CN116518177A - 一种双蓄能椭圆垫片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双蓄能椭圆垫片，包括支撑垫圈，所述支撑垫圈四侧的中部固定安装有金属骨架，所述金属骨架顶部和底部的支撑垫圈的壁体上对称固定连接有膨胀石墨，支撑垫圈内腔的中部固定安装有承载环，所述承载环顶部和底部的左右两侧对称固定连接有弧形环，所述支撑垫圈四侧的顶部和底部对称固定连接有环形护罩。本发明所述的一种双蓄能椭圆垫片，储能大，压缩回弹率大，管法兰及换热器温度变化频繁，热膨胀冷缩大，蓄能垫片补偿量大，能补偿设备冷缩产生的法兰面间隙，密封效果更好，使用寿命更长，防止由于管法兰及换热器温度变化频繁而造成的泄漏。

Description

一种双蓄能椭圆垫片

技术领域

本发明涉及垫片领域，特别涉及一种双蓄能椭圆垫片。

背景技术

垫片是用钢、石棉、或铜板铝板等制成，放在两平面之间以加强密封的材料，为防止流体泄漏设置在静密封面之间的密封元件，在管法兰及管壳式换热器，法兰连接中的密封时普通垫片回弹率小，管法兰及换热器温度变化频繁，导致普通垫片在换热器管件的长时间使用、换热器频繁开停机的压力和温度的大幅度变化等情况时，发生破损，从而就需要停车更换，影响生产。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双蓄能椭圆垫片，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种双蓄能椭圆垫片，包括支撑垫圈，所述支撑垫圈四侧的中部固定安装有金属骨架，所述金属骨架顶部和底部的支撑垫圈的壁体上对称固定连接有膨胀石墨，支撑垫圈内腔的中部固定安装有承载环，所述承载环顶部和底部的左右两侧对称固定连接有弧形环，所述支撑垫圈四侧的顶部和底部对称固定连接有环形护罩。

优选的，所述金属骨架的上、下表面开有相互错开的均匀间隔分布的同心圆沟槽。

优选的，所述金属骨架的上、下表面形成与所述同心圆沟槽交替分布的波纹尖齿峰，由于法兰的压紧，复合在金属骨架上的膨胀石墨被压缩进入同心圆沟槽，金属骨架上、下表面的环形的波纹尖齿峰与法兰面紧密接触并在法兰进一步压紧下产生弹性变形，使膨胀石墨被高度压缩和封闭在金属骨架与法兰面之间所形成的环形密闭空间里，由此形成了椭圆复合垫片的特有性能，一道道金属骨架的波纹尖齿峰连同被高度压缩的膨胀石墨材料构成一道道严密的密封，整个复合垫片实际上具有多道金属密封与膨胀石墨材料密封的联合作用，而特殊构造的金属骨架就像弹性元件一样使椭圆复合垫片具有良好的弹性。

优选的，所述承载环的内圈和外圈壁体分别贴合支撑垫圈的内壁并固定连接，所述弧形环的一端固定连接在承载环外侧的壁体上，弧形环的另一端固定连接在支撑垫圈中部的内壁上，弧形环的中段向承载环的中部弯曲。

优选的，所述承载环与所述弧形环的内腔分隔为外圈空腔、中部空腔、内圈空腔。

优选的，所述环形护罩包覆于膨胀石墨的外部。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中，双蓄能椭圆垫片具有齿形金属密封和非金属膨胀石墨密封的双重作用，而且它密封带是完全隔开的，因此使它具有特别优良的密封性，由于双蓄能椭圆垫片具有特殊构造的椭圆状弹性骨架，而且构成垫片的金属骨架和胀石墨具有极好的耐高温、耐流体侵蚀的性能、不会老化，垫片的弹性主要由特殊构造的金属骨架产生，不必担心使用时会发生应力松驰，因此能长期保持优异的密封性能，双蓄能椭圆垫片使用时金属骨架的波纹尖齿峰与法兰面紧密接触，其膨胀石墨材料固定的金属骨架和法兰面所封闭，因此不必担心膨张石墨材料会被高压流体冲走，双蓄能椭圆垫片储能大，压缩回弹率大，管法兰及换热器温度变化频繁，热膨胀冷缩大，蓄能垫片补偿量大，能补偿设备冷缩产生的法兰面间隙，密封效果更好，使用寿命更长，防止由于管法兰及换热器温度变化频繁而造成的泄漏。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明金属骨架、膨胀石墨的展开结构示意图。

图中：1、金属骨架；2、膨胀石墨；3、同心圆沟槽；4、波纹尖齿峰；5、支撑垫圈；6、承载环；7、弧形环；8、环形护罩；9、中部空腔；10、内圈空腔；11、外圈空腔。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

