一种充压式垫片的制作方法

本实用新型涉及机械密封领域，特别是涉及一种充压式垫片。

背景技术：

垫片用于两个物体之间的机械密封，通常用以防止两个物体之间受到压力、腐蚀、管路自然地热胀冷缩导致的泄漏，垫片密封在现代工业企业中占有很重要的地位，密封的好坏直接关系到生产的连续、财产的安全、节能与环保以及人们的身心健康，因此垫片的发展越来越受到人们的重视。随着现代工业特别是近代石油、化学工业、原子能工业、大型电站的兴起，压力容器向高温、高压、高真空、深冷和大型化、多系列方向发展，对垫片密封不断提出新的要求。

目前的垫片多是利用外力进行压紧，一般在法兰连接中，多是利用螺栓的预紧力作用于垫片之上。外力使垫片本身发生弹性或塑性变形，以填满密封面上的微观凹凸不平来实现密封的。垫片所起的密封程度很大程度上由螺栓的预紧力所决定，但是在实际应用中，垫片经常由于垫片腐蚀或者螺栓松动，发生连接部位压紧外力不够导致泄漏。而过分拧紧螺栓容易损坏垫片，甚至导致螺栓咬死，无法拆卸。而对于法兰材料较软、较脆的情况下，依靠单一螺栓预紧力压紧很难满足垫片的密封要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种实用性强、安全可靠的充压式垫片。

本实用新型所采取的技术方案是：一种充压式垫片，包括环状的金属部件和若干导管，金属部件的上端面和下端面均设有硬度小于金属部件的软性材料层，金属部件中设有环状的间隙，金属部件的外边沿密封，各导管连接金属部件并连通到间隙中。

作为上述方案的改进，金属部件的内边沿密封。

作为上述方案的改进，金属部件中设有腔室，腔室位于导管和间隙的连接位置处。

作为上述方案的改进，金属部件包括重叠的第一垫层和第二垫层，第一垫层与第二垫层的外边沿设有第一密封沿，第一垫层与第二垫层之间形成间隙。

作为上述方案的改进，第一垫层和第二垫层的内边沿设有第二密封沿。

作为上述方案的改进，第一密封沿和第二密封沿均通过焊接固定到第一垫层和第二垫层之间。

作为上述方案的改进，软性材料层为石墨。

作为上述方案的改进，金属部件的上端面和下端面均设有若干凸起。

作为上述方案的改进，凸起均为环形，各凸起沿径向均匀分布。

作为上述方案的改进，各导管远离金属部件的一端均连接有接头。

本实用新型的有益效果：通过这种充压式垫片，在用于法兰等密封连接中时，利用导管往间隙中充入高压气体或者高压液体，进而扩充间隙使金属部件的两侧向外压紧，为连接提供良好的密封能力，并且利用金属部件两侧上的软性材料层可以进一步提高密封能力，降低在垫片密封过程中对设备仪器造成的损伤，通过控制充压压力可以有效控制垫片密封力，进而提实现密封可控性，可以有效避免泄漏事故；进一步地，对金属部件的内边沿也进行密封，可以在实现有效密封的同时，避免垫片充压密封时对内部管道的影响。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是第一种充压式垫片的剖面结构示意图；

图2是第二种充压式垫片的剖面结构示意图；

图3是该充压式垫片用于法兰连接的剖面结构示意图。

具体实施方式

参照图1～图3，本实用新型为一种充压式垫片，包括环状的金属部件和若干导管42。金属部件一般为圆环状，材质一般可以是钢、铝、铜、镍等。在金属部件的上端面和下端面均设有硬度小于金属部件的软性材料层2，软性材料层2可以是硬度较软、具有一定形变能力的一些金属材料或非金属材料，但需要与金属部件具有一定的黏接能力。金属部件的中部设有环状的间隙，金属部件的外边沿密封。当金属部件为一体化结构，可以从金属部件的内边沿向外边沿横切形成间隙。当金属部件为双层结构时，可以通过焊接或者密封连接双层结构的外边沿形成外边沿密封，而双层结构之间形成间隙。各导管42穿过金属部件并连通到间隙中，可以将高压气体或者高压液体充入间隙中。当用于管道法兰5连接时，高压气体和高压液体通常选择与管道运载物质相一致的物质，或者不对管道运载物质造成影响的物质。一般导管42垂直于金属部件，并且沿环状均匀分布。在导管42的另一端连接有接头43，接头43上有密封圈或者密封环，用来连接外部高压装置。

作为优选的实施方式，金属部件的内边沿密封。通过导管42充入间隙的高压气体和高压液体不会通过内边沿或者外边沿流出，用于管道法兰类连接时避免对高压气体和高压液体流入管道内部。

