CN201666422U - 高性能密封垫片 - Google Patents

Abstract

一种有两个对立面和一个边的密封垫片，在面和边之间，边上有一个较宽的涂层。该涂层足够宽，以致覆盖了边的每一个边角，并且呈垂直方向越过垫片的至少一边上的边角突出至垫片的一个面上。该涂层向外突出的量能使垫片产生有效的密封能力，其密封能力强于同类垫片所具有的仅从边角延伸至边角而无向外突出部分的涂层之密封能力。

Description

高性能密封垫片 

技术领域

本实用新型涉及一种在法兰压力较低的情况下仍具有良好密封性能的垫片。更具体地说，本实用新型的垫片能够用于密封液体。本实用新型的垫片，当放置于需要密封液体的法兰面上，它能密封住液体，防止液体从垫片内部渗漏，同时能防止液体从垫片与法兰面间的介面向外渗漏。 

背景技术

垫片是用于密封发动机中的液体。为了使垫片获得良好的密封性，相关的工业市场已采用了多种解决密封疑难的措施。 

在垫片表面附加密封线是密封垫行业中熟知的工艺。该密封线是垫片面上一个凸起的区域。但是该密封线并不延伸越过垫片的边缘，并且也并不延伸至边缘上。该密封线仅用于提高密封性。 

美国第5240766号专利中描述了一种高温条件下具有良好密封能力的垫片材料。该参考文献描述了一种含有纤维、填充物和粘接剂的平面状垫片材料。根据该参考文献，选用的填充物的成分提供了较为理想的密封性能。 

尽管垫片正广泛用于密封发动机中的液体，但是要使垫片材料获得良好的密封性一直是个不容易解决的问题。许多垫片并不能在法兰压力较低的情况下进行良好的密封。其他一些垫片上则配有浸渍涂层，以使垫片能密封良好。但是如果垫片抗压性能不好，则该浸渍涂层就是造成此情况的原因。 

本实用新型的垫片能在法兰压力较低的情况下进行良好密封。本实用新型的垫片同时具有抵抗法兰压力破坏垫片的能力。 

实用新型内容

本实用新型提供一种能够解决在法兰压力较低的情况下不能进行良好密封的技术问题。 

为实现上述技术，本实用新型采用如下技术方案： 

一个密封垫片包含上下两个大体平行的对立表平面，还有一个置于两个表平面间的边表面，边表面是指垫片内缘周边的表面，也是与每一个表平面基本垂直的边面，其特征在于本发明包括在边表面配有宽于边面并与边面相对平行的密封涂层，该涂层能以千分之一英吋的距离突出越过至少一个垫片的表平面，并以垂直于表平面的方向延伸越过表平面，所述涂层将覆盖了内缘边面的每个部分。 

较佳地，所述垫片至少有一个表平面会经过介于内缘边表面和角平面之间的角。 

较佳地，所述垫片没有一个表平面越过介于内缘边表面和角平面之间的角。 

较佳地，所述垫片涂层仅覆盖部分的内缘边表面。 

较佳地，所述垫片涂层覆盖整个内缘边表面。 

较佳地，所述垫片涂层延伸越过垫片上下二个表平面至少百分之一英吋。 

较佳地，所述垫片涂层是个高分子聚合物。 

较佳地，所述垫片是一种能密封气体的气量计垫片。 

较佳地，所述垫片是一种能密封蒸汽和/或化学物质的工业用的法兰面垫片。 

较佳地，所述垫片涂覆在内缘边表面的涂层是由能够密封机油或齿轮润滑剂的高分子，高分子是含丙烯酸基或丙烯腈基的聚合物。 

较佳地，所述垫片位于垫片内缘边表面的涂层是氯丁二烯聚合物。 

较佳地，所述垫片涂层材料是从下列高分子中选出，高分子包括聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、氟硅聚合物、聚氨基甲酸乙酯、丁腈橡胶、氟聚合物、氢化NBR、硅树脂橡胶、丁苯橡胶、氟橡胶聚合物、氟硅氧烷、丙烯酸丙烯腈聚合物、羧基丁腈聚合物、羧基丁苯聚合物、氯丁橡胶聚合物、乙丙烯橡胶聚合物、乙烯/醋酸乙烯酯，环氧基树脂。 

较佳地，所述垫片所述涂层延伸越过垫片的每个表平面。 

较佳地，所述垫片的外缘在两个表平面间存在着一个外缘边表面，所述的外缘边面依外缘周界围绕垫片并与垫片每个表平面基本垂直 

，外缘边表面还配有宽于外缘边表面并与该表面相对平行的涂层 

，该涂层能突出越过至少一个垫片表平面，突越的厚度为至少约千分之一 英吋以上，突越的涂层并以垂直于表平面的方向延伸越过表平面。 

较佳地，所述垫片位于垫片内缘边面的涂层沿大体垂直于内缘边面的方向逐渐向外伸延变宽，因而在涂层的每一个边上形成了一个斜面，每一个斜面的底端与垫片的表平面和内缘边面毗邻。 

较佳地，所述垫片的表面配有防粘涂层，但至少有部分的表面因要配置密封涂层的关系而没有涂覆防粘涂层。 

较佳地，所述垫片的内缘边面涂层会延伸越过每个表平面，突越超过表平面的涂层厚度约为千分之五英吋至百分之八英吋不等。 

较佳地，一个垫片包含两个大体平行而对立的表平面，还有一个置于每个表平面间的外缘边表面，外缘边表面依外缘周界围绕垫片并与每个表平面基本垂直，外缘边表面还配有宽于外缘边表面并与该表面相对平行的涂层，涂层能突出越过至少一个表平面，突越超过表平面的厚度约为千分之一英吋以上，涂层以垂直于表平面的方向延伸越过表平面，所述垫片还具可压缩和可渗透性，垫片外缘边表面具有许多能被外缘涂层渗透而密封的孔状结构。 

