一种长使用寿命和密封效果好的组合盘根环的制作方法

本实用新型属于密封填料技术领域，特别涉及一种长使用寿命和密封效果好的组合盘根环，该组合盘根环具有使用温度范围宽（-40—500℃）、使用寿命长和密封效果好等优点。

背景技术：

填料环是一种适用于石油、化工行业及一些具有酸碱等腐蚀性介质的环境，安装于各种选择设备、泵、阀门等的机械密封产品。常见为石墨填料环，其呈环状结构，其为通过柔性石墨经剪切加工后通过模具缠绕压制而成，由于石墨的材料特征具有自润滑性好、耐腐蚀等优点，生产和安装要相对方便，是目前性价比较高的环保密封填料之一。

虽然石墨材料的摩擦系数较低，在高强度（如高温）、高线数等工况要求高的环境下工作，还是会产生磨损进而导致密封性降低，从而引起泄露，缩短填料环的使用寿命。更换填料时，往往发现石墨填料环提前损坏，其表面通常摩擦严重使密封部件的密封面粘接石墨粉或出现一定的锈蚀现象，并且石墨填料环本身也有一定的变形，不但影响使用寿命，更有甚者，可导致如阀杆等部件变形，造成较大的经济损失。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种长使用寿命和密封效果好的组合盘根环，其由多种材质的环形结构依次叠放而成。所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种长使用寿命和密封效果好的组合盘根环，由由下至上依次叠放的2N+1层的环形结构构成，N为≥2的整数，第1层和2N+1层为盘根环3，除第1层和2N+1层的奇数层为支撑环1，偶数层为石墨填料环2；第2层至2N+1层的下侧面均凸设有环状的嵌入部5，相应地，第1层至2N层的上侧均凹设有与嵌入部5配合的环槽4，相邻环形结构通过嵌入部5与环槽4配合实现叠放；所述盘根环3的材质为芳纶或者碳纤，所述支撑环1的材质为四氟乙烯或铜。

具体地，本实用新型公开的的组合盘根环由5层构成，第1层和5层为盘根环3，第3层为支撑环1，第2层和4层为石墨填料环2。

具体地，本实用新型公开的的组合盘根环由7层构成，第1层和7层为盘根环3，第3层和5层为支撑环1，第2层、4层和6层为石墨填料环2。

优选地，本实用新型实施例中的石墨填料环2由柔性石墨纸沿径向缠绕而成，多层柔性石墨纸之间间绕有钢网6。

其中，本实用新型实施例中的嵌入部5的截面形状为等腰梯形；相应地，所述环槽4为环状的梯形槽。

其中，在支撑环1的材质为铜时，其内径与其它层的环形结构的内径相等，其外径较其它层的环形结构的外径小1.0-1.5mm。

具体地，本实用新型实施例中的盘根环3的厚度为8-12mm，所述支撑环1的厚度为8-12mm，所述石墨填料环2的厚度为8-12mm，所述环槽4的深度为1-3mm。

更具体地，本实用新型实施例中的盘根环3的厚度为10mm，所述支撑环1的厚度为10mm，所述石墨填料环2的厚度为10mm。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型实施例提供了一种长使用寿命和密封效果好的组合盘根环，该组合盘根环由支撑环、石墨填料环和盘根环按一定的顺序依次叠放而成，盘根环位于底层和顶层，之间交错设置支撑环和石墨填料环，石墨填料环与盘根环相邻，支撑环可增加强度，盘根环可增加耐磨性能，各环协同作用可增加密封性能和延长使用寿命。各环通过嵌入部与环槽配合进行叠放，进一步提升密封性能和延长使用寿命。经试验，使用寿命较常规的石墨填料环可延长两倍左右。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的长使用寿命和密封效果好的组合盘根环的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的5层长使用寿命和密封效果好的组合盘根环的剖视图；

