專利名稱:高溫高壓柔性石墨密封環(huán)的制作方法
本實(shí)用新型是一種用在相對(duì)運(yùn)動(dòng)面之間的密封部件，該密封件由柔性石墨與金屬網(wǎng)復(fù)合而成，可用作高溫高壓閥的密封環(huán)。
西德專利DE2612296和英國專利GB1504841介紹了柔性石墨的制法及應(yīng)用，這種具有回彈性的碳素材料，可以用作高溫高壓下的靜態(tài)密封件；動(dòng)態(tài)下的高壓常溫密封件通常采用由聚四氟乙烯材料制成的密封件；高溫高壓下的動(dòng)態(tài)密封件，是國內(nèi)外關(guān)注的問題之一。
本實(shí)用新型的任務(wù)是研制一種高溫高壓下的動(dòng)態(tài)密封件，特別是用作高溫高壓球閥的球面密封環(huán)。
本實(shí)用新型的密封環(huán)由柔性石墨和金屬網(wǎng)復(fù)合而成。金屬網(wǎng)作為骨架，柔性石墨充填其間并將金屬網(wǎng)包裹在里面。這種復(fù)合材料制成的密封環(huán)強(qiáng)度、剛度、韌性及彈性良好，所以可用于高溫高壓下的動(dòng)態(tài)密封環(huán)。所述的復(fù)合材料中的柔性石墨與金屬網(wǎng)的體積比為4／1－3／1，其重量比為1／1－1／2。金屬網(wǎng)可以是鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、鎳網(wǎng)或不銹鋼網(wǎng)，規(guī)格為30－100目，其中以50目為宜。采用已知的技術(shù)DE2612296或GB1504841介紹的制法來制備柔性石墨的過程是天然鱗片石墨(或熱解石墨)經(jīng)酸化處理，水洗至PH值為6－7，高溫下膨化成蠕蟲石墨，在100公斤／平方厘米下壓制成柔性石墨片。這種柔性石墨片用示差法測(cè)得的熱膨脹系數(shù)a向?yàn)?×10－6l／℃，c向?yàn)?×10－4l／℃，柔性石墨與金屬網(wǎng)制成的復(fù)合材料用示差法測(cè)得的熱膨脹系數(shù)為21×10－6l／℃，采取通用的方法測(cè)得的透氣率為2－3×10－4毫升／秒。平方厘米，用開放式測(cè)得的壓縮率為25％，回彈率為10％。
密封環(huán)的制備工藝如下1.按上述的柔性石墨片和金屬網(wǎng)的體積比或重量比備料，2.將金屬網(wǎng)包裹在柔性石墨片中，3.把上述包裹物放在模具中，在450－600公斤／平方厘米的油壓機(jī)上壓制成型，4.將上述制品的相對(duì)運(yùn)動(dòng)面上墊一50目的金屬網(wǎng)，用油壓機(jī)壓出網(wǎng)狀痕跡后再涂一層滑石粉。
圖1為三種不同型式的密封環(huán)。
圖2為三種不同密封環(huán)裝入閥體的示意圖。
圖1及圖2中的標(biāo)號(hào)含義如下1為伐導(dǎo)管，2為壓緊帽，3為閥體，4為球芯，5為端面靜密封環(huán)，6為球面動(dòng)密封環(huán)，7為轉(zhuǎn)密封環(huán)，8為閥門開關(guān)柄。
測(cè)試結(jié)果表明初始狀態(tài)，113公斤／平方厘米(N2)，在常溫及400℃下均無泄漏；常溫下，113公斤／平方厘米(N2)，開關(guān)伐100次后，經(jīng)8.5分鐘泄漏10毫升即1.18毫升／分，70.8毫升／小時(shí)，氮?dú)馄康捏w積為40000毫升，氮?dú)鈮毫?13公斤／平方厘米，常壓氮?dú)鉃?0000×113＝4.52×106毫升，即1小時(shí)后氮?dú)鈮毫p少為原來的70.8／4.52×10－6＝15.7×10－6，微乎其微，可以視為基本不泄漏；在400℃下，氮?dú)鈮毫?13公斤／平方厘米，18分鐘泄漏10毫升，即0.55毫升／分，比常溫下的密封性能更好。
該試驗(yàn)伐也曾用在超臨界抽提的試驗(yàn)裝置上，其工況條件為溫度440℃，壓力160公斤／平方厘米，介質(zhì)為甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑與粉煤的懸浮液，運(yùn)轉(zhuǎn)7天，開關(guān)160次，保證了試驗(yàn)的園滿成功。
綜上所述可知，本申請(qǐng)的密封環(huán)可應(yīng)用的工況條件為溫度400－440℃，壓力為100－160公斤／平方厘米，介質(zhì)為氣體、液體或懸浮液，密封端面為平面或球面，密封方式為靜態(tài)或動(dòng)態(tài)，制作工藝簡單，原料來源豐富，成本較低。這種密封環(huán)耐酸、耐堿、耐腐蝕性氣體。
權(quán)利要求
1.一種在高溫高壓下使用的石墨密封環(huán)，其特征在于它由柔性石墨和金屬網(wǎng)復(fù)合而成，其體積比為4/1-3/1，重量比為1/1-1/2。
2.一種如權(quán)利要求
1所說的柔性石墨動(dòng)態(tài)密封環(huán)，其特征在于所說的金屬網(wǎng)為鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)或鎳網(wǎng)，其規(guī)格為30－100目。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的石墨密封環(huán)，其特征在于所說金屬網(wǎng)的規(guī)格為50目。
4.一種如權(quán)利要求
1或2所述的石墨密封環(huán)，其特征在于所說密封環(huán)的制備方法為(1)在100kg／cm2壓力下將蠕蟲石墨壓制成柔性石墨片，(2)按所述的比例將金屬網(wǎng)包裹在柔性石墨片中，(3)把上述包裹物放在模具中，在450－600kg／cm2的油壓機(jī)上壓制成型，(4)將上述制品的相對(duì)運(yùn)動(dòng)面上墊一50目的金屬網(wǎng)，用油壓機(jī)壓出網(wǎng)狀痕跡后再涂一層滑石粉。
5.如權(quán)利要求
1或2所述的石墨密封環(huán)，其特征在于它可以用作氣相、液相或液固相的密封。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種高溫高壓柔性石墨密封環(huán)，所說的密封環(huán)由柔性石墨和金屬網(wǎng)復(fù)合而成，它可以用于高溫高壓下的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的平面或球面的密封。
文檔編號(hào)F16J15/16GK86209556SQ86209556
公開日1988年3月16日 申請(qǐng)日期1986年11月25日
發(fā)明者安立中, 劉長安, 張金喜, 李貴生 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan