CN220688332U - 一种金属自紧式coc密封环 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种金属自紧式COC密封环，包括一个环形的金属密封环本体，所述金属密封环本体是一个圆形金属环圈,所述的圆形金属密封环分为内圈、中圈、外圈三部分，中圈为空心O形环，内圈和外圈分别设置有径向朝内、径向朝外的C形圆周开口,面向密封介质一侧沿圆周开有四个径向圆孔，与中圈O形环内部贯通，所述密封环本体构成一个截面为COC形的圆环状弹性体。本实用新型金属密封环本体是一种自紧式密封环,特别适用于高温高压工况的法兰连接件，使用时与法兰面形成多层密封面，具有较大的密封宽度，密封效果好；整体具有较优的压缩回弹性能和自紧性能，密封可靠；整体具有较好的抗疲劳特性，使用寿命长，有着极高的实用性，可满足高温高压工况下法兰连接件的密封要求。

Description

一种金属自紧式COC密封环

技术领域

本实用新型涉及法兰连接密封技术领域，具体为一种金属自紧式COC密封环。

背景技术

由于生产操作和检修的需要，石油化工设备和管道往往采用可拆卸连接。而最广泛采用的是法兰连接，法兰连接的基本要求是密封可靠，以保证生产能长期安全运转。密封件是决定工业设备安全可靠运行和长期使用的关键部件，在工业生产过程中起着重要的作用。随着工业的快速发展和先进技术水平的提高，机器设备运行条件越来越严苛，对密封件的要求也越高，如密封件正面临着高温、低温、高压、强腐蚀等可靠性问题，密封件的失效不仅会引起生产设备的损坏和工业生产产量的降低，而且工作介质的泄漏甚至会导致巨大的安全和环境问题。

工艺技术的发展对高温、高压要求越来要高，现有的非金属、组合密封垫片满足不了要求，金属密封垫片相较于非金属垫片、组合式垫片能够承受更高的温度和压力，具有更好的化学兼容性、抗冲刷能力和可回收性，因此被广泛地用于高温、高压、强腐蚀介质的法兰联接中。

现有的法兰金属密封垫片存在如下不足：1.部分金属垫片需要安装在特定的密封面沟槽中使用，同时要求较高的加工精度，提高了加工成本；2.需要较大的压紧力实现有效密封，需要增大法兰刚度和螺栓直径增加螺栓数目，导致法兰笨重，造价增加。3.回弹补偿性能较差，弥补因温度和压力波动螺栓松弛、法兰偏转等原因引起密封环与法兰接触压力下降的能力较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种金属自紧式COC密封环，解决了上述技术背景中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型为一种金属自紧式COC密封环，所述金属密封环本体是一个圆形金属环圈,所述的圆形金属密封环分为外圈、中圈、内圈三部分，中圈为空心O形环，内圈和外圈分别设置有径向朝内、径向朝外的C形圆周开口,面向密封介质一侧沿圆周开有四个径向圆孔，与中圈O形环内部贯通，所述金属密封环本体构成一个截面为COC形的圆环状弹性体。

进一步地，所述的金属密封环本体是一个横截面为COC形的回转体，COC形的横截面包括依次相连的开口向外的C形密封段、空心O形密封段、开口向内的C形密封段，金属密封环本体整体呈镜像对称结构。

进一步地，所述的开口向外的C形密封段和开口向内的C形密封段为外径为D内径为D1的部分圆环，空心O形密封段为外径为D内径为D1的完整圆环。

进一步地，所述的中圈由弹性金属圆管折弯成圆，端部对接焊接而成；外圈和内圈由弹性金属圆管切割或薄金属板折弯成环，再折弯成圆端部对接焊接而成；所述金属密封环本体由外圈、中圈、内圈依次焊接而成。

进一步地，所述的径向圆孔位于金属密封环本体密封介质一侧，且沿圆周均匀分布；径向圆孔与中圈O形环内部贯通，另一侧封闭，以便介质充满中圈和内圈，通过介质压力将空心O形密封段和开口向内的C形密封段压紧在密封面上，增强密封有效性和可靠性。

进一步地，所述的金属密封环本体根据径向圆孔的设置的位置不同可加工成分别用与密封内压、密封外压的两种结构类形的密封环。

进一步地，所述的金属密封环本体采用耐高温、耐腐蚀、抗氧化的合金钢制成。

进一步地，所述的金属密封环本体周向端面上的开口向外的C形密封段、空心O形密封段、开口向内的C形密封段的表面包覆或电镀有软金属层。

本实用新型的有益效果具体如下：

(1).本实用新型适用性较强，适用多种法兰面，对法兰的加工精度要求不高，节省加工成本。

(2).本实用新型实现有效密封时不需要较大的压紧力，对法兰刚度和螺栓强度要求不高，降低了制造成本。

(3).本实用新型压缩回弹性能较优，自紧性能较好，密封时与法兰面之间形成多层密封面，有效密封宽度较大，能有效弥补因温度和压力波动螺栓松弛、法兰偏转等原因引起的法兰分离和接触压力下降，密封效果好，密封可靠。

