一种金属缠绕垫片

摘要

本发明公开了一种金属缠绕垫片，其技术方案要点是包括设置在内圈的支撑环、设置在外圈的定位环、以及设置在支撑环与定位环之间的金属带和非金属带，金属带与非金属带两者相互贴合螺旋缠绕以形成密封环，所述支撑环的外圆周上设有向外突出的支撑凸棱，所述定位环的内圆周上设有向内凹陷的锁紧凹槽，所述密封环具有位于中部呈V字形设置的弯折段、以及位于两侧且分别连接于弯折段的上平直段和下平直段，所述支撑凸棱抵紧于弯折段的凹面，所述弯折段的凸面抵紧于锁紧凹槽，所述上平直段和下平直段分别被抵紧在支撑环的外圆周和定位环的内圆周上。

权利要求

1.一种金属缠绕垫片，包括设置在内圈的支撑环(1)、设置在外圈的定位环(2)、以及设置在支撑环(1)与定位环(2)之间的金属带(31)和非金属带(32)，金属带(31)与非金属带(32)两者相互贴合螺旋缠绕以形成密封环(3)，其特征是，所述支撑环(1)的外圆周上设有向外突出的支撑凸棱(4)，所述定位环(2)的内圆周上设有向内凹陷的锁紧凹槽(5)，所述密封环(3)具有位于中部呈V字形设置的弯折段(7)、以及位于两侧且分别连接于弯折段(7)的上平直段(8)和下平直段(9)，所述支撑凸棱(4)抵紧于弯折段(7)的凹面，所述弯折段(7)的凸面抵紧于锁紧凹槽(5)，所述上平直段(8)和下平直段(9)分别被抵紧在支撑环(1)的外圆周和定位环(2)的内圆周上；

所述金属带(31)位于上平直段(8)上设有抵紧且深陷在非金属带(32)上的上防脱凸筋(10)，所述金属带(31)位于下平直段(9)上设有抵紧且深陷在非金属带(32)上的下防脱凸筋(11)；

所述上平直段(8)位于上防脱凸筋(10)的上方形成有上容纳槽(12)，所述下平直段(9)位于下防脱凸筋(11)的下方形成有下容纳槽(13)，所述上容纳槽(12)与下容纳槽(13)中均填充有石蜡(14)。

2.根据权利要求1所述的一种金属缠绕垫片，其特征是，所述非金属带(32)为石棉、石墨、聚四氟乙烯、陶瓷纤维中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种金属缠绕垫片，其特征是，所述非金属带(32)为石棉。

4.根据权利要求1所述的一种金属缠绕垫片，其特征是，所述弯折段(7)的弯折点(71)角度a为60°。

5.根据权利要求4所述的一种金属缠绕垫片，其特征是，所述弯折段(7)的弯折点(71)形成有应力弧段。

说明书

一种金属缠绕垫片

技术领域

[0001] 本发明涉及垫片领域，特别涉及一种金属缠绕垫片。

背景技术

[0002] 金属缠绕垫片是一种由一定几何截面（如V型或W型）的成型钢带与非金属带交替缠绕而成的组合型平垫片。在金属缠绕垫片的内侧和外侧，均由几圈钢带组成，内侧钢带开端与外侧钢带末端通过碰焊将缠绕垫片形成一个整体。

[0003] 金属缠绕垫片充分利用了成型钢带的耐热性、压缩回弹性，同时通过成型钢带与非金属带的组合，使金属缠绕垫片具有了非金属填充带优良的密封性能。金属缠绕垫片在一般条件下均可采用，尤其是用于有应力松弛、温度和压力有波动、冲击以及震动条件下的法兰密封。由于金属缠绕垫片具有结构简单，成本低，对介质和温度的适应性强，耐压范围宽，具有多道密封等优点，与其他密封垫片相比，具有更加明显的优势，因而目前已经被大量用于高温高压的压力容器和管道结构中。金属缠绕垫片作为一种性能优良的密封元件，在短时间内，已经在石油、化工、冶金、发电、煤炭、机械、造船、核工业等工业生产领域广泛推广应用。

[0004] 由于金属缠绕垫片属于复合叠加型结构，其抗扭、抗弯和抗剪等机械性能具有明显的游离性，且差异较大，在厚度方向和垂直轴向等薄弱方向就很容易破坏，尤其是在金属缠绕垫片的直径达到2米到3米以上时，金属缠绕垫片的损坏率更高，在运输和安装时，如果收到冲击或震动过大，将造成该金属缠绕垫片中的钢带散架的现象。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种金属缠绕垫片，具有不易散架的特点。

[0006] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

[0007] 一种金属缠绕垫片，包括设置在内圈的支撑环、设置在外圈的定位环、以及设置在支撑环与定位环之间的金属带和非金属带，金属带与非金属带两者相互贴合螺旋缠绕以形成密封环，所述支撑环的外圆周上设有向外突出的支撑凸棱，所述定位环的内圆周上设有向内凹陷的锁紧凹槽，所述密封环具有位于中部呈V字形设置的弯折段、以及位于两侧且分别连接于弯折段的上平直段和下平直段，所述支撑凸棱抵紧于弯折段的凹面，所述弯折段的凸面抵紧于锁紧凹槽，所述上平直段和下平直段分别被抵紧在支撑环的外圆周和定位环的内圆周上。

[0008] 通过上述技术方案，在该金属缠绕垫片承受垂直轴向方向上的扭力时，密封环中的上平直段以及下平直段能够相互抵触并直接抵紧在支撑环的外圆周或定位环的内圆周上，通过支撑环的外圆周或定位环内圆周的阻挡，以有效防止密封环过度弯折而导致密封环中部的拱起，并且在密封环承受轴向垂直的震动或冲击时，接触面积更大的上平直段和下平直段之间的摩擦力更足，有效避免密封环散架的问题。

[0009] 优选的，所述非金属带为石棉、石墨、聚四氟乙烯、陶瓷纤维中的一种或多种。

[0010] 通过上述技术方案，石棉、石墨、聚四氟乙烯、陶瓷纤维中的一种或多种制成的非金属带能有效提高该密封环的密封性能。

[0011] 优选的，所述非金属带为石棉。

[0012] 优选的，所述金属带位于上平直段上设有抵紧且深陷在非金属带上的上防脱凸筋，所述金属带位于下平直段上设有抵紧且深陷在非金属带上的下防脱凸筋。

[0013] 通过上述技术方案，上防脱凸筋和下防脱凸筋深陷在非金属带中，而此非金属带采用石棉时，由于石棉具有一定的弹性与包裹性，从而使得金属带与非金属带之间的连接紧密性更强，以有效避免金属带与非金属带之间产生滑动，而导致密封环的散架。

[0014] 优选的，所述上平直段位于上防脱凸筋的上方形成有上容纳槽，所述下平直段位于下防脱凸筋的下方形成有下容纳槽，所述上容纳槽与下容纳槽中均填充有石蜡。

[0015] 通过上述技术方案，由于上平直段与下平直段的设置，虽然上平直段和下平直段能提高该密封环的抗扭、抗弯、抗剪性能，但是上平直段和下平直段垂直与法兰的端面接触，将导致法兰端面磨损的加剧；因此，在该金属缠绕垫片安装在法兰之间时，由于管道高温高压的存在，高温的管道将热量传导至该金属缠绕垫片中，由此使得石蜡熔化，熔化后的石蜡将渗出至金属缠绕垫片的上表面和下表面，以起到润滑金属缠绕垫片与法兰端面接触的目的，有效降低法兰端面的磨损；并且石蜡熔化后被一部分将被石棉吸收，经过石蜡吸收的石棉将具有抗水性，从而进一步提高了该金属缠绕垫片的防水密封性能，其中，在常温状态下，石蜡将复原成固体，达到循环使用不流失的目的。

[0016] 优选的，所述弯折段的弯折点角度a为60°。

[0017] 优选的，所述弯折段的弯折点形成有应力弧段。

[0018] 通过上述技术方案，弯折段的弯折角度a为60°，此时在密封环的上、下表面受压时，挤压力通过上平直段、下平直段传递至弯折段后，挤压力集中在一端的弯折段一侧的弯折点上、以及集中在弯折段另一侧的两侧与上平直段和下平直段的连接处，由此，弯折点上的应力弧段能有效避免应力集中以提高该弯折段的抗弯折能力以及回弹能力。

[0019] 综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

[0020] 在该金属缠绕垫片承受垂直轴向方向上的扭力时，密封环中的上平直段以及下平直段能够相互抵触并直接抵紧在支撑环的外圆周或定位环的内圆周上，通过支撑环的外圆周或定位环内圆周的阻挡，以有效防止密封环过度弯折而导致密封环中部的拱起，并且在密封环承受轴向垂直的震动或冲击时，接触面积更大的上平直段和下平直段之间的摩擦力更足，有效避免密封环散架的问题。

附图说明

[0021] 图1为实施例的正视图；

[0022] 图2为实施例的剖视图；

[0023] 图3为支撑环、定位环、密封环的安装示意图；

[0024] 图4为密封环的结构示意图。

[0025] 附图标记：1、支撑环；2、定位环；3、密封环；31、金属带；32、非金属带；4、支撑凸棱；5、锁紧凹槽；6、端面平台；7、弯折段；71、弯折点；72、上边；73、下边；8、上平直段；9、下平直段；10、上防脱凸筋；11、下防脱凸筋；12、上容纳槽；13、下容纳槽；14、石蜡。

具体实施方式

[0026] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0027] 结合图1、图2和图3所示一种金属缠绕垫片，包括设置在内圈的支撑环1、设置在外圈的定位环2、以及设置在支撑环1与定位环2之间的金属带31和非金属带32，金属带31与非金属带32两者相互贴合螺旋缠绕以形成密封环3，金属带31与非金属带32形成密封环3后，将在密封环3的首端和尾端进行点焊焊接固定。本实施例中，支撑环1和定位环2均采用碳钢材质，并在支撑环1和定位环2的表面进行镀锌处理。密封环3中的金属带31采用不锈钢材质，非金属带32采用石棉、石墨、聚四氟乙烯、陶瓷纤维中的一种或多种，考虑到较好的耐高温高压性能、以及取材方便和成本问题，非金属带32优选采用石棉。

[0028] 支撑环1的外圆周上设有向外突出的支撑凸棱4，定位环2的内圆周上设有向内凹陷的锁紧凹槽5，支撑凸棱4的横截面呈V字形设置，锁紧凹槽5的横截面相应呈V字形设置；值得说明的是，支撑凸棱4设置在支撑环1外圆周的中部位置，锁紧凹槽5设置在定位环2内圆周的中部位置，因此，支撑环1外圆周上于支撑凸棱4的两侧形成有端面平台6，锁紧凹槽5内圆周上于锁紧凹槽5的两侧相应形成有端面平台6。

[0029] 密封环3被抵触压紧在支撑环1与定位环2之间，密封环3具有位于中部呈V字形设置的弯折段7、以及位于两侧且分别连接于弯折段7的上平直段8和下平直段9，其中，密封环3由金属带31和非金属带32相互贴合螺旋缠绕而成，由此，金属带31和非金属带32上相应具有弯折段7、上平直段8和下平直段9，且金属带31的弯折段7、上平直段8和下平直段9对应贴合于非金属段的弯折段7、上平直段8和下平直段9上。值得说明的是，上平直段8和下平直段
9平行于该金属缠绕垫片的轴向方向。

[0030] 弯折段7具有凹面和凸面，其中，支撑凸棱4抵紧于弯折段7的凹面，弯折段7的凸面抵紧于锁紧凹槽5，上平直段8和下平直段9分别被抵紧在支撑环1外圆周的端面平台6上和定位环2内圆周的端面平台6上。由此，金属片中的弯折段7与非金属片的弯折段7层层扣合下、以及金属片中的上平直段8、下平直段9和非金属片的上平直段8、下平直段9层层抵触之下，在该密封环3发生垂直轴向方向上的扭转时，相互抵触之下的上平直段8和下平直段9能提高金属片和非金属片之间的连接能力，以有效防止该密封环3在冲击、震动之下散架。

[0031] 如图4所示，弯折段7具有弯折点71、上边72和下边73，弯折点71的弯折角度a为60°，且在弯折段7的弯折点71形成有应力弧段；在密封环3的上、下表面受压时，挤压力通过上平直段8、下平直段9传递至上边72和下边73后，挤压力将集中在一侧弯折段7的弯折点71上、以及集中在另一侧弯折段7的上边72与上平直段8的连接处、弯折段7的下边73与下平直段9的连接处，由此，弯折点71上的应力弧段能有效避免应力集中以提高该弯折段7的抗弯折能力以及回弹能力；上边72和下边73的挤压力通过支撑凸棱4进行分担，以有效提高密封环3的结构强度。

[0032] 金属带31位于上平直段8上设有抵紧且深陷在非金属带32上的上防脱凸筋10，金属带31位于下平直段9上设有抵紧且深陷在非金属带32上的下防脱凸筋11，其中，每一层金属带31上均设置有上防脱凸筋10和下防脱凸筋11，上防脱凸筋10和下防脱凸筋11的横截面呈弧形设置，本实施例中的非金属带32采用石棉材质，由此，石棉具有一定的扩展力与包覆力，由此，上防脱凸筋10、以及下防脱凸筋11能深陷在石棉中，以提高金属带31与非金属带32之间的连接能力，以进一步提高密封环3的抗扭、抗弯、抗散架能力。

[0033] 每个金属带31的上平直段8位于上防脱凸筋10的上方形成有上容纳槽12，每个金属带31的下平直段9位于下防脱凸筋11的下方形成有下容纳槽13，每个上容纳槽12与下容纳槽13中均填充有石蜡14。根据石蜡14常温冷却凝固，受热熔化的特性，在该金属缠绕垫片安装在法兰端面上时，由于管道高温高压的存在，高温的管道将热量传导至该金属缠绕垫片中，由此使得石蜡14熔化，熔化后的石蜡14将渗出至金属缠绕垫片的上表面和下表面，以起到润滑金属缠绕垫片与法兰端面接触的目的，有效降低法兰端面的磨损；并且石蜡14熔化后被一部分将被石棉吸收，经过石蜡14吸收的石棉将具有抗水性，从而进一步提高了该金属缠绕垫片的防水密封性能，其中，在常温状态下，石蜡14将复原成固体，达到循环使用不流失的目的。

[0034] 以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。