CN102606823B - 恒应力恒位移线密封组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封应力和密封件压缩位移量在一定范围内恒定的恒应力恒位移线密封组件，包括法兰、设置在法兰面之间且与法兰面线接触的密封环，以及设置在密封环内侧和/或外侧的限位机构，且限位机构的厚度＜所述密封环的厚度；该密封环包括内部填充层、设置在内部填充层外表面的硬质金属层，以及设置在硬质金属层外表面的软质金属层。本发明的密封环具有很大的挠度，可弯折成任意弧形，对于大尺寸密封非常适用，本发明限位机构的设置可有效防止密封环被压溃而失效，同时还能够吸收密封场所由于压力、温度等工况条件改变所带来的过载密封应力等，提高了密封环抵御复杂工况条件波动的能力。

Description

恒应力恒位移线密封组件

技术领域

本发明涉及一种密封应力和密封件压缩位移量在一定范围内恒定的恒应力恒位移线密封组件，主要适合法兰面之间的密封，可应用于核工业、石化工业等对密封要求高的场所。

背景技术

传统密封技术是利用密封件的密封面与工件的端面以一定的密封比压压紧来保证密封的，这种方式的缺点是密封比压难以控制，如果密封比压过大密封件有可能被压溃，如果密封比压过小，又难以保证密封效果。对于一些含有放射性物质和有毒高危化学物品的密封场所，密封的首要要求就是达到危险物质的零泄漏。如核电设施反应堆大盖密封及石化的加氢裂化反应装置密封等密封场合，若密封效果达不到要求，放射性物质以及有毒的高危化学物品等会对现场造成不可估量的破坏。另外，在一些大尺寸的平面密封场所，对密封件的制作要求以及密封面的加工要求等都非常高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中，密封件的密封比压难以控制、大尺寸密封场所和某些含有危险物质的密封场所对密封件以及密封效果的要求太高而导致传统的密封技术难以达标等问题，提供一种密封应力和密封件压缩位移量在一定范围内恒定的恒应力恒位移线密封组件，其密封效果更好、抵御工况压力和温度的波动能力更强。

为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种恒应力恒位移线密封组件，包括法兰、设置在法兰面之间且与法兰面线接触的密封环，根据本发明，所述线密封组件还包括设置在密封环内侧和/或外侧的限位机构，且所述限位机构的厚度＜密封环的厚度；所述密封环包括内部填充层、设置在内部填充层外表面的硬质金属层，以及设置在硬质金属层外表面的软质金属层。

根据本发明，所述密封环的内部填充层为可以为实心或空心，使得内部填充层的截面为圆形或圆环形；硬质金属层和软质金属层设置在内部填充层外时并不是将内部填充层的外表面完全包覆，而是留有开口，使得硬质金属层和软质金属层的截面呈字母“C”形。

优选地，所述内部填充层的材质为石墨或弹簧等高回弹性材料。

优选地，所述硬质金属层的材质选用高镍合金等高温强度、耐腐蚀性优良的高性能材料。

优选地，所述软质金属层是喷镀或通过其他方式在硬质金属层表面形成的银层或铜层，或者其它软质金属材料。

优选地，所述限位机构的厚度为所述密封环厚度的85%~95%，使得所述密封时密封环的最大压缩位移量限制为自身厚度的15%，有效防止密封环被压溃。当然，可根据具体情况来调整限位机构的厚度，以根据实际需要控制密封环的压缩情况。

作为本发明的一个具体实施方式，所述限位机构是设置在法兰面上的凹槽，且所述凹槽的宽度与所述密封环的宽度相同。

作为本发明的另一个具体实施方式，所述限位机构是与法兰面之间为面接触的金属环，且当金属环设置在密封环的内侧时，金属环的外壁与密封环的内壁相贴；当金属环设置在密封环的外侧时，金属环的内壁与密封环的外壁相贴。

优选地，所述金属环的材质可选用奥氏体不锈钢等耐腐蚀材料。

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：

1、本发明线密封组件的密封环具有很大的挠度，可弯折成任意弧形，适用于圆形和非圆形的任何密封场合，密封环的周长大小也可以自由选择（周长可达35米，圆直径可达10米以上），因此本发明线密封组件对于大尺寸密封非常适用。

2、本发明使密封安装法兰面与密封环之间配合呈环线接触来实现密封，能够有效地克服由于客观存在且无法消除的密封面缺陷所造成的密封不严。

3、本发明的限位机构使得密封环与法兰面之间的密封应力在一定范围内恒定，密封环的压缩位移量可根据实际情况通过调整限位机构的厚度来预先设定，因此可有效防止密封环被压溃而失效。同时限位机构还可以起到“过载应力储备器”的作用，能够吸收密封场所由于压力、温度等工况条件改变所带来的过载密封应力等，以保障密封性能，使密封环抵御复杂工况条件波动的能力得到了提高。

4、本发明线密封组件的密封性能优异，可适用温度范围在-200~750℃之间，耐压达50MPa，能够在有放射性、有毒或者高温密封环境中使用。

附图说明

下面结合附图和具体的实施方式对本发明做进一步详细的说明：

图1为本发明密封环的截面剖视图（空心）；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为本发明密封环的另一截面剖视图（实心）；