附图说明

图1为本实用新型第一个实施例的剖面构造图；

图2为本实用新型第二个实施例的剖面构造图；

图3为本实用新型横截面构造图；

图4为本实用新型的第一个实施例与法兰件的装配图；

图5为本实用新型的第二个实施例与法兰件的装配图；

图中：1、金属密封环本体；2、外圈；3、中圈；4、内圈；5、径向圆孔；6、开口向外的C形密封段；7、空心O形密封段；8、开口向内的C形密封段；9、上法兰；10、下法兰；11、上法兰；12、下法兰。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例中需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“径向”、“上”、“下”、“内”、“外”、“中”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系,这仅仅是为了便于描述,而不是指示或暗示所述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,因此不能理解为对本实用新型的限制。

结合附图1至附图3，对本实用新型作进一步的描述：

本实用新型为一种金属自紧式COC密封环，包括一个环形的金属密封环本体1，所述金属密封环本体1是一个圆形金属环圈,所述的圆形金属密封环1分为外圈2、中圈3、内圈4三部分，中圈3为空心O形环，内圈4和外圈2分别设置有径向朝内、径向朝外的C形圆周开口,面向密封介质一侧沿圆周开有四个径向圆孔5，与中圈3的O形环内部贯通，金属密封环本体1是一个横截面为COC形的回转体，COC形的横截面包括依次相连的开口向外的C形密封段6、空心O形密封段7、开口向内的C形密封段8，金属密封环本体1整体呈镜像对称结构，所述的开口向外的C形密封段6和开口向内的C形密封段8为外径为D内径为D1的部分圆环，空心O形密封段7为外径为D内径为D1的完整圆环；

所述的中圈3由弹性金属圆管折弯成圆，端部对接焊接而成；外圈2和内圈4由弹性金属圆管切割或薄金属板折弯成环，再折弯成圆端部对接焊接而成；所述金属密封环本体1由外圈2、中圈3、内圈4依次焊接而成，金属密封环本体1构成一个截面为COC形的圆环状弹性体，具有良好的压缩回弹性能，在使用时金属密封环本体1受到压缩产生较大的弹性变形和接触应力，金属密封环本体1上的开口向外的C形密封段6、空心O形密封段7、开口向内的C形密封段8被压紧在上法兰9、11和下法兰10、12的表面上，并与上法兰9、11和下法兰10、12表面上的微观不平整的部位形成有效的紧密接触与贴合，外圈2、中圈3、内圈4与上法兰9、11和下法兰10、12表面形成多层密封面实现初始密封。外圈2、中圈3、内圈4表面为圆弧形，可适应法兰的偏移回转，随着密封介质压力升高或因螺栓松动等原因法兰面发生分离，金属密封环本体1依靠自身优异的回弹性能进行补偿，同时密封介质通过位于金属密封环本体1密封介质一侧且沿圆周均匀分布的径向圆孔5，充满中圈3和内圈4，借助介质压力将空心O形密封段7和开口向内的C形密封段8压紧在密封面上，加大了接触应力和接触宽度，保证了密封的有效性和可靠性。

所述的中圈3由弹性金属圆管折弯成圆，端部对接焊接而成，外圈2和内圈4由弹性金属圆管切割或薄金属板折弯成环，再折弯成圆端部对接焊接而成。所述金属密封环本体1由外圈2、中圈3、内圈4依次焊接而成。为适应严苛复杂的工况条件，金属密封环本体1采用耐高温、耐腐蚀、抗氧化的合金钢制成，金属密封环本体1周向端面上的开口向外的C形密封段6、空心O形密封段7、开口向内的C形密封段8的表面包覆或电镀有软金属层，软金属层与上下法兰接触密封表面在接触应力的作用下产生塑性变形和延展,填补了金属密封环本体1上的弧形密封段的弧形密封表面与上下法兰接触密封表面之间的微小泄漏通道,保证了密封效果。

