專利名稱：內(nèi)壓式密封環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密封環(huán)，特別是一種適于在密封等級(jí)隨溫度變化的場(chǎng)合應(yīng) 用的密封環(huán)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，用于密封的墊片和填料環(huán)通常屬于被動(dòng)受壓，其密封比壓(指 單位面積上的密封力)是由外力壓緊產(chǎn)生，如壓蓋螺栓，因此其密封比壓固定 不變。在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合下，例如閥門(mén)的閥桿與閥體密封，對(duì)填料環(huán)安裝
的初始密封比壓要求不高，然而隨溫度的升高，對(duì)密封環(huán)的密封比壓要求越高； 對(duì)于傳統(tǒng)的密封環(huán)，提高密封比壓必須通過(guò)提高初始安裝時(shí)的扭矩實(shí)現(xiàn)，然而 填料環(huán)本身材料和結(jié)構(gòu)的限制，扭矩不能夠無(wú)限制增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供 一 種隨工作環(huán)境溫度的變化而改變密封比壓的內(nèi)壓式 密封環(huán)。
本發(fā)明具體采用的技術(shù)方案是 一種內(nèi)壓式密封環(huán)，它包括一個(gè)由填料形 成的本體、和設(shè)于所述的本體的內(nèi)部的密封的金屬管，所述的金屬管內(nèi)預(yù)充有 介質(zhì)，所述的介質(zhì)在預(yù)定的環(huán)境溫度下至少有部分為氣態(tài)，使所述的金屬管內(nèi) 腔的壓力增大并發(fā)生彈性變形。
根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT, —定物質(zhì)的量的氣體處于平衡態(tài)，其壓強(qiáng)、 體積和溫度滿足一定的變化關(guān)系，其中R為理想氣體常數(shù)。因此我們利用液體 在溫度升髙時(shí)發(fā)生氣化，而氣體在溫度升高時(shí)體積膨脹的這一特性，使金屬管 的管腔內(nèi)的壓力增大，甚至發(fā)生彈性變形，從而保證密封環(huán)在正常工作的溫度 下的自緊性。
本發(fā)明進(jìn)一步地技術(shù)方案是所述的介質(zhì)為液體，當(dāng)介質(zhì)所處的環(huán)境溫度 到達(dá)預(yù)定的環(huán)境溫度時(shí)至少有部分發(fā)生氣化。
更進(jìn)一步地，所述的介質(zhì)為純凈物。所述的介質(zhì)優(yōu)選水、液氮、液氨、液 態(tài)二氧化碳、丙三醇中的其中一種。
所述的介質(zhì)還可以為混合物，所述的介質(zhì)優(yōu)選水和丙三醇的混合物。 或者，所述的介質(zhì)選用氣體，并且所述的介質(zhì)以設(shè)定的壓力預(yù)充在所述的金屬管內(nèi)。
所述的介質(zhì)優(yōu)選氮?dú)?、二氧化碳、空氣中的一種。
在所述的預(yù)定的環(huán)境溫度下，所述的金屬管的直徑比初始狀態(tài)下增大1%至
20%。
在所述的預(yù)定的環(huán)境溫度下，所述的金屬管的內(nèi)腔的壓力接近于所述的介 質(zhì)的飽和蒸氣壓。
在所述的預(yù)定的環(huán)境溫度下，所述的金屬管的內(nèi)腔的壓力為1.05~2MPa。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明由于在金屬管的內(nèi)部填充介質(zhì)，該介質(zhì)能夠 在環(huán)境溫度增加的時(shí)候氣化膨脹，從而使金屬管膨脹變形，以此增加密封環(huán)的 密封比壓，使密封環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)隨環(huán)境溫度的改變而變化密封比壓，保證了密封 的可靠性。


附圖為本發(fā)明的主剖視困；
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的內(nèi)壓式密封環(huán)，可以是墊片或填料環(huán)。下面以填料環(huán)為例進(jìn)行說(shuō) 明，參見(jiàn)附圖所示，該密封環(huán)由填料4構(gòu)成的本體1和埋設(shè)在本體1內(nèi)部的直 徑為D的金屬管2構(gòu)成，金屬管的兩端部密封，并且內(nèi)部預(yù)充有介質(zhì)3，該介質(zhì) 可以在預(yù)定的環(huán)境溫度下至少有部分以氣體的形式存在，使所述的金屬管的管 腔內(nèi)的壓力增大，甚至發(fā)生彈性變形，從而保證本體在該溫度下的自緊性。
通常情況下，該預(yù)定的環(huán)境溫度指的是密封環(huán)正常工作時(shí)的環(huán)境溫度，因 此，本體在初始安裝時(shí)，通過(guò)一個(gè)較小的扭矩就可以達(dá)到的初始的密封比壓要 求；當(dāng)應(yīng)用設(shè)備正常工作時(shí)，隨著溫度的升高，對(duì)密封環(huán)的密封要求也增高， 此時(shí)由于金屬管內(nèi)部的介質(zhì)發(fā)生氣化，使金屬管的內(nèi)腔壓力增大，從而使金屬 管發(fā)生膨大，進(jìn)而增加密封比壓'
對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合，密封環(huán)正常工作時(shí)的溫度以及密封比壓各有不同， 通過(guò)調(diào)整金屬管內(nèi)充入的介質(zhì)的量、以及選擇合適沸點(diǎn)的介質(zhì)，可以使密封環(huán) 達(dá)到預(yù)定的密封要求。
一般來(lái)說(shuō)，密封環(huán)從初始狀態(tài)達(dá)到正常工作的狀態(tài)，金屬管的直徑D的變 形量應(yīng)控制在1%至20%之間，金屬管內(nèi)腔的壓力為1. 05至2. 0MPa。理想情況下，密封環(huán)到達(dá)正常工作狀態(tài)后，環(huán)境溫度變化不大，金屬管內(nèi)腔的壓力接近于該 溫度下所述的介質(zhì)的飽和蒸氣壓，金屬管的體積基本保持固定。飽和蒸氣壓是 指在一定溫度下，與液體或固體處于相平衡的蒸氣所具有的壓力。同一物質(zhì)在 不同溫度下有不同的蒸氣壓，并隨著溫度的升高而增大。下表列出了不同直徑 規(guī)格的金屬管，在內(nèi)腔的壓力不同的情況下，金屬管直徑D的變形量。
