CN110886841A - 一种密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封装置，包括第一法兰、第二法兰及密封垫片，其中密封垫片包括同轴层叠设置的第一环与第二环，以及焊接固定在第一环内侧周部与第二环内侧周部之间且能够沿径向弹性变形的应力释放环，该密封装置在工作的过程中，当密封垫片两侧的法兰因工作温度场不同而产生径向位移差时，能够通过应力释放环的变形使得第一环与第二环之间始终保持密封，从而使得第一密封环与第二密封环与各自接触的被密封面之间始终保持同步移动、接触相对静止，不磨损，从而不会产生密封面相互摩擦而损伤密封环，进而使得密封保持有效。

Description

一种密封装置

技术领域

本发明涉及密封领域，尤其涉及一种密封装置。

背景技术

在核电、石化、食品等领域，传统法兰密封主要采用双锥环垫、八角（椭圆）垫、金属环垫或金属缠绕垫片等，由于密封连接法兰两侧温度不同，密封件两侧法兰在不同的温度下发生不同步的变形，法兰密封面在径向方向产生相对位移差，存在造成密封件损伤或者密封应力下降而导致密封失效的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种密封装置，以补偿法兰密封面在径向方向上产生的相对位移差，确保密封的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种密封装置，包括具有第一法兰面的第一法兰、具有第二法兰面的第二法兰，以及用于所述第一法兰面与第二法兰面之间密封连接的密封垫片，所述第一法兰上设有第一安装槽，所述第二法兰上设有第二安装槽，所述密封垫片包括同轴层叠设置的第一环与第二环，所述第一环的外侧轴端部设置有第一密封环，所述第二环的外侧轴端部设置有第二密封环，所述第一环的外侧轴端部配合地嵌设在所述第一安装槽中，所述第二环的外侧轴端部配合地嵌设在所述第二安装槽中；

所述密封垫片还包括能够沿径向弹性变形的应力释放环，所述应力释放环的两侧轴端部沿周向分别焊接固定在所述第一环与第二环上，所述应力释放环的外侧周面与所述第一弧形槽的周向槽壁之间具有间隙地设置。

优选地，所述应力释放环的纵截面呈弯曲的薄片状。

作为优选的实施方式，所述应力释放环的纵截面沿径向向外拱的C型、或者呈沿径向向内拱的C型，或者呈开口朝向径向内侧或径向外侧的W型，或者呈波纹状。

优选地，所述第一环的内侧周部设置有第一弧形槽，所述第二环的内侧周部设置有第二弧形槽，所述第一弧形槽与所述第二弧形槽相互配合形成一收容空间，所述应力释放环全部或部分第收容在所述收容空间内，且所述应力释放环的外侧周面与所述第一弧形槽的周向槽壁之间具有间隙。

进一步地，所述应力释放环的纵截面沿径向向外拱的C型，且所述应力释放环的外侧周面与所述第二弧形槽的周向槽壁之间相互贴触。

优选地，所述第一环的内侧轴端部、所述第二环的内侧轴端部这两者中，其中一者上设置有环状凸台，另一者上设置有环状凹槽，所述环状凸台的径向厚度小于所述环状凹槽的径向宽度，所述环状凸台对应地插设在所述环状凹槽中。

进一步地，所述环状凸台设置在所述第一环上，所述环状凹槽设置在所述第二环上，所述环状凸台的内侧周面与所述环状凹槽的内侧周壁之间具有间隙地设置；

或者，所述环状凹槽设置在所述第一环上，所述环状凸台设置在所述第二环上，所述环状凸台的外侧周面与所述环状凹槽的外侧周壁之间具有间隙地设置。

进一步地，所述环状凸台上还设置有内密封环，所述的内密封环与所述环状凹槽的槽底面之间密封连接。

优选地，所述密封垫片还包括检漏环，所述检漏环的两侧轴端部沿周向分别焊接固定在所述第一环的外侧周部及第二环的外侧周部，所述第一环、第二环、应力释放环及所述检漏环之间构成封闭的检漏腔室，所述检漏环上还连接有与所述检漏腔室连通的检漏管。