如图1-2所示，一种双蓄能椭圆垫片，包括支撑垫圈5，支撑垫圈5四侧的中部固定安装有金属骨架1，金属骨架1顶部和底部的支撑垫圈5的壁体上对称固定连接有膨胀石墨2，支撑垫圈5内腔的中部固定安装有承载环6，承载环6顶部和底部的左右两侧对称固定连接有弧形环7，支撑垫圈5四侧的顶部和底部对称固定连接有环形护罩8，金属骨架1的上、下表面开有相互错开的均匀间隔分布的同心圆沟槽3，金属骨架1的上、下表面形成与同心圆沟槽交替分布的波纹尖齿峰4，承载环6的内圈和外圈壁体分别贴合支撑垫圈5的内壁并固定连接，弧形环7的一端固定连接在承载环6外侧的壁体上，弧形环7的另一端固定连接在支撑垫圈5中部的内壁上，弧形环7的中段向承载环6的中部弯曲，承载环6与弧形环7的内腔分隔为外圈空腔11、中部空腔9、内圈空腔10，在支撑垫圈5受压变形时，承载环6与弧形环7的形变挤压外圈空腔11、中部空腔9、内圈空腔10产生变形，外圈空腔11、中部空腔9、内圈空腔10内部的气压增大，为支撑垫圈5的复原提供反向动力，环形护罩8包覆于膨胀石墨2的外部，为膨胀石墨2提供防护，避免膨胀石墨2损坏，由于双蓄能椭圆垫片具有齿形金属密封和非金属膨胀石墨密封的双重作用，而且它密封带是完全隔开的，因此使它具有特别优良的密封性，由于双蓄能椭圆垫片具有特殊构造的椭圆状弹性骨架，而且构成垫片的金属骨架1和胀石墨2具有极好的耐高温、耐流体侵蚀的性能、不会老化，垫片的弹性主要由特殊构造的金属骨架产生，不必担心使用时会发生应力松驰，因此能长期保持优异的密封性能，双蓄能椭圆垫片使用时金属骨架1的波纹尖齿峰4与法兰面紧密接触，其膨胀石墨材料固定的金属骨架和法兰面所封闭，因此不必担心膨张石墨材料会被高压流体冲走。

同时，需要说明的是，本发明为一种双蓄能椭圆垫片，使用时，由于法兰的压紧，复合在金属骨架上的膨胀石墨被压缩进入同心圆沟槽3，金属骨架上、下表面的环形的波纹尖齿峰4与法兰面紧密接触并在法兰进一步压紧下产生弹性变形，使膨胀石墨被高度压缩和封闭在金属骨架与法兰面之间所形成的环形密闭空间里，由此形成了椭圆复合垫片的特有性能，一道道金属骨架的波纹尖齿峰4连同被高度压缩的膨胀石墨材料构成一道道严密的密封，整个复合垫片实际上具有多道金属密封与膨胀石墨材料密封的联合作用，而特殊构造的金属骨架就像弹性元件一样使椭圆复合垫片具有良好的弹性。

双蓄能椭圆垫片的安装预紧与其他垫片一样，都是通过联接螺栓被紧密地压在两法兰之间，在垫片表面形成相应的垫片预紧应力，在操作状态下，当压力介质进入设备或管道时，垫片的初始预紧应力会因各种原因而下降，例如，压力进入系统后会在两法兰间形成相应轴向力，此轴向力会使法兰联接中的螺栓力和原有的垫片应力都发生变化，螺栓力会随内压的升高而升高，而垫片初始预紧应力则随内压力的升高而减少，又如介质温度的波动引起法兰与螺栓的变形不协调而形成的垫片预紧应力的减少或垫片本身蠕变松弛特性等都会使垫片的预紧应力下降，因此在操作状态下，对一般按“强制密封”原理设计的普通垫片而言，垫片原有的预紧应力的减少必然导致垫片密封能力下降，在垫片应力下降到一定程度时就会出现明显的泄漏，但对按“压力自密封”原理设计的双蓄能椭圆垫片则不同，尽管在预紧情况下各元件的受力情况与“强制密封”一样，但在操作状态下，当压力介质进入系统后它同时会渗透进入金属骨架的两金属片之间的微观缝隙，由于叠合在一起的金属骨架上下两金属片外圆周边已被完全紧密地融合在一起，介质不会从此处泄漏出去，进入两金属片之间微观缝隙处的介质压力作用于两金属片的内表面，使两金属片分别向外压向相应的法兰面，从而在双蓄能椭圆垫片的上下外表面与法兰面之间形成附加的垫片应力，此附加的垫片应力随介质压力的存在而存在，其值可以达到介质的压力值，也就是说，在操作状态下，双蓄能椭圆垫片的垫片应力比普通垫片始终多出一种附加应力，其值可与介质压力相当，这种附加应力的存在使原来因压力升高或其他原因而减少的垫片应力得到了补偿或增加，因而使双蓄能椭圆垫片具有比现有的其他垫片（包括目前性能优异而获得广泛应用的柔性石墨金属椭圆复合垫片)具有更好的密封性能，甚至在极端情况下，即使双蓄能椭圆垫片的初始预紧应力因各种原因而全部丧失，但垫片仍然存在与介质压力相同的附加垫片应力，而使垫片仍能保持一定密封性。

