一种自密封圈及其加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及密封圈技术领域，尤其是涉及阀门用的一种自密封圈及其加工方法。
【背景技术】
[0002] 填料密封是一种历史悠久的密封技术，早在一千多年前，我国就开始使用棉、麻等 纤维材料制作机械轴封结构，欧洲早期的蒸汽机中也广泛使用这种技术。填料密封具有填 料材料来源广泛、加工容易、价格低廉、密封可靠及操作简单等特点，广泛应用于化工、电 力、石油、机械、航空等领域，尤其是在高温、强腐蚀介质工况时。
[0003] 自密封圈是阀门行业常用的密封形式之一，其特点是结构紧凑、密封性能好、工作 参数范围广，是目前静密封的主要结构形式之一。按结构和使用特点，自密封圈可分为软密 封圈和硬密封圈两种。硬密封圈的优点是加工尺寸精准，承压能力强，密封后性能可靠和使 用周期长；其缺点是材料成本高、表面容易出现损伤而报废、变形量小、只能一次使用而不 能重复使用、预紧压力大等。软密封圈通常采用橡胶、柔性石墨、天然纤维等制成，其适用的 介质压力最大可到35MPa，工作温度为-50-600度，密封面线速度可达20m/s。
[0004]自密封圈密封也称为成型填料密封，自密封圈一般安放在密封面的沟槽内，其工 作原理是：依靠本身在机械压紧力或介质压力的自紧作用下产生弹塑性变形，而堵塞流体 泄漏通道，从而实现密封。传统的自密封圈的回弹率通常只有15% -25%，其密封性能的可 靠性低，容易出现泄漏，报废率高。尤其是使用在高温高压的特殊位置的阀门上的自密封 圈，例如火电站高温高压阀门使用的自密封圈，如果其回弹率没有达到国家标准要求的回 弹率多35%的标准，在使用过程中很容易出现泄漏，甚至因密封性能失效而导致报废。据统 计，国内相关行业中，因自密封圈泄漏、密封性能失效等而造成停机或检修所带来的直接损 失每年都会在几千万元以上。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供一种自密封圈及其 加工方法，提高自密封圈的密封可靠性，减少自密封圈在使用过程中发生泄漏甚至密封性 能失效的故障率。
[0006] 本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种自密封圈，包括网状金 属外壳、第一石墨线、非金属填料层以及弹性加强筋和第二石墨线，所述金属外壳的顶端面 与外圆周面之间形成楔形结构，在金属外壳内腔顶端设置第一石墨线，内腔底端设置第二 石墨线，在第一石墨线、第二石墨线之间设置螺旋状的弹性加强筋，金属外壳内腔余部空间 是非金属填料层。
[0007] 优选地，所述的金属外壳是不锈钢钢网或者是合金钢钢网或者是钛合金钢网，所 述非金属填料层是石墨填料层，所述弹性加强筋是不锈钢板或者是合金钢板或者是钛合金 板，且所述自密封圈成型后的密度在2. 0克/立方厘米以上。
[0008] 优选地，还包括保护层，所述保护层固结在金属外壳的外圆周面外侧。
[0009] 优选地，所述的保护层是石墨涂层。
[0010] 优选地，所述金属外壳的顶端面与外圆周面之间的夹角为30-60度。
[0011] 如上所述的一种自密封圈的加工方法，包括如下步骤：
[0012] 第1步，由石墨加金属丝网编制成第一石墨线、第二石墨线；
[0013] 第2步，将第一石墨线、第二石墨线分别安装到网状金属外壳内腔的两端；
[0014] 第3步，将弹性加强筋、非金属填料层安装到金属外壳内腔余部空间；
[0015] 第4步，模压成型。
[0016] 优选地，所述自密封圈模压成型后，再在金属外壳的外圆周面上以辊压方式固结 保护层。
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过网状金属外壳形成全包结构的自密 封圈，其内腔中的第一石墨线、非金属填料层以及螺旋状的弹性加强筋和第二石墨线相互 补充，且网状金属外壳的顶端面与外圆周面之间形成楔形结构，从而使得本发明的自密封 圈得以充分利用非金属材料的特性和金属材料的特性相结合，并把传统自密封圈的挤压变 形密封的不可变性改变为可调节形式的密封，完善了产品的各项机械性能，有效地提高了 自密封圈的回弹率，从而有效地提高了自密封圈的密封可靠性，减少了自密封圈在使用过 程中的失效和报废。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明一种自密封圈的结构剖视图。
[0019] 图中标记：1-网状金属外壳，2-第一石墨线，3-保护层，4-非金属填料层，5-弹性 加强筋，6-第二石墨线，11-顶端面，12-外圆周面，13-底端面，14-内圆周面。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施 例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0021] 如图1所示的一种自密封圈，包括网状金属外壳1、第一石墨线2、非金属填料层4 以及弹性加强筋5和第二石墨线6,其中的金属外壳1为圆柱体状的全包密封结构，其底端 面13为水平面，内圆周面14和外圆周面12均为圆柱面，金属外壳1的顶端面11与外圆 周面12之间形成楔形结构，所述金属外壳1可以选用不锈钢钢网制成，或者是合金钢钢网 制成，或者是钛合金钢网制成。在金属外壳1内腔顶端设置第一石墨线2,内腔底端设置第 二石墨线6,本发明中的第一石墨线2、第二石墨线6均是由石墨加金属丝网编制并经压制 成型的复合体，其中的金属丝网可以选用不锈钢钢网，或者是合金钢钢网，或者是钛合金钢 网；其中的第二石墨线6共有2根，一根靠近金属外壳1的外圆周面12,另一根靠近金属外 壳1的内圆周面14。在第一石墨线2、第二石墨线6之间设置螺旋状的弹性加强筋5,金属 外壳1内腔余部空间是非金属填料层2,其中的弹性加强筋5可以选用不锈钢板或者合金钢 板或者钛合金板卷制而成，其圈数视自密封圈的具体尺寸、使用要求的不同而相应设定，通 常是4圈、5圈、7圈，如图1所示的自密封圈中的弹性加强筋5设置5圈。其中的非金属填 料层2可以选用石墨、橡胶、聚四氟乙烯或者工程塑料进行填充。
[0022] 上述的自密封圈可以通过以下加工方法制得，具体而言：
[0023]首先，制备第一石墨线2、第二石墨线6。所述的第一石墨线2、第二石墨线6均是 由石墨加不锈钢丝网编制并经压制成型的复合体，其截面形状通常为圆形或者方形。
[0024]然后，通过网状金属外壳1的专用模具加工出金属外壳1的圆柱体雏形，将第一石 墨线2、第二石墨线6分别安装到金属外壳1内腔的两端。所述的第一石墨线2、第二石墨 线6的实际安装顺序根据金属外壳