金属缠绕垫及法兰连接装置的制作方法

本实用新型涉及静密封技术领域，尤其涉及一种适用于高温高压工况下温度与压力频繁波动的大直径突面法兰的金属缠绕垫及具有其的法兰连接装置。

背景技术：

金属缠绕垫是法兰密封的重要密封垫片之一，广泛用于高压高温的工况，其由一定几何截面(例如V型或W型)的钢带与各种填充材料交替缠绕而成，充分利用缠绕带在压紧载荷的作用下较易产生塑性变形的特征，使之填补密封面的微小凹凸不平，形成迷宫式密封，同时缠绕带的回弹性能优良，能应对压力、温度频繁波动的工况，密封性能稳定可靠，因此尤其适用于有应力松弛、温度和压力有波动、冲击以及震动条件下的法兰密封。

现有的用于突面法兰的金属缠绕垫，其缠绕带的内、外侧分别设有内环和外环，利用内、外环来控制缠绕带的最小厚度、加强缠绕带的强度以防止缠绕带溃散以及实现对中准确，且外环上开设有均布的通孔，以使法兰接头的螺栓能穿过通孔，从而使金属缠绕垫和法兰之间更易于连接，也进一步增强密封性能。

但是，由于大直径突面法兰厚而大，而金属缠绕垫的缠绕带薄而小并靠近法兰中心，为保证对中，金属缠绕垫的内环小、外环大，外环薄而大导致其抵抗变形能力差，而在高温高压的工况下需要的螺栓载荷大，螺栓预紧后易使外环翘曲变形过大，从而失去对缠绕带的加强作用和最大压紧度的控制，造成密封失效；再者，对于有多个螺栓孔的大直径法兰，外环的直径会相应增加，从而使金属缠绕垫的尺寸较为庞大，同时通孔开设数量增多，安装时螺栓需要分别穿过通孔，不易安装。

因此，有必要提供一种不易曲翘变形、能应对大螺栓载荷、易于安装的适用于高温高压工况的金属缠绕垫及法兰连接装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种不易曲翘变形、能应对大螺栓载荷、易于安装的适用于高温高压工况的金属缠绕垫。

本实用新型的另一目的在于提供一种不易曲翘变形、能应对大螺栓载荷、易于安装的适用于高温高压工况的法兰连接装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：提供一种金属缠绕垫，其包括缠绕带、内环及外环，所述缠绕带呈圆环形结构并具有相对的内侧面及外侧面，所述内环呈圆环形结构并连接于所述缠绕带的内侧面，外环包括薄环及连接于所述薄环的外侧的增厚环，所述薄环的内侧连接于所述缠绕带的外侧面，且所述增厚环的厚度大于所述薄环的厚度。

较佳地，所述增厚环凸出于所述薄环的厚度方向的至少一侧。

较佳地，所述金属缠绕垫还包括定位尺，所述定位尺连接于所述增厚环的外圆上并具有刻度。

较佳地，所述缠绕带的厚度大于所述内环的厚度并大于所述薄环的厚度。

较佳地，所述内环的厚度与所述薄环的厚度相同。

较佳地，所述缠绕带的内侧面与所述内环之间、所述缠绕带的外侧面与所述薄环的内侧之间均设有相配合的凸起部及凹陷部。

较佳地，所述缠绕带的截面大致呈V型或W型。

对应地，本实用新型还提供一种法兰连接装置，其包括两相对设置的突面法兰及如上所述的金属缠绕垫，每一所述突面法兰上均设有突台，所述金属缠绕垫设置于两所述突面法兰的突台之间，且所述增厚环的内圆与所述突台的外圆相临接并相间隔。

较佳地，所述内环的内径大于等于所述突面法兰的内径，所述增厚环的内径大于所述突台的外径。

较佳地，所述增厚环的厚度小于两所述突面法兰的装配间隙。

与现有技术相比，由于本实用新型的金属缠绕垫，其外环包括连接于缠绕带的外侧面的薄环及连接于薄环外侧的增厚环，增厚环的厚度大于薄环的厚度，因此，增厚环使外环的刚度与强度增加，同时增厚环的翘曲受突面法兰的装配间隙的限制，进而使外环的抵抗变形能力增强，能应对大螺栓载荷，并能控制最大压紧度和加强缠绕带强度，保证密封可靠，能适用于高温高压工况；再者，通过定位尺的设置，容易实现准确对中，便于安装。对应地，具有该金属缠绕垫的法兰连接装置也具有相同的效果，且增厚环的内圆与突面法兰的突台的外侧面之间略有间隙，因此使对中调整限制在一个较小的尺寸范围内，操作简便，便于对中操作。

附图说明

图1是本实用新型金属缠绕垫一实施例的俯视图。

图2是图1中金属缠绕垫的剖视图。

图3是图2中A部分的放大示意图。

图4是图1中定位尺的放大示意图。

图5是本实用新型金属缠绕垫另一实施例的部分剖视图。

图6是图5中B部分的放大示意图。

图7是本实用新型法兰连接装置的剖视图。

图8是图7中C部分的放大示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。

首先参看图1-6所示，本实用新型所提供的金属缠绕垫100，其包括内环110、缠绕带120及外环130，其中，缠绕带120呈圆环形结构并具有相对的内侧面及外侧面，内环110也呈圆环形结构并连接于缠绕带120的内侧面，外环130连接于缠绕带120的外侧面，且外环130为单突结构或双突结构，以此增加外环130的刚度及强度，当然外环130的结构并不以此为限。

更具体地，外环130包括薄环131及增厚环132，薄环131的内侧连接于缠绕带120的外侧面，增厚环132连接于薄环131的外侧，并且，在金属缠绕垫100的轴向，增厚环132凸出于薄环131的至少一侧面，同时增厚环132的厚度大于薄环131的厚度，由此使外环130的刚度与强度增加，并根据所适用的突面法兰的装配间隙来设计增厚环132的厚度，具体为，增厚环132的厚度略小于两突面法兰的装配间隙，因此，外环130的翘曲受两突面法兰的装配间隙的限制，不会因翘曲变形而导致密封失效。

结合图1、4-5所示，所述金属缠绕垫100还进一步包括定位尺140，定位尺140固定连接于增厚环132的外圆并具有刻度141，且定位尺140的刻度141根据不同的突面法兰灵活设置，其刻度141范围以覆盖突面法兰的外圆为佳；另外，定位尺140的宽度小于两相邻螺栓的最小间距，以便能顺利穿过两相邻螺栓。通过定位尺140的设置，使精准对中操作更简单，实现缠绕带120的精准对中以使其位置最大程度符合图纸，使密封力均为地分布在缠绕带120上，与理论计算的应力分布最为接近，增强了密封性能。

优选地，定位尺140的数量不少于四个，且多个定位尺140跨中均布于增厚环132的外圆，并通过氩弧焊焊接在增厚环132的外圆，当然，定位尺140的数量并不以此为限。

下面再次结合附图1-6所示，对本实用新型金属缠绕垫100的不同实施例分别进行描述。

首先参看图2-3所示，在本实用新型金属缠绕垫100的一实施例中，其外环130为双突结构。具体地，在薄环131的外圆处沿其轴向朝两个方向增加厚度以得到所述增厚环132，也即，薄环131连接于增厚环132的内圆的中部位置，增厚环132的上、下侧面均凸出于薄环131，增厚环132使外环130的刚度与强度增加，并且安装后，增厚环132与两个突面法兰的表面之间都只留有些许间隙，从而使增厚环132翘曲受突面法兰的安装间隙的限制。

优选地，薄环131、增厚环132为一体成型结构，但并不限于此，也可以分别成型再将两者固定。

参看图3所示，本实施例中，所述缠绕带120的厚度大于内环110的厚度，且缠绕带120的厚度也大于薄环131的厚度，更优选地是，内环110的厚度与薄环131的厚度相同，且为用于保证金属缠绕垫100的密封性能和强度的最小厚度。

继续参看图3所示，所述缠绕带120的内侧面与内环110之间、缠绕带120的外侧面与薄环131之间均设有相配合的凸起部及凹陷部。在本实施例中，缠绕带120的外侧面设有第一凹陷部121，缠绕带120的内侧面形成第一凸起部122。对应地，内环110的外圆上形成有第二凹陷部111，其与缠绕带120上的第一凸起部122相配合；同时，薄环131的内圆上形成有第二凸起部1311，该第二凸起部1311与缠绕带120的外侧面上的第一凹陷部121相配合。

本实用新型中，缠绕带120由呈V型或W形的金属带与填料交替缠绕而成，且缠绕带120的尺寸与相同压力等级和管道规格的标准缠绕垫一致，或根据需要自行设计。可理解地，金属带的截面并不限于V型或W形，还可以设置为其他形状。

下面参看图5-6所示，在本实用新型金属缠绕垫100的另一实施例中，其与上述实施例的差别仅在于：外环130为单突结构，即，在薄环131的外圆处沿其轴向朝一个方向增加厚度以得到增厚环132，因此，薄环131、增厚环132的一个侧面位于同一平面。例如，在一种方式中，在薄环131的外圆处沿其轴向向下凸出而形成增厚环132，所以，薄环131、增厚环132的上表面在同一平面内，当安装后，增厚环132仅与单个突面法兰的表面之间留有些许间隙，但仍然可以达到增加外环130的刚度与强度、翘曲受突面法兰的安装间隙限制之作用。

本实施例金属缠绕垫100的其他部分的结构与上述实施例相同，不再赘述。

下面参看图7-8所示，本实用新型还提供一种法兰连接装置1，其包括一金属缠绕垫100及两相对设置的突面法兰200，其中，每个突面法兰200上均设有突台210及螺栓孔220，金属缠绕垫100可以是上述任一实施例中的结构，不再重复描述。

根据不同的突面法兰200，金属缠绕垫100的内环110、外环130的具体尺寸、厚度分别设置，其中，内环110的内径需大于等于突面法兰200的内径，同时，增厚环132的内径略大于突台210的外径，且增厚环132的厚度小于两突面法兰200的装配间隙；这样，在安装时，增厚环132与突面法兰200的表面之间只留有些许间隙，从而将对中调整限制在一个极小的范围内，方便对中操作。

再次参看图7-8所示，以双突结构的金属缠绕垫100为例，对本实用新型法兰连接装置1的连接方式进行说明。

首先，将金属缠绕垫100自然放置于其中一突面法兰200的突台210上，通过其内环110实现初步对中，同时增厚环132的内圆与突台210的外圆之间具有极小的间隙L1，从而将对中调整限制在一个极小的范围内，方便对中操作；然后，将两个突面法兰200缓慢靠近，在两者快要接近时使用一定数量的螺栓穿过两个突面法兰200的螺栓孔220；接着，观擦四个定位尺140的刻度141，并通过轻微调整金属缠绕垫100的位置，使四个方向的定位尺140的刻度141一致，由此实现精准对中，定位尺140的设置使精准对中变得更简单；最后，穿上所有螺栓并手动拧紧螺母，使用工具按需要力矩对螺栓进行紧固，完成安装。此时，两突面法兰200的突台210相对应，由于增厚环132的厚度略小于两突面法兰200的装配间隙，因此，增厚环132与两突面法兰200的表面之间具有极小的间隙L2，使其翘曲受两突面法兰200的装配间隙的限制，不会因翘曲变形而导致密封失效。

综上，由于本实用新型的金属缠绕垫100，其外环130包括连接于缠绕带120的外侧面的薄环131及连接于薄环131外侧的增厚环132，且所述增厚环132的厚度大于薄环131的厚度，因此，增厚环132使外环130的刚度与强度增加，同时其翘曲可以受到突面法兰的安装间隙的限制，进而使外环130的抵抗变形能力增强，能应对大螺栓载荷，并能控制最大压紧度和加强缠绕带120的强度，保证密封可靠，能适用于高温高压工况；再者，通过定位尺140的设置，容易实现准确对中，便于安装。对应地，具有该金属缠绕垫100的法兰连接装置1也具有相同的效果，且增厚环132的内圆与突台210的外侧面之间具有些许间隙，因此使对中调整限制在一个较小的尺寸范围内，操作简便，便于对中操作。

本实用新型所涉及的突面法兰200的其他部分结构及其连接方式等均为本领域普通技术人员所熟知，在此不再做详细的说明。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。