專利名稱：一種組合墊片的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械設備與管道聯接用密封墊片技術領域，尤其是涉及一種半自緊式齒形墊片。
背景技術：
目前，在管道的接頭處，螺紋或者柱塞等連接處，為了達到密封不漏的目的，通常會使用密封墊片，用于密封油、氣體或者水等介質。在靜密封領域(設備中相對靜止間的密封)根據工作壓力，靜密封又可分為中低壓靜密封和高壓靜密封，而我國在高壓密封上墊片的使用中存在一定的不足。高壓靜密封須用材質硬接觸寬度窄的金屬墊片，可采取的方式有強制密封和自緊密封。強制密封就是說，放在法蘭之間的墊片通過擰緊聯接螺栓使墊片受到壓緊而在墊片上形成壓緊應力或稱墊片應力。當壓緊應力達到墊片密封所需的應力時，法蘭聯接處就會達到密封不漏。如果拉緊法蘭的螺栓力由于各種原因發生不利于壓緊墊片的情況，或者由于其他原因使墊片的應力減少，都可能會使聯接處的密封性能下降甚至發生泄漏，而且在高壓環境下對法蘭和螺栓的強度要求非常高，往往設備非常龐大。典型的一種用于強制密封的墊片為齒形墊片，齒形墊片能夠應用于高溫、高壓的場合，其極限工況能夠達到高溫500°C壓力400bar，并且綜合了非金屬材料和金屬材料的各自優點(非金屬材料良好的法蘭表面彌補性能和金屬墊片的長期穩定安全的工作性能)齒形墊在受壓情況下，密封層的密度很好，相應的密封截面很小，因此泄漏率低。較波齒墊齒形圓滑不易傷到法蘭表面。但問題是復合的非金屬材料在加載初期很容易被擠進金屬骨架的凹槽中，其回彈量很小，后續承壓部分主要是金屬骨架部分，因此其結構決定了無法應用于溫度或者壓力波動大的工作環境。自緊密封是利用其結構特點，使墊片、頂蓋和筒體端部之間的密封比壓隨工作壓力的升高而增大。預緊時只需要施加較小的面壓，建立初始密封，工作時當內壓上升后，上下法蘭相互分離，同時密封環也中心軸線張開，補償由上下法蘭相互分離造成的密封比壓下降，內壓越高壓的得越緊。雖然自緊密封可以縮減法蘭尺寸但對法蘭結構有要求，必須有相應的密封槽配合使用，長期使用密封槽容易磨損，無法大量推廣。典型的一種用于自緊密封墊片為C型環密封，C型環密封依靠凸出圓弧與頂蓋和筒體接觸，接觸面積很小。當鎖緊頂蓋時，接觸表面產生很大壓力以保證密封。當介質壓力升高，C型環內腔受壓，產生中心軸線伸張力，又增加密封表面的壓力，提高密封能力。C型環密封結構簡單，預緊力小，拆裝方便，密封可靠，較O形環加工方便。但是由于其壓縮量小容易塑性變形，導致只能應用于有榫槽的法蘭面以防止其徑向攢動和過載。
發明內容本實用新型針對現有技術中的不足，提供了一種組合墊片，結合了強制密封墊片和自緊密封墊片的優點。[0006]為解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決:一種組合墊片，包括環形的金屬骨架，所述金屬骨架的內圈的側壁上設置有一圈環形的凹槽，所述凹槽的開口向著所述金屬骨架的中心軸線，所述凹槽內設置有一圈支撐環，所述支撐環與所述凹槽的內壁組成一個封閉的空腔，所述支撐環的橫截面為向著所述金屬骨架的中心軸線隆起的弧形。預緊時，螺栓里使法蘭將墊片壓緊，金屬骨架內圈凹槽部分先受壓變形，當其變形到一定程度是，金屬骨架的外圈開始承壓，由于金屬骨架外圈的剛性大不易變形，可以充分保護凹槽部分不過載，不用在法蘭面上設置榫槽就能有效防止凹槽被因過載壓扁。當管道內的介質壓力逐漸升高時，這時需要墊片與密封面之間具有更大的比壓才能實現密封效果，介質的壓力大于空腔內的氣體壓力，在這個壓力差的作用下，介質推動支撐環發生形變，使得支撐環的弧度逐漸變小，支撐環撐開凹槽的開口，使得金屬骨架內圈與密封面之間的比壓增加，從而在高壓條件下達到同樣的密封效果。另外，支撐環彈性形變時，凹槽開口的大小變換范圍可以很大，因此本實用新型可以適用于溫度或者壓力波動大的工作環境。上述技術方案中，優選的，所述金屬骨架的外圈的上下表面上設置有凸起。所述金屬骨架的上下表面設置有非金屬材料層。凸起用于增加墊片和密封面之間的比壓。本實用新型的有益效果是:隨著管道內介質的壓力增加，墊片和密封面之間的比壓也隨之增加，無需厚重的法蘭面和高強度螺栓。金屬骨架外圈的剛性大不易變形，可以充分保護凹槽部分不過載，更不需要復雜的榫槽面法蘭。
