本實用新型屬于一種復(fù)合墊片，尤其涉及一種彈性自緊型齒形復(fù)合墊片。

背景技術(shù)：

目前螺栓、墊片和法蘭密封系統(tǒng)在高溫高壓條件下，由于螺栓的形變而松弛，在墊片上無法保持足夠的端面應(yīng)力或法蘭預(yù)密封面分離，從而導(dǎo)致密封失效泄漏。所以在該種高溫高壓或溫度交變頻繁的工況下，保持高效率的密封，對于化工設(shè)備的安全運行尤為重要。

現(xiàn)行的墊片主要采用金屬纏繞墊片或齒形復(fù)合墊片等，而墊片在高溫高壓條件下的補償性能有限，所以一般普遍的做法是在螺栓上加裝碟形彈簧以提供足夠的補償量，使得法蘭面與墊片密封面有足夠的端面應(yīng)力。而化工設(shè)備上所使用的碟形彈簧受限于材料和加工方法，價格也比較高。

現(xiàn)有的技術(shù)的缺點主要是因高溫高壓下螺栓松弛而在墊片上的端面應(yīng)力不足，不能達到高效的密封。而加裝碟簧來提供補償量的方法成本較高，維護又非常不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用、維護方便，且在高溫高壓下始終保持高效密封性能的彈性自緊型齒形復(fù)合墊片。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種彈性自緊型齒形復(fù)合墊片，其包括定位環(huán)、實心本體、碟形本體及覆蓋層；定位環(huán)、實心本體及碟形本體三者由外向內(nèi)同軸一體連接；蝶形本體的內(nèi)環(huán)面上開設(shè)有一個與之同軸的環(huán)形槽；覆蓋層共有兩個，該兩個覆蓋層分別匹配覆蓋于實心本體及蝶形本體兩者的上表面及下表面。

其中，定位環(huán)的厚度小于實心本體的厚度，該定位環(huán)的內(nèi)環(huán)面一體連接于實心本體的外環(huán)面中段；蝶形本體的外環(huán)厚度與實心本體的內(nèi)環(huán)厚度相同，該蝶形本體的外環(huán)面與實心本體的內(nèi)環(huán)面相匹配一體連接；蝶形本體的內(nèi)環(huán)厚度大于其外環(huán)厚度，該蝶形本體的上表面及下表面呈外低內(nèi)高的傾斜面。

其中，同軸一體連接的實心本體及蝶形本體的上表面及下表面均勻分布著由外到內(nèi)的環(huán)形齒。

其中，蝶形本體由內(nèi)環(huán)到外環(huán)的環(huán)形齒所形成的傾斜面與水平面形成一個夾角a。

其中，定位環(huán)、實心本體及碟形本體三者是由耐高溫金屬材料制成的。

其中，覆蓋層是由耐高溫柔性石墨制成的。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型依照齒形復(fù)合墊片的密封樣式，利用自緊型密封的原理，采用了部分碟形密封面，利用墊片金屬材料的碟形彈性結(jié)構(gòu)，并結(jié)合內(nèi)壓的自緊型原理，在高溫高壓時螺栓無法提供足夠端面預(yù)緊力的狀況下，碟形自緊密封結(jié)構(gòu)始終能保持高效的密封性。本實用新型的密封結(jié)構(gòu)既有初始密封預(yù)緊力低的優(yōu)點，墊片內(nèi)側(cè)部分的碟形密封面又具有彈性，在長期使用條件下始終能保持回彈能力；當內(nèi)壓和溫度升高時，墊片的內(nèi)側(cè)空腔受內(nèi)壓的作用，在端面上產(chǎn)生足夠的預(yù)緊力，即使在螺栓松弛，法蘭密封面趨于分離的狀況下，始終能保持高效密封。而該種結(jié)構(gòu)又因為其彈性自緊結(jié)構(gòu)具有一定的應(yīng)對軸向和徑向沖擊能力。

附圖說明

圖1是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片搭配法蘭和螺栓安裝后實現(xiàn)密封的效果圖。

圖4是本實用新型帶尺寸標注的彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實用新型帶尺寸標注的彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片安裝時變形前的效果圖。

圖7是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片安裝時變形后的效果圖。

圖8是本實用新型處于工作狀態(tài)下的碟形密封面部分受到介質(zhì)內(nèi)壓P的效果圖。

附圖標記說明：1、彈性自緊型齒形復(fù)合墊片；2、法蘭；3、螺栓；11、定位環(huán)；12、實心本體；13、碟形本體；14、覆蓋層；15、環(huán)形齒；131、環(huán)形槽。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不能用來限制本實用新型的范圍。

圖1是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)示意圖，主要體現(xiàn)了本彈性自緊型齒形復(fù)合墊片1是由定位環(huán)11、實心本體12、碟形本體13及覆蓋層14組成的，且著重反映了蝶形本體13的內(nèi)環(huán)面上開設(shè)的一個與之同軸的環(huán)形槽131；圖2是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的局部結(jié)構(gòu)示意圖，重點體現(xiàn)了環(huán)形齒15，以及蝶形本體13由內(nèi)環(huán)到外環(huán)的環(huán)形齒15所形成的傾斜面；圖3是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片搭配法蘭和螺栓安裝后實現(xiàn)密封的效果圖；圖4是本實用新型帶尺寸標注的彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)示意圖，反映了彈性自緊型齒形復(fù)合墊片1的相關(guān)尺寸；圖5是本實用新型帶尺寸標注的彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片安裝時變形前的效果圖；圖7是本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片安裝時變形后的效果圖；圖8是本實用新型處于工作狀態(tài)下的碟形密封面部分受到介質(zhì)內(nèi)壓P的效果圖。