壓力(MPa) ±1%金屬管直徑D (mm)變形量W)
1. 055~201
21 ~1002
1. 15~203
21-1004
1. 25~204
21 ~ 1005
1. 35~206
21 -1008
1. 45 ~ 208
21 ~ 10010
此外，在選用介質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用沸點(diǎn)低于或接近于密封環(huán)正常工作溫度的介 質(zhì)，也可以根據(jù)密封環(huán)的正常工作溫度，設(shè)計(jì)填充介質(zhì)。所述的介質(zhì)優(yōu)選液體， 所述的介質(zhì)也可以是以設(shè)定的壓力預(yù)充在所述的金屬管內(nèi)的氣體，氣體可以選 擇如氮?dú)?、二氧化碳、空氣等。液體介質(zhì)可以選水、丙三醇、乙醇等，也可以 選用混合物介質(zhì)，如水和丙三醇的混合物，采用不同的配比就可以得到沸點(diǎn)從
100 ~ 1S2'C的理想介質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可以采用多種物質(zhì)混合得到特定沸點(diǎn)的 混合物，從而得到不同的金屬管的變形量。 一 般來(lái)說(shuō)正常工作的環(huán)境溫度在20 ~ IO(TC時(shí)，優(yōu)選乙醇介質(zhì)；101 15(TC時(shí)，優(yōu)選水介質(zhì)。151- 20(TC時(shí)，優(yōu)選混 合物介質(zhì)。
對(duì)于空氣分離裝置、深冷技術(shù)等領(lǐng)域，適于選擇二氧化碳、氮?dú)獾确悬c(diǎn)較 低的氣體介質(zhì)。由于升溫和降溫是兩個(gè)相對(duì)的過(guò)程，降溫過(guò)程中如果環(huán)境溫度 低于介質(zhì)的沸點(diǎn)，介質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)就失去了密封環(huán)的密封作用，因此氣 體介質(zhì)應(yīng)選擇沸點(diǎn)低于密封環(huán)正常工作時(shí)的溫度的介質(zhì)。
本發(fā)明作為填料環(huán)實(shí)施，其常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)有O形和C形，填料環(huán)為O形環(huán)時(shí)， 所述的金屬管的首尾相接形成與所述的本體的中心重合的0型密封環(huán)；填料環(huán) 為C形環(huán)時(shí)，所述的金屬管的軸心線方向沿所述的本體的延伸方向延伸。
權(quán)利要求
1、一種內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是它包括一個(gè)由填料形成的本體、和設(shè)于所述的本體的內(nèi)部的密封的金屬管，所述的金屬管內(nèi)預(yù)充有介質(zhì)，所述的介質(zhì)在預(yù)定的環(huán)境溫度下至少有部分為氣態(tài)，使所述的金屬管的內(nèi)腔壓力增大并發(fā)生彈性變形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是所述的介質(zhì)為液體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是 氮、液態(tài)二氧化碳、液氨、丙三醇中的其中一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是 三醇的混合物
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是 并且所述的介質(zhì)以設(shè)定的壓力預(yù)充在所述的金屬管內(nèi)
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是 溫度下，所述的金屬管的直徑增大1°/。至20%。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是 溫度下，所述的金屬管的內(nèi)腔的壓力接近于所述的介質(zhì)的飽和蒸氣壓。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)壓式密封環(huán)，其特征是在所述的預(yù)定的環(huán)境 溫度下，所述的金屬管的內(nèi)腔的壓力為1.05-2MPa。所述的介質(zhì)為純凈物。 所述的介質(zhì)為水、液所述的介質(zhì)為混合物。 所述的介質(zhì)為水和丙所述的介質(zhì)為氣體，在所述的預(yù)定的環(huán)境在所述的預(yù)定的環(huán)境
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)壓式密封環(huán)，特別是一種適于密封等級(jí)隨溫度變化的場(chǎng)合應(yīng)用的密封環(huán)。它包括一個(gè)由填料形成的本體、和設(shè)于所述的本體的內(nèi)部的密封的金屬管，所述的金屬管內(nèi)預(yù)充有介質(zhì)，所述的介質(zhì)在預(yù)定的環(huán)境溫度下至少有部分為氣態(tài)，使所述的金屬管內(nèi)腔的壓力增大并發(fā)生彈性變形，從而增加密封環(huán)的密封比壓，使密封環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)隨環(huán)境溫度的改變而變化密封比壓，保證了密封的可靠性。
文檔編號(hào)F16J15/06GK101581365SQ20091011531
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月5日
發(fā)明者馬志剛 申請(qǐng)人:馬志剛