作为优选的实施方式，软性材料层2为石墨。石墨作为软质材料，可以提供热稳定、自润滑、耐腐蚀的作用，进而优化该充压式垫片。

作为优选的实施方式，金属部件中设有腔室41，腔室41位于导管42和间隙的连接位置处。腔室41一般也为环状，一般导管42都位于金属部件的同一侧上。每个导管42环向排布且距离均匀，并连接到腔室41，在间隙中有效传输高压气体或者液体。并且，腔室41可以为充压式垫片提供气体储蓄，起到一定的缓冲作用。

作为优选的实施方式，金属部件的上端面和下端面均设有若干凸起。凸起可以是缓和的，可以是截面为三角形的，但不应超出软性材料层2的表面。凸起与凸起之间形成沟槽，沟槽为连接软性材料层2提供抓紧力，并且有效提升间隙内的压力传导。当金属部件为圆环状时，凸起和沟槽均可以设置成若干直径不同的圆环形。

在实施例一中，金属部件包括重叠的第一垫层11和第二垫层12。第一垫层11与第二垫层12的外边沿进行焊接形成第一密封沿31，间隙位于第一垫层11与第二垫层12之间。第一垫层11和第二垫层12均为圆环，并且截面投影大小一致。各凸起均为圆环状，并且分别从内边沿向外边沿分布。软性材料层2为石墨，并且最终形成充压式垫片的上端面和下端面均为平整的石墨。在导管42和间隙的连接位置处设有环状的腔室41，腔室41在竖直方向的宽度不超过第一垫层11与第二垫层12的厚度。将该充压式垫片用于管道类端口处的法兰5连接中，在法兰5上对应导管42位置开有若干个孔槽。一般导管42与接头43是可拆卸的，拆卸导管42上的接头43穿过法兰5再连接接头43。将充压式垫片置于两个法兰5之间，拧紧法兰5连接的螺栓。将接头43连接到高压装置中，由于充压式垫片内边沿未封闭，连通后高压气体或者高压液体会有部分逃入管道中，一般选择与管道运载物质相同的物质，或者选择不影响管道运载物质的物质。在本实施例中选择惰性气体。

完成法兰5的连接后，打开高压装置，惰性气体通过导管42经由腔室41进入间隙中。此时第一垫层11和第二垫层12受到间隙中高压惰性气体的压力，向外撑开。这时候，充压式垫片的上端面和下端面的石墨层分别压紧各自一端的法兰5，并且由于石墨具有一定的弹性形变能力，进而提升了密封能力。通过调节惰性气体的压力，可以有效降低或者升高充压式垫片的密封能力。

在实施例二中，金属部件包括重叠的第一垫层11和第二垫层12。对第一垫层11与第二垫层12的外边沿和内边沿进行焊接分别形成第一密封沿31第二密封沿32，间隙位于第一垫层11与第二垫层12之间。第一垫层11和第二垫层12均为圆环，并且截面投影大小一致。软性材料层2为石墨，充压式垫片的上端面和下端面均为平整的石墨。在导管42和间隙的连接位置处设有环状的腔室41，腔室41在竖直方向的宽度不超过第一垫层11与第二垫层12的厚度。将充压式垫片置于两个法兰5之间，拧紧法兰5连接的螺栓。将接头43连接到高压装置中，由于充压式垫片外边沿和内边沿均封闭，连通后高压气体或者高压液体不会逃入管道或者外界中，所以可以根据需要选择高压气体或者高压液体。

完成法兰5的连接后，打开高压装置，通惰性气体通过导管42经由腔室41进入间隙中。此时第一垫层11和第二垫层12受到间隙中高压惰性气体的压力，由于内边沿和外边沿封闭，第一垫层11和第二垫层12中间部分向外撑开。这时候，充压式垫片的上端面和下端面的石墨层分别压紧各自一端的法兰5，并且由于石墨具有一定的弹性形变能力，进而提升了密封能力。通过调节惰性气体的压力，可以有效降低或者升高充压式垫片的密封能力。可以在该法兰5连接位置处设置传感器，并将传感器连接到处理器中。传感器一般为一些气体传感器或压力传感器，可以用来检测泄漏。同时将向充压式垫片供压的高压装置连接到处理器中，进而当传感器检测到泄漏，处理器便可向高压装置发出增压号令。进而间隙中所受压力变大，第一垫层11和第二垫层12更加向外撑开。充压式垫片的上端面和下端面的石墨层分别压紧各自一端的法兰5，进而加强密封直到传感器不会检测到泄漏。

当然，本设计创造并不局限于上述实施方式，上述各实施例不同特征的组合，也可以达到良好的效果。熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。