CN102159859A - 用于密封可拆卸法兰接头的梳状双面叠加式垫片 - Google Patents

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Abstract

用于密封可拆卸法兰接头的梳状双面叠加式垫片（5，13）包括两个密封接触面，在该两个密封接触面中形成了取字母V的形状而开度角为90°的同心槽（8），而在梳状垫片（5，13）的两个密封接触面上所形成的槽（8）之间有恒定宽度为0.2mm-0.6mm的同心表面（Y），而同心槽（8）的底部由具有半径为0.3mm-0.5mm的倒圆（R）形成。

Description

用于密封可拆卸法兰接头的梳状双面叠加式垫片
技术领域
本发明涉及用于密封可拆卸法兰接头例如管道、管接头、压力容器等上法兰接头的梳状双面叠加式垫片，而梳状垫片的外形由若干取字母V的形状而开度角为90°的槽形成。
背景技术
众所周知，用于可拆卸式安装的法兰接头、管接头、压力容器等的梳状垫片通常是圆环形状或其横断面是不同形状的环形形状，这通常取决于用来密封法兰接头的材料。通常，各法兰利用螺钉相互连接，通过该螺钉得到可拆卸的连接。可拆卸的连接对于实现修理、改建等是有利的。
众所周知，梳状垫片用软合金钢或奥氏体钢制成。大部分梳状垫片用密封板或箔叠加在两面上，该密封板或箔由膨胀石墨、膨胀特氟隆、固力特高温耐热密封垫片（商品名）、云母、铝、镍、银等制成。用于密封板或密封箔的具体材料的选择尤其受通过管道系统引入或在密封压力容器中存在的介质的理化性质影响。
用于法兰接头的垫片通常是圆环形状，且在密封接触面上设有若干同心槽，该同心槽具有字母V的形状且开度角为90°，间距为1.5mm而深度为0.75mm。上述具有字母V形状的槽当在法兰的密封压缩面之间被压缩时，与密封衬里一起造成密封衬里的变化。通过密封衬里的这种变化，使法兰接头的密封效果增加。用密封式法兰接头的最长工作可靠性达到最有效的密封效果不仅受管道中引入的介质的化学性质影响，而且还受介质的温度和压力影响。在当压力或温度最后二者这些物理值在管道的运行期间于较大范围内变动时的情况下，对上述密封效果的需求进一步增加。上述法兰接头的密封效果也受螺钉所产生的特定压力影响，该螺钉使设在管道或压力容器上的法兰相互连接并紧固，且从结构和形状的观点用合适的方式定尺寸。
众所周知，一种在双面上用膨胀石墨箔叠加的梳状垫片，该梳状垫片以即使在高特定压力和高温下也有良好密封性能为特色。在法兰的密封面之间压缩梳状垫片时，膨胀石墨制的箔经受变化进入它的槽中。在安装期间，必须保证如此压缩，以便在梳状垫片的接触面上所形成的槽的顶点和法兰的密封压缩面之间存在连续的膨胀石墨层。如果由于安装工作或者在法兰接头的工作应力期间梳状垫片的接触面中槽顶点与法兰的密封压缩面发生直接接触，则将膨胀石墨箔切穿且扰动通过在梳状垫片的槽中封闭膨胀石墨所形成的辅助密封流的密封原理。由于这样使法兰接头的密封效果贬值且必须进行修理。此外，在这种情况下，在法兰的密封面上经常有磨损，这样增加了对进行修理的要求。
上述通过分别使梳状垫片与法兰的密封面直接接触配合所产生的缺点，由于实际上设有字母V形状且开度角为90°的槽的梳状垫片在各个槽之间具有宽度为0.25mm-0.4mm的桥接件而被相当大地限制。将该箔装配到梳状垫片上有助于使密封箔粘着到梳状垫片上，及改善用于进行安装和维修工作的条件。有利的是使用一种其粘附力能已受较低温度影响的胶粘剂。
法兰接头在某些情况下应用于以相当大的几乎异常的机械应力及热应力为特色的管道系统中。在这些情况下，尤其是在较大直径的法兰接头处，该应力使密封效果、密封接头的使用寿命和可靠性、可达到的法兰连接的接触面的表面平行的水平恶化。法兰的接触连接面的不平行及它们可能的表面变形和不规则性使安装工作变得要求更高，且尤其是在当环形梳状双面叠加式垫片用于密封接头时的情况下负面影响密封效果的参数。
本发明所提出的技术解决方案的目的是达到改进背景技术和优化通过法兰接头产生操作上最可靠的密封效果的条件，及减少法兰连接的表面的不平行和变形的负面影响，这也是将专门技术用于安装工作和服务工作。
发明内容
本发明的目的已通过用于密封可拆卸法兰接头的梳状双面叠加式垫片达到，其原理是在梳状垫片的两个密封接触面上，所形成的槽之间有恒定宽度为0.2mm-0.6mm的同心表面，而同心槽的底部由具有半径为0.3mm-0.5mm的倒圆形成。
