一種密封墊片及組合密封墊片的制作方法
【專利摘要】一種密封墊片，安裝于兩配對法蘭的密封面位置，墊片本體包括由環(huán)形基體和設(shè)于環(huán)形基體的外表面的凹槽的填料層組成的呈碟形斜面密封面，環(huán)形基體為由基體單元沿周向旋轉(zhuǎn)形成的封閉結(jié)構(gòu)，環(huán)形基體為由單層金屬體組成或者為由兩層以上金屬體密封連接組成，環(huán)形基體的中心孔的截面形狀為等腰梯形；一種組合密封墊片，包括上述的密封墊片和設(shè)于密封墊片中間的隔膜組焊而成，隔膜的截面形狀為等腰梯形。本申請的呈碟形斜面密封面的結(jié)構(gòu)除了具有墊片材料本身的回彈性能外，還具有被扭轉(zhuǎn)成平墊的結(jié)構(gòu)要恢復(fù)原形的結(jié)構(gòu)回彈性能，且結(jié)構(gòu)回彈性要大于材料回彈性，從而取得更加優(yōu)良的密封性能，還具有結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便，更好的動(dòng)態(tài)密封性能。
【專利說明】一種密封墊片及組合密封墊片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及用于石油煉制與化工、煤化工、化肥工業(yè)、及其它各種化工、空調(diào)、空冷、電力設(shè)施的承壓設(shè)備(例如:鍋爐、壓力容器、換熱器、壓力管道、儲(chǔ)氣瓶等)開口連接的密封技術(shù)，特別適用于高溫高壓工況的隔膜密封結(jié)構(gòu)中的一種密封墊片及組合密封墊片。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的承壓設(shè)備開口連接的密封墊片中，環(huán)形平墊是應(yīng)用最為廣泛的一種，其結(jié)構(gòu)種類也很多，包括有橡膠墊、石棉墊、金屬平墊、鐵包墊、纏繞墊、波齒石墨復(fù)合墊等結(jié)構(gòu)。
[0003]現(xiàn)有對焊法蘭環(huán)形平墊密封副技術(shù)中典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，每個(gè)法蘭一般是由法蘭盤11、安裝螺栓螺母緊固件的螺栓孔12、頸部13、與承壓殼體對接的端部坡口 14、環(huán)形平墊15和圓環(huán)形平面的密封面16組成。螺栓穿過上下兩個(gè)法蘭的螺栓孔12，螺栓端部上緊螺母，使兩個(gè)法蘭的密封面16相互靠近，壓緊環(huán)形墊片15，使法蘭內(nèi)部壓力P的介質(zhì)無法從虛線箭頭方向通過環(huán)形墊片及其與法蘭之間的密封面流竄到法蘭外部。
[0004]該類傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)普遍存在的實(shí)際問題是，當(dāng)使法蘭內(nèi)部介質(zhì)的壓力P、溫度T升高或波動(dòng)時(shí)，較高的壓力在法蘭的兩端產(chǎn)生實(shí)線箭頭所示的拉力F，較高的溫度使螺栓受熱膨脹伸長，密封系統(tǒng)松弛，環(huán)形墊片15沒有足夠的回彈繼續(xù)保持與法蘭密封面16的緊密貼合，高溫高壓介質(zhì)通過密封面流竄到法蘭外部，引發(fā)爆炸燃燒事故。由此可見，承壓設(shè)備開口連接的密封技術(shù)成為整臺(tái)設(shè)備的關(guān)鍵。
[0005]從技術(shù)層面分析，法蘭內(nèi)部介質(zhì)泄漏的根本原因是:在密封系統(tǒng)松弛后，環(huán)形墊片15沒有足夠的回彈繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合。因此，研發(fā)一種結(jié)構(gòu)簡單、密封可靠性和性能好、裝卸效率高的墊片，在工程【技術(shù)領(lǐng)域】具有極為深遠(yuǎn)和重大的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種能夠提高組裝質(zhì)量和裝卸效率，且結(jié)構(gòu)簡單、密封可靠性和密封性能好的斜面密封墊片。
[0007]本申請的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]提供一種密封墊片，安裝于兩配對法蘭的密封面位置，包括墊片本體，其中:所述墊片本體為由環(huán)形基體和設(shè)置于所述環(huán)形基體的外表面的凹槽的填料層組成的呈碟形斜面密封面的墊片本體，所述環(huán)形基體為由基體單元沿周向旋轉(zhuǎn)形成的封閉結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形基體為由單層金屬體組成或者為由兩層以上金屬體密封連接組成，所述環(huán)形基體的中心孔的截面形狀為等腰梯形。
[0009]其中:所述碟形斜面密封面的形狀包括圓錐形斜面、凸弧形斜面和凹弧形斜面。
[0010]其中:所述基體單元的形狀為梯形、矩形和三角形中的任一種。
[0011]其中:所述環(huán)形基體的凹槽為齒條形凹槽、弧線形凹槽、矩形凹槽和波紋線形凹槽中的任一種凹槽或者任幾種凹槽的組合。
[0012]其中:所述環(huán)形基體的上端沿和下端沿均倒圓角設(shè)置。
[0013]其中:所述兩層以上金屬體間相鄰的兩層金屬體在其一端沿通過焊接密封連接，其另一端沿呈開口結(jié)構(gòu)。
[0014]其中:所述兩層以上金屬體間各層金屬體的厚度相同設(shè)置或者不相同設(shè)置。
