CN110206885A - 带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，包括上下同轴叠置的第一金属波纹环片、弹性开缝金属环片和第二金属波纹环片，所述弹性开缝金属环片的上下表面设有环形上凹槽和环形下凹槽，所述第一金属波纹环片设置于所述环形上凹槽内，所述第二金属波纹环片设置于所述环形下凹槽内，所述环形上凹槽深度小于所述第一金属波纹环片的波纹振幅值，所述环形下凹槽深度小于所述第二金属波纹环片的波纹振幅值，所述弹性开缝金属环片在厚度方向的中部设有由所述弹性开缝金属环片的通孔向外周延伸的环形缝，所述第一金属波纹环片的上侧和第二金属波纹环片的下侧设有表面覆盖层。本发明能解决介质压力升高导致密封垫片密封性能下降的问题。

Description

带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片
技术领域
本发明涉及一种法兰密封垫片，特别是涉及一种带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片。
背景技术
管道、压力容器和换热器等工业过程设备中，密封垫片随处可见。使用垫片不仅可以保持设备的密封性能，还能解决连接件的磨损问题。随着科学技术的进步，过程工业装置日趋参数化、大型化，新的工艺不断出现，特别是石化行业、化工行业以及大型电站的兴起，过程装备向着高温、高压、高真空、深冷和大型化发展，对垫片的要求也越来越严格。一些传统的密封材料和结构已不能满足系统和装备日趋严格的密封性要求。
目前常见的工业复合密封垫片主要有金属缠绕垫片、金属齿形复合垫片、金属包覆垫片等。法兰的密封原理极其简单：螺栓的两个密封面相互挤压法兰垫片并形成密封，但这同时也导致密封的破坏。为了保持良好的密封性能，使用垫片即可以弥补法兰连接面的微观不规则处。但是仍然会出现泄漏问题，比如垫片材料造成的垫片龟裂、变质和腐蚀等，还有因长时间的工作螺栓会伸长变形造成预紧力不足，这就对法兰垫片的压缩回弹性能和材料特性有极高的要求。现有的法兰联接中，在介质压力进入设备后会形成相应轴向力，此轴向力会使法兰联接中的螺栓力和密封垫片应力都会发生变化。螺栓力会随着内压升高而升高，而密封垫片应力则随内压升高而减少，因此随着介质压力的身高，密封垫片的密封性能会产生一定的下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，解决了现有法兰密封技术中介质压力升高导致密封垫片应力减小而影响密封性能的问题。
本发明的技术方案是这样的：一种带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，包括上下同轴叠置的第一金属波纹环片、弹性开缝金属环片和第二金属波纹环片，所述弹性开缝金属环片的上下表面设有环形上凹槽和环形下凹槽，所述第一金属波纹环片设置于所述环形上凹槽内，所述第二金属波纹环片设置于所述环形下凹槽内，所述环形上凹槽深度小于所述第一金属波纹环片的波纹振幅值，所述环形下凹槽深度小于所述第二金属波纹环片的波纹振幅值，所述弹性开缝金属环片在厚度方向的中部设有由所述弹性开缝金属环片的通孔向外周延伸的环形缝，所述第一金属波纹环片的上侧和第二金属波纹环片的下侧设有表面覆盖层。
优选地，所述环形缝与所述弹性开缝金属环片为同轴设置。
优选地，所述环形缝的环形宽度大于所述弹性开缝金属环片的环形宽度的二分之一并小于所述弹性开缝金属环片的环形宽度。
优选地，所述第一金属波纹环片的环形宽度小于所述环形上凹槽的环形宽度，所述第二金属波纹环片的环形宽度小于所述环形下凹槽的环形宽度。
优选地，所述第一金属波纹环片的截面波形的波峰与所述第二金属波纹环片的截面波形的波谷相对，所述第一金属波纹环片的截面波形的波谷与所述第二金属波纹环片的截面波形的波峰相对。
优选地，所述表面覆盖层为柔性石墨层、聚四氟乙烯层、铜片、铝片或铅片。
优选地，所述第一金属波纹环片和第二金属波纹环片为镍钛合金。
优选地，所述弹性开缝金属环片为碳钢或不锈钢。
优选地，所述第一金属波纹环片和第二金属波纹环片的公称直径波纹数为4～6个，波纹振幅值为0.3～0.5mm。
优选地，所述第一金属波纹环片和第二金属波纹环片的厚度为0.3～0.5mm。
