CN116816932A - 一种多维度增强三明治式复合密封垫片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多维度增强三明治式复合密封垫片，包括复合体部、外钢带围堰以及内钢带围堰；所述复合体部包括多个非金属层以及金属板，多个所述非金属层沿轴向方向层叠设置，相邻两个非金属层之间设有金属板；所述复合体部外侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的外钢带围堰，所述复合体部内侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的内钢带围堰，所述钢带围堰的轴截面形状为U形，所述外钢带围堰与内钢带围堰的开口方向相对设置。通过不同形式的金属板与非金属层的交错叠放形成的复合体部，其压缩性能与回弹性能显著提高，复合体部内应力传导更好，各层内厚度方向应力分布更为均匀，使该垫片在使用过程中应力松驰更小。
Description
技术领域
本发明涉及法兰静密封技术领域，具体是指一种多维度增强三明治式复合密封垫片。
背景技术
在法兰静密封技术领域，金属缠绕垫片和齿形复合垫片都是应用广泛的密封垫片，能耐高温、高压和适应超低温或真空下的条件使用。但金属缠绕垫片和齿形复合垫片都各有其局限性，存在可改进之处。
金属缠绕垫片属于薄带窄带缠绕复合叠加型结构，其抗扭、抗弯等机械性能具有明显的游离性，且差异较大，在薄弱方向就很容易破坏，尤其是大直径金属缠绕垫片的损坏率更高；在制造过程中经常出现突然散架的情况；在运输和安装时，如果受到冲击或震动过大，也可能出现损坏和散架现象，不但影响设备检修进度，还可能引起灾难性事故。金属缠绕垫片在安装条件较差时(比如法兰面轻微瑕疵)密封效果不能满足要求。
传统齿形复合垫片之金属齿形骨架不具压缩回弹性能；由于齿形复合垫片之金属齿形骨架结构之局限，石墨复合层厚度亦受限，所以，齿形复合垫片在需要较好的弹性补偿性能的场合适用受限。另外，大直径的金属齿形骨架由于钢板宽幅限制，必须由多块钢板拼焊加工，焊口存在较大安全风险。传统的金属齿形骨架加工工艺在加工大直径产品时存在设备要求高、材料成本大的问题。
而且，金属缠绕垫片与传统齿形复合垫片难以加工橢圆环形、矩形环形、或其它异形环结构的垫片。
因此，提出一种多维度增强三明治式复合密封垫片，以解决目前存在的不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述技术的缺陷，提供一种多维度增强三明治式复合密封垫片。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种多维度增强三明治式复合密封垫片：包括复合体部、外钢带围堰以及内钢带围堰；
所述复合体部包括多个非金属层以及金属板，多个所述非金属层沿轴向方向层叠设置，相邻两个非金属层之间设有金属板；
所述复合体部外侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的外钢带围堰，所述复合体部内侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的内钢带围堰，所述钢带围堰的轴截面形状为U形，所述外钢带围堰与内钢带围堰的开口方向相对设置。
作为改进，所述金属板为平板状，所述金属板的上下两侧与相邻非金属层抵接。
作为改进，所述金属板为带孔的平板状结构。
作为改进，所述金属板的厚度小于非金属层的厚度。
作为改进，所述金属板的轴截面形状为波纹状，所述金属板的上下两侧与相邻非金属层抵接。
作为改进，所述外钢带围堰外侧设有外钢环。
作为改进，所述内钢带围堰内侧设有内钢环。
本发明与现有技术相比的优点在于：1、通过不同形式的金属板与非金属层的交错叠放形成的复合体部，其压缩性能与回弹性能显著提高，复合体部内应力传导更好，各层内厚度方向应力分布更为均匀，使该垫片在使用过程中应力松驰更小。
2、在平板式的金属板与非金属层的交错设置，可设置更多层的非金属层，其安装锁紧可调节空间和灵活性更强，对于法兰的平面平行度瑕疵有自适应功能。
3、轴截面为U型的内外钢带围堰与复合体部形成整体密封结构，保证其密封性，同时实现对两端非金属层的保护，避免非金属层的冲溃破坏，另外由于钢带围堰的设置，提高垫片的压缩模量，提升了该垫片的压力适用范围。
4、金属板间非金属层可以与位于复合体部上下两端的非金属层材质不同，可以使垫片获得更优越的压缩回弹性同时兼具更可靠的介质适应性。
5、该垫片的设计更容易加工成橢圆环形、矩形环形、或其它异形环，因而使垫片能满足各种形态密封面的设备密封需求。