较佳地，所述垫片有至少一个表平面会经过介于外缘边面与角平面间的角。 

较佳地，所述垫片涂层延伸越过垫片每一个表平面的面角。 

较佳地，所述垫片涂层完全覆盖垫片整个外缘边表面。 

较佳地，所述垫片没有一个表平面通过介于外缘边表面和角平面之间的角。 

较佳地，所述垫片涂层是个高分子聚合物。 

较佳地，所述垫片涂层是丙烯酸聚合物或是丙烯腈聚合物。 

较佳地，所述垫片位于外缘边表面的垫片涂层是氯丁二烯聚合物。 

较佳地，所述垫片是一种密封气体的气量计垫片。 

较佳地，所述垫片是一种密封蒸汽和/或化学物质的工业用法兰面的垫片。 

较佳地，所述垫片涂层材料是从下列高分子材料中选出，高分子材料包括聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、氟硅氧烷、聚氯基甲酸乙酯、丁腈橡胶、氟聚合物、氢化NBR、硅树脂橡胶、丁苯橡胶、氟橡胶聚合物、氟硅氧烷聚合物、丙烯酸丙烯腈聚合物、羧基丁腈聚合物、羧基丁苯聚合物、氯丁橡胶聚合物、乙丙烯橡胶聚合物、乙烯/醋酸乙烯酯，环氧基树脂。 

较佳地，所述垫片外缘边涂层会延伸越过表平面，超越表平面的涂层的厚度约千分之五英吋至百分之八英吋等。 

较佳地，所述垫片外缘边涂层会延伸越过表平面，超越表平面的涂层的厚度约百分之一英吋至百分之八英吋不等。 

较佳地，所述垫片外缘边涂层会延伸越过每个表平面。 

较佳地，所述垫片至少在垫片的一部分有未配置密封性能涂层的防粘涂层。 

密封垫片一般是由两个对立的表平面和一个大体上与对立的表平立面呈垂直角度且置于两个表平面间的内缘边面构成，在下文中此边也称为“内缘边”或“垫片内缘边”。本实用新型包括在垫片内缘边设置至少有一个障碍，此障碍可以阻隔液体从垫片的内缘部位穿过内缘边面或越过内缘边而向外渗漏流出。该障碍能从垫片的内缘边或垫片的表平面中突起。当障碍从垫片内缘边突起时，它将以垂直于一个垫片表平面的方向逐渐延伸变宽，并穿越一个角平面到达介于垫片边角和内缘边之间的某一点。此障碍有足够的宽度，能阻隔液体从内缘边流至垫片面，因此，当障碍有足够的宽度并能突出越过垫片的内缘边角时，其密封性能将会强于另一垫片其内缘障碍仅只限制于覆盖内缘边面(即障碍覆盖范围仅限于垫片的上下边角间的内缘)。 

在与本实用新型有关的大多数实施例中，上述障碍是由一个涂层构成。涂层较垫片内缘边的厚度宽，涂层的宽度是指沿着平行于内缘边面的方向，从介于垫片的一个表平面与内缘边面间的涂层的最宽点至垫片另一表面与内缘边面间涂层的最宽点的距离。位于内缘边的涂层如有足够的宽度时，涂层能够以平行于垫片表面的方向突起千分之一英吋的距离并穿越至少一处前述的边角。当垫片内缘边的涂层以充分的量穿越上述垫片的边角时该垫片的密封性将会强于另一垫片其内缘涂层的宽度仅止于在内缘边面的两个边角间。当然，实用新型阐述的内缘涂层可以选择性地(选择或不选择)突越并绕过边角而覆盖于垫片的表平面上。 

位于垫片内缘边的涂层，能够穿越突出至少一个介于内缘边面和垫片表平面交界的边角。该涂层以下简称为“宽边涂层”或“突出涂层”。边角是指在垫片的上下表面层中任一面与内缘边面毗邻的一点。对于辨别该点的方法，因内缘边面是通过切割垫片而成，所以内缘边面通常会比垫片的表平面呈现更多的孔状结构。所以比较面的孔状结构，可以鉴定面与面间的分界，从而鉴定该点的位置。 

在一些实施例中，垫片会沿其外部的边缘配有突出的涂层(“涂层C”)。这涂层属于辅助密封点，涂层C可以防止液体越过垫片和法兰面的外缘而向外渗漏。但其本身非优选于位 于垫片内缘边面的涂层，因为垫片内缘面的涂层是直接与液体接触的界面，所以是垫片密封的首要部位。围绕在垫片外周界的边缘涂层(“涂层C”)必须能够突出穿越至少一个垫片边角，若在实施例中垫片的表平面与垫片的边角面并不属于同一层面则外缘边涂层最好能够突出穿越此垫片的表平面。 

垫片所配有的突出涂层可延伸至任一或二个表平面，也可进一步延伸直至全部覆盖垫片任一或二个表平面，涂层须突越表平面以形成防泄漏的障碍而不仅是垫片上的平坦涂层。当内缘边涂层能凸起穿越垫片边缘的角平面或表平面时，该涂层便形成了一个障碍，以阻隔液体从内缘边越过内缘，流过垫片表面与法兰面的界面层而向外渗漏。换言之，当垫片的内缘涂层是垫片内缘的周界边时，突出的涂层将可防止液体从垫片边缘流出至法兰面。 

此外，尽管现有实用新型可以适用于具有全面涂层的垫片，使其具备更良好的密封性能，在本实用新型的一些实施例中，为了保留垫片抵抗压缩破坏的能力，其涂层应仅限于覆盖垫片中的一部分，其余部分则不配有涂层。在该类型的实施例中，宽边涂层是封闭垫片内缘边面阻止液体通过垫片本体而向外渗漏的优选方法。更优选的实施例是，为了保留垫片抵抗压缩破坏的能力，涂层覆盖子垫片表面层的覆盖面积应保持在大约50％，或更优选是限定涂层覆盖面积的最大数值为垫片的30％。在另一种优先推荐的实施例中，在垫片的上下表面都没有涂层，以使垫片获得最佳抵抗压缩破坏的能力。 