同时，如果密封接触面和法兰的接触表面被加工成标准化硬度的1.6-3.2等级，则这是优选的。
当梳状垫片的每个密封接触面都包括至少两组不同深度的槽且各组槽通过连续的环形凹槽相互分开时，可以达到进一步改进尤其是用于覆盖压力容器的梳状垫片的密封效果。
为了更方便地安装和拆卸，如果用较低熔点例如约50℃的胶粘剂将密封箔或密封板粘着在梳状垫片的两个密封接触面上，则这是优选的。
本发明的解决方案的另一个优点是，梳状垫片的密封接触面中的同心槽具有比各个密封接触面通过其叠加的密封箔或密封板的体积小的体积。
为了达到长期可靠的密封效果和减少法兰连接的表面的不平行和变形的负面影响，如果梳状垫片的各个密封接触面都在单独的环形部分上形成，该密封接触面在内径上朝彼此的方向上弯曲且在接触位置中连接，而在外侧上它们相互叠加，且至少在它们之一中形成了一环形凹槽，该环形凹槽在两个环部分连接时形成环形室，则这是优选的。
两个环形部分的连接通过固定边缘接头例如通过焊接或是通过可拆卸的接头例如通过锁紧偏移（locking offset）形成。
从经济学的观点来看，为了可靠的达到密封效果，如果环形室具有方形或矩形横断面，则这是优选的。
另外，如果环形部分的至少其中之一在轴向压缩力作用时有弹性的挠曲，则这是优选的。
优选地，在环形室中安装一膨胀石墨制的环形有弹性的插件，该有弹性的插件进一步减少工作期间法兰的连接表面的不平行和变形的作用。
附图说明
本发明的示例性实施例在附图中示出，此处：
图1示出穿过用梳状垫片连接管道的法兰的局部轴向剖视图，该梳状垫片双面被密封箔叠加，一切都取环形形状，图2示出穿过形成压力容器的端部的法兰的局部剖视图，该密封容器通过盖用双面叠加式梳状垫片密封，在该梳状垫片处应用两组不同深度的槽，图3用局部剖视图和放大的比例示出在梳状垫片上形成的槽的形状的外形，图4用放大的比例示出在其于法兰接头中压缩之后穿过法兰、梳状垫片和密封箔的局部剖视图，图5示出穿过用设有弹性插件的梳状纵向上分开的垫片连接管道的法兰的局部轴向剖视图，而梳状垫片用密封箔双面叠加且一切都是环形形状，图6示出穿过梳状纵向上分开的垫片由于法兰连接的轴向压缩作用的结果而在垫片的环形部分的表面之间压缩性有显著区别的剖视图，图7示出穿过用像图5中一样的梳状纵向上分开的垫片连接管道的法兰的局部轴向剖视图，不过区别在于示出了通过法兰连接的接触面在压缩之后密封元件的定位，图8用放大的比例示出图5中细部“A”的局部剖视图，同时示出环形平坦部分在它们的内径上通过锁紧偏移的连接，图9示出像图8中一样的局部剖视图，区别在于示出了在内径上通过焊接的连接。
具体实施方式
实施例：
上面法兰1（图1）在未示出的管道的端部处设有为未示出的连接螺钉而设计的孔2。另外下面法兰3在连接未示出的管道的端部处设有用于上述连接螺钉的孔4。该法兰接头的方法和实施例通常众所周知。梳状环形垫片5插到法兰1，3的接触面之间的间隙中。梳状垫片5在双面上与也是环形形状的密封箔或密封板6，7叠加，该密封箔或密封板6，7的外径及内径优选地与环形梳状垫片5的内径和外径相同。环形梳状垫片5的各密封接触面都设有同心槽8，在两个密封接触面上的同心槽8之间形成了同心表面Y。表面Y的宽度通常选择在0.2mm-0.6mm的范围内，且该宽度不仅取决于用来生产密封箔或密封板6，7的材料，而且取决于穿过用上述法兰接头连接的管道引入的温度、压力和介质。在槽8的底部中形成具有直径为0.3-0.5mm的倒圆R。所形成的倒圆R必定影响在通过压缩作用紧固法兰接头时由箔或板6，7所引起的张力朝向槽8的底部的分布。这种结构措施必定影响密封法兰接头的可靠性及总使用寿命。
未示出的压力容器以法兰9为结束（图2）且在其周边上设有用于未示出的连接螺钉的孔10。压力容器的闭合由覆盖法兰11所形成的盖产生，该覆盖法兰11在其周边上也设有用于连接螺钉的孔12。这种闭合压力容器的方法通常也众所周知。
在压力容器的法兰9和由覆盖法兰11所形的盖之间插入了环形梳状垫片13，该环形梳状垫片13在所示的实施例中其接触密封面上设有两个不同深度S的同心环形槽14，15的系统。较深同心槽14的系统通过环形凹槽16与较浅同心槽15的系统分开。另外，环形梳状垫片13的这个实施例在两面上用密封箔或密封板17，18叠加。应用不同深度的环形槽14，15，尤其在覆盖法兰11所形成的盖的表面变形的情况下是增加密封效果的有利技术措施，该盖的表面变形可能由于压力容器中压力而发生。