实施例

为了验证双蓄能椭圆垫片的密封特性，特别是它的“压力自密封”性能我们选择了双金属自密封椭圆复合垫片（即双蓄能椭圆垫片）和普通的柔性石墨金属椭圆复合垫片进行密封性能对比试验，为了能更好地观察垫片的“压力自密封”性能，本试验特意采用低预紧应力进行，以便内压升高时在垫片应力进一步降低后来观察和测量垫片在此情况下的密封性。

在垫片预紧应力很低（双金属自密封椭圆复合垫片的预紧应力为1.4MPa，而普通柔性石墨金属椭圆复合垫片的预紧应力为2.1MPa)，而被密封的介质压力较高（为2.OMP)情况下，双金属自密封椭圆复合垫片仍能保持密封不漏，而普通柔性石墨金属椭圆复合垫片则已产生较大泄漏率。

按一般密封理论，在垫片应力较小的情况下要达到密封是困难的，特别是在垫片应力小于被密封介质压力的情况下，因此，在本次试验中，普通柔性石墨金属椭圆复合垫片产生泄漏并不奇怪，但同样在低应力下，双金属自密封椭圆复合垫片却能保持良好的密封性，这说明该垫片上存在与普通柔性石墨金属椭圆复合垫片不同的应力状况，按前面有关双金属自密封椭圆复合垫片的结构特点和工作原理所分析可知，在介质压力存在的情况下，该垫片表面与法兰面之间的实际垫片应力并不是像其他普通垫片那样只有预紧的剩余应力，而是预紧剩余应力与介质内压力的总和，此应力始终高于介质压力，这就解释了为什么普通柔性石墨金属椭圆复合垫片在上述试验条件下不能密封而双金属自密封椭圆复合垫片在同样条件下仍然能获得良好的密封性能，由此可见，双金属自密封椭圆复合垫片的密封性能不仅取决于垫片的预紧力，同时还取决于被密封的介质压力，这就是所谓“压力自密封”的原理，这也充分说明，双金属自密封椭圆复合垫片即使在预紧应力降低的情况下依靠介质压力也能获得良好的密封性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种双蓄能椭圆垫片，包括支撑垫圈（5），其特征在于：所述支撑垫圈（5）四侧的中部固定安装有金属骨架（1），所述金属骨架（1）顶部和底部的支撑垫圈（5）的壁体上对称固定连接有膨胀石墨（2），支撑垫圈（5）内腔的中部固定安装有承载环（6），所述承载环（6）顶部和底部的左右两侧对称固定连接有弧形环（7），所述支撑垫圈（5）四侧的顶部和底部对称固定连接有环形护罩（8）。

2.根据权利要求1所述的一种双蓄能椭圆垫片，其特征在于：所述金属骨架（1）的上、下表面开有相互错开的均匀间隔分布的同心圆沟槽（3）。

3.根据权利要求1所述的一种双蓄能椭圆垫片，其特征在于：所述金属骨架（1）的上、下表面形成与所述同心圆沟槽交替分布的波纹尖齿峰（4）。

4.根据权利要求1所述的一种双蓄能椭圆垫片，其特征在于：所述承载环（6）的内圈和外圈壁体分别贴合支撑垫圈（5）的内壁并固定连接，所述弧形环（7）的一端固定连接在承载环（6）外侧的壁体上，弧形环（7）的另一端固定连接在支撑垫圈（5）中部的内壁上，弧形环（7）的中段向承载环（6）的中部弯曲。

5.根据权利要求1所述的一种双蓄能椭圆垫片，其特征在于：所述承载环（6）与所述弧形环（7）的内腔分隔为外圈空腔（11）、中部空腔（9）、内圈空腔（10）。

6.根据权利要求1所述的一种双蓄能椭圆垫片，其特征在于：所述环形护罩（8）包覆于膨胀石墨（2）的外部。