CN210661358U - 一种低泄漏率和低摩擦力的石墨填料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低泄漏率和低摩擦力的石墨填料，属于密封填料技术领域。由顶层与底层的石墨盘根环及之间的2N+1层柔性石墨环层叠而成；中间层的柔性石墨环的两侧均设有呈环状的V形槽，第1层与2N+1层柔性石墨环朝向中间层柔性石墨环的一侧均设有环状的V形凸出部，其他层柔性石墨环远离中间层柔性石墨环的一侧设有V形槽、靠近中间层柔性石墨环的一侧设有V形凸出部；相邻柔性石墨环上的V形槽与V形凸出部相互配合；所述石墨盘根环为柔性石墨线与金属丝编织而成；所述柔性石墨环由密度为1.4‑1.6g/cm3的柔性石墨制成且其密度逐层递增或逐层递减。能有效减小泄漏率和摩擦力，进而延长使用寿命和提高稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于密封填料技术领域，特别涉及一种低泄漏率和低摩擦力的石墨填料。
背景技术
填料环是一种适用于石油、化工行业及一些具有酸碱等腐蚀性介质的环境，安装于各种选择设备、泵、阀门等的机械密封产品。常见为石墨填料环，其呈环状结构，其为通过柔性石墨经剪切加工后通过模具缠绕压制而成，由于石墨的材料特征具有自润滑性好、耐腐蚀等优点，生产和安装要相对方便，是目前性价比较高的环保密封填料之一。
常见的石墨填料通常由由顶层与底层的上下端环及之间的多层石墨环层叠而成，上下端环强度较高用于防止石墨轴向挤出，通常为石墨编织盘根环或碳纤维编织盘根环等。上下端环和石墨环通常为大小一致的平面环状结构，各层石墨环密度一致。
但是，填料密封是依靠密封材料良好的压缩性，通过拧紧压盖给填料密封件一定的轴向力使填料沿径向胀开，从而使密封环的内外两个面分别与轴、填料函表面紧密贴合并产生足够的径向力来达到阻止流体泄漏的一种密封形式。石墨密封件在工作时，填料与轴、填料函直接接触，在往复或旋转运动中会发生摩擦损耗，其中密封件与阀杆这对摩擦副是影响填料密封可靠性、耐久性和稳定性的主要因素。
石墨填料一般存在易磨损和摩擦力较大的问题：
1、磨损会增加填料与轴/阀杆之间的环形间隙，进而引起介质的泄漏，导致泄漏率较高，缩短填料的使用寿命。
2、摩擦力的大小直接关系到设备运行过程中的可操作性及能耗问题，摩擦力较大时，会发出明显的摩擦噪声并且设备伴有轻微抖动。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种低泄漏率和低摩擦力的石墨填料，通过对石墨环结构的改进和密度的调整，能有效减小泄漏率和摩擦力。所述技术方案如下：
本实用新型实施例提供了一种低泄漏率和低摩擦力的石墨填料，由顶层与底层的石墨盘根环1及之间的2N+1层柔性石墨环2层叠而成，N为≥1的整数；中间层的柔性石墨环2的两侧均设有呈环状的V形槽3，第1层与2N+1层柔性石墨环2朝向中间层柔性石墨环2的一侧均设有环状的V形凸出部4，其他层柔性石墨环2远离中间层柔性石墨环2的一侧设有V形槽3、靠近中间层柔性石墨环2的一侧设有V形凸出部4；相邻柔性石墨环2上的V形槽3与V形凸出部4相互配合；所述石墨盘根环1为柔性石墨线与金属丝编织而成；所述柔性石墨环2由密度为1.4-1.6g/cm3的柔性石墨制成且其密度逐层递增或逐层递减。
具体地，本实施例提供的石墨填料由顶层与底层的石墨盘根环1及之间的3层柔性石墨环2层叠而成，第1层与3层柔性石墨环2靠近第2层柔性石墨环2的一侧均设有V形凸出部4，第2层柔性石墨环2的两侧均设有V形槽3。
优选地，本实用新型实施例中的石墨盘根环1为柔性石墨线与Inconel合金金属丝编织而成。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型实施例提供了一种低泄漏率和低摩擦力的石墨填料，通过对石墨环结构的改进和密度的调整，能有效减小泄漏率、摩擦力（尤其时长时间使用）和磨损量，可延长使用寿命和提高稳定性。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的低泄漏率和低摩擦力的石墨填料的结构示意图；
图2是图1中图1中第2层柔性石墨环的结构示意图；
图3是图1中图1中第1层和第3层柔性石墨环的结构示意图；
图4是本专利提供的石墨填料与普通填料的泄漏率对比图；
图5是本专利提供的石墨填料与普通填料的摩擦力对比图。
图中：1石墨盘根环、2柔性石墨环、3V形槽、4V形凸出部。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
参见图1-3，本实用新型实施例提供了一种低泄漏率和低摩擦力的石墨填料，由顶层与底层的石墨盘根环1及之间的2N+1层柔性石墨环2层叠而成，N为≥1的整数，N通常为1或2，则总层数（加上两层石墨盘根环1）一般为5层或者7层。其中，石墨盘根环1与柔性石墨环2的内径相等，外径也相等，层叠时内外对齐。中间层（第N+1层柔性石墨环2）的柔性石墨环2的两侧（上下两侧）均设有呈环状的V形槽3，两侧的V形槽3最好上下对称设置；第1层与2N+1层柔性石墨环2（与2个石墨盘根环1接触的两层）朝向中间层柔性石墨环2的一侧（内侧）均设有环状的V形凸出部4，另一侧（外侧，为与石墨盘根环1接触的一侧）为平面；其他层（如果有，当N为1时无，为＞1的整数时有，具体为2至N层和N+2层至2N层）柔性石墨环2远离中间层柔性石墨环2的一侧（外侧）设有V形槽3、靠近中间层柔性石墨环2的一侧（内侧）设有V形凸出部4。V形槽3和V形凸出部4均与石墨填料同轴，相邻柔性石墨环2上（相互接触的一侧）的V形槽3与V形凸出部4相互配合实现嵌入层叠。其中，V形槽3的截面为等腰三角形。其中，石墨盘根环1为柔性石墨线与金属丝编织而成以保证强度。其中，柔性石墨环2由密度为1.4-1.6g/cm3的柔性石墨制成且其密度逐层递增或逐层递减。优选地，制成柔性石墨环2的柔性石墨为核级石墨。
相对于常规的平面石墨环，在本专利的结构中，石墨环受到轴向应力后其V形槽优先沿径向胀开，形成局部高应力的环形区域，其他密封面接触应力较小，从而建立了近似“迷宫密封”的效应；另外，局部优先胀开也有利于底层填料的压实和沿径向扩张。
压缩填料在预紧过程中填料被不断压实，其平均密度逐渐上升但分布具有沿轴向压盖向内逐渐减小的趋势。具体地，该填料安装时，柔性石墨环2的密度沿轴向压盖向内逐渐增大以抵消预紧时的变化。
具体地，参见图1，本实施例提供的石墨填料由顶层与底层的石墨盘根环1及之间的3层柔性石墨环2层叠而成，第1层与3层柔性石墨环2靠近第2层柔性石墨环2的一侧均设有V形凸出部4，第2层柔性石墨环2的上小两侧均设有V形槽3。更具体地，顶层的石墨盘根环1的厚度L1=底层的石墨盘根环1的厚度L5=10mm，第1层柔性石墨环2的厚度L4=第3层柔性石墨环2的厚度L2=6mm，第2层柔性石墨环2的厚度L3=18mm，V形槽3的深度L7= V形凸出部4的高度L6=4mm，石墨填料的内径L8=30mm，石墨填料的外径L9=45.6mm。
优选地，本实用新型实施例中的石墨盘根环1为柔性石墨线与Inconel合金金属丝编织而成以提升其强度。具体可采用宁波天生密封件有限公司的产品。
从图4可以看出本专利提供的石墨填料（V口石墨环）在往复次数较大时相对于常规填料（平口石墨环）的泄漏率更低。
从图5可以看出本专利提供的石墨填料相对于常规填料，在前期（往复运动次数N小于175）比常规石墨填料的摩擦力要大，而之后较常规石墨填料的摩擦力要小，从使用角度上来说，本专利更优。
图4和图5的试验条件为：阀杆的轴向应力为30MPa，阀杆线速度6.0mm/s，阀杆的往复行程80m。图中，X轴为往复周次，V口石墨环为本实施例提供的5层结构（总层数）；平口石墨环为石墨环为平面结构且各层密度一致，其他条件与V口石墨环相同。
另外，测试本专利的石墨填料与常规填料的磨损量，条件为往复运动800次，轴向应力40MPa。本专利提供的填料的磨损量为1.43%，常规填料的磨损量为3.77%，则本专利提供的石墨填料的使用寿命更长。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种低泄漏率和低摩擦力的石墨填料，其特征在于，由顶层与底层的石墨盘根环(1)及之间的2N+1层柔性石墨环(2)层叠而成，N为≥1的整数；中间层的柔性石墨环(2)的两侧均设有呈环状的V形槽(3)，第1层与2N+1层柔性石墨环(2)朝向中间层柔性石墨环(2)的一侧均设有环状的V形凸出部(4)，其他层柔性石墨环(2)远离中间层柔性石墨环(2)的一侧设有V形槽(3)、靠近中间层柔性石墨环(2)的一侧设有V形凸出部(4)；相邻柔性石墨环(2)上的V形槽(3)与V形凸出部(4)相互配合；所述石墨盘根环(1)为柔性石墨线与金属丝编织而成；所述柔性石墨环(2)由密度为1.4-1.6g/cm3的柔性石墨制成且其密度逐层递增或逐层递减。
2.根据权利要求1所述的低泄漏率和低摩擦力的石墨填料，其特征在于，由顶层与底层的石墨盘根环(1)及之间的3层柔性石墨环(2)层叠而成，第1层与3层柔性石墨环(2)靠近第2层柔性石墨环(2)的一侧均设有V形凸出部(4)，第2层柔性石墨环(2)的两侧均设有V形槽(3)。
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