抵抗压缩破坏能力是垫片结构拥有的一种抵抗压力免受变形破坏的能力。抗压测试是一种在行业间普遍接受的抵抗压缩破坏的检测方式。垫片所必需具备的抵抗压缩破坏的程度通常由其在某一特别的应用或特定的法兰面下所承受的负荷设定。 

相应地，涂加于垫片内缘的涂层必须覆盖内缘边面的所有部分，以使垫片获得良好密封性能。但在诸如螺栓区域的边缘或是如果垫片存在有液体完全不能渗透的区域，则涂层并非必须加在该区域上。涂覆于垫片内缘的涂层，主要是使得垫片能够提供更好的密封性能。有效的涂层量取决于垫片密封应用性能的要求，例如，如果涂覆75％的垫片内缘边面已能达到垫片密封应用的要求，则涂覆75％垫片内缘需要的涂层量便是有效的涂层量，但是优选的涂层量是可以覆盖整个垫片内缘边面的涂层。 

本实用新型有益效果为采用上述结构的垫片，法兰压力较低的情况下仍能进行良好密封。 

附图说明

本实用新型文件附有图1至图7七幅图。 

图1是垫片边缘面配有涂层的垫片部分截面图； 

图2是垫片内缘配有涂层的垫片截面图； 

图3是垫片内缘边配有涂层的垫片截面图； 

图4是配有内缘涂层边和部分垫片表面配有涂层的垫片俯视图； 

图5是图4的所示的垫片截面图； 

图6是在垫片内缘边配有涂层的垫片截面图；和 

图7是垫片内缘边或内缘周界的截面图，垫片的内缘面配置有内缘涂层。 

图1是另幅配有涂层内缘边的垫片部分截面图。涂层边面大体与垫片上下表平面相垂直。本图显示了部分配有涂层的垫片缘边。同样地，在图中，介于垫片每一面和配有涂层的垫片内缘边之间的角在垫片顶部和底部分别可见。涂层以平行于垫片内缘边面，从一个边角至另一边角的方向伸延，其宽度宽于垫片的内缘边面并越过了每一边角，事实上其宽度足够使涂层能突越过并覆盖垫片上下与垫片内缘边毗邻的表平面。本实施例所示的涂层并未延伸覆盖于任一垫片表平面。位于每一垫片边的内缘涂层逐渐向外延伸变宽，宽度大于垫片的内缘边面直至达到某一点。本实施例所示的垫片可以提供不同等级的性能，自良好密封性能至完全密封性能不等，并且鉴于垫片的表平面并没有任何足以降低垫片抗压性能的浸渍涂层，致使垫片同时又具备了最佳(最理想)的抵抗压缩破坏的能力。本涂层为一种丙烯酸胶乳。 

图1是垫片边缘(71)配有涂层的放大垫片部分截面图解。此垫片的边缘涂层基本与垫片上下(15和30)表平面(30和35)垂直，并且该涂层有足够的宽度，能越过位于垫片上下两边的表平面(34和35)。此处的34号平面和35号平面既是垫片的表平面也是垫片的角平面，角平面是指穿越介于垫片的表平面和配有涂层的垫片边缘之间的角的平面。涂层延着离开边缘的方向自垫片边缘(71)向外逐渐扩大，形成一宽于垫片上下表平面的涂层。如此对流过垫片表平面的液体形成了一种阻止液体外流的障碍。此实施例(在图1中亦有显示)是本实用新型的优先实施例。 

图2是垫片内缘边(72)配有涂层的垫片的部分截面放大图解。涂层面与垫片表平面(17和31)大体垂直。图中的涂层(18)与垫片的内缘边面平行并有足够的宽度，以至能越过位于内缘边面顶端(72)的边角和垫片表平面(54)。本图所示的表平面(54)与角平面(未标注)并不在同一平面上。 

图3是配有内缘边涂层的垫片部分截面图。截面中显示了垫片配有涂层的内缘边面的部分，如图所示垫片内缘边面基本与垫片上下平衡的表平面垂直，配有涂层的内缘边和垫片表平面之间的角在垫片顶部和底部分别可见。与内缘边面平行的涂层，其宽度不但应较垫片的 内缘边面大，同时更应能覆盖并超过垫片的表平面及内缘边面间的边角，事实上该涂层的宽度应能凸越并超过至少垫片一边的表平面。本涂层为硅树脂橡胶涂层。 

图3是垫片内缘边(75)配有涂层的垫片的部分截面放大图解。此内缘边(又称“内缘面”)与垫片的上下对立表面(24和32)大体垂直。涂层(26)突起越过位于垫片上下两边的“表平面”或“角平面”(37和38)。“表平面”和“角平面”在此处为同一平面。 

图4是配有涂层内缘边(12)和部分垫片的表平面配有涂层(11)的垫片(10)图解。 

图5是另幅配有涂层内缘边的垫片的部分截面图。图中显示了部分配有涂层的垫片内缘。配有涂层的垫片内缘面大体与垫片的上下表面垂直。 

如图5所示，平行于垫片内缘边面的涂层一般比垫片本身的厚度宽，事实上如本实施例所示，涂层的宽度能足够突越垫片内缘边的边角和超越过垫片的上下两边的表平面。此凸越垫片表面的涂层使垫片的密封性能强于仅与垫片任一表平面持平的涂层之密封能力，这是因为凸越的涂层可以在垫片的内缘边上形成了一个障碍，以阻隔液体从内缘边穿越垫片表面而向外渗漏。本实施例所示涂层其实还能延伸覆盖至垫片两边的表平面上。本涂层是一种丙烯酸胶乳。 