在拧紧法兰接头的螺钉之后，密封箔或密封板6，7也与梳状垫片5一起如此被压缩，以致在法兰1，3，9，11的接触面之间的间隙和梳状垫片5的槽8之间的表面Y中发现了分别是密封箔也许是密封板6，7，17，18的材料的密实整体层X。该密实整体层X的厚度实际上测得是在0.02mm-0.3mm的范围内，这取决于分别用于密封箔或密封板6，7，17，18的材料及被法兰接头密封的介质的压力和温度。在紧固法兰接头之后，密封箔或密封板6，7，17，18的材料密实整体层X的厚度（图4）对所达到的密封效果有直接影响。材料层X的不够大的厚度尤其是由于压力的作用而造成密封箔或密封板6，7，17，18的材料被推开，因此造成不希望有的法兰接头中密封效果的降低。
在紧固法兰接头之后，用于密封可拆卸法兰接头的梳状双面叠加式垫片的形状和尺寸安排具有梳状垫片5，13的槽8的内部间隙的体积小于密封箔或密封板6，7，17，18的体积。
为了便于安装工作（包括维修工作），如果梳状垫片5，13在与密封箔或密封板6，7，17，18叠加的双面上用较低熔点例如约50℃的胶粘剂粘住则是有利的。上述优点是通过热的作用产生了用于方便而安全地分别除去损坏的密封箔或密封板6，7，17，18的条件。
上述本发明的技术解决方案可适用于其中密封介质具有高输送压力例如100-150MPa压力和可以达到高于500℃的变动温度的管道和增压系统。本发明的解决方案也可以适用于负压下工作的系统。
用于密封箔或密封板6，7，17，18的材料通常经受密封介质的参数和性能，这意味着除了膨胀石墨之外，例如膨胀特氟隆、银、固力特高温耐热密封垫片（商品名）、铝、特种橡胶纤维材料等也是十分合适的材料。
在图5和7的实施例中，上面法兰1在未示出的管道的端部处设有为未示出的连接螺钉设计的孔2。下面法兰3也在接合未示出的管道的端部处设有用于上述未示出的连接螺钉的孔4。在法兰1，3的接触面之间的间隙中插入了环形梳状垫片5。梳状垫片5从两面被也是环形形状的密封箔或密封板6，7叠加，该密封箔或密封板6，7的外径及内径优选地与环形梳状垫片5的内径和外径相当一致。环形梳状垫片5用两个环形平坦部分5a，5b构成，且它们的内径以弯头51结束。环形平坦部分5a，5b优选地除了它们在外周边上的末端之外在它们的表面中成形为镜像。环形平坦部分的其中之一例如部分5a在外周边上设有垂直棘爪52，该垂直棘爪52可位移地叠加在第二相对安排的部分5b的外周边。环形平坦部分5a的外表面设有同心槽8a，而对置的环形平坦部分5b的外表面设有同心槽8b。环形平坦部分的至少其中之一，例如5a在内表面上设有凹槽，该凹槽在组装两个环形平坦部分5a，5b之后形成可锁紧的矩形或方形室53。可锁紧的室53由于它的弯头51和通过焊接点55a或通过锁紧偏移55b的固定连接而在上述环形平坦部分5a，5b的内径上朝内径方向以三角形的间隙54结束。
在装配环形梳状垫片5时，从工艺学观点来看，合适的是在环形平坦部分5a，5b的内径上形成该环形平坦部分5a，5b的固定的尤其是不可拆卸的接头之前，将具有抗挤压性能的膨胀石墨或其它材料的环形有弹性的插件20插入可锁紧室53的空间中、设定预加载的可靠稳定性，包括回复能力。有矩形或方形直径的有弹性的插件20的厚度在结构上根据法兰接头密封的直径、通过管道引入的介质的工作压力和温度、法兰在箭头P 1 和P 2 的方向上连接的最佳轴向压缩，且还考虑由所示的值W用图形示出的可调预加载的可用性来定尺寸。
表面挠性，即环形平坦部分5a，5b的表面挠性分别与制造弹性的插件20的材料的柔弹性的性能配合的能力能实现在连接的法兰1，3的接触面与装配期间有关的专门技术配合的充分变形或充分不平行，和同时利用本发明的技术解决方案的原理的情况下，达到较完美的具有长期使用寿命的密封效果。
工业适用性
本发明的技术解决方案可适用于其中根据工作需要密封介质的压力及温度二者变动的加压和负压管道系统。这类密封式法兰接头的试验证明了在高于150MPa的压力和高于500℃的温度下它们的可靠性及它们的使用寿命。
标号明细表
1             上面法兰
2             孔
3             下面法兰
5             梳状垫片
5a,5b     梳状垫片的环形平坦部分
51           弯头
52           垂直棘爪
53           室
54           三角形的间隙
55a         焊接点
55b         锁紧偏移
6，7       密封箔或板
8             同心槽
8a,8b     同心槽
9             法兰
10           孔
11           覆盖法兰
12           孔
13           梳状垫片
14           较深的同心槽
15           较浅的同心槽
16           环形凹槽
17，18   密封箔或板
20           有弹性的插件
Y            同心表面
R            槽倒圆的半径
S            槽深度
X            材料层

Claims (11)

1. 用于密封可拆卸法兰接头的梳状双面叠加式垫片（5，13），其包括两个密封接触面，其中形成取字母V形状而开度角为90°的同心槽（8），其特征在于，在梳状垫片（5，13）的两个密封接触面上于槽（8）之间形成有恒定宽度为0.2mm-0.6mm的同心表面（Y），而同心槽（8）的底部由具有半径为0.3mm-0.5mm的倒圆（R）形成。
2. 按照权利要求1所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，密封接触面及法兰（1，3，9，11）的接触表面被加工到标准化硬度等级为1.6-3.2。
3. 按照权利要求1或2所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，梳状垫片（13）的每个密封接触面都包括至少两组不同深度的槽（14，15）且各个组槽（14，15）通过环形形状的连续凹槽（16）相互分开。
4. 按照上述权利要求其中之一所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，利用较低的熔点例如约50℃的胶粘剂将密封箔或密封板（分别是6，7，17，18）粘着在梳状垫片（5，13）的两个密封接触面上。
5. 按照上述权利要求其中之一所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，梳状垫片（5，13）的密封接触面中的同心槽（8）具有比各个密封接触面通过其叠加的密封箔或密封板（分别是6，7，17，18）的体积小的体积。
6. 按照上述权利要求其中之一所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，梳状垫片（5，13）的每个密封接触面都在独立的环形部分（5a，5b）上形成，该独立的环形部分（5a，5b）在内径上朝彼此方向弯曲并在接触位置中连接，而在外侧面上它们相互叠加，且至少在它们的其中一个中形成环形凹槽，该环形凹槽在两个环形部分连接时形成环形室。
7. 按照权利要求6所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，两个环形部分（5a，5b）的连接由固定边缘接头例如由焊接（55a）形成。
8. 按照权利要求6所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，两个环形部分（5a，5b）的连接由可拆卸的接头例如由锁紧偏移（55b）形成。
9. 按照权利要求6-8其中之一所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，环形室具有方形或矩形横断面。
10. 按照权利要求6-9其中之一所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，环形部分的至少其中之一在轴向压缩力作用时弹性挠曲。
11. 按照权利要求6-10其中之一所述的梳状双面叠加式垫片，其特征在于，在环形室中安装膨胀石墨制的环形弹性插件（20）。
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