本发明的工作原理是带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片放在被联接的两法兰之间。在预紧法兰时通过拧紧联接螺栓将带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片压紧并在复合垫片表面形成相应的压紧力即垫片应力。此应力达到一定值时就会使法兰联接处密封。在操作状态下，虽然与现有的法兰联接一样，在介质压力进入设备后会形成相应轴向力，此轴向力会使法兰联接中的螺栓力和垫片应力都会发生变化。螺栓力会随着内压升高而升高，而垫片应力则随内压升高而减少。但与此同时，介质会通过弹性开缝金属环片的环形缝渗透，介质压力作用于弹性开缝金属环片使其上下张开，使第一金属波纹环片、第二金属波纹环片分别向外压向相应的法兰面，从而在复合垫片的外表面与法兰面之间形成附加的垫片应力。此附加的垫片应力可以达到介质压力。由于附加垫片应力的存在使原来因介质压力升高或者其他原因而减少的垫片应力得到补偿，因而其密封性能也就优于现有的其他普通垫片。附加垫片应力是由设备或管道系统内的介质压力形成的，介质压力越高，附加垫片应力也越大，密封也就容易得到保证。
本发明所提供的技术方案的有益效果是，通过引导介质进入弹性开缝金属环片的环形缝，对因介质压力引起的垫片应力减小做了补偿，具有压力自密封特性，系统内的介质压力越高，其密封性能越好，从而克服了现有垫片因系统内的介质压力升高而引起密封性能降低的不足。第一金属波纹环片和第二金属波纹环片对称的设置具有更好地压缩回弹性能，进一步保证密封性能。垫片整体结构简单，易于制造。
附图说明
图1为本发明带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片结构示意图。
图2为弹性开缝金属环片结构示意图。
图3为对比例结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例，请参见图1及图2所示，本实施例涉及的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片包括上下同轴叠置的第一金属波纹环片1、弹性开缝金属环片2和第二金属波纹环片3，第一金属波纹环片1、弹性开缝金属环片2和第二金属波纹环片3都设有中央通孔呈环状。弹性开缝金属环片2为碳钢或不锈钢制成，弹性开缝金属环片2的上表面设有环形上凹槽2a，下表面设有环形下凹槽2b，环形上凹槽2a和环形下凹槽2b呈对称布置。弹性开缝金属环片2在厚度方向的中部设有由弹性开缝金属环片2的通孔向外周延伸的环形缝2c。该环形缝2c与弹性开缝金属环片2为同轴设置，并且环形缝2c的环形宽度大于弹性开缝金属环片2的环形宽度的二分之一并弹性开缝金属环片2的环形宽度。环形缝2c的开设使得弹性开缝金属环片2在接近通孔的部分分为上下两片，从而能够使介质对弹性开缝金属环片2产生轴向的压力。
第一金属波纹环片1和第二金属波纹环片3的截面波形都为正弦波，材质都采用镍钛合金。第一金属波纹环片1设置在环形上凹槽2a内，第一金属波纹环片1的环形宽度小于环形上凹槽2a的环形宽度，环形上凹槽2a的深度小于第一金属波纹环片1的波纹振幅值H，使第一金属波纹环片1具有足够的变形空间。相似的，第二金属波纹环片3设置在环形下凹槽2b内，第二金属波纹环片3的环形宽度小于环形下凹槽2b的环形宽度，环形下凹槽2b的深度也小于第二金属波纹环片3的波纹振幅值，使第二金属波纹环片3具有足够的变形空间。第一金属波纹环片1的上侧和第二金属波纹环片3的下侧设有表面覆盖层4。表面覆盖层4可以是柔性石墨层、聚四氟乙烯层或其他材料，采用柔性石墨层、聚四氟乙烯层作为表面覆盖层4时，其与第一金属波纹环片1、第二金属波纹环片3接触的一面可以设置成波浪形以配合第一金属波纹环片1、第二金属波纹环片3。表面覆盖层4也可以是铜片、铝片或铅片，此时可直接采用平面结构。
第一金属波纹环片1和第二金属波纹环片3在H型金属环片2的上下呈对称布置，即第一金属波纹环片1的截面波形的波峰与第二金属波纹环片3的截面波形的波谷相对，第一金属波纹环片1的截面波形的波谷与第二金属波纹环片3的截面波形的波峰相对。第一金属波纹环片1和第二金属波纹环片3的公称直径波纹数为4～6个，本实施例选择5个，波纹振幅值H为0.3～0.5mm，本实施例选择0.4mm。第一金属波纹环片1和第二金属波纹环片3的厚度t为0.3～0.5mm，本实施例选择0.3mm。
对比例，如图3所示，具有环缝100a的金属片100在上下表面设置波浪槽，波浪槽内设置石墨填充层101。
通过ANSYS软件对实施例及对比例的垫片的回弹性能进行仿真分析发现，实施例垫片在60MPa压力作用下回弹率达到了40.84％，远高于对比例垫片。
通过ANSYS软件模拟垫片在法兰中的使用情况发现，载荷为60MPa，介质压力为5MPa时，弹性开缝金属环片2(具有环形缝2c)与第一金属波纹环片1的平均压应力为63MPa，而弹性开缝金属环片2(不具有环形缝2c)与第一金属波纹环片的平均压应力为57MPa，由此可见该垫片具有自密封性能。