图4为图3的B-B向剖视图；

图5为实施例1的线密封组件密封前后对比图；

图6为实施例2的线密封组件密封前后对比图；

图7为实施例3的线密封组件密封前后对比图；

图8为实施例4的线密封组件密封前后对比图；

图9为实施例5的线密封组件密封前后对比图；

其中：1、法兰；10、凹槽；2、密封环；20、内部填充层；21、硬质金属层；22、软质金属层；23、开口；3、金属环；

图5~9中，中线左边为密封前示意图，中线右边为密封后示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但不限于这些实施例。

实施例1

参见图1~5，本实施例的恒应力恒位移线密封组件，包括法兰1、设置在两个法兰面之间且与法兰面线接触的密封环2，以及设置在密封环2内侧和/或外侧的限位机构。本实施例中的限位机构就是根据密封环2的尺寸开设在上下法兰面上的凹槽10，上下凹槽10的深度之和即为限位机构的厚度，凹槽10的宽度最好设置成与密封环2的宽度相等或略大于密封环2的宽度，以使得密封环2密封时正好能够与凹槽10相配合。本发明中，限位机构的厚度应小于密封环2的厚度，且限位机构的厚度占密封环2厚度的85%~95%为好，这使得密封时，既能保持密封环2与法兰1的线密封，保持有很好的密封效果，限位机构在密封应力太大时又能分担一定的密封应力，不至于将密封环2压坏，同时提高密封环2抵御工况条件波动的能力。

本发明中，密封环2的结构包括内部填充层20、设置在内部填充层20外表面的硬质金属层21，以及设置在硬质金属层21外周的软质金属层22。内部填充层20可以为实心（图3~4）或空心（图1~2），使得内部填充层20的截面为圆形或圆环形；而硬质金属层21和软质金属层22设置在内部填充层20外时并不是将内部填充层20的外表面完全包覆，而是留有开口23，使得硬质金属层21和软质金属层22的截面呈字母“C”形。

本实施例中，空心的内部填充层20选用的是螺旋弹簧，实心的内部填充层20选用的是石墨材质。所述硬质金属层21的材质为高镍合金，所述软质金属层22为喷镀形成的银层或铜层。

实施例2

参见图6，本实施例的恒应力恒位移线密封组件的结构基本与实施例1相同，区别在于：本实施例中凹槽10仅仅开设在上下两个法兰1中的其中一个法兰面上。

实施例3

参见图7，本实施例的恒应力恒位移线密封组件的结构与实施例1基本相同，只是限位机构不同。本实施例的限位机构是与法兰面之间为面接触的金属环3，且金属环3有两个，分别设置在密封环2的内侧和外侧，内侧金属环3的外壁与密封环2的内壁相贴，外侧金属环3的内壁与密封环2的外壁相贴。金属环3的与密封环2相接触的面也可以设置成弧形，以与密封环2的形状相匹配。

且金属环3选用奥氏体不锈钢制成。

实施例4

参见图8，本实施例的恒应力恒位移线密封组件的结构与实施例3基本相同，只是本实施例的限位机构金属环3是设置在密封环2内侧。

实施例5

参见图9，本实施例的恒应力恒位移线密封组件的结构与实施例3基本相同，只是本实施例的限位机构金属环3是设置在密封环2外侧。

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。

Claims (2)

1.一种恒应力恒位移线密封组件，包括法兰(l)、设置在法兰面之间且与法兰面线接触的密封环(2)，其特征在于：所述线密封组件还包括设置在所述密封环(2)内侧和／或外侧的限位机构，且所述限位机构的厚度<所述密封环(2)的厚度，使得所述密封环在厚度方向的压缩位移量受所述限位机构厚度的限制；所述密封环(2)包括内部填充层(20)、设置在所述内部填充层(20)外表面的硬质金属层(21)，以及设置在所述硬质金属层(21)外表面的软质金属层(22)；

其中，所述限位机构是与法兰面之间为面接触的金属环(3)，所述金属环（3）与密封环（2）相接触的面为弧形，所述金属环（3）与密封环（2）的形状相匹配，当所述金属环(3)设置在所述密封环(2)的内侧时，所述金属环(3)的外壁与所述密封环(2)的内壁相贴；当所述金属环(3)设置在所述密封环(2)的外侧时，所述金属环(3)的内壁与所述密封环(2)的外壁相贴。

2.根据权利要求l所述的恒应力恒位移线密封组件，其特征在于：所述密封环(2)的内部填充层(20)为实心或空心，使得所述内部填充层(20)的截面为圆形或圆环形；所述硬质金属层(21)和所述软质金属层(22)设置在所述内部填充层(20)外时留有开口(23)，使得所述硬质金属层(21)和所述软质金属层(22)的截面呈字母“C”形。

3．根据权利要求l所述的恒应力恒位移线密封组件，其特征在于：所述内部填充层(20)的材质为石墨或弹簧。

4．根据权利要求l所述的恒应力恒位移线密封组件，其特征在于：所述硬质金属层(21)的材质为高镍合金。

5．根据权利要求l所述的恒应力恒位移线密封组件，其特征在于：所述软质金属层(22)酌材质为银或铜。

6．根据权利要求l所述的恒应力恒位移线密封组件，其特征在于：所述限位机构的厚度为所述密封环(2)厚度的85%—95%。

7．根据权利要求1所述的恒应力恒位移线密封组件，其特征在于：所述金属环(3)的材质为奥氏体不锈钢。

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