套管座本體部的外表面設置有外螺紋，該套管座六角部設置有軸向向內的凹台，用於接收該套管，該套管座設置有貫穿該套管座本體部和該套管座六角部的套管座通孔；以及連接頭，該 連接頭包括構造為圓柱體的連接頭本體部、以及設置在該連接頭本體部的一端的連接頭六角部，該連接頭本體部的內表面設置有內螺紋，該連接頭六角部設置有徑向向內的凸台，用於抵靠該套管連接部，該連接頭設置有貫穿該連接頭本體部和該連接頭六角部的連接頭通孔。

可選地，還包括呼吸密封墊圈，該呼吸密封墊圈的表面設有直徑逐漸增大的同心圓凸起，該呼吸密封墊圈設置在該套管連接部的端面。

可選地，該呼吸密封墊圈與該內螺紋間隙配合。

可選地，該呼吸密封墊圈的外徑為44.5mm，該內螺紋的牙頂間距為45mm。

可選地，該套管與該套管座焊接。

可選地，在套管座六角部的端面沿該套管的周向焊接，以連接該套管與該套管座。

可選地，該套管、該套管座和該連接頭中的至少一個的表面採用達克羅塗層。

可選地，該套管、該套管座和該連接頭由20號鋼製成。

可選地，該套管座通孔和該連接頭通孔的孔徑相同。

可選地，該凸台的對角線寬度為58mm。

可選地，該套管連接部的外徑為43.5mm。

可選地，該外螺紋與儲存冷卻液罐體或熱交換器殼體螺紋連接，該內螺紋與水泵螺紋連接。

根據本創作的一種VSD冷卻系統密封連接結構包括套管、套管座以及連接頭，安裝時只需對擰兩端螺紋，使用扭矩扳手即可完成安裝，簡化了安裝流程及工裝夾具，同時由於減少了密封面的數量，提升了密封效果。既能夠可靠地實現VSD啟動 櫃安裝維修方便，同時又能夠儘量少的佔用櫃體的操作空間，保證接頭穩定密封防止冷卻系統介質洩露污染周圍環境。

1‧‧‧儲存冷卻液罐體

2‧‧‧橡膠密封墊圈

3‧‧‧水泵

4‧‧‧法蘭盤組件

5‧‧‧熱交換器

6‧‧‧螺紋連接管

11‧‧‧儲存冷卻液罐體

12‧‧‧套管座

13‧‧‧呼吸密封墊圈

14‧‧‧水泵

15‧‧‧熱交換器

16‧‧‧套管

17‧‧‧連接頭

31‧‧‧第一密封面

32‧‧‧第二密封面

33‧‧‧第三密封面

34‧‧‧第四密封面

121‧‧‧套管座本體部

122‧‧‧套管座六角部

123‧‧‧外螺紋

124‧‧‧套管座通孔

125‧‧‧凹台

141‧‧‧水泵外端面

161‧‧‧套管本體部

162‧‧‧套管連接部

163‧‧‧套管通孔

171‧‧‧連接頭本體部

172‧‧‧連接頭六角部

173‧‧‧內螺紋

174‧‧‧連接頭通孔

175‧‧‧退刀槽

176‧‧‧凸台

1221‧‧‧套管座六角部外端面

1621‧‧‧套管連接部外端面

A‧‧‧A部分

B‧‧‧B部分

H‧‧‧距離

本創作實施方式的下列圖式在此作為本創作的一部分用於理解本創作。圖式中示出了本創作的實施方式及其描述，用來解釋本創作的原理。

圖1為先前技術中的法蘭連接冷卻系統的立體視圖。

圖2為圖1的剖視示意圖。

圖3為法蘭盤密封結構的示意圖。

圖4為根據本創作的一種VSD冷卻系統密封連接結構安裝在冷卻系統中的立體視圖。

圖5為圖4的剖視示意圖。

圖6為根據本創作的一種VSD冷卻系統密封連接結構的立體視圖。

圖7為圖6的半剖視圖。

圖8為圖5中A部分的放大視圖。

圖9為圖5中B部分的放大視圖。

在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本創作更為徹底的理解。然而，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，本創作實施方式可以無需一個或複數個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本創作實施方式發生混淆，對於本領域公知的一些技術特徵未進行描述。