Claims (10)

1.一种带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：包括上下同轴叠置的第一金属波纹环片、弹性开缝金属环片和第二金属波纹环片，所述弹性开缝金属环片的上下表面设有环形上凹槽和环形下凹槽，所述第一金属波纹环片设置于所述环形上凹槽内，所述第二金属波纹环片设置于所述环形下凹槽内，所述环形上凹槽深度小于所述第一金属波纹环片的波纹振幅值，所述环形下凹槽深度小于所述第二金属波纹环片的波纹振幅值，所述弹性开缝金属环片在厚度方向的中部设有由所述弹性开缝金属环片的通孔向外周延伸的环形缝，所述第一金属波纹环片的上侧和第二金属波纹环片的下侧设有表面覆盖层。
2.根据权利要求1所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述环形缝与所述弹性开缝金属环片为同轴设置。
3.根据权利要求2所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述环形缝的环形宽度大于所述弹性开缝金属环片的环形宽度的二分之一并小于所述弹性开缝金属环片的环形宽度。
4.根据权利要求1所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述第一金属波纹环片的环形宽度小于所述环形上凹槽的环形宽度，所述第二金属波纹环片的环形宽度小于所述环形下凹槽的环形宽度。
5.根据权利要求1所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述第一金属波纹环片的截面波形的波峰与所述第二金属波纹环片的截面波形的波谷相对，所述第一金属波纹环片的截面波形的波谷与所述第二金属波纹环片的截面波形的波峰相对。
6.根据权利要求1所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述表面覆盖层为柔性石墨层、聚四氟乙烯层、铜片、铝片或铅片。
7.根据权利要求1所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述第一金属波纹环片和第二金属波纹环片为镍钛合金。
8.根据权利要求1所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述弹性开缝金属环片为碳钢或不锈钢。
9.根据权利要求1所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述第一金属波纹环片和第二金属波纹环片的公称直径波纹数为4～6个，波纹振幅值为0.3～0.5mm。
10.根据权利要求1所述的带内外环的自密封式合金双波纹密封复合垫片，其特征在于：所述第一金属波纹环片和第二金属波纹环片的厚度为0.3～0.5mm。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0658423A (ja) * 1992-08-05 1994-03-01 Ishino Corp:Kk シリンダーヘッドガスケット
CN201069024Y (zh) * 2007-06-26 2008-06-04 刘秀英 复合垫片
DE202012004983U1 (de) * 2012-05-18 2013-05-27 Reinz-Dichtungs-Gmbh Metallische Flachdichtung
CN103968074A (zh) * 2014-04-22 2014-08-06 章华 一种高压阀门的中法兰密封结构
CN204420390U (zh) * 2015-01-27 2015-06-24 武汉工程大学 一种新型法兰密封结构
CN105042234A (zh) * 2015-04-20 2015-11-11 中国石油大学(华东) Mmc型垫片及法兰连接设计方法
CN205877502U (zh) * 2016-07-19 2017-01-11 中国石油大学(华东) 一种新型法兰垫片
CN109899519A (zh) * 2019-04-18 2019-06-18 常熟理工学院 一种双层波纹石墨复合垫片

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0658423A (ja) * 1992-08-05 1994-03-01 Ishino Corp:Kk シリンダーヘッドガスケット
CN201069024Y (zh) * 2007-06-26 2008-06-04 刘秀英 复合垫片
DE202012004983U1 (de) * 2012-05-18 2013-05-27 Reinz-Dichtungs-Gmbh Metallische Flachdichtung
CN103968074A (zh) * 2014-04-22 2014-08-06 章华 一种高压阀门的中法兰密封结构
CN204420390U (zh) * 2015-01-27 2015-06-24 武汉工程大学 一种新型法兰密封结构
CN105042234A (zh) * 2015-04-20 2015-11-11 中国石油大学(华东) Mmc型垫片及法兰连接设计方法
CN205877502U (zh) * 2016-07-19 2017-01-11 中国石油大学(华东) 一种新型法兰垫片
CN109899519A (zh) * 2019-04-18 2019-06-18 常熟理工学院 一种双层波纹石墨复合垫片

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