本實用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該彈性自緊型齒形復(fù)合墊片1包括定位環(huán)11、實心本體12、碟形本體13及覆蓋層14；定位環(huán)11、實心本體12及碟形本體13三者由外向內(nèi)同軸一體連接；蝶形本體13的內(nèi)環(huán)面上開設(shè)有一個與之同軸的環(huán)形槽131；覆蓋層14共有兩個，該兩個覆蓋層14分別匹配覆蓋于實心本體12及蝶形本體13兩者的上表面及下表面。本實用新型依照齒形復(fù)合墊片的密封樣式，利用自緊型密封的原理，采用了部分碟形密封面，利用墊片的碟形彈性結(jié)構(gòu)，并結(jié)合內(nèi)壓的自緊型原理，在高溫高壓時螺栓無法提供足夠端面預(yù)緊力的狀況下，碟形自緊密封結(jié)構(gòu)始終能保持高效的密封性。

本實用新型的密封結(jié)構(gòu)既有初始密封預(yù)緊力低的優(yōu)點，墊片內(nèi)側(cè)部分的碟形密封面又具有彈性，在長期使用條件下始終能保持回彈能力；當內(nèi)壓和溫度升高時，墊片的內(nèi)側(cè)空腔受內(nèi)壓的作用，在端面上產(chǎn)生足夠的預(yù)緊力，即使在螺栓松弛，法蘭密封面趨于分離的狀況下，始終能保持高效密封。而該種結(jié)構(gòu)又因為其彈性自緊結(jié)構(gòu)具有一定的應(yīng)對軸向和徑向沖擊能力。

本實用新型既結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用、維護方便，且在高溫高壓下始終保持高效密封性能。

如圖1所示，本實施例中，定位環(huán)11的厚度小于實心本體12的厚度，該定位環(huán)11的內(nèi)環(huán)面一體連接于實心本體12的外環(huán)面中段；蝶形本體13的外環(huán)厚度與實心本體12的內(nèi)環(huán)厚度相同，該蝶形本體13的外環(huán)面與實心本體12的內(nèi)環(huán)面相匹配一體連接；蝶形本體13的內(nèi)環(huán)厚度大于其外環(huán)厚度，該蝶形本體13的上表面及下表面呈外低內(nèi)高的傾斜面，該傾斜面可以保證蝶形本體13具有回彈能力。

如圖2所示，本實施例中，同軸一體連接的實心本體12及蝶形本體13的上表面及下表面均勻分布著由外到內(nèi)的環(huán)形齒15，進一步保證本產(chǎn)品的密封性能。

如圖2及圖5所示，本實施例中，蝶形本體13由內(nèi)環(huán)到外環(huán)的環(huán)形齒15所形成的傾斜面與水平面形成一個夾角a。

本實施例中，定位環(huán)11、實心本體12及碟形本體13三者是由耐高溫金屬材料制成的，使得蝶形本體13在高溫高壓下具有良好的回彈能力。

本實施例中，覆蓋層14是由耐高溫柔性石墨制成的，保證本產(chǎn)品在高溫高壓下具有良好的密封性能。

如圖3所示，彈性自緊型齒形復(fù)合墊片1在搭配法蘭和螺栓安裝后實現(xiàn)密封的效果圖。

其中，如圖4及圖5所示，T為碟型密封面總厚度；t為定位環(huán)厚度；T1為實心本體厚度；T2為碟形本體厚度；T3為槽高；b為覆蓋層厚度；e為槽深；D1為碟形部分內(nèi)徑；D2為碟型部分外徑；D3為本體外徑；D4為墊片外徑；h為齒形高度；p為齒距；R為齒底半徑；r為齒頂半徑；a為碟形齒頂與水平面的夾角。

另外，該彈性自緊型齒形復(fù)合墊片1的結(jié)構(gòu)需依據(jù)工況條件進行設(shè)計，設(shè)計的路線如下：

a)依據(jù)裝置工作溫度確定配套螺栓的松弛量；

b)確定碟形齒頂與水平面的夾角的大小a，槽深e，槽高T3；

c)墊片的碟形密封面總厚度T；

d)根據(jù)碟形本體的軸向變形量計算該部分的載荷；

e)計算碟形本體變形后的撓度和疲勞度并校核；

f)密封面的總寬度(D1和D3)依據(jù)螺栓力和墊片最低預(yù)緊應(yīng)力進行確定；

g)墊片的徑向尺寸D1和D4依據(jù)法蘭的尺寸確定；

h)齒距p一般為1.5mm，相對應(yīng)的R、r為0.4mm，但可依據(jù)使用情況進行調(diào)整。

其中，如圖3、圖6及圖7所示，在螺栓力F的作用下，碟形密封面部分趨于水平，與實心密封面部分一樣達到密封效果。另外，如圖8所示，處于工作狀態(tài)下的碟形密封面部分會受到介質(zhì)內(nèi)壓P的作用而對法蘭密封面產(chǎn)生反向作用力，內(nèi)壓越高，則這個反向作用力就會越大，當螺栓產(chǎn)生松弛形變時，法蘭密封面趨于分離，那么碟形密封面部分則開始回彈，同時在內(nèi)壓的作用下，碟型密封面對于法蘭密封面始終能保持反向作用力F，使得在該種情況下，始終保持高效的密封；且本實用新型在高溫下時，環(huán)形槽131內(nèi)的介質(zhì)內(nèi)壓P會隨著溫度升高而增強，進而使得密封性能更加高效持久。

以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。