进一步地，所述第一环的外侧轴端部还设置有第一外密封环，所述第一外密封环位于所述第一密封环的径向外侧，所述第一环上开设有沿轴向贯穿的第一检漏孔，所述第一检漏孔在径向上位于所述第一密封环与所述第一外密封环之间；所述第二环的外侧轴端部设置有第二外密封环，所述第二外密封环位于所述第二密封环的径向外侧，所述第二环上开设有沿轴向贯穿的第二检漏孔，所述第二检漏孔在径向上位于所述第二密封环与所述第二外密封环之间。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的密封装置在工作的过程中，当密封垫片两侧的法兰因工作温度场不同而产生径向位移差时，能够通过应力释放环的变形使得第一环与第二环之间始终保持密封，从而使得第一密封环与第二密封环与各自接触的被密封面之间始终保持同步移动、接触相对静止，不磨损，从而不会产生密封面相互摩擦而损伤密封环，进而使得密封保持有效。

附图说明

附图1为本发明实施例1的密封垫片的纵剖示意图；

附图2为采用附图1的密封垫片的密封装置的纵剖示意图，其中密封垫片尚未压紧；

附图3为附图2的密封装置中密封垫片压紧后且发生径向位移时的纵剖示意图；

附图4为本发明实施例2的密封垫片的纵剖示意图；

附图5为采用附图4的密封垫片的密封装置的纵剖示意图，其中密封垫片被压紧后且尚未发生径向位移；

附图6为本发明实施例3的密封垫片的纵剖示意图；

附图7为本发明实施例4的密封垫片的纵剖示意图；

附图8为采用附图7的密封垫片的密封装置的纵剖示意图，其中密封垫片被压紧后且尚未发生径向位移；

附图9为本发明实施例5的密封垫片的纵剖示意图；

附图10为采用附图9的密封垫片的密封装置的纵剖示意图，其中密封垫片被压紧后且尚未发生径向位移；

附图11为本发明实施例6的密封垫片的纵剖示意图；

附图12为本发明实施例7的密封垫片的纵剖示意图；

附图13为本发明实施例8的密封垫片的纵剖示意图；

附图14为本发明实施例9的密封垫片的纵剖示意图；

其中：100、第一法兰；101、第一法兰面；102、第一安装槽；

200、第二法兰；201、第二法兰面；202、第二安装槽；

300、密封垫片；1、第一环；11、环状凸台；12、环形槽；13、第一检漏孔；14、第一弧形槽；2、第二环；21、环状凹槽；22、第二检漏孔；23、第二弧形槽；3、第一密封环；4、第二密封环；5、应力释放环；6、6’、检漏环；7、引漏管；8、内密封环；9、第一外密封环；10、第二外密封环。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来对本发明的技术方案作进一步的阐述。

实施例1

参见图1所示的密封垫片，该密封垫片包括同轴层叠设置的第一环1与第二环2，第一环1的外侧轴端部设置有第一密封环3，第二环2的外侧轴端部设置有第二密封环4，第一密封环3与第二密封环4可以为金属材质或非金属材质，具体可以为金属环、填料环、O形圈等。该密封垫片通过该第一密封环3与第二密封环4来实现与两个法兰的法兰面之间的密封连接。此处，将第一环1、第二环2与法兰配合连接的轴端部称为外侧轴端部，将第一环1与第二环2相互接触的轴端部称为内侧轴端部。