附图说明
图1是本发明一种多维度增强三明治式复合密封垫片的结构示意图。
图2是本发明一种多维度增强三明治式复合密封垫片实施例一的正视图。
图3是图2中A-A处的剖视图。
图4是图3中B处的局部放大图。
图5是本发明一种多维度增强三明治式复合密封垫片实施例二的正视图。
图6是图5中C-C处的剖视图。
图7是图6中D处的局部放大图。
如图所示：1、外钢带围堰，2、内钢带围堰，3、非金属层，4、金属板，5、外钢环，6、内钢环。
具体实施方式
为使发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
实施例一
结合附图1-4所示，一种多维度增强三明治式复合密封垫片，包括复合体部、外钢带围堰1以及内钢带围堰2；
所述复合体部包括多个非金属层3以及金属板4，多个所述非金属层3沿轴向方向层叠设置，相邻两个非金属层3之间设有金属板4，形成非金属板3与金属板4之间的交错设置；
具体的，所述金属板4为平板状，所述金属板4的上下两侧与相邻非金属层3抵接，所述金属板4的厚度小于非金属层3的厚度。
同样的，在具体实施时，所述金属板4还可为带孔的平板状结构，具体的，所述金属板4通过冲孔制作而成。
具体的，所述非金属层3以及金属板4设置的数量根据实际情况进行设置，以满足使用场合的性能要求，在本实施例中，所述非金属层3的数量为3个，所述金属板4的数量为2个。
在具体实施时，所述非金属层3为石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯、陶瓷纤维中的一种或多种，同时在实际设置过程中，位于与法兰密封面接触的非金属层3的材质可与位于中部的非金属层3的材质不同，具体的，位于与法兰密封面接触的非金属层3可选用柔性材质制作而成，实现对法兰密封面轻微瑕疵的弥合修补功能；位于中部的非金属层3由于不与其他介质相接触，可选用温度适用而压缩模量大弹性强的非金属材料，进而增强密封垫片的回弹性能。
通过非金属板3与金属板4的交错设置，所述复合体部的压缩性能与回弹性能显著提高，所述复合体部内应力传导更好，各层内厚度方向应力分布更为均匀，使该密封垫片在使用过程中应力松驰更小。
同时，在具体的设置过程中，所述金属板4采用更薄的金属板材，其安装锁紧可调节空间和灵活性更大，对于法兰的平面平行度瑕疵有自适应功能。
所述复合体部外侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的外钢带围堰1，所述复合体部内侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的内钢带围堰2，所述钢带围堰的轴截面形状为U形，所述外钢带围堰1与内钢带围堰2的开口方向相对设置。
在实际使用中，通过内钢带围堰2以及外钢带围堰1的设置，形成所述复合体部内外侧的保护围堰，在实现对非金属层3的保护的同时，为密封垫片提供径向围压，以增强密封垫片的轴向受压能力，使密封垫片获得更高的应力，提升密封垫片的耐压范围。
同时，通过钢带围堰对复合体部的包裹，使内钢带围堰2、外钢带围堰1以及复合体部形成整体的密封元件结构，提升密封垫片的密封性能，同时，提高密封垫片的压缩性能与回弹性能，从而提高密封垫片的工况适应能力，而且钢带围堰实现了对密封垫片上下表面非金属层3的保护，防止非金属层3被冲溃破坏。
具体的，所述外钢带围堰1外侧设有外钢环5。
具体的，所述内钢带围堰2内侧设有内钢环6。
在设置时，所述外钢环5与内钢环6的厚度相同且小于钢带围堰的厚度。
在实际使用场合中，可根据实际使用场合的要求，在外钢带围堰1外侧设置外钢环5，或者在内钢带围堰2内侧设置内钢环6，或者分别在外钢带围堰1外侧、内钢带围堰3内侧分别设置外钢环5以及内钢环6。
该密封垫片在实际实施过程中，所述垫片可以为圆环形、橢圆环形、矩形环形，或其它异形环结构，使垫片能满足各种形态密封面的设备密封需求。在本实施例中，所述密封垫片为圆形环结构。
实施例二
结合附图1以及附图5-7所示，一种多维度增强三明治式复合密封垫片，包括复合体部、外钢带围堰1以及内钢带围堰2；
所述复合体部包括多个非金属层3以及金属板4，多个所述非金属层3沿轴向方向层叠设置，相邻两个非金属层3之间设有金属板4，形成非金属板3与金属板4之间的交错设置；
具体的所述金属板4的轴截面形状为波纹状，所述金属板4的上下两侧与相邻非金属层3抵接，由于波纹状的金属板4具备的高弹性，同时与非金属层3的交错复合，具有更强的压缩回弹性能。
具体的，所述非金属层3以及金属板4设置的数量根据实际情况进行设置，以满足使用场合的性能要求，在本实施例中，所述非金属层3的数量为3个，所述金属板4的数量为2个。
在具体实施时，所述非金属层3为石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯、陶瓷纤维中的一种或多种，同时在实际设置过程中，位于与法兰密封面接触的非金属层3的材质可与位于中部的非金属层3的材质不同，具体的，位于与法兰密封面接触的非金属层3可选用柔性材质制作而成，实现对法兰密封面轻微瑕疵的弥合修补功能；位于中部的非金属层3由于不与其他介质相接触，可选用温度适用而压缩模量大弹性强的非金属材料，进而增强密封垫片的回弹性能。
通过非金属板3与金属板4的交错设置，所述复合体部的压缩性能与回弹性能显著提高，所述复合体部内应力传导更好，各层内厚度方向应力分布更为均匀，使该密封垫片在使用过程中应力松驰更小。
同时，在具体的设置过程中，所述金属板4采用更薄的金属板材，其安装锁紧可调节空间和灵活性更大，对于法兰的平面平行度瑕疵有自适应功能。
所述复合体部外侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的外钢带围堰1，所述复合体部内侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的内钢带围堰2，所述钢带围堰的轴截面形状为U形，所述外钢带围堰1与内钢带围堰2的开口方向相对设置。
在实际使用中，通过内钢带围堰2以及外钢带围堰1的设置，形成所述复合体部内外侧的保护围堰，在实现对非金属层3的保护的同时，为密封垫片提供径向围压，以增强密封垫片的轴向受压能力，使密封垫片获得更高的应力，提升密封垫片的耐压范围。
同时，通过钢带围堰对复合体部的包裹，使内钢带围堰2、外钢带围堰1以及复合体部形成整体的密封元件结构，提升密封垫片的密封性能，同时，提高密封垫片的压缩性能与回弹性能，从而提高密封垫片的工况适应能力，而且钢带围堰实现了对密封垫片上下表面非金属层3的保护，防止非金属层3被冲溃破坏。
具体的，所述外钢带围堰1外侧设有外钢环5。
具体的，所述内钢带围堰2内侧设有内钢环6。
在设置时，所述外钢环5与内钢环6的厚度相同且小于钢带围堰的厚度。
在实际使用场合中，可根据实际使用场合的要求，在外钢带围堰1外侧设置外钢环5，或者在内钢带围堰2内侧设置内钢环6，或者分别在外钢带围堰1外侧、内钢带围堰3内侧分别设置外钢环5以及内钢环6。
该密封垫片在实际实施过程中，所述垫片可以为圆环形、橢圆环形、矩形环形，或其它异形环结构，使垫片能满足各种形态密封面的设备密封需求。在本实施例中，所述密封垫片为圆形环结构。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种多维度增强三明治式复合密封垫片，其特征在于：包括复合体部、外钢带围堰(1)以及内钢带围堰(2)；
所述复合体部包括多个非金属层(3)以及金属板(4)，多个所述非金属层(3)沿轴向方向层叠设置，相邻两个非金属层(3)之间设有金属板(4)；
所述复合体部外侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的外钢带围堰(1)，所述复合体部内侧同轴套设有多个层叠排布且结构相同的内钢带围堰(2)，所述钢带围堰的轴截面形状为U形，所述外钢带围堰(1)与内钢带围堰(2)的开口方向相对设置。
2.根据权利要求1所述的一种多维度增强三明治式复合密封垫片，其特征在于：所述金属板(4)为平板状，所述金属板(4)的上下两侧与相邻非金属层(3)抵接。
3.根据权利要求1所述的一种多维度增强三明治式复合密封垫片，其特征在于：所述金属板(4)为带孔的平板状结构。
4.根据权利要求2所述的一种多维度增强三明治式复合密封垫片，其特征在于：所述金属板(4)的厚度小于非金属层(3)的厚度。
5.根据权利要求1所述的一种多维度增强三明治式复合密封垫片，其特征在于：所述金属板(4)的轴截面形状为波纹状，所述金属板(4)的上下两侧与相邻非金属层(3)抵接。
6.根据权利要求1所述的一种多维度增强三明治式复合密封垫片，其特征在于：所述外钢带围堰(1)外侧设有外钢环(5)。
7.根据权利要求1所述的一种多维度增强三明治式复合密封垫片，其特征在于：所述内钢带围堰(2)内侧设有内钢环(6)。
8.根据权利要求5或6所述的一种多维度增强三明治式复合密封垫片，其特征在于：所述外钢环(5)与内钢环(6)的厚度相同且小于钢带围堰的厚度。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |