本實(shí)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(wú)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(duì)于化工設(shè)備的安全運(yùn)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(bǔ)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(bǔ)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(jià)格也比較高。

現(xiàn)有的技術(shù)的缺點(diǎn)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(dá)到高效的密封。而加裝碟簧來(lái)提供補(bǔ)償量的方法成本較高，維護(hù)又非常不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、維護(hù)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(wèn)題，本實(shí)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(shí)心本體、碟形本體及覆蓋層；定位環(huán)、實(shí)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(gè)與之同軸的環(huán)形槽；覆蓋層共有兩個(gè)，該兩個(gè)覆蓋層分別匹配覆蓋于實(shí)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(shí)心本體的厚度，該定位環(huán)的內(nèi)環(huán)面一體連接于實(shí)心本體的外環(huán)面中段；蝶形本體的外環(huán)厚度與實(shí)心本體的內(nèi)環(huán)厚度相同，該蝶形本體的外環(huán)面與實(shí)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(shí)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(gè)夾角a。

其中，定位環(huán)、實(shí)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(shí)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(shí)螺栓無(wú)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(shí)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(diǎn)，墊片內(nèi)側(cè)部分的碟形密封面又具有彈性，在長(zhǎng)期使用條件下始終能保持回彈能力；當(dāng)內(nèi)壓和溫度升高時(shí)，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?yàn)槠鋸椥宰跃o結(jié)構(gòu)具有一定的應(yīng)對(duì)軸向和徑向沖擊能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)密封的效果圖。

圖4是本實(shí)用新型帶尺寸標(biāo)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(shí)用新型帶尺寸標(biāo)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(shí)用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片安裝時(shí)變形前的效果圖。

圖7是本實(shí)用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片安裝時(shí)變形后的效果圖。

圖8是本實(shí)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(biāo)記說(shuō)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(shí)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(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不能用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。

圖1是本實(shí)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(shí)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(gè)與之同軸的環(huán)形槽131；圖2是本實(shí)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(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)密封的效果圖；圖4是本實(shí)用新型帶尺寸標(biāo)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(shí)用新型帶尺寸標(biāo)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(shí)用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片安裝時(shí)變形前的效果圖；圖7是本實(shí)用新型彈性自緊型齒形復(fù)合墊片安裝時(shí)變形后的效果圖；圖8是本實(shí)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(shí)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(shí)心本體12、碟形本體13及覆蓋層14；定位環(huán)11、實(shí)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(gè)與之同軸的環(huán)形槽131；覆蓋層14共有兩個(gè)，該兩個(gè)覆蓋層14分別匹配覆蓋于實(shí)心本體12及蝶形本體13兩者的上表面及下表面。本實(shí)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(shí)螺栓無(wú)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(shí)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(diǎn)，墊片內(nèi)側(cè)部分的碟形密封面又具有彈性，在長(zhǎng)期使用條件下始終能保持回彈能力；當(dāng)內(nèi)壓和溫度升高時(shí)，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?yàn)槠鋸椥宰跃o結(jié)構(gòu)具有一定的應(yīng)對(duì)軸向和徑向沖擊能力。

本實(shí)用新型既結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、維護(hù)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(shí)施例中，定位環(huán)11的厚度小于實(shí)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(shí)心本體12的外環(huán)面中段；蝶形本體13的外環(huán)厚度與實(shí)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(shí)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(shí)施例中，同軸一體連接的實(shí)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(jìn)一步保證本產(chǎn)品的密封性能。

如圖2及圖5所示，本實(shí)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(gè)夾角a。

本實(shí)施例中，定位環(huán)11、實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(jì)算該部分的載荷；

e)計(jì)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(jìn)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(duì)應(yīng)的R、r為0.4mm，但可依據(jù)使用情況進(jìn)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(shí)心密封面部分一樣達(dá)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(huì)受到介質(zhì)內(nèi)壓P的作用而對(duì)法蘭密封面產(chǎn)生反向作用力，內(nèi)壓越高，則這個(gè)反向作用力就會(huì)越大，當(dāng)螺栓產(chǎn)生松弛形變時(shí)，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(shí)在內(nèi)壓的作用下，碟型密封面對(duì)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(shí)用新型在高溫下時(shí)，環(huán)形槽131內(nèi)的介質(zhì)內(nèi)壓P會(huì)隨著溫度升高而增強(qiáng)，進(jìn)而使得密封性能更加高效持久。

以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。