该密封垫片还包括能够沿径向弹性变形的应力释放环5，该应力释放环5的纵截面呈弯曲的薄片状。本实施例中，该应力释放环5的纵截面呈沿径向向外拱的C型，其外侧周面为弧面。该应力释放环5与第一环1及第二环2同轴设置，且三者的内径相同。第一环1的内侧周部设置有第一弧形槽14，第二环2的内侧周部设置有第二弧形槽（图中未标示），上述第一弧形槽14与第二弧形槽均为半圆弧槽，该两者相互配合形成用于收容应力释放环5的收容空间，应力释放环5全部地收容在上述的收容空间内。该应力释放环5的两侧轴端部沿周向分别焊接固定在第一环1与第二环2上，使得第一环1与第二环2之间的间隙在内侧周部处被应力释放环5封闭。

应力释放环5的外侧周面与第一弧形槽14的周向槽壁之间具有间隙地设置，该间隙如图1中A处所示。作为优选的方式，该间隙沿第一环1的轴向由外向内逐渐增大地设置。应力释放环5的外侧周面与第二弧形槽的周向槽壁之间则相互贴触地设置。这样，当第二环2相对第一环1沿径向向外发生位移差时，应力释放环5变形，应力释放环5的一轴端部抵挡在第二弧形槽上，，能够承受较高的压力，另一轴端部发生变形，上述间隙则提供了应力释放环5以变形释放的空间。

参见图1所示，本实施例中，第一环1的内侧轴端部上设置有环状凸台11，第二环2的内侧轴端部上设置有环状凹槽21，环状凸台11的径向厚度小于环状凹槽21的径向宽度，上述环状凸台11对应地插设在环状凹槽21中，如图1中B处所示为环状凸台11与环状凹槽21之间的间隙，这使得第二环2相对第一环1沿径向向外发生位移差时环状凸台11能够在环状凹槽21中发生移动，亦即为第二环2相对第一环1在径向上发生位移差时预留径向变形补偿空间。设置时，密封垫片在未使用状态下，只需要确保环状凸台11的内侧周面与环状凹槽21的内侧周壁之间具有间隙即可，该间隙应不小于第二环2与第一环1沿径向的位移差值，具体设置时，则是根据该密封垫片采用的材质、使用的工况环境等多重因素来确定上述的间隙值。在其他的某些实施例中，还可以将环状凹槽设于第一环1上、将环状凸台设于第二环2上，此时需确保环状凸台的外侧周面与环状凹槽的外侧周壁之间具有间隙。

本实施例中，环状凸台11的高度大于环状凹槽21的深度，使得第一环1的内侧轴端面与第二环2的内侧轴端面之间具有间隙。

参见图2、图3所示的密封装置，包括具有第一法兰面101的第一法兰100、具有第二法兰面201的第二法兰200，以及用于第一法兰面101与第二法兰面201之间密封连接的密封垫片300，第一法兰100上设有第一安装槽102，第二法兰200上设有第二安装槽202。

该第一法兰100、第二法兰200及密封垫片300之间同轴设置，第二法兰200的工作温度场高于第一法兰100的工作温度场。第一法兰100与第二法兰200之间通过螺栓予以轴向压紧连接，密封垫片300被压紧在第一法兰100与第二法兰200之间，其中，第一环1的外侧轴端部配合地嵌设在第一安装槽102中，第二环2的外侧轴端部配合地嵌设在第二安装槽202中，第一密封环3与第一安装槽102的槽底壁之间形成密封，第二密封环4与第二安装槽202的槽底壁之间形成密封。

密封垫片300被压紧后，第一环1与第二环2分别被定位约束在第一安装槽102与第二安装槽202中，第一环1与第二环2的轴向外端面分别与两个法兰的法兰面承载接触，限制第一密封环3与第二密封环4的压缩量，使得各密封环的密封应力恒定。