圖1為本實用新型實施例的示意圖。圖2為圖1的局部放大圖。圖3為本實用新型實施例使用時的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述:參見圖1和圖2，一種組合墊片，包括環形的金屬骨架1，金屬骨架I的外圈的上下表面上設置有凸起12。金屬骨架I的內圈的側壁上設置有一圈環形的凹槽11，凹槽的開口向著金屬骨架I的中心軸線，凹槽11內設置有一圈支撐環2，支撐環2與凹槽11的內壁組成一個封閉的空腔，支撐環2的橫截面為向著金屬骨架I的中心軸線隆起的弧形。凸起12上設置有非金屬材料層3。其中非金屬材料層3選自石墨、無石棉、聚四氟乙烯中的一種。金屬骨架I材料為耐高溫彈簧鋼。非金屬材料層3相對于金屬骨架I,材質較軟,受到一定壓力時,就能與密封面緊密貼合，同時填補密封面上的細小凸起和凹陷，保證密封可靠性。凸起12的作用是減小非金屬材料層3與密封面之間的接觸面積，使得在受到同樣大小的預緊力時，非金屬材料層3與密封面之間的比壓更大。參見圖3，預緊時，螺栓(圖中未視出)里使法蘭4、5將墊片壓緊，金屬骨架內圈凹槽和非金屬材料層3部分先受壓變形，當其變形到一定程度是，金屬骨架I的外圈開始承壓，由于金屬骨架I外圈的剛性大不易變形，可以充分保護凹槽11部分不過載，不用在法蘭面上設置榫槽就能有效防止凹槽被因過載壓扁。當管道內的介質壓力逐漸升高時，這時需要墊片與密封面之間具有更大的比壓才能實現密封效果，介質的壓力大于空腔內的氣體壓力，在這個壓力差的作用下，介質推動支撐環2發生形變，使得支撐環2的弧度逐漸變小，支撐環撐開凹槽11的開口，使得金屬骨架I內圈與密封面之間的比壓增加，從而在高壓條件下達到同樣的密封效果。另外，支撐環2彈性形變時，凹槽11開口的大小變換范圍可以很大，因此本實用新型可以適用于溫度或者壓力波動大的工作環境。
權利要求1.一種組合墊片，包括環形的金屬骨架(1)，其特征在于:所述金屬骨架(I)的內圈的側壁上設置有一圈環形的凹槽(11)，所述凹槽的開口向著所述金屬骨架(I)的中心軸線，所述凹槽(11)內設置有一圈支撐環(2)，所述支撐環(2)與所述凹槽(11)的內壁組成一個封閉的空腔，所述支撐環(2)的橫截面為向著所述金屬骨架(I)的中心軸線隆起的弧形。
2.根據權利要求1所述的組合墊片，其特征在于:所述金屬骨架(I)的外圈的上下表面上設置有凸起(12)，所述金屬骨架(I)的上下表面設置有非金屬材料層(3)。
專利摘要本實用新型公開了一種組合墊片，包括環形的金屬骨架，所述金屬骨架的內圈的側壁上設置有一圈環形的凹槽，所述凹槽的開口向著所述金屬骨架的中心軸線，所述凹槽內設置有一圈支撐環，所述支撐環與所述凹槽的內壁組成一個封閉的空腔，所述支撐環的橫截面為向著所述金屬骨架的中心軸線隆起的弧形。隨著管道內介質的壓力增加，墊片和密封面之間的比壓也隨之增加，無需厚重的法蘭面和高強度螺栓。金屬骨架外圈的剛性大不易變形，可以充分保護凹槽部分不過載，更不需要復雜的榫槽面法蘭。
文檔編號F16L23/18GK203052039SQ20122072767
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者袁奕琳, 林劍紅, 徐丹丹 申請人:寧波易天地信遠密封技術有限公司