[0015]其中:所述填料層為石墨層、橡膠層、塑料層和粘膠層中的任一種填料層或者任幾種填料層的組合。
[0016]還提供一種組合密封墊片，包括密封墊片和設(shè)置于所述密封墊片中間的隔膜組焊而成，所述密封墊片為上述所述的密封墊片，所述隔膜的截面形狀為等腰梯形。
[0017]本申請的有益效果:本申請的密封墊片的密封面被壓緊后能反作用施加給法蘭密封面一種貼緊力，在力學(xué)行為上表現(xiàn)為回彈性能的提高，從而取得優(yōu)良的密封性能。密封系統(tǒng)松弛后，密封墊片有足夠的回彈繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合。根據(jù)本申請的密封技術(shù)原理，該密封墊片可用于平焊法蘭、對焊法蘭、長頸法蘭、寬面法蘭、窄面法蘭、反向法蘭和圓筒形端部、圓錐形端部、凸緣、換熱器管箱、換熱器管板、盲蓋板等結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的強(qiáng)制密封性能更好，同時(shí)還具有結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便、有利于密封，比其他結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)在高溫高壓及其波動(dòng)工況下的動(dòng)態(tài)密封。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]利用附圖對本申請作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本申請的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1是現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)中的環(huán)形平墊安裝于配對法蘭密封面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本申請的實(shí)施例1中的一種密封墊片的整體對稱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是本申請的實(shí)施例1中的一種密封墊片開始被法蘭密封面壓緊的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4是本申請的實(shí)施例1中的一種密封墊片被法蘭密封面壓平后的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5是本申請的實(shí)施例1中的一種密封墊片的其一局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6是本申請的實(shí)施例1中的一種密封墊片的其一局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7是本申請的實(shí)施例1中的一種密封墊片的其一局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖8是本申請的實(shí)施例1中的一種密封墊片的其一局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖9是本申請的實(shí)施例2中的一種組合密封墊片的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8和圖9中包括有:
[0029]11——法蘭盤、12——螺栓孔、13——頸部、14——端部坡口、15——環(huán)形平墊、16-圓環(huán)形平面的密封面；
[0030]2——墊片本體、21——環(huán)形基體、211——金屬體、22——凹槽、
[0031]3-填料層、
[0032]4-密封焊縫、
[0033]5——碟形斜面密封面、
[0034]6——隔膜、
[0035]P—承壓設(shè)備內(nèi)介質(zhì)的壓力，F(xiàn)—壓力介質(zhì)作用在法蘭端部的力，Q—法蘭密封面施加給密封墊片的力，M——密封墊片恢復(fù)原形的彈性扭矩，r——圓滑過渡的轉(zhuǎn)角半徑。

【具體實(shí)施方式】
[0036]結(jié)合以下實(shí)施例對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說明的是圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8中的雙點(diǎn)劃線代表法蘭密封面。
[0037]實(shí)施例1
[0038]本申請的一種密封墊片的【具體實(shí)施方式】，安裝于兩配對法蘭的密封面位置，密封墊片整體對稱剖面結(jié)構(gòu)示意參見圖2所示，包括墊片本體2，本申請的改進(jìn)之處在于，所述墊片本體2為由環(huán)形基體21和設(shè)置于所述環(huán)形基體21的外表面的凹槽22的填料層3組成的呈碟形斜面密封面5的墊片本體2，所述環(huán)形基體21為由基體單元沿周向旋轉(zhuǎn)形成的封閉結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形基體21為由單層金屬體211組成或者為由兩層以上金屬體211密封連接組成，所述環(huán)形基體21的中心孔的截面形狀為等腰梯形。
[0039]圖2中心線的左側(cè)是法蘭密封面剛接觸密封墊片時(shí)的示意圖，其局部結(jié)構(gòu)參考圖3，圖2中心線的右側(cè)是法蘭密封面壓緊密封墊片成為平墊后的示意圖，其局部結(jié)構(gòu)參考圖
4。如圖4和圖5所示，當(dāng)法蘭密封面與密封墊片接觸后，進(jìn)一步的配合將施加給密封墊片一個(gè)力對Q，這兩個(gè)壓力方向相反且不同軸線，在墊片內(nèi)轉(zhuǎn)為扭轉(zhuǎn)力，使密封墊片產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，形成扭矩作用M，直到密封墊片與法蘭密封面緊密貼合。當(dāng)密封系統(tǒng)松弛后，密封墊片具有的反扭變形、恢復(fù)原形的趨勢，要恢復(fù)原來的呈碟形斜面的結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出更高的回彈性，繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合，始終形成有效的密封。圖1所示現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)中的對焊法蘭密封副中的環(huán)形墊片15是呈平面的密封面。這種傳統(tǒng)的平面密封墊在密封系統(tǒng)松弛后，只有墊片材料本身的回彈性能，彈性有限，而本申請的呈碟形斜面密封面5的結(jié)構(gòu)除了具有墊片材料本身的回彈性能外，還具有被扭轉(zhuǎn)成平墊的結(jié)構(gòu)要恢復(fù)原形的結(jié)構(gòu)回彈性能，且結(jié)構(gòu)回彈性要大于材料回彈性，從而取得更加優(yōu)良的密封性能。
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的密封墊片具有結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便，比其他結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)在高溫高壓及其波動(dòng)工況下的動(dòng)態(tài)密封。
[0041]具體的:所述碟形斜面密封面5的形狀包括圓錐形斜面、凸弧形斜面和凹弧形斜面。只要密封墊片的密封面是碟形斜面的，而其本體結(jié)構(gòu)形狀則是多種多樣的，關(guān)鍵是這些密封面能受壓扭轉(zhuǎn)變形。在同一碟形斜面的傾角下，密封墊片越高，其被壓平后的扭轉(zhuǎn)變形就越大，進(jìn)而反作用于法蘭密封面的貼緊力也越大，但是也有限度，密封墊片受扭產(chǎn)生的應(yīng)力不能超出墊片材料的許可應(yīng)力，以免密封屈服后產(chǎn)生塑性變形，無法回彈。
[0042]具體的:所述基體單元的形狀為梯形、矩形和三角形中的任一種。優(yōu)選，梯形中的直角梯形、矩形中的正方形以及三角形中的直角三角形，其結(jié)構(gòu)更有利于密封墊片的回彈，通過結(jié)構(gòu)的回彈性要大于材料本身的回彈性。
[0043]具體的:所述環(huán)形基體21的凹槽22為齒條形凹槽22、弧線形凹槽22和波紋線形凹槽22中的任一種凹槽22或者任幾種凹槽22的組合。參考圖7所示，環(huán)形基體21的外表面設(shè)置有矩形凹槽22，在環(huán)形基體21的內(nèi)外斜面上涂抹上一層填料，視填料的具體成分，還需壓緊填料，使其完全填滿環(huán)形基體21表面的凹槽22內(nèi)，并盡量消除里面的空隙。參考圖8所示，環(huán)形基體21的外表面設(shè)置有環(huán)形弧線凹槽22，環(huán)形弧線凹槽22內(nèi)填充填料層3，密封面上分布有一圈圈的紋路線，機(jī)加工密封面中通俗稱為水線，在這些紋路上涂抹填料，可增大兩者的貼合面，提高貼緊度。
[0044]具體的:參考圖2所示的圓角半徑r，在所述環(huán)形基體21的上端沿和下端沿均倒圓角設(shè)置。倒圓角的結(jié)構(gòu)使本密封墊片在被法蘭密封面壓緊的過程中容易滑動(dòng)，有利于變形和回彈，進(jìn)一步提升其結(jié)構(gòu)本身的回彈性。
[0045]具體的:所述兩層以上金屬體211間相鄰的兩層金屬體211在其一端沿通過焊接密封連接，其另一端沿呈開口結(jié)構(gòu)。參見圖5所述的環(huán)形基體21，其由兩層金屬體211組成，兩層金屬體211之間通過外緣的密封焊縫4相連，兩層金屬體211之間的內(nèi)緣沒有密封焊縫4，而是開口的結(jié)構(gòu)，密封焊縫4應(yīng)焊透，經(jīng)過滲透檢測合格，沒有氣孔和裂紋等影響密封性的缺陷；或者，如果兩層金屬體211之間通過內(nèi)緣的密封焊縫4相連，則兩層金屬體211之間的外緣就無需再密封焊縫4，而應(yīng)該是開口的結(jié)構(gòu)。參見圖6所述的環(huán)形基體21，其由三層金屬體211組成，第一層和第二層之間通過外緣的密封焊縫4相連，而第一層和第二層之間的內(nèi)緣沒有密封焊縫4，而是開口的結(jié)構(gòu)，第二層和第三層之間則通過內(nèi)緣的密封焊縫相連，而第二層和第三層之間的外緣沒有密封焊縫，而是開口的結(jié)構(gòu)。上述兩層以上金屬體211間各層金屬體211的厚度相同設(shè)置或者不相同設(shè)置。
[0046]具體的:所述填料層3為石墨層、橡膠層、塑料層和粘膠層中的任一種填料層3或者任幾種填料層3的組合。
[0047]本申請中的密封墊片可由傳統(tǒng)的環(huán)形平墊進(jìn)一步加工而得，對于小直徑的密封墊片可由專用模具沖壓加工，對于較大直徑的密封墊片可由專用工裝滾壓加工而成。但是，力口工中用力要均衡，注意控制加工減薄量，必要時(shí)還要通過熱處理消除加工殘余應(yīng)力，或恢復(fù)基體材料的力學(xué)性能。
[0048]本申請的密封墊片應(yīng)用于法蘭里邊，其中一側(cè)與介質(zhì)接觸，解決的是大型結(jié)構(gòu)在高溫高壓及其波動(dòng)工況下的動(dòng)態(tài)密封問題，不同于只用在法蘭外表面的法蘭盤上、與大氣接觸，需要穿進(jìn)螺栓中、由螺母把它壓緊到法蘭盤上，去解決螺栓伸長后的密封松弛問題。
[0049]實(shí)施例2
[0050]本申請的一種組合密封墊片的【具體實(shí)施方式】，參考圖9所示，包括密封墊片和設(shè)置于所述密封墊片中間的隔膜6組焊而成，所述密封墊片為上述實(shí)施例1中的密封墊片，所述隔膜6的截面形狀為等腰梯形，與環(huán)形基體21的截面形狀為等腰梯形中心孔相匹配焊接。帶隔膜6的密封墊片更加適合大型結(jié)構(gòu)在高溫高壓及其波動(dòng)工況下的動(dòng)態(tài)密封。密封墊片的技術(shù)方案與實(shí)施例1相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，采用實(shí)施例1中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。
[0051]本申請的組合密封墊片的呈碟形斜面密封面5及中心平面組合的密封面被壓緊后能反作用施加給法蘭密封面一種貼緊力，在力學(xué)行為上表現(xiàn)為回彈性能的提高，從而取得優(yōu)良的密封性能。密封系統(tǒng)松弛后，密封墊片有足夠的回彈繼續(xù)保持與法蘭密封面的緊密貼合。根據(jù)本申請的密封技術(shù)原理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的強(qiáng)制密封性能更好，同時(shí)還具有結(jié)構(gòu)簡單、裝卸簡便、有利于密封，比其他結(jié)構(gòu)更適用于大型結(jié)構(gòu)在高溫高壓及其波動(dòng)工況下的帶隔膜6密封的動(dòng)態(tài)密封。
[0052]最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本申請的技術(shù)方案，而非對本申請保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本申請作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本申請技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種密封墊片，安裝于兩配對法蘭的密封面位置，包括墊片本體，其特征在于:所述墊片本體為由環(huán)形基體和設(shè)置于所述環(huán)形基體的外表面的凹槽的填料層組成的呈碟形斜面密封面的墊片本體，所述環(huán)形基體為由基體單元沿周向旋轉(zhuǎn)形成的封閉結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形基體為由單層金屬體組成或者為由兩層以上金屬體密封連接組成，所述環(huán)形基體的中心孔的截面形狀為等腰梯形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種密封墊片，其特征在于:所述碟形斜面密封面的形狀包括圓錐形斜面、凸弧形斜面和凹弧形斜面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種密封墊片，其特征在于:所述基體單元的形狀為梯形、矩形和三角形中的任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種密封墊片，其特征在于:所述環(huán)形基體的凹槽為齒條形凹槽、弧線形凹槽、矩形凹槽和波紋線形凹槽中的任一種凹槽或者任幾種凹槽的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種密封墊片，其特征在于:所述環(huán)形基體的上端沿和下端沿均倒圓角設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種密封墊片，其特征在于:所述兩層以上金屬體間相鄰的兩層金屬體在其一端沿通過焊接密封連接，其另一端沿呈開口結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種密封墊片，其特征在于:所述兩層以上金屬體間各層金屬體的厚度相同設(shè)置或者不相同設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種密封墊片，其特征在于:所述填料層為石墨層、橡膠層、塑料層和粘膠層中的任一種填料層或者任幾種填料層的組合。
9.一種組合密封墊片，其特征在于:包括密封墊片和設(shè)置于所述密封墊片中間的隔膜組焊而成，所述密封墊片為權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的密封墊片，所述隔膜的截面形狀為等腰梯形。
【文檔編號】F16J15/12GK204025679SQ201420437494
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】陳孫藝, 章蘭珠 申請人:茂名重力石化機(jī)械制造有限公司