该密封装置在工作状态下，在密封垫片300两侧的法兰因温度差出现径向位移差时，第一安装槽102与第二安装槽202沿径向发生非同步移动，两者之间的位移差如图3中a所示，此时可以通过应力释放环5的变形使得第一环1与第二环2之间始终保持密封。位于低温侧的第一环1被约束在第一安装槽102中而随第一法兰100发生径向移动，位于高温侧的第二环2被约束在第二安装槽202中而随第二法兰200发生径向移动，从而使得第一密封环3、第二密封环4与各自的接触的被密封面之间始终保持同步移动、接触相对静止，不磨损，从而不会产生密封面相互摩擦而损伤密封环，进而使得密封保持有效。本实施例的密封垫片尤其适用于高压的工况环境下。

实施例2

参见图4所示的密封垫片，其与实施例1的密封垫片相比区别主要在于，本实施例中，密封垫片还包括检漏环6，此处，该检漏环6的纵截面呈向外凸的C型。该检漏环6的两侧轴端部沿周向分别焊接固定在第一环1的外侧周部及第二环2的外侧周部上，第一环1、第二环2、应力释放环5及该检漏环6之间构成封闭的检漏腔室，检漏环6上还固定地连接有与上述检漏腔室连通的引漏管7。这样能够对应力释放环5的焊缝进行泄漏检查，从而实现焊缝失效时及时报警。采用该密封垫片的密封装置如图5所示。

实施例3

参见图6所示的密封垫片，其与实施例2的密封垫片相比区别主要在于，本实施例中，该密封垫片中的检漏环6’的纵截面呈向内凹的C型。

实施例4

参见图7所示的密封垫片，其与实施例2的密封垫片相比区别主要在于，本实施例中，环状凸台11上还开设有环形槽12，该环形槽12中设置有内密封环8，该内密封环8与环状凹槽21的槽底面之间密封连接。这样，一旦应力释放环5处的焊缝失效，可提供第一环1与第二环2之间的第二道密封屏障。采用该密封垫片的密封装置如图8所示。

实施例5

参见图9所示的密封垫片，其与实施例4的密封垫片相比区别主要在于，本实施例中，第一环1的外侧轴端部上还设置有第一外密封环9，该第一外密封环9位于第一密封环3的径向外侧，第一环1上还开设有沿轴向贯穿的第一检漏孔13，第一检漏孔13在径向上位于第一密封环3与第一外密封环9之间；第二环2的外侧轴端部上还设置有第二外密封环10，该第二外密封环10位于第二密封环4的径向外侧，第二环2上还开设有沿轴向贯穿的第二检漏孔22，第二检漏孔22在径向上位于第二密封环4与第二外密封环10之间。这样能够对整体的密封状况进行泄漏检测和监控。采用该密封垫片的密封装置如图10所示。

实施例6

参见图11所示的密封垫片，本实施例的密封垫片与实施例2的主要区别在于，本实施例中，应力释放环5的纵向截面呈沿径向向内拱的C型，其两侧轴端部分别焊接固定在第一环1的内侧周面及第二环2的内侧周面上，主体部分完全位于第一环1与第二环2的内侧。与实施例1至5不同的是，本实施例的密封垫片适用于中低压的工况环境下。

实施例7

参见图12所示的密封垫片，本实施例的密封垫片与实施例2的主要区别在于，本实施例中，应力释放环5的纵向截面呈波纹状，其两侧轴端部分别焊接固定在第一环1的内侧周面及第二环2的内侧周面上，该应力释放环5的中间具有沿径向向外拱的弯曲部，该弯曲部收容在第一弧形槽14与第二弧形槽23共同形成的收容空间内。本实施例的密封垫片适用于中低压的工况环境下。

实施例8

参见图13所示的密封垫片，本实施例的密封垫片与实施例2的主要区别在于，本实施例中，应力释放环5的纵向截面呈开口朝向径向内侧的W型，该应力释放环5全部收容在第一弧形槽14与第二弧形槽23共同形成的收容空间内。本实施例的密封垫片适用于中低压的工况环境下。