為了徹底瞭解本創作實施方式，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本創作實施方式的施行並不限定於本領域的 技術人員所熟習的特殊細節。本創作的較佳實施方式詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本創作還可以具有其他實施方式。

如圖4至圖7所示，本創作提供了一種VSD冷卻系統密封連接結構，可用於將乙二醇、去離子水或酒精型冷卻液作為冷卻介質的管路密封場合。其包括套管16、套管座12以及連接頭17。

在VSD冷卻系統中，套管座12可與儲存冷卻液罐體11或熱交換器15螺紋連接，連接頭17可與水泵14連接。而套管16連接套管座12和連接頭17。套管座12和連接頭17均設置有六角部。由於法蘭盤結構整體安裝有方向性，為了美觀需與電氣啟動體呈90°，這樣就造成了多擰一圈擰不進，而少擰一圈擰不緊的情況，所以水泵14的水泵外端面與橡膠密封墊圈2或法蘭內表面與橡膠密封墊圈2易出現間隙，無法達到最佳密封狀態。而採用六角端部則不需要考慮方向性，用規定扭矩的扳手就可以實現可靠地連接密封，即使在振動工況下冷卻系統仍能穩定工作。

具體地，參考圖6和圖7，套管16包括構造為圓柱體的套管本體部161、以及設置在套管本體部161的一端的套管連接部162，套管連接部162徑向突出於套管本體部161，此外，套管16設置有軸向貫穿套管本體部161和套管連接部162的套管通孔163。

套管座12包括構造為圓柱體的套管座本體部121、以及設置在套管座本體部121的一端的套管座六角部122，套管座六角部122徑向突出於套管座本體部121，套管座本體部121的外表面設置有外螺紋123，套管座六角部122設置有軸向向內的凹台 125，用於接收套管16，套管座12設置有貫穿套管座本體部121和套管座六角部122的套管座通孔124。

連接頭17包括構造為圓柱體的連接頭本體部171、以及設置在連接頭本體部171的一端的連接頭六角部172，連接頭本體部171的內表面設置有內螺紋173，連接頭六角部172設置有徑向向內的凸台176，用於抵靠套管連接部162，連接頭17設置有貫穿連接頭本體部171和連接頭六角部172的連接頭通孔174。

這樣既可以補償管路裝配引起的誤差和變形，保證密封面的平行度、同心度，又可以提高連接的強度和穩定性，使整個密封面上的壓比保持恒定，從而保證密封效果。

可選地，套管座12的外螺紋123與儲存冷卻液罐體11或熱交換器15螺紋連接，連接頭17的內螺紋173與水泵14螺紋連接。

連接時，先將連接頭17套入套管16，此時套管16外圓可以起導向作用，確保連接頭17在套管16軸線方向的旋轉自由度和移動自由度。之後，將兩者作為一體，並將套管16的突出端塞入套管座12的凹台125內。如圖7所示，套管16的突出端塞入凹台125內，並間隔凹台的底面的距離H可較佳地為1.5mm，該距離為較佳地焊接留用間隙。

之後，套管16可與套管座12焊接。具體地，可在套管座六角部外端面1221上沿套管16的周向焊接，以連接套管16與套管座12。進一步地，沿套管16的周向焊接進行角焊，焊腳高度可為5mm。

由於套管16、套管座12和連接頭17可由20號鋼製成，且使用焊接方式替代法蘭結構密封的方式，焊接時的高溫可使得 金屬融化，金屬分子互相滲透。在冷卻後，可通過分子間的力相互作用使套管16和套管座12兩者合二為一，從而保連接的強度。同時，焊接也取消了先前技術中多個接觸密封面，徹底解決液體從接觸面洩露的問題。套管16和套管座12整體焊接而成，在抗拉和抗扭強度方面的能力得到提升，性價比突出。