图5是图4所示垫片的放大截面图。如图所示，内缘边涂层(12)涂覆的位置是垫片的内缘面(76)，其延伸部分(11)覆盖到达垫片的表平面上(25)。图中也显示了垫片的表平面和角平面(39和65)。涂层以平行于内缘边面(76)的方向突越过垫片的表平面和角平面。在一些性能优选的实施例中，涂层的突起部分比图5所示的垫片表平面高出至少千分之一英吋。在图5中可见，平行于内缘边面的涂层以远离内缘面的方向外延伸，该内缘边面涂层从垫片一边到垫片另一边的宽度比垫片本身的厚度宽也比垫片加上覆盖于上下表平面的涂层的总厚度宽。同样在图5中可见，作为阻隔液体渗漏作用的障碍涂层也延伸并越过了垫片的表平面(25和33)。另外，从图5可见，在垫片上下表平面起阻隔液体渗漏作用的障碍涂层是以略微倾斜的角度覆盖于垫片的表平面上的。 

图6是在垫片内缘边面(77)配有涂层(41)的部分垫片截面放大图解。此涂层突起越过介于表平面(40)和内缘边面(77)之间的边角，从而越过边角面，但涂层并不延伸越过垫片表平面(36)。此位于垫片内缘一边的涂层提供了一个阻挡液体向外渗漏的障碍，尽管障碍不高，也不同于例如图3所示的涂层能远至越过面(24)。但若无此障碍，液体会从内缘流经垫片表平面(40)而向外渗漏。 

图7是一个被放大的垫片截面图，其中包括配有涂层(48)的垫片内缘边面(78)和垫片外边或周界(47)。此垫片含有从垫片表面凸起的密封线(46)和低于垫片表平面的面域(49)。 此面域可用压纹方式构成。涂层(48)延伸突起过既是“表平面”又是“角平面”的平面(60)。垫片表平面(44和45)显示了兼有由压纹和凸出的密封线构成的面域。从图示可以看到表平面(60)是从垫片表面的一边经过垫片延展至垫片的另一边的平面。表平面(60)也包含垫片表面的平整部分以及介乎配有涂层的垫片内缘(78)和垫片表面(45)间的角。 

在垫片内缘附加一层凸越垫片表面的涂层能有效地阻碍或阻止液体越过垫片表平面而向外渗漏。也就是说涂层通过在垫片内缘边面形成一种障碍而使此垫片达到改良密封的效果。而垫片内缘涂层突越过垫片表面的部分更是此障碍的主要部分，它是阻隔液体向外渗漏的优选障碍物。 

在与液体接触的软垫片的内缘加附一涂层可以产生边封作用并阻隔液体往外渗漏，从而达成垫片的密封效果。令人惊讶的是，加附此涂层而对垫片的密封性能的重大改进，并不需要改变垫片材料的组合成分。垫片密封性能的改进完全是因为在垫片内缘附加了此一涂层。同样令人惊讶的是，在许多情况下，基础垫片的本身根本无需具备显著的密封性能。另外，具备内缘涂层密封性能的基础垫片在无需另作任何改变的情形下，即能与不同类型的法兰面相容整合。 

任何能够密封液体的垫片材料都可通过本 实用新型而得到改良密封性能的效益，其中包括配有表面涂层的垫片或表面无涂层的垫片；如软垫片材料或层叠垫片，包括在两层间添加可压缩或不可压缩芯板的垫片，或是在垫片一边添加不可压缩衬底的垫片。实施例中，当垫片多于一层时，突越的内缘边涂层或仅能涂覆于基础垫片结构中单一层的材料上。优选的是内缘边面的突越涂层能完全覆盖垫片内缘边面的所有层面，而且涂层能延伸突越过至少一处由垫片平面和内缘面组成的边角。另一优选的是涂层还能渗透并封闭任何存在于层与层间的缝隙。 

在一些实施例中，前述由内缘涂层形成的障碍以垂直于至少一个表平面的方向延伸，并穿越介于垫片表平面和内缘面间的边角。有些实施例中由内缘涂层形成的障碍，会延伸越过边角，最优选的垫片是具有能突越上下表面边角的内缘涂层，正如图3和图5所示，垫片的上下层表平面都具有形成障碍的突越涂层 

但是，对一些实施例的垫片，其性能具备可压缩性，其结构为孔状，而垫片的应用又需要阻隔液体穿透过垫片内部而向外渗漏，则本实用新型的垫片最为理想。在这种情况下，在垫片内缘边配置一个宽边涂层将能赋予垫片更为优良的密封性能，该宽边涂层需能覆盖上下表面层的边角并能以垂直于表平面的方向突越超过角平面，使涂层能完全包盖住整个内缘边面，如此，垫片既能密封住通过垫片内层而向外渗漏的液体，也可以密封越过内缘边流过表 面层而向外渗漏的液体。 

垫片材料在切割加工制成垫片产品的过程中，内缘的宽边涂层所赋予垫片的密封性能将尤其显著。由其是对具有孔状结构和可压缩性的垫片，通过切割而成的内缘面将会比未经切割的垫片表面更为粗糙和存在更多的孔穴结构。在内缘边配置涂层可使涂层渗透及填充这些孔穴，使能堵塞内缘边面而借此阻隔液体渗入垫片的内体而向外流出。实用新型可使用于任何具备可渗透性的内部结构的垫片材料，制造这些垫片材料的工艺包括但不限于胶乳抄取工艺，压延工艺，压铸工艺、模制工序、湿法成形的工艺结构。这些垫片材料的成份可以由下列的材料组成，包括但不限于合成纤维材料、含填充物或粘结剂的混合材料、高分子聚合体混合物、橡胶制品材料、石墨或含石墨的材料、泡沫结构或是片层结构等等。 

软垫片材料更适于本实用新型的宽边内缘涂层的使用。许多类型的软垫片材料的成分是包含纤维和粘结剂的，其它类型的软垫片材料包含粘结剂和填充物(填料)，例如软木橡胶垫片材料。许多软垫片材料包含纤维、粘结剂和填充物。像这样的软垫片材料的内部结构很多是些微孔的结构，在切割加工后，这些微孔结构会在切割面(内缘边面)显示出来。因为液体会通过这些微孔向外渗漏，所以这些微孔有害于垫片的密封性能，因此，在垫片内缘边加附一个涂层，此涂层可以渗透或至少填塞在内缘边面的微孔而达成密封的效果。在一些实施例中，上述的内缘边面也可以是螺栓孔洞的内缘。 

