一种多级恒应力密封垫片

摘要

本发明公开了一种多级恒应力密封垫片，其包括金属内环、金属外环、设置在金属内环和金属外环之间的柔性填充物，金属内环的内侧部分的上表面和下表面为齿形或波形，该金属内环的内侧部分的上表面和下表面与连接件之间形成一级密封；金属内环的外侧部分的上表面和下表面也为齿形或波形，并且在该金属内环的外侧部分的上表面和下表面上覆设有软性覆层，该软性覆层与连接件之间形成二级密封；柔性填充物的上下表面分别凸出金属内环和金属外环的上下表面，而与连接件之间形成结构形式为面接触密封的三级密封。本发明既能满足高温高压的密封要求，又能在交变载荷下保证密封应力恒定，可广泛用于核工业、石油、化工、超临界火电等行业的密封。

权利要求

1.一种多级恒应力密封垫片，其特征在于：所述多级恒应力密封垫片包括金属内环、金属外环、设置在所述金属内环和所述金属外环之间的柔性填充物，其中：所述金属内环的内侧部分的上表面和下表面为齿形或波形，该金属内环的内侧部分的上表面和下表面与连接件之间形成结构形式为线接触密封的一级密封；所述金属内环的外侧部分的上表面和下表面也为齿形或波形，并且在该金属内环的外侧部分的上表面和下表面上覆设有柔性覆层，该柔性覆层与所述连接件之间形成结构形式为线接触密封的二级密封；所述柔性填充物的上下表面分别凸出所述的金属内环和所述金属外环的上下表面，而与所述连接件之间形成结构形式为面接触密封的三级密封。

2.根据权利要求1所述的多级恒应力密封垫片，其特征在于：所述金属内环的材质为奥氏体不锈钢、镍铁合金，钛金属或钛合金。

3.根据权利要求1所述的多级恒应力密封垫片，其特征在于：所述的柔性覆层的材质为柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉、云母或软金属。

4.根据权利要求1所述的多级恒应力密封垫片，其特征在于：所述的柔性填充物为柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉、云母或软金属。

5.根据权利要求1所述的多级恒应力密封垫片，其特征在于：所述金属内环的材质为奥氏体不锈钢、镍铁合金，钛金属或钛合金；所述的柔性覆层的材质为柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉、云母或软金属；所述的柔性填充物为柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉、云母或软金属。

6.根据权利要求1所述的多级恒应力密封垫片，其特征在于：所述金属内环的内侧部分和外侧部分的上表面和下表面的齿形数或波峰数为一个或多个。

说明书

一种多级恒应力密封垫片

技术领域

[0001] 本发明涉及一种密封件，特别涉及一种适于高温、高压且伴有由热冲击（热循环）、介质压力波动等形成的交变载荷苛刻工况条件下的压力容器，如加氢裂化反应装置中热交换器、反应容器以及管道密封，以及苛刻环境的阀门等密封的密封垫片。

背景技术

[0002] 在高温、高压以及化学反应的工况条件下，如加氢裂化反应装置，需要各种类型的静密封,由于工艺的特殊性，装置具有由热冲击（热循环）和压力变化造成的交变载荷，对于传统采用密封垫片，如金属缠绕垫片，金属八角垫，金属椭圆垫、波齿复合垫片、齿形垫片等，均无法满足在交变载荷情况下的密封要求。因此针对苛刻工况条件下的密封，需要提供一种综合密封性非常全面的密封件来满足密封。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种既能满足高温高压的密封要求，又能保证在交变载荷下保证密封应力恒定的多级恒应力密封垫片。

[0004] 为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

[0005] 一种多级恒应力密封垫片，其包括金属内环、金属外环、设置在金属内环和金属外环之间的柔性填充物，其中：金属内环的内侧部分的上表面和下表面为齿形或波形，该金属内环的内侧部分的上表面和下表面与连接件之间形成结构形式为线接触密封的一级密封；金属内环的外侧部分的上表面和下表面也为齿形或波形，并且在该金属内环的外侧部分的上表面和下表面上覆设有软性覆层，该软性覆层与连接件之间形成结构形式为线接触密封的二级密封；柔性填充物的上下表面分别凸出金属内环和金属外环的上下表面，而与连接件之间形成结构形式为面接触密封的三级密封。

[0006] 根据本发明的进一步实施方案，所述金属内环的材质可以为奥氏体不锈钢、镍铁合金，钛金属或钛合金等。所述的柔性覆层可以为柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉、云母或软金属等。所述的柔性填充物可以为柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉、云母或软金属等，优选为柔性石墨。

[0007] 根据本发明的一个优选方面，金属内环的材质为奥氏体不锈钢、镍铁合金，钛金属或钛合金柔性覆层为柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉、云母或软金属；柔性填充物为柔性石墨、聚四氟乙烯、无石棉、云母或软金属。

[0008] 根据本发明，金属内环的内侧部分和外侧部分的上表面和下表面的齿形数或波峰数可以为一个或多个，优选多个。

[0009] 由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0010] 本发明的密封垫片为线接触密封与面接触密封组合的三级密封结构形式，其中，金属内环既是一级密封环也是二级密封的金属骨架，又是三级密封环的内环；覆设在金属内环外侧部分的柔性覆层，能有效补偿连接件例如法兰面的缺陷，避免金属对金属的直接接触，能可靠紧密地与连接件结合；柔性填充物为三级密封，其具有高的回弹性，可有效补偿因热冲击和压力波动引起的紧固螺栓等发生应变而造成的密封应力损失；金属外环在垫片安装时起定位作用，同时也是过载应力存储器，可有效补偿热冲击（热循环）、压力波动等因素造成的密封应力缺失，也保证密封环免于过载压溃。因此，本发明的密封垫片既能满足高温高压的密封要求，又能在交变载荷下保证密封应力恒定，即使在苛刻工况条件下，也性保证密封的安全可靠，因而可广泛用于核工业、石油、化工、超临界火电等行业的密封。

附图说明

[0011] 下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细的说明：

[0012] 图1为根据本发明的多级恒应力密封垫片的结构示意图；

[0013] 其中：1、金属内环；10、内侧部分；11、外侧部分；2、金属外环；3、柔性填充物；4、柔性覆层。

具体实施方式

[0014] 如图1所示，按照本实施例的多级恒应力密封垫片包括金属内环1、金属外环2、设置在金属内环1和金属外环2之间的柔性填充物3以及柔性覆层4。

[0015] 金属内环1的内侧部分10的上表面和下表面为齿形或波形，该金属内环1的内侧部分10的上表面和下表面与连接件（为例如法兰等，图中未显示）之间形成结构形式为线接触密封的一级密封，内侧部分10的上表面和下表面可以为环本身材料，也可以复合其它软性金属或非金属，齿形数或波峰数可以为一个或多个，金属内环1的材质可以为奥氏体不锈钢、镍铁合金等。

[0016] 金属内环1的外侧部分11的上表面和下表面为波形。所述软性覆层4覆设在该外侧部分11的上表面和下表面上。该软性覆层4与连接件之间形成结构形式为线接触密封的二级密封。软性覆层4可为柔性石墨或其它软性材料，由金属内环1提供机械支撑，可根据金属的厚度、波纹间距以及波纹高度来确定密封性能。

[0017] 柔性填充物3为柔性石墨，其上下表面分别凸出金属内环和金属外环的上下表面，而与连接件之间形成结构形式为面接触密封的三级密封。柔性填充物3具有很高的回弹性，可有效补偿因热冲击和压力波动引起的紧固螺栓等发生应变而造成的密密封应力缺失。

[0018] 金属外环2在垫片安装时起定位作用，同时也是过载应力存储器，可有效补偿热冲击（热循环）、压力波动等因素造成的密封应力缺失，也保证密封环免于过载压溃。

[0019] 本实施例的多级恒应力密封垫片具有如下特点:

[0020] 1、多级恒应力密封垫片将多种密封结构合理的设计组合在一起，并将不同材料做良好配合，从而使密封环具有非常高的综合密封性。

[0021] 2、多级恒应力密封垫片的原理为多级密封，尽可能使主密封与密封介质最少接触，可有效的防止主密封材料与介质发生化学反应，避免垫片被介质腐蚀而使垫片密封性能失效。

[0022] 3、构成多级恒应力密封垫片的多级密封环，被介质腐蚀的几率由内到外减小，而密封垫本身抗腐蚀能力由外到内增大。此设计结构可非常有效的减小密封垫被介质腐蚀的可能性，以保证密封垫的有效密封。

[0023] 4、可有效补偿因热冲击和压力波动引起的紧固螺栓等发生应变而造成的密密封应力缺失，保证密封持久有效。

[0024] 5、能有效补偿法兰面的缺陷，并可有效防止密封垫片被压溃、吹出，具有优异的可靠性。

[0025] 6、具有优异的耐腐蚀性，耐高低温和良好的压缩回弹性及低预紧力等特点，可保证垫片具有优异的密封性能及长久的使用寿命。

[0026] 以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。