一种带定位的大直径密封垫及具有其的承压设备的制作方法

本发明涉及承压设备开口连接处的密封垫的技术领域，特别是涉及一种带定位的大直径密封垫及具有其的承压设备。

背景技术：

现有的用于承压设备开口连接的密封垫中，平垫是应用最为广泛的一种，其结构种类也有很多，如：橡胶垫、石棉垫、金属平垫、铁包垫、缠绕垫、波齿石墨复合垫等结构。

现有技术中，应用于对焊法兰件的平垫密封技术中典型的结构如图1所示，其中法兰件一般包括法兰盘11、安装螺栓螺母紧固件的螺栓孔12、颈部13、与承压壳体对接的端部坡口14、垫片15和圆环形平面的密封台面16。螺栓穿过上下两个法兰件的螺栓孔12，在螺栓的端部上紧螺母，使两个法兰件的密封台面16相互靠近压紧垫片15，以使法兰件内具有压力p的介质无法沿图1中虚线箭头方向通过环形平垫15及密封台面16流窜到法兰件的外部。

图1中在锁紧垫片15过程中，垫片15的几个宽度的关系如图2所示，假设垫片15的产品宽度为w，螺栓预紧前垫片15能与密封台面接触的宽度，称为垫片接触宽度，以n表示；当螺栓预紧后，由于密封台面产生如图3中法兰盘的偏转，法兰件的两个密封台面在靠近其内径处会产生分离，使的密封台面与该部位的垫片15脱离接触，故垫片15只有在靠近其外经的部分宽度才能被压紧，此时能被压紧的部分宽度称为压紧宽度或基本密封宽度以表示（如图2所示），但是垫片15被压紧并不等于起密封作用，只有被压得相应紧的垫片宽度才能起有效密封作用，为此垫片15实际能起有效密封作用的宽度只有压紧宽度的一部分，即更靠近垫片外经的小部分，该小部分真正起密封作用的垫片宽度称为垫片有效密封宽度，以表示（如图2所示）。

上述结构的平垫密封技术在长期的工程实践中经受了考验，但是近是年来，随着高温高压工况和大尺寸开口结构的应用，该密封结构普遍存在的实际问题是无法密封住介质而发生泄漏。深入分析发现，垫片与密封台面之间无法准确按设计要求的位置尺寸装配是主要原因，而造成垫片错位的原因，一方面是大尺寸垫片在自重作用下会移位，另一方面是密封台面在压紧垫片的过程中压紧力分布不均匀，垫片被沿着某个方向推移。为解决上述问题，一般采用在一侧密封台面上周向几个点涂上少量润滑脂，压上垫片，利用常温下润滑脂的粘性把垫片粘住，再把另一侧密封台面盖到垫片上，然后通过螺栓紧固密封台面。但是对于垂直密封台面的安装，大尺寸垫片的自重较粘力大,就会下坠偏移，另对于大尺寸水平密封台面的垫片安装，位于垫片上下面的两个密封台面很难完全平行，或者螺栓的上紧力不均匀，这些都会使垫片受到挤压产生偏移。如图4所示，当垫片中心o1沿xx轴向左偏移到o2后，垫片基本密封宽度也从b1减少为b2，其有效密封宽度也相应减少。

因此，从技术理论层面分析上述介质泄漏的根本原因是：垫片偏移后使得有效密封宽度减少了相应的量值，介质很容易冲破密封防线，发生泄漏。近几年来，人们一直致力于准确按设计要求的位置尺寸装配垫片，利用各种单面或双面粘胶带等材料代替润滑脂把垫片粘住，虽然粘贴效果提高了，但是带来新的问题，一方面就是像缠绕垫等多种垫片被粘住后，其径向自由度被限定，受到密封台面夹紧压迫时无法变形位移，只能保持原始直径，而垫片上大部分没有被粘住的弧段则可以变形位移，在内压共同作用下直径增大，进而造成垫片环弯曲变形、松散失效，另一种问题是粘胶中的某些成分对密封台面形成腐蚀作用。

综上所述，研发一种结构简单、密封可靠性好、装卸准确精密且操作效率高的密封垫片，在工程技术领域具有极为深远和重大的意义。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于避免现有技术中的不足之处而提供一种结构简单、密封可靠性好，且操作效率高的带定位的大直径密封垫。