本实用新型金属密封环本体1在实际使用过程中，有如下几种实施例：

在第一种实施例中,如图4所示,密封系统所承受的压力为内部压力,采用内圈4开孔的金属密封环本体1,将金属密封环本体1安装在下法兰10环槽中,将上法兰9与下法兰10用连接螺栓拧紧时,金属密封环本体1受到弹性轴向压缩,金属密封环本体1的开口向外的C形密封段6、空心O形密封段7、开口向内的C形密封段8的密封表面与上法兰9表面和下法兰10表面产生弹性变形,形成多层密封面，实现初始密封。当工作压力上升时,上法兰9密封表面与下法兰10密封表面互相分离,同时金属密封环本体1的中圈3、内圈4轴向张开,补偿由于上法兰9密封表面与下法兰10密封表面分离造成的密封比压降低；随着工作压力的继续增大﹐金属密封环本体1的中圈3、内圈4进一步张开并与上法兰9密封表面和下法兰10密封表面越压越紧，接触应力和接触宽度增加，由密封面初期的多层线接触转变为多层宽面带接触，介质在微小通道中的流阻增加，保证了金属密封环本体1的密封性能。

在第二种实施例中,如图5所示,当密封系统所承受的压力为外部压力或真空系统时,采用外圈2开孔的金属密封环本体1,将金属密封环本体1安装在下法兰12环槽中,将上法兰11与下法兰12用连接螺栓拧紧时,金属密封环本体1受到弹性轴向压缩,金属密封环本体1的开口向外的C形密封段6、空心O形密封段7、开口向内的C形密封段8的密封表面与上法兰11表面和下法兰12表面产生弹性变形,形成多层密封面，实现初始密封。当工作压力上升时,上法兰11密封表面与下法兰12密封表面互相分离,同时金属密封环本体1的外圈2、中圈3轴向张开,补偿由于上法兰11密封表面与下法兰12密封表面分离造成的密封比压降低；随着工作压力的继续增大﹐金属密封环本体1的中圈3、外圈2进一步张开并与上法兰11密封表面和下法兰12密封表面越压越紧，接触应力和接触宽度增加，由密封面初期的多层线接触转变为多层宽面带接触，介质在微小通道中的流阻增加，保证了金属密封环本体1的密封性能。

以上所述仅是本实用新型的部分较佳实例，任何熟悉本领域的技术人员均可利用以上阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案，因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种金属自紧式COC密封环，其特征在于：包括一个环形的金属密封环本体(1)，所述金属密封环本体(1)是一个圆形金属环圈,所述的金属密封环本体(1)分为外圈(2)、中圈(3)、内圈(4)三部分，中圈(3)为空心O形环，内圈(4)和外圈(2)分别设置有径向朝内、径向朝外的C形圆周开口,面向密封介质一侧沿圆周开有四个径向圆孔(5)，与中圈(3)O形环内部贯通，所述金属密封环本体(1)构成一个截面为COC形的圆环状弹性体。

2.根据权利要求1所述的一种金属自紧式COC密封环，其特征在于，所述的金属密封环本体(1)是一个横截面为COC形的回转体，COC形的横截面包括依次相连的开口向外的C形密封段(6)、空心O形密封段(7)、开口向内的C形密封段(8)，金属密封环本体(1)整体呈镜像对称结构。

3.根据权利要求1所述的一种金属自紧式COC密封环，其特征在于，所述的开口向外的C形密封段(6)和开口向内的C形密封段(8)为外径为D内径为D1的部分圆环，空心O形密封段(7)为外径为D内径为D1的完整圆环。

4.根据权利要求1所述的一种金属自紧式COC密封环，其特征在于，所述的中圈(3)由弹性金属圆管折弯成圆，端部对接焊接而成；外圈(2)和内圈(4)由弹性金属圆管切割或薄金属板折弯成环，再折弯成圆端部对接焊接而成；所述金属密封环本体(1)由外圈(2)、中圈(3)、内圈(4)依次焊接而成。

5.根据权利要求1所述的一种金属自紧式COC密封环，其特征在于，所述的径向圆孔(5)位于金属密封环本体(1)密封介质一侧，且沿圆周均匀分布；径向圆孔(5)与中圈(3)O形环内部贯通，另一侧封闭，以便介质充满中圈(3)和内圈(4)，通过介质压力将空心O形密封段(7)和开口向内的C形密封段(8)压紧在密封面上，增强密封有效性和可靠性。

6.根据权利要求1所述的一种金属自紧式COC密封环，其特征在于，所述的金属密封环本体(1)根据径向圆孔(5)的设置的位置不同可加工成分别用与密封内压、密封外压的两种结构类形的密封环。

7.根据权利要求1所述的一种金属自紧式COC密封环，其特征在于，所述的金属密封环本体(1)采用耐高温、耐腐蚀、抗氧化的合金钢制成。

8.根据权利要求1所述的一种金属自紧式COC密封环，其特征在于，所述的金属密封环本体(1)周向端面上的开口向外的C形密封段(6)、空心O形密封段(7)、开口向内的C形密封段(8)的表面包覆或电镀有软金属层。