CN101865288A - 一种包覆密封环及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种包覆密封环及其制造方法，由三部分组成包括由铬镍铁合金600组成的第一环和高纯度银组成的第二环，以及被铬镍铁合金600外壳包裹在内的铬镍铁合金718绕成的螺旋形弹簧组成，在如此连接成一体的密封环外侧沿周向有开口。这种环截面成C形，带有径向的外密封面和内密封面。当压缩该密封圈时，螺旋形弹簧的每一圈对径向镍铬合金600环产生附加的反弹力，并使高纯度的银环发生塑性变形，填实了法兰密封表面的微小缺陷。这种弹性和塑性的配合，使该金属密封圈具有很好的密封性能和补偿因温度和压力波动引起法兰变形和密封圈松弛的能力。

Description

一种包覆密封环及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种压力容器中的密封件，尤其是高温、高压压力容器和稳压器中使用的包覆密封环。

背景技术

在高温、高压工况条件如核电站下的密封，必须考虑到如下技术指标：1、要保证运行期间在温度与压力交变的情况下泄漏率始终≤10-9Pa·m3/s，3、在事故中如急速冷却中，泄漏率≤10-6Pa·m3/s。压力容器和稳压器中是热电站设备中使用的重要部件，这些部件与外界相连时必须要有各种类型的静密封以防止热循环转换工质的泄漏。密封件具有各种不同的横截面结构以专门密封各种不同的部件，例如通常采用的：纯镍实心环垫片，缠绕垫片，齿形垫片、透平垫片等。但是这些垫片均难以避免在温度与压力交变的情况下垫片会产生应力松弛进而导致泄漏率达不到≤10-9Pa·m3/s的要求。

因此需要提供一种效果更好的密封件来保证压力容器法兰之间结合处的密封性。

发明内容

本发明的目的是提供实现塑性和弹性良好配合的C型密封环，其能够利用两种不同金属材料与弹簧三者之间的相互作用实现塑性和弹性的良好配合，从而使该包覆密封环具有良好的密封性能。

本发明的另一个目的是提供一种C型密封环，其能补偿因温度和压力波动引起的法兰变形和密封圈松弛。

这种C型包覆密封环，包括：第一环，所述第一环位于密封环的最外侧，其截面呈C形，并带有第一外密封面和第一内密封面；第二环，所述第二环外侧被所述第一环紧密包覆，其截面呈C形，且带有第二外密封面和第二内密封面；还包括金属弹簧，所述金属弹簧环设于所述第二环的内侧并压紧所述第二环。

这种环截面成C形，带有径向的外密封面和内密封面。当压缩该密封圈时，螺旋形弹簧的每一圈对径向内层金属外壳产生附加的反弹力，并使外层金属材料发生塑性变形，填实了法兰密封表面的微小缺陷。这种弹性和塑性的配合，使该金属密封圈具有很好的密封性能和补偿因温度和压力波动引起法兰变形和密封圈松弛的能力。

较佳的是，本发明中的密封环中的第一环和第二环是各自独立的两个部分，各自的材质不同。

较佳的是，所述第一环和第二环材质采用硬度不同的金属，从而使第一环的第一内密封面和第二环的第二外密封面相互施压有利于补偿并填实密封表面的微小缺陷。

更佳的是，所述第一环为铬镍铁合金(inconel)600，所述第二环为纯度大于等于99％的银，所述金属弹簧采用的材质为不同于第一环的铬镍铁合金(inconel)718。上述三种材料的弹性和塑性的相互配合和相互的作用，使该金属密封环具有很好的密封性能和补偿因温度和压力波动引起法兰变形和密封环松弛的能力

另一方面，本发明提供的密封环由于金属弹簧为整体弹簧，中间只有一个焊点，和/或，第一环只有一个焊点，和/或，第二环只有一个焊点。由于上述三部件均为整体构造，中间只有一个焊点，较佳的利于径向密封和周向补偿。