实施例9

参见图14所示的密封垫片，本实施例的密封垫片与实施例8的主要区别在于，本实施例中，应力释放环5的纵向截面呈开口朝向径向外侧的W型，其两侧轴端部分别焊接固定在第一环1的内侧周面及第二环2的内侧周面上，主体部分完全位于第一环1与第二环2的内侧。本实施例的密封垫片适用于中低压的工况环境下。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明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之内。

Claims (10)

1.一种密封装置，包括具有第一法兰面的第一法兰、具有第二法兰面的第二法兰，以及用于所述第一法兰面与第二法兰面之间密封连接的密封垫片，其特征在于：所述第一法兰上设有第一安装槽，所述第二法兰上设有第二安装槽，所述密封垫片包括同轴层叠设置的第一环与第二环，所述第一环的外侧轴端部设置有第一密封环，所述第二环的外侧轴端部设置有第二密封环，所述第一环的外侧轴端部配合地嵌设在所述第一安装槽中，所述第二环的外侧轴端部配合地嵌设在所述第二安装槽中；所述密封垫片还包括能够沿径向弹性变形的应力释放环，所述应力释放环的两侧轴端部沿周向分别焊接固定在所述第一环与第二环上，所述应力释放环的外侧周面与所述第一弧形槽的周向槽壁之间具有间隙地设置。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述应力释放环的纵截面呈弯曲的薄片状。

3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于：所述应力释放环的纵截面沿径向向外拱的C型、或者呈沿径向向内拱的C型，或者呈开口朝向径向内侧或径向外侧的W型，或者呈波纹状。

4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述第一环的内侧周部设置有第一弧形槽，所述第二环的内侧周部设置有第二弧形槽，所述第一弧形槽与所述第二弧形槽相互配合形成一收容空间，所述应力释放环全部或部分第收容在所述收容空间内，且所述应力释放环的外侧周面与所述第一弧形槽的周向槽壁之间具有间隙。

5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于：所述应力释放环的纵截面沿径向向外拱的C型，且所述应力释放环的外侧周面与所述第二弧形槽的周向槽壁之间相互贴触。

6.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于：所述第一环的内侧轴端部、所述第二环的内侧轴端部这两者中，其中一者上设置有环状凸台，另一者上设置有环状凹槽，所述环状凸台的径向厚度小于所述环状凹槽的径向宽度，所述环状凸台对应地插设在所述环状凹槽中。

7.根据权利要求6所述的密封装置，其特征在于：所述环状凸台设置在所述第一环上，所述环状凹槽设置在所述第二环上，所述环状凸台的内侧周面与所述环状凹槽的内侧周壁之间具有间隙地设置；

或者，所述环状凹槽设置在所述第一环上，所述环状凸台设置在所述第二环上，所述环状凸台的外侧周面与所述环状凹槽的外侧周壁之间具有间隙地设置。

8.根据权利要求6所述的密封装置，其特征在于：所述环状凸台上还设置有内密封环，所述的内密封环与所述环状凹槽的槽底面之间密封连接。

9.根据权利要求1至8任一项所述的密封装置，其特征在于：所述密封垫片还包括检漏环，所述检漏环的两侧轴端部沿周向分别焊接固定在所述第一环的外侧周部及第二环的外侧周部，所述第一环、第二环、应力释放环及所述检漏环之间构成封闭的检漏腔室，所述检漏环上还连接有与所述检漏腔室连通的检漏管。

10.根据权利要求9所述的密封装置，其特征在于：所述第一环的外侧轴端部还设置有第一外密封环，所述第一外密封环位于所述第一密封环的径向外侧，所述第一环上开设有沿轴向贯穿的第一检漏孔，所述第一检漏孔在径向上位于所述第一密封环与所述第一外密封环之间；

所述第二环的外侧轴端部设置有第二外密封环，所述第二外密封环位于所述第二密封环的径向外侧，所述第二环上开设有沿轴向贯穿的第二检漏孔，所述第二检漏孔在径向上位于所述第二密封环与所述第二外密封环之间。

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