在大多数情况下，当垫片材料中含纤维和粘结剂时，其成分也会同时含有填充物。垫片应当含有至少1％重量的粘结剂和至少5％重量的纤维，也可添加不少于1％的填充物。垫片材料的合适含量为；粘结剂重量：3％-40％，纤维重量：5％-70％，填充物重量：1％-92％。 

本实用新型介绍的内缘涂层的首选应用范围包括：进气歧管垫片、可密封机油的油底壳垫片，和缸盖垫片例如密封机油的阀盖及密封齿轮润滑剂的轴盖；也包括经常暴露于例如氟里昂等冷冻剂的压缩机垫片；密封气体的气量计垫片；密封水和防冻剂的抽水泵垫片；密封蒸汽和/或化学物质的工业用密封缘垫片等等。鉴于不同类型的涂层料对不同液体的密封能力并不一样，因而为使实施例的密封效果达到最佳，每次选择运用的涂层类型至关重要。实际上，我们发现内缘宽边涂层的密封设计惊人地适合对柴油机的油盘的密封和进气歧管的真空系统对空气和可燃混合燃料的密封。氯丁橡胶和丁腈橡胶是与冷冻剂接触的垫片实施例的首选涂料；丙烯酸橡胶和丁腈橡胶是与机油类及齿轮润滑剂接触的实施例涂层的首选涂料。 

在垫片内缘边面上下两端分别有一个与垫片表平面毗连的边角。每一个角可被视为处于 两个不同而无限平行的平面上，例如 

图5中的39号平面和65号平面。当该平面与平整的垫片表面相通时，该平面也就是相等于垫片的“表平面”，该平面因而也就是包含于垫片表面的平整区域。总体而言，内缘边在垫片内缘周边的内缘面大体是与垫片的表平面垂直的。当介于垫片表平面和内缘边之间的角是在垫片的表平面上时，该垫片表平面即成了“角平面”。在一些情况下，表平面并不经过内缘边角，在哪种情形下垫片既有一个无限的“表平面”，也有一个无限的“角平面”的并存，例如图2中所示的54号表平面和图 

6中所示的角平面(80)和表平面(36)。也就是说当垫片的表平面会通过介于该平面和内缘边的角时，此平面同时也就成了角平面和表平面，即“一个角，表平面”。当内缘涂层延伸越过介于内缘边与表平面之间的角时，内缘涂层将会突越穿过角平面，如同图6所示的涂层(41)一样。为使垫片能有优良密封液体的性能，内缘涂层必须能突越穿过角平面，否则液体将会流入介于垫片表面和法兰面间的介面空间，而向外渗漏。 

在一些更为优选的实例中，当垫片的表平面并不通过内缘面的边角，在这些情况下，如果从内缘面延伸的涂层能同时突越超过角平面和表平面，如此，该内缘涂层将可提供一个更优于阻隔液体的障碍，使液体更难流入介于垫片表平面与法兰面间的空间而向外渗漏。本说明书中提到的“内缘边厚度”系指在内缘边面上，从一个位于表平面和内缘边间的角至位于另一个表平面和内缘边间的另一角的距离。为了能阻止液体从垫片表面渗漏或通过垫片本体向外渗漏从而使垫片获得最佳的密封性能，本实用新型的内缘涂层应较内缘边面的厚度宽，以使内缘涂层在垫片上下表平面中，至少能突越过其中一处的角平面。 

在大多数情况下，垫片的表平面和角平面是同一个面。然而，在一些受压的情况下，一个表平面区域可能会因受挤迫而进入或变成与原来表平面不同的另一个平面。当此情形发生于与垫片的表平面毗连的内缘边时，介于表平面和内缘边之间的角可能会变得不明显，因此要确认角平面的真正位置便会变得很困难。在此情形下，判断角平面的位置可以用鉴定经过切割而成的内缘边面的端点的方法进行，因为该端点的位置就是位于角平面上。另外被切割过的内缘边面通常含有比垫片表平面更多的孔穴结构，辨认内缘面可以通过比较垫片的截面形状而轻易辨认出。 

以下将简称位于垫片内缘边面的涂层部分(如图1、图3、图6、图7所示)为A涂层。图5的实施例中显示除了位于垫片内缘边面的A涂层外，另外还有延伸越过边角而覆盖在垫片的表平面上的涂层。因而，当涂层延伸至覆盖于垫片的表平面时，该覆盖在表平面上的涂层部分可被称为B涂层，如图5所示；而A涂层则仅指位于垫片内缘边面上的涂层。另外一个类似 于A涂层，但是一个涂覆距于垫片外周的外缘面的涂层，以下将简称之为C涂层。当C涂层延伸越过并覆盖于垫片的表平面时，它就成了B涂层。较优选的情形是，A涂层能延伸越过B涂层，在至少一边的垫片平面以至少约千分之一英吋的宽度突出越过B涂层表面；更好的情形是，A涂层以至少约千分之五英吋的宽度突出越过B涂层；最好的情形是，A涂层在至少一边垫片以至少约百分之一英吋的宽度突出越过B涂层。最优先的选择是A涂层在垫片上下两面同时能突出并越过B涂层。当A涂层延伸越过位于垫片内缘的边角(因此也突出并越过角平面)或A涂层延伸越过B涂层时，该延伸突越的涂层可被称为“唇构造”或“唇”。也可以说这种“唇”形成了一种障碍以阻隔与内缘面接触的液体向外渗漏。 

在本实用新型中阐述的垫片是一个垫片在其内周的内缘边上围绕覆盖着一个与垫片的上下表平面大体垂直的宽边涂层，该涂层与内缘边面平行并能越过至少一个介于表平面和内缘间的一个边角。该涂层从位于一个表平面和内缘边间的一个边角涂覆并越过位于另一个表平面和内缘边间的另一个边角。该突涂层必须具有足够的宽度，以使此一拥有突越涂层的垫片，相较于另一内缘涂层的垫片，一个宽度仅有从一个角平面到达另一角平角的距离的垫片，有更良好的密封性能。 

相称地，在同一个课题上，垫片内缘边的涂层障碍，应以至少约千分之一英吋的距离突出并越过角平面。从涂层的一角至另一角的宽度距离将因此至少比垫片内缘边的厚度宽大约千分之一英吋。人们更发现，一个比此更厚的障碍涂层会使垫片达到更为良好的密封性能。因此更好的情形是，此障碍涂层能以至少约千分之五英吋突出越过角平面。相称地，此障碍涂层应以千分之一英吋至约百分之八英吋的不等距离越过角平面。宽边涂层因此应能以约千分之一英吋至约百分之八英吋的不等距离突出并越过垫片的任一或上下两个角平面。较好的距离范围应是从约千分之五英吋至约百分之八英吋，更好的是，涂层以约百分之一英吋至约百分之八英吋不等的距离突出越过角平面。较好的情形是，宽边涂层能以约百分之一英吋的距离突越过至少一个角平；更优选的情形是，宽边涂层能以至少约百分之一英吋的距离突越超过内缘边面的上下每一个角平面。事实发现，配置有这种涂层的垫片其密封性能可以达到优异或完全密封的优秀效能。甚至在较低的法兰能压力的应用情形下，例如在约300PSI及以上或约25PSI及以上时，其密封功能也是同样显著。当突越涂层能完全阻隔液体渗过内缘边而穿越垫片表平面同时又能阻隔液体通过垫片本体而向外渗漏时，垫片完全密封的效能便可达到，为了达到这样的密封性，宽边涂层最好能以至少约千分之十五吋的距离突出越过每一个角平面。 

一个拥有完全密封性能的突缘涂层垫片，其位于内缘边上的涂层最好能从垫片的内缘边角以平行于垫片的表平面并远离内缘边的方向逐渐变宽(如图1、图5所示)，以形成一个斜平面，直至到达与内缘边相距一段距离的涂层最宽点。涂层从内缘边延伸至其最宽点的距离并不重要。然而，相称地，像这样的实施例中，涂层应比垫片内缘边的厚度至少宽千分之一吋。更好的情况是，涂层比垫片内缘边的厚度至少宽千分之五吋。更为优选的是，垫片内缘边的突越涂层能形成一个如图3所示的“唇”，或如图1、图5中所示。(图1、图5中的“唇”是一个类似斜平面的个体，并由一个自垫片内缘边向外延伸并逐渐变宽的涂层构成)。 

在一个实例中，垫片的表平面并不穿越介于表平面和内缘边面间的角，在此情形下最为理想的是内缘涂层能形成一个突出并越过表平面的障碍。相称地，该突越超过表平面的障碍涂层需有足够的涂层量，使其为垫片提供的优越密封性能可以更优于另一种含内缘涂层的垫片，其涂层在内缘边面的覆盖面仅局限于上下表平面间，但不穿越过表平面。该突越涂层应能突出并越过垫片的表平面至少千分之一英吋；较好的是，涂层能延伸并越过像这样的一个表平面至少千分之五英吋；更好的是，该涂层能延伸并越过像这样的一个表平面至少百分之一英吋。较好的情形是，该障碍涂层能以至少千分之一吋的距离突出超越过至少一个表平面；更好的情形是，障碍能以至少千分之五英吋的距离突出超越过至少一个表平面；还要好的情形是，障碍能以至少百分之一英吋的距离突出超越过至少一个表平面；在涂层越过垫片表平面的距离不少于千分之十五英吋的情形下，内缘涂层垫片在试验中曾得到过完全密封的结果；本实用新型的障碍涂层的优选覆盖范围是以约千分之五吋至百分八吋的距离突出越过至少一个表平面(包括图2，图6的实例所示，表平面的位置是在垫片的角平面之上或角平面之外)。更好的实施例是，该涂层形式的障碍，能延伸并越过位于垫片上下两面的表平面。 

涂层能以任何形成薄膜的方式涂覆于垫片上，例如浸渍、熔化、涂漆、喷涂涂层、丝网印刷或印模等方式，但任何用于保护垫片的部分的内缘边可以没有涂层覆盖。 

在一些实施例的垫片中，部分的内缘边可能有意识地无需加附涂层材料，以至在整个内缘边面中只有部分的内缘边面是加有涂层的。这种情况尤其在内缘边是靠近螺栓区域时，最为适用。当内缘边距离螺栓约为或少于3.5厘米时，不在该处的内缘边加附涂层更能保持垫片的抗压性能。另外，拉紧螺栓添加给该垫片区域的压力可以给予垫片额外的密封能力，因此在该螺栓区域的内缘边加覆涂层可能是不需要甚至有反效果的。要实现如本实例所描述的情形，在内缘边加附涂层前可以预先在不加涂层的部分配置一个塑片。但是当垫片需要阻隔液体流经垫片的内部而向外渗透时，涂层材料必须接触垫片的边缘部分使涂层从内缘边的一 个角至另一个角完全把内缘边面覆盖。关于以上提到的螺栓区域，是指一个靠近螺栓或被螺栓覆盖的垫片区域，在那里，垫片承受到的压力会比远离螺栓的区域更高。 

本实用新型所说的涂层可以加覆在任何与垫片的上下表面垂直的边面，包括垫片外周界的边面。涂层的成分既可以是有机材料，也可以是无机材料。然而，在应用时，如果需要密封的介质是液体，用高分子聚合物的涂层材料尤其有效，也是最为优选的。 

另一种可能的做法是B涂层以条状形体沿着内缘边加附在垫片的上下两个或任一表平面上，该条状的B涂层需与垂直于内缘面的边角毗连，且同样与垫片内缘边面的涂层(A涂层)相毗连，甚至结合。当法兰面之间的整合情形不佳，不能互相紧贴以形成一个可以阻隔液体向外渗漏的合适密封的情况下，使用该条状涂层最为有利。例如，如果法兰面是翘曲的，就算只是微微翘曲，以至不能形成一个平坦表面使能互相完全相容整合。在此情形下，使用条状涂层能有效提供更好的防液体渗漏的密封性能。当碰到如此的应用情形时，条状涂层将会被优选装在与液体的接触的内缘边使用。 

垫片内缘边面的涂层(A涂层)可以突越覆盖在垫片的上下(或任一)表平面上，形成B涂层。B涂层覆盖区域的延伸范围不等，可以是不足千分之一英吋的微量，也可以延伸覆盖整个垫片的表平面。与内缘边面垂直而覆盖在垫片表平面的涂层可以只覆盖于垫片上下表平面的任一表面或同时两面(如图5所示)。较好的是，密封垫片能在垫片表平面延伸约1.5厘米。更优选的是，延伸覆盖在垫片表平面的B涂层的最大量约为五毫米。最优选的是，B涂层的延伸最大量是1毫米。这里的实施例主要是要在垫片表面用最小量的涂层取得最佳的密封效果，但同时能保持最好的抗压性。 

可能的话，垫片的表平面最好是不配置任何可以帮助密封性能的涂层，或仅配置防粘涂层，或仅在部分表面配置防粘涂层，能如此，垫片可以得到更佳的抗压性。总体而言，防粘涂层基本上对垫片的抗压性能影响不大。加在垫片表面的防粘剂的厚度通常不足千分之一英吋。用于改进垫片密封性能的涂层，如浸渍涂层，其用量相对比防粘剂用的更重、更厚。同时用于增加密封性能的表面涂层一般会渗透进入垫片材料的内层，使垫片的抗压能力降低，所以在着重抗压性能的应用中，并不适合。 

事实发现，垫片表面的涂层，加的越厚对垫片的抗压性越是有害。因此，为了保持垫片的抗压力，内缘边涂层中覆盖在垫片表平面部分的涂层的宽度应以千分之十一英吋的最大宽度为佳。 

为了达到最佳效果，在使用防粘涂剂时应尽量防止不让其渗透入垫片的内层结构。能防止防粘剂渗透入垫片内部结构，可以防止防粘剂对垫片带来破坏抗压性能的害果。 

从实用的角度看，内缘边的涂层厚度(即为平行于内缘边面的涂层(A或C涂层)的厚度和垂直于内缘边面的涂层(B涂层)厚度)应以最小为佳。事实发现，与内缘边垂直的涂层，就算是厚度非常小，但对增进垫片的密封性能还是很有效的。鉴于相当薄的涂层便可收到有效的密封结果，因此与垫片表面垂直的内缘边面上涂层的厚度和宽度可以限制至最少借以降低成本。 

虽然垂直于内缘边面和平行于表平面的涂层，其厚度对垫片的密封性能不是最具关键性的，但涂层的厚度最好至少有0.1毫米，最大的厚度可以达到约2毫米。在内缘边面的内缘涂层，其作用在于密封垫片，以阻隔液体从垫片的至少一个表平面跨越垫片的内缘边和通过垫片的表面而向外渗漏。涂层必须具备能密封垫片的最小厚度以阻隔液体越过内缘边面向外渗漏。相称地，位于软垫片边缘的密封涂层必须达到至少千分之一寸的厚度(沿垂直于垂直边的方向延伸)。更好的实施例是在内缘边上的突缘涂层形成的障碍，能以足够的距离突越超过角平面以阻隔液体越过至少一个垫片表平面向外渗漏，更好的是该障碍能同时在上下两个表平面存在以阻隔液体向外渗漏。 

能用作涂层的无机材料包括化学层分处理过的蛭石涂料和云母涂料。高分子聚合体涂料是最为优选的。高分子涂料可以用以形成A涂层、B涂层和/或C涂层。高分子聚合体涂层包括有机的、无机的或是有机/无机的混和复合体和含填料的聚合体。适用的高分子聚合体包括聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、氟硅氧烷、聚氨基甲酸乙酯、丁腈橡胶(NBR)、氟聚合物、氢化NBR、硅树脂橡胶(包括用紫外光(UV)固化或是室温固化)、丁苯橡胶、氟橡胶聚合物、氟硅氧烷聚合物、丙烯酸丙烯腈聚合物、羧基丁腈聚合物、羧基丁苯聚合物、氯丁橡胶聚合物、乙丙橡胶聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯，环氧基树脂，也可混合使用上述各种高分子聚合物材料，或者使用任何乳胶混合物。被加热溶解于垫片面的聚合体粉末也同样适合用作涂层。事实上，任何可熔化粉末皆可用于密封和覆盖垫片。A涂层、B涂层和C涂层可由不同材料的涂层制成，也可以是同一材料的涂层。 

具体实施方式

用木纤维垫片材料切割出两个相同的环状垫片，每个垫片形成一个环，其尺寸如下：内 直径(从环的内缘中心至环的内缘边)0.515英吋；外直径0.95英吋；环宽0.2175英吋。每个垫片有两个相对的基本平整的表平面，每个环有个大体垂直于表平面的内缘边。内缘边厚度(即垫片厚度)为千分之三十二寸。 

样品A中的垫片环按照控制完全没有涂层覆盖。样品B中，丙烯酸胶乳被用为涂覆垫片环内缘面的涂层。此涂层覆盖在垫片内缘的内缘边上，涂层的厚度比内缘边面的厚度宽(即宽于垫片厚度)，涂层并突越过每一个垂直内边角的每一个边约千分之二十七寸，这个尺寸达到了涂层的最宽点。从垫片垂直内边至垫片中心的涂层表面的距离大约为0.9毫米。垫片内缘边的涂层如截面图1所示。 