图3是本实用新型实施例提供的7层长使用寿命和密封效果好的组合盘根环的剖视图；

图4是底层盘根环的俯视图；

图5是石墨填料环的俯视图；

图6是石墨填料环的仰视图；

图7是支撑环的俯视图；

图8是支撑环的仰视图。

图中：1支撑环、2石墨填料环、3盘根环、4环槽、5嵌入部、6钢网。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

参见图1-8，本实用新型实施例提供了一种长使用寿命和密封效果好的组合盘根环，由由下至上依次叠放的2N+1层的环形结构构成，N为≥2的整数（通常为2-4），环形结构为圆环依次叠放构成圆环柱，多层环形结构同轴设置。其中，第1层和2N+1层为盘根环3（分别为凸环和凹环），即最上层与最下层为盘根环3以防止磨损；除第1层和2N+1层的奇数层为支撑环1，用于防止石墨填料环2变形；偶数层为石墨填料环2，即石墨填料环与支撑环交错设置且盘根环3相邻环为石墨填料环2，在保证强度的前提下提升密封效果。第2层至2N+1层的下侧面均凸设有环状的嵌入部5（与各环同心设置），相应地，第1层至2N层的上侧均凹设有与嵌入部5配合的环槽4，相邻环形结构通过嵌入部5与环槽4配合实现叠放。嵌入部5和环槽4，不但能保证同心度，还可防止各层滑动错位以保证密封效果，也可提升石墨填料环与其它环的接触面积保证润滑度，还提供一定的形变余量。其中，盘根环3的材质为芳纶或者碳纤，支撑环1的材质为四氟乙烯或铜（优选为紫铜）。进一步地，底层的盘根环3上侧设有环槽4，顶层的盘根环3下侧设有嵌入部5，各石墨填料环2和支撑环1上侧与下侧分别设有环槽4和嵌入部5。

具体地，参见图1和2，本实用新型公开的的组合盘根环由5层构成，第1层和5层为盘根环3，第3层为支撑环1，第2层和4层为石墨填料环2。

具体地，参见图3，本实用新型公开的的组合盘根环由7层构成，第1层和7层为盘根环3，第3层和5层为支撑环1，第2层、4层和6层为石墨填料环2。

优选地，参见图2和3，本实用新型实施例中的石墨填料环2由柔性石墨纸沿径向缠绕而成（并通过一定的模具压制成型），多层柔性石墨纸之间间绕有钢网6。即在制备过程中，缠绕一定层数的石墨纸后绕1-2层钢网6，再绕几层柔性石墨纸，依次类推实现钢网6的间绕。钢网6可以增加石墨的强度（尤其是轴向的），并可使其与其它层的受高压与耐高温的性能接近。

其中，参见图2和3，本实用新型实施例中的嵌入部5的截面形状为等腰梯形；相应地,环槽4为环状的梯形槽。当然，嵌入部5也可为其他形状，如三角形等。

其中，在支撑环1的材质为铜（基本不发生形变，而其他层受压会稍微发生形变）时，其内径与其它层的环形结构（其他层的内外径均相等）的内径相等，其外径较其它层的环形结构的外径小1.0-1.5mm。而在支撑环1的材质为四氟乙烯时，各环形结构的内径与外径分别相等。

具体地，本实用新型实施例中的盘根环3的厚度为8-12mm，支撑环1的厚度为8-12mm，石墨填料环2的厚度为8-12mm，环槽4的深度为1-3mm。

更具体地，本实用新型实施例中的盘根环3的厚度为10mm，支撑环1的厚度为10mm，石墨填料环2的厚度为10mm，环槽4的深度为2.5mm。

将本实施例的组合盘根环与常规的石墨填料环进行测试：

测试设备油井泵，常规石墨填料环的紧填料时间3-5天，更换填料时间30-45天；采用本专利的组合盘根环的紧填料时间14-18天，更换填料时间90-125天；使用寿命更长、密封效果更好。另外，本专利提供的组合盘根环耐负压能力比常规石墨填料环提升至少45%。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。