另外，所述金属弹簧和第一环密封不同的径向泄漏，使泄漏率≤10-9Pa·m3/s。

所述第一环的周向开口位置与第一环的周向开口位置完全对应，整体呈C形。

更佳的是：用单焊点的方法形成金属弹簧，和/或，用单焊点的方法形成所述第一环，和/或，用单焊点的方法形成所述第二环。

附图说明

根据下文的描述和附图，可以很好地理解本发明，这些附图显示了本发明的非限制性的实施例。更特别地，在附图中：

下面结合实例进行进一步的说明：

图1是压力容器的轴向剖面图，含有本发明的实施例位于压力容器筒体法兰与顶盖法兰之间接合处的密封。

图2是图1中所示的本发明实施例的环形密封环的截面图。

1第一环，2第二环，3金属弹簧，

4法兰，5管嘴，6顶盖，7压力容器支承面，8环形段，9导向装置，10容器筒体

具体实施方式

图1所示是高温、高压冷却剂的压力容器，筒体10由一个带螺栓螺纹孔的法兰4、一个焊有冷却剂进出口管嘴5的环形段8、一个过渡段和一个半圆形下封头焊接而成，其中顶盖6由钢板热压成半圆形，在上法兰4上周边钻有螺栓孔，其支承面上开有放置本发明的沟槽。高温、高压冷却剂在压力容器内流动时，其中有一部分沿压力容器的内壁直接流向压力容器出口接管，并伴随温度与压力的变化，由于压力容器顶盖和筒体法兰是两个独立制作的部件，在压力容器中必须装配在一起并且要保证高密封性，压力容器运行时内部压力要远远大于压力容器所在的环境压力，为防止冷却剂泄漏，在压力容器筒体与顶盖之间安装一密封环。

压力容器筒体与顶盖之间接合处要承受在工作过程中，热冷却剂产生的膨胀和收缩而引起的径向和轴向的应力变化，本发明是用一种简单而有效的设计来适应此位置较高的径向和轴向的应力变化，以取得最大的密封效果。

通过图2中所示截面图，本发明得以更明确的描述。该环由三部分组成，包括轴向相对由不同材料组成的第一环1和第二环2，并且同时在内侧设置金属弹簧3，连接成一体的密封环中有一沿环外侧的周向开口；所述的第一环截面呈C形，带有径向的密封面；所述的第二环截面呈C形，带有径向的密封面；所述的螺旋形弹簧被两层金属包覆在内。第一层与第二层环阻止了密封环的周向伸展，从而防止产生不良的圆周应力。

可见，本发明较特别的是在传统C形密封环中分别设置不同材质的内外层且在内侧设置了弹簧3。

较佳的是，选择两环为不同材质的金属，如第一环为铬镍铁合金(inconel)600，第二环为纯度大于等于99％的银，而金属弹簧采用的材质为不同于第一环的铬镍铁合金(inconel)718。

应当理解的是，上述材料并不限制本发明，还可以使用硬度不同的其他材料，如PTFE等非金属材料或其他金属材料，只要使两者强度不同。

在较佳实施例中，第一环和第二环轴向隔开，是各自独立的两个部分，两个环所用金属材质不同。第二层金属环比第一层金属环硬度要小，主要用来起到良好的弥合作用，并用来填实法兰密封表面的微小缺陷。

由金属材料组成的第一环和第二环均只有一个焊点。其被金属环包裹在内的螺旋形弹簧是一个整体弹簧，中间只有一个焊点，较佳的利于径向密封和周向补偿。

工作中弹簧和第一层金属环用来密封高温高压的冷却剂在其间产生的各种不同的径向的泄漏，使泄漏率在正常情况下始终≤10-9Pa·m3/s。，这种弹性和塑性的配合，使该金属密封圈具有很好的密封性能和补偿因温度和压力波动引起法兰变形和密封圈松弛的能力。

应当理解，附图只显示了经由本发明的实用示范提供的一个例子，可以改变其形式和配置，但不会脱离本发明基于的构思的范围。在附带的权利要求书中提供的任何参考标记纯粹是为了便于参照说明书和附图进行阅读，它们不限制由权利要求表示的保护范围。

Claims (8)

1.一种C型包覆密封环，其包括：

第一环，所述第一环位于密封环的最外侧，其截面呈C形，并带有第一外密封面和第一内密封面；

第二环，所述第二环外侧被所述第一环紧密包覆，其截面呈C形，且带有第二外密封面和第二内密封面；

上述两环连接成一体且沿环周向外侧有一周向开口，

其特征在于：

还包括金属弹簧，所述金属弹簧环设于所述第二环的内侧并压紧所述第二环。

2.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于：所述第一环和第二环是各自独立的两个部分，各自的材质不同。

3.根据权利要求2所述的密封环，其特征在于：所述第一环和第二环材质采用硬度不同的金属，从而使第一环的第一内密封面和第二环的第二外密封面相互施压有利于补偿并填实密封表面的微小缺陷。

4.根据权利要求1或2所述的密封环，其特征在于：所述第一环为铬镍铁合金600，所述第二环为纯度大于等于99％的银，所述金属弹簧采用的材质为不同于第一环的铬镍铁合金718。

5.根据权利要求1至3中的任一个所述的密封环，其特征在于：

所述金属弹簧为整体弹簧，中间只有一个焊点，和/或，

所述第一环只有一个焊点，和/或，

所述第二环只有一个焊点。

6.根据权利要求1至3中的任一个所述的密封环，其特征在于：所述第一环和第二环都只有一个焊点。

7.根据权利要求1至3中的任一个所述的密封环，其特征在于：所述金属弹簧和第一环密封不同的径向泄漏，使泄漏率≤10-9Pa·m3/s。

8.根据权利要求1至3中的任一个所述的密封环，其特征在于：所述第一环的周向开口位置与第一环的周向开口位置完全对应，整体呈C形。

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