本发明的目的之二在于避免现有技术中的不足之处而提供一种密封可靠性好的承压设备。

本发明的目的之一通过以下技术方案实现：

提供了一种带定位的大直径密封垫，包括用于封住密封台面的垫片本体，还包括用于对垫片本体的周向进行限位的定位骨架。

其中，定位骨架位环形，垫片本体内置于定位骨架的环内，且垫片本体的外环面紧贴定位骨架的内环面。

其中，定位骨架位环形，定位骨架内置于垫片本体的环内，且定位骨架的外环面紧贴垫片本体的内环面。

其中，定位骨架包括内侧骨架和外侧骨架，内侧骨架和外侧骨架都为环形，内侧骨架位于外侧骨架的环内，垫片本体位于内侧骨架与外侧骨架之间，且垫片本体的外环面紧贴外侧骨架的内环面，垫片本体的内环面紧贴内侧骨架的外环面。

其中，定位骨架开设有定位孔，定位孔内插入定位销以实现定位骨架的定位。

其中，定位孔为圆形、长圆孔、u形孔、方孔、矩形孔、梯形孔、六边形孔、开口u形之中的一种或者任意至少两种的组合。

其中，定位孔的轴线垂直于垫片本体的上密封面和/或者垫片本体的下密封面。

其中，定位孔的轴线垂直于垫片本体的外环周面和/或者垫片本体的内环周面。

其中，还包括用于对定位骨架进行定位的定位耳，定位耳开设有定位孔。

本发明的目的之二通过以下技术方案实现：

提供了一种承压设备，包括密封垫，该密封垫为所述大直径密封垫。

本发明的有益效果：

本发明的大直径密封垫，其结构包括垫片本体和定位骨架，定位骨架用于对垫片本体的周向进行限位，这样不仅能够使得夹持垫片本体的两个密封台面能够精准对准，也从而有效防止垫片本体受到挤压产生偏移，而且定位骨架只是对垫片本体的周向进行限位，而不限定垫片本体的径向自由度，这使得垫片本体在其径向能够自由变形位移和回弹，从而有效防止垫片本体的弯曲变形以及松散失效，这些都使得本发明的大直径密封垫的密封性能更加可靠，结构更为简单，更便于操作和实施。

本发明的承压设备，其结构包括上述的密封垫，从而使得承压设备的密封性能更加可靠，而且更便于操作和实施。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为现有技术中的法兰件的密封结构示意图。

图2为现有技术中垫片的三个密封宽度的结构示意图。

图3为现有技术中垫片被法兰盘锁紧后的结构示意图。

图4为现有技术中垫片被挤压后偏移的结构示意图。

在图1至图4中包括有：

法兰盘11、螺栓孔12、颈部13、端部坡口14、垫片15、密封台面16。

图5为本发明的实施例1中密封垫的结构示意图。

图6为本发明的实施例2中密封垫的结构示意图。

图7为本发明的实施例3中密封垫的结构示意图。

图8为本发明的实施例4中密封垫的结构示意图。

图9为本发明的实施例5中密封垫的结构示意图。

图10为本发明的多个定位耳绕定位骨架的外环面均匀排布的结构示意图。

图11为本发明的多个定位耳绕定位骨架的外环面非均匀排布的结构示意图。

在图5至图11中包括有：

外侧骨架21，定位耳22，定位耳和外侧骨架一体成型23，内侧骨架24，柱形定位销25，带钩定位销26。

圆形定位孔a，u形定位孔b，径向圆形定位孔c。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

本发明的一种带定位的大直径密封垫的具体实施方式之一，如图5所示，其结构包括环形的垫片本体和环形的定位骨架，定位骨架为外侧骨架21，定位骨架的外环面设有的多个定位耳22，如图10和图11所示，多个定位耳22可以绕定位骨架的外环面均匀排布，也可以绕定位骨架的外环面非均匀排布。垫片本体套在定位骨架的环内，且定位骨架的外环面紧贴定位耳22的内壁面，定位骨架的内环面紧贴垫片本体的外环面，定位耳22上开设有定位孔，定位孔可以为圆形、长圆孔、u形孔、方孔、矩形孔、梯形孔、六边形孔、开口u形之中的一种或者任意至少两种的组合，定位孔内插入柱形定位销25可以实现对定位骨架的周向定位，从而定位骨架实现对垫片本体的周向定位，这样在垫片本体被挤压时在其周向定位上不能位移，从而使得夹持垫片本体的两个密封台面能够精准对准，进而有效防止垫片本体受到挤压产生偏移，另外，由于定位骨架只是对垫片本体的周向进行限位，而不限定垫片本体的径向自由度，这使得垫片本体在其径向能够自由变形位移和回弹，从而有效防止垫片本体的弯曲变形以及松散失效，这些都使得本发明的大直径密封垫的密封性能更加可靠，结构更为简单，更便于操作和实施。

进一步的，如图1、10和图11所示，定位孔的轴线垂直于垫片本体的上密封面或者垫片本体的下密封面，也就是定位孔的轴线与垫片本体的轴线方向一致，其中，图10中的定位孔为圆形定位孔a，图11中的定位孔为u形定位孔b。

进一步的，定位骨架的截面是圆形、长圆形、方形、矩形、梯形、六边形及其组合或别的形状。定位耳22是板材或线材制造，定位耳22与定位骨架可以通过粘接、焊接、压接、铆接等固接工艺的固接在一起。

进一步的，垫片本体的厚度大于定位骨架的厚度，定位骨架的厚度大于定位耳22的厚度。这样不仅便于拆装，而且在节省材料的情况下也能够确保定位的准确性和可靠性。

本实施例中的一种承压设备，承压设备可以为锅炉、压力容器、换热器、压力管道或者储气瓶等，承压设备包括上述的密封垫，从而使得承压设备的密封性能更加可靠，而且更便于操作和实施。

实施例2

发明的一种带定位的大直径密封垫的具体实施方式之二，如图6所示，本实施例与实施例1的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例1进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，定位骨架与定位耳一体成型23，可有效减少组装程序，增加了拆装的便捷性，而且加强了定位骨架和定位耳22的结构强度，延长它们的使用寿命。

本实施例中的一种承压设备，承压设备可以为锅炉、压力容器、换热器、压力管道或者储气瓶等，承压设备包括上述的密封垫，从而使得承压设备的密封性能更加可靠，而且更便于操作和实施。

实施例3

发明的一种带定位的大直径密封垫的具体实施方式之三，如图7所示，本实施例与实施例1的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例1进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，定位骨架包括内侧骨架24和外侧骨架21，内侧骨架24和外侧骨架21都为环形，外侧骨架21位于定位耳22的环内，内侧骨架24位于外侧骨架21的环内，垫片本体位于内侧骨架24与外侧骨架21之间，且垫片本体的外环面紧贴外侧骨架21的内环面，垫片本体的内环面紧贴内侧骨架24的外环面，外侧骨架21的外环面紧贴定位耳22的内环面。外侧骨架21对垫片本体的外环周向进行限位，内侧骨架24对垫片本体的内环周向进行限位，内侧骨架24和外侧骨架21共同作用更能有效限定垫片本体的周向位移，从而使得夹持垫片本体的两个密封台面能够更加精准对准，进而能够进一步提高密封效果，也增加了拆装的便捷性。

本实施例中的一种承压设备，承压设备可以为锅炉、压力容器、换热器、压力管道或者储气瓶等，承压设备包括上述的密封垫，从而使得承压设备的密封性能更加可靠，而且更便于操作和实施。

实施例4

发明的一种带定位的大直径密封垫的具体实施方式之四，如图8所示，本实施例与实施例3的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例3进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，省去了定位耳22，直接在定位骨架开上开设定位孔，定位孔内插入定位销以实现定位骨架的定位。这样可简化密封垫的结构，节省材料成本，简化拆装过程。图8中的定位孔为u形定位孔b，u形定位孔b内插入柱形定位销25以实现定位骨架的定位。

本实施例中的一种承压设备，承压设备可以为锅炉、压力容器、换热器、压力管道或者储气瓶等，承压设备包括上述的密封垫，从而使得承压设备的密封性能更加可靠，而且更便于操作和实施。

实施例5

发明的一种带定位的大直径密封垫及换热器的具体实施方式之五，如图9所示，本实施例与实施例4的主要技术方案相同，在本实施例中未作说明的技术特征采用实施例4进行解释，在此不做赘述，本实施例与实施例的不同在于，定位孔的轴线垂直于垫片本体的外环周面和/或者垫片本体的内环周面，也即是定位孔的轴向垂直于垫片本体的轴向，例如图9中的定位孔为径向圆形定位孔c，此时可采用带钩定位销26插入径向圆形定位孔c内进而对定位骨架进行限位。

本实施例中的一种承压设备，承压设备可以为锅炉、压力容器、换热器、压力管道或者储气瓶等，承压设备包括上述的密封垫，从而使得承压设备的密封性能更加可靠，而且更便于操作和实施。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。