由於套管16和套管座12之間進行了焊接，在製作過程中可使用工裝來確保三個零件的同軸度，這也解決了先前技術中法蘭盤零件數量多，裝配誤差大，同軸度不高的問題，使得套管16在機組振動的工況下具有更好的穩定性。

這樣，安裝時只需對擰連接結構兩端的螺紋，使用扭矩扳手即可完成安裝，簡化了安裝流程及工裝夾具，同時由於減少了密封面的數量，提升了密封效果。

在一種可選實施方式中，可在套管16、套管座12和連接頭17的表面塗覆達克羅塗層。與法蘭盤連接所用的緊固件表面鍍鋅處理相比，達克羅塗層有更好的耐腐蝕能力，可防止零件在惡劣工況下生鏽，提高了使用壽命。

此外，VSD冷卻系統密封連接結構還包括呼吸密封墊圈13，呼吸密封墊圈13的表面可設有直徑逐漸增大的同心圓凸起(未圖示)。呼吸密封墊圈13設置在套管連接部外端面1621。具體地，呼吸密封墊圈13的表面設置的直徑逐漸增大的同心圓凸起，從而形成均勻分佈的凹槽。這樣，當受到擠壓時，空氣會排出，從而使呼吸密封墊圈13具有呼吸密封的效果。亦即，從呼吸密封墊圈13表面最外環至最內環設計有高度及寬度均勻的的同心圓凹槽，在正向壓力的作用下，這種凹槽發揮單向逆止效果，僅使內部殘餘氣體排出而阻止外部氣體流入，實現一種稱為呼吸密封的效果。

具體地，參考圖7和圖8，呼吸密封墊圈13設置在水泵外端面141上，然後用六角扳手將所述結構的另一端連接頭17與水泵14的埠G1-1/2螺紋相連接，並用80N．m的扭矩扳手擰緊至水泵外端面141的螺紋上，通過縱向收緊呼吸密封墊圈13，將呼吸密封墊圈13頂緊在套管連接部162和水泵外端面141之間，排出間隙中的空氣使結構處於最佳密封狀態。

此外，套管座通孔124和連接頭通孔174的孔徑可相同。如圖8，所述相同孔徑的套管座通孔124和連接頭通孔174可以連接上下相同螺紋規格的管路，而且中間不需使用別的轉換接頭或者三通裝置，提高了使用的靈活性和應用的廣泛性。進一步地，套管16的套管通孔163可與套管座通孔124和連接頭通孔174的孔徑相同。

可選地，凸台的對角線寬度可為58mm。

如圖8所示，在連接儲存冷卻液罐體11和水泵14時，可使用六角扳手將套管座12的1-1/2NPT外螺紋123與儲存冷卻液罐體11末端的1-1/2NPT內螺紋相連接，並用PTFE(聚四氟乙烯)作為密封介質，擰進至少7個螺牙，確保最短有效螺紋的距離，使螺紋副可靠連接密封。

如圖9所示，在連接熱交換器15和水泵14時，可將套管座12的1-1/2NPT外螺紋123與熱交換器15的殼體的NPT內螺紋相連接，並用PTFE(聚四氟乙烯)作為密封介質，用100N．m的扭矩扳手擰緊使螺紋副處於密封狀態。

由於設計巧妙，可將套管16推出連接頭17，直到接觸停放至套管座六角部外端面1221，再將呼吸密封墊圈13放在套管連接部外端面1621上，然後再軸向抬起連接頭17。在一種實施方式中，呼吸密封墊圈13外徑為44.5mm，而連接頭17的內螺紋 173的牙頂間距為45mm，所以兩者間隙配合，但在收緊螺紋副同時端面擠壓的作用下，呼吸密封墊圈13膨脹，從而使兩者之間變為過盈配合。但是套管連接部162的外徑為43.5mm(負公差0.25mm)，套管連接部外端面1621又高於連接頭17的內螺紋173的退刀槽175的最底部，所以即使呼吸密封墊圈13膨脹後外徑增大，也不會引起在裝配過程中呼吸密封墊圈13出現滑落或錯位的問題，使VSD冷卻系統密封連接結構始終處於安全密封位置。此外，水泵14端部為G1-1/2螺紋，所以這對螺紋只負責連接緊固作用，而不負責密封作用。

根據本創作的VSD冷卻系統密封連接結構，提供了成本低廉但是能夠防止VSD冷卻系統洩露的一種柱式擠壓密封強連接結構，其設計精巧，能快速連接，可提高裝配效率；可補償上下零部件之間裝配誤差，防止脫落；而採用柱式擠壓密封構造，並配合呼吸密封墊圈使用，可提高密封性能，避免對周圍環境的腐蝕和破壞；材料及後期維護成本低廉，連接穩定提高使用壽命；表面塗覆有達克羅塗層，能夠提高耐腐蝕能力防止生鏽。

本創作已經通過上述實施方式進行了說明，但應當理解的是，上述實施方式只是用於舉例和說明的目的，而非意在將本創作限制於所描述的實施方式範圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本創作並不局限於上述實施方式，根據本創作的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本創作所要求保護的範圍以內。

11‧‧‧儲存冷卻液罐體

12‧‧‧套管座

14‧‧‧水泵

15‧‧‧熱交換器

16‧‧‧套管

17‧‧‧連接頭

Claims (12)

1. 一種變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，包括：套管，該套管包括構造為圓柱體的套管本體部、以及設置在該套管本體部的一端的套管連接部，該套管連接部徑向突出於該套管本體部；套管座，該套管座包括構造為圓柱體的套管座本體部、以及設置在該套管座本體部的一端的套管座六角部，該套管座六角部徑向突出於該套管座本體部，該套管座本體部的外表面設置有外螺紋，該套管座六角部設置有軸向向內的凹台，用於接收該套管，該套管座設置有貫穿該套管座本體部和該套管座六角部的套管座通孔；以及連接頭，該連接頭包括構造為圓柱體的連接頭本體部、以及設置在該連接頭本體部的一端的連接頭六角部，該連接頭本體部的內表面設置有內螺紋，該連接頭六角部設置有徑向向內的凸台，用於抵靠該套管連接部，該連接頭設置有貫穿該連接頭本體部和該連接頭六角部的連接頭通孔。
2. 如請求項1所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中還包括呼吸密封墊圈，該呼吸密封墊圈的表面設有直徑逐漸增大的同心圓凸起，該呼吸密封墊圈設置在該套管連接部的端面。
3. 如請求項2所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中該呼吸密封墊圈與該內螺紋間隙配合。
4. 如請求項3所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接 結構，其中該呼吸密封墊圈的外徑為44.5mm，該內螺紋的牙頂間距為45mm。
5. 如請求項1所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中該套管與該套管座焊接。
6. 如請求項5所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中在該套管座六角部的端面沿該套管的周向焊接，以連接該套管與該套管座。
7. 如請求項1所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中該套管、該套管座和該連接頭中的至少一個的表面採用達克羅塗層。
8. 如請求項1所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中該套管、該套管座和該連接頭由20號鋼製成。
9. 如請求項1所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中該套管座通孔和該連接頭通孔的孔徑相同。
10. 如請求項1所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中該凸台的對角線寬度為58mm。
11. 如請求項1所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中該套管連接部的外徑為43.5mm。
12. 如請求項1所記載之變速驅動器(VSD)冷卻系統密封連接結構，其中該外螺紋與儲存冷卻液罐體或熱交換器殼體螺紋連接，該內螺紋與水泵螺紋連接。