垫片在充氮圆筒汽缸中测试。在汽缸中的氮压提升到每平方英吋14磅(14PSI)，测试过程主要是测量氮压从14PSI泄漏至13PSI所需的时间。测试前每个垫片预先覆盖在汽缸的法兰面，并用螺栓把法兰面拴紧。用于该试验的法兰面的平滑度为18RaMS(Ra指平均粗糙值，MS表示百万分之一英吋)加附于法兰面的压力用PSI(磅/每平方英吋)表示。 

此测试中，当法兰压力为2100PSI时，含样品A的氮气缸的氮压从14PSI降(泄漏)至13PSI需时1.5分钟。但样品B，即含宽边涂层的密封垫片，保持了完全密封状态(汽缸中的压力保持在14PSI)，而且含样品B垫片的气缸的法兰压力压仅为300PSI。 

Claims (31)

1.一个密封垫片包含上下两个大体平行的对立表平面，还有一个置于两个表平面间的边表面，边表面是指垫片内缘周边的表面，也是与每一个表平面基本垂直的边面，其特征在于本发明包括在边表面配有宽于边面并与边面相对平行的密封涂层，该涂层能以千分之一英吋的距离突出越过至少一个垫片的表平面，并以垂直于表平面的方向延伸越过表平面，所述涂层将覆盖了内缘边面的每个部分。

2.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片至少有一个表平面会经过介于内缘边表面和角平面之间的角。

3.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片没有一个表平面越过介于内缘边表面和角平面之间的角。

4.根据权利要求1中所述垫片，其特征在于垫片涂层仅覆盖部分的内缘边表面。

5.根据权利要求1中所述垫片，其特征在于垫片涂层覆盖整个内缘边表面。

6.根据权利要求1中所述垫片，其特征在于垫片涂层延伸越过垫片上下二个表平面至少百分之一英吋。

7.根据权利要求1中所述垫片，其特征在于垫片涂层是个高分子聚合物。

8.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片是一种能密封气体的气量计垫片。

9.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片是一种能密封蒸汽和/或化学物质的工业用的法兰面垫片。

10.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片涂覆在内缘边表面的涂层是由能够密封机油或齿轮润滑剂的高分子，高分子是含丙烯酸基或丙烯腈基的聚合物。

11.根据权利要求10中所述的垫片，其特征是垫片位于垫片内缘边表面的涂层是氯丁二烯聚合物。

12.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片涂层材料是从下列高分子中选出，高分子包括聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、氟硅聚合物、聚氨基甲酸乙酯、丁腈橡胶、氟聚合物、氢化NBR、硅树脂橡胶、丁苯橡胶、氟橡胶聚合物、氟硅氧烷、丙烯酸丙烯腈聚合物、羧基丁腈聚合物、羧基丁苯聚合物、氯丁橡胶聚合物、乙丙烯橡胶聚合物、乙烯/醋酸乙烯酯，环氧基树脂。 

13.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片所述涂层延伸越过垫片的每个表平面。

14.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片的外缘在两个表平面间存在着一个外缘边表面，所述的外缘边面依外缘周界围绕垫片并与垫片每个表平面基本垂直，外缘边表面还配有宽于外缘边表面并与该表面相对平行的涂层，该涂层能突出越过至少一个垫片表平面，突越的厚度为至少约千分之一英吋以上，突越的涂层并以垂直于表平面的方向延伸越过表平面。

15.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片位于垫片内缘边面的涂层沿大体垂直于内缘边面的方向逐渐向外伸延变宽，因而在涂层的每一个边上形成了一个斜面，每一个斜面的底端与垫片的表平面和内缘边面毗邻。

16.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片的表面配有防粘涂层，但至少有部分的表面因要配置密封涂层的关系而没有涂覆防粘涂层。

17.根据权利要求1中所述的垫片，其特征在于垫片的内缘边面涂层会延伸越过每个表平面，突越超过表平面的涂层厚度约为千分之五英吋至百分之八英吋不等。

18.一个垫片包含两个大体平行而对立的表平面，其特征在于还有一个置于每个表平面间的外缘边表面，外缘边表面依外缘周界围绕垫片并与每个表平面基本垂直，外缘边表面还配有宽于外缘边表面并与该表面相对平行的涂层，涂层能突出越过至少一个表平面，突越超过表平面的厚度约为千分之一英吋以上，涂层以垂直于表平面的方向延伸越过表平面，所述垫片还具可压缩和可渗透性，垫片外缘边表面具有许多能被外缘涂层渗透而密封的孔状结构。

19.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片有至少一个表平面会经过介于外缘边面与角平面间的角。

20.根据权利要求19中所述的垫片，其特征在于垫片涂层延伸越过垫片每一个表平面的面角。

21.根据权利要求20中所述的垫片，其特征在于垫片涂层完全覆盖垫片整个外缘边表面。

22.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片没有一个表平面通过介于外缘边表面和角平面之间的角。

23.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片涂层是个高分子聚合物。

24.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片涂层是丙烯酸聚合物或是丙烯腈聚合 物。

25.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片位于外缘边表面的垫片涂层是氯丁二烯聚合物。

26.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片是一种密封气体的气量计垫片。

27.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片是一种密封蒸汽和/或化学物质的工业用法兰面的垫片。

28.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片涂层材料是从下列高分子材料中选出，高分子材料包括聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚偏二氯乙烯、氟硅氧烷、聚氯基甲酸乙酯、丁腈橡胶、氟聚合物、氢化NBR、硅树脂橡胶、丁苯橡胶、氟橡胶聚合物、氟硅氧烷聚合物、丙烯酸丙烯腈聚合物、羧基丁腈聚合物、羧基丁苯聚合物、氯丁橡胶聚合物、乙丙烯橡胶聚合物、乙烯/醋酸乙烯酯，环氧基树脂。

29.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片外缘边涂层会延伸越过表平面，超越表平面的涂层的厚度约千分之五英吋至百分之八英吋等。

30.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片外缘边涂层会延伸越过表平面，超越表平面的涂层的厚度约百分之一英吋至百分之八英吋不等。

31.根据权利要求18中所述的垫片，其特征在于垫片外缘边涂层会延伸越过每个表平面。 

Images