一种高密封性能非金属密封垫片的制作方法

1.本实用新型涉及密封材料与结构技术领域，尤其是涉及一种高密封性能非金属密封垫片。


背景技术：

2.垫片密封是在螺栓预紧载荷作用下，对法兰密封面施加压力，促使两法兰面间的垫片发生弹性变形或塑性变形，使得垫片表面能够填塞法兰密封面上凹凸不平的微几何间隙，进而实现对法兰面的密封。螺栓法兰接头的泄漏主要有两种途径，一是接触面泄漏，失效表现为密封介质沿垫片与法兰密封面之间缝隙的界面泄漏；二是从材料内部渗漏，由于压紧力不足而在垫片内部产生渗漏通道。因此，垫片密封面的质量影响垫片的密封能力，尤其是当法兰密封表面不平整以及存在缺陷时，垫片对其不平整和缺陷的适应能力就显得尤其重要。虽然提高螺栓预紧载荷可以大大减少法兰泄漏的风险，但如果垫片压紧应力过大，垫片易发生弹塑性变形引起厚度迅速减薄，也可能出现解体碎裂，从而失去回弹性能。
3.例如，中国专利申请号“cn200610053369.4”公开日2009年04月29日，名称为“一种聚四氟乙烯复合弹性体垫片生产方法及其产品”公开了一种聚四氟乙烯复合弹性体垫片生产工艺及其产品。其主要是解决垫片用单一的聚四氟乙烯制造，弹性和强度较差；加入橡胶，两种材料又没有粘合在一起，因此其整体使用效果不足以满足较高压力及工况比较苛刻场合的问题；还解决了垫片的表面为光面，密封性能较差等的技术问题。该发明通过机床切削对四氟垫片加工，加工出向上凸起水线，由于水线的存在，使得在法兰螺栓预紧后水线紧贴法兰的密封面，然而，此种设计的非金属垫片在实际使用过程中依然存在如果垫片压紧应力过大，垫片易发生弹塑性变形引起厚度迅速减薄，也可能出现解体碎裂，从而失去回弹性能。


技术实现要素：

4.本实用新型为了克服现有技术中垫片压紧应力过大，垫片易发生弹塑性变形引起厚度迅速减薄，也可能出现解体碎裂，从而失去回弹性能的不足，提供一种高密封性能非金属密封垫片，具有垫片的承受压紧应力的性能好，表面性能优异，且具有良好的密封性的特性。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种高密封性能非金属密封垫片，包括非金属密封材料制成的垫片主体，所述垫片主体的表面设有由多个呈平行四边形状的凸起单元单向共边拼接而成的长条形的凸起结构，所述凸起单元由所述垫片主体的表面凸起形成的凸条围合而成，所述凸起单元包括一对连接对边和一对阻隔对边，所述凸起结构包括两条由多个上述凸起单元的连接对边对应连接而成的相互平行的长边，多个上述凸起单元的阻隔对边在两条所述长边之间形成若干条相互平行的阻隔边，多个所述凸起结构密布在所述垫片主体的表面。
7.作为优选，位于两条相邻布置的凸起结构上的阻隔边相互对齐，所有所述凸起单
元呈网格状布置在所述垫片主体的表面。
8.作为优选，位于两条相邻布置的凸起结构上的阻隔边相互错位。
9.作为优选，错位的距离为所述凸起单元的连接对边长度的一半。
10.作为优选，分别设置在所述垫片主体的上下表面的两个凸起结构错位设置。
11.作为优选，所述垫片主体的材质为聚四氟乙烯或柔性石墨或无石棉纤维。
12.作为优选，所述垫片主体的形状为圆形、跑道形或椭圆形中的其中一种。
13.作为优选，所述的凸条的截面为半圆形、圆弧形或梯形中的其中一种。
14.作为优选，所述凸条的凸起高度为0.2
‑
0.8mm。
15.本实用新型提供一种高密封性能非金属密封垫片，包括非金属密封材料制成的垫片主体，所述垫片主体的表面设有由多个呈平行四边形状的凸起单元单向共边拼接而成的长条形的凸起结构，所述凸起单元由所述垫片主体的表面凸起形成的凸条围合而成，所述凸起单元包括一对连接对边和一对阻隔对边，所述凸起结构包括两条由多个上述凸起单元的连接对边对应连接而成的相互平行的长边，多个上述凸起单元的阻隔对边在两条所述长边之间形成若干条相互平行的阻隔边，多个所述凸起结构密布在所述垫片主体的表面，并且优选的所述凸条的横截面呈半圆形，凸条的凸起高度优选采用0.5mm，如此设计垫片具有较好的承载能力，可将压力分散，减少因形状突变造成的应力集中。所述凸起单元采用平行四边形状，这主要是由于圆形相切铺于密封板表面或采用其他形状平铺时时，中间总有一部分不能铺满，加工麻烦，受力不均匀，容易形成泄漏通道。而位于两条相邻布置的凸起结构上的阻隔边相互错位布置或者所述的凸起单元网格状密布能够使得凸起单元能不重叠地铺满一个平面，对于这种整体成型的密封板具有较好的适用性。网格状密布的平行四边形凸起单元改善了压缩和回弹性能，将面接触改变为线接触，减少了接触面积，使垫片在初始压缩时受到更集中的法兰应力，可以有效消除密封接触不充分的影响，从而改善了密封性能，防止发生泄漏。而另一方面，由于法兰螺栓的预紧力加大，少量的凸条会使得应力过于集中而导致垫片易发生弹塑性变形引起厚度迅速减薄，也可能出现解体碎裂，从而失去回弹性能，采用网格状密布的凸起单元或者位于两条相邻布置的凸起结构上的阻隔边相互错位的布置形式，使得在集中法兰应力的同时，增加了接触线的数量，令垫片不会由于应力过于集中而导致垫片易发生弹塑性变形引起厚度迅速减薄，也不会出现解体碎裂，从而失去回弹性能的情况。
16.本实用新型的有益效果是：具有垫片的承受压紧应力的性能好，表面性能优异，且具有良好的密封性等特性。
附图说明
17.图1是本实用新型的一种结构示意图；
18.图2是本实用新型的一种凸起结构示意图；
19.图3是本实用新型的一种截面示意图；
20.图4是本实用新型的另一种实施例。
21.图中：垫片主体1、凸起单元2、连接对边21、阻隔对边22、凸起结构3、长边31、阻隔边32、凸条4。
具体实施方式
22.为使本实用新型技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
23.实施例1：如图1所示，一种高密封性能非金属密封垫片，包括非金属密封材料制成的垫片主体1，所述垫片主体的表面设有由多个呈平行四边形状的凸起单元2单向共边拼接而成的长条形的凸起结构3，所述凸起单元由所述垫片主体的表面凸起形成的凸条4围合而成，所述凸起单元包括一对连接对边21和一对阻隔对边22，所述凸起结构包括两条由多个上述凸起单元的连接对边对应连接而成的相互平行的长边31，多个上述凸起单元的阻隔对边在两条所述长边之间形成若干条相互平行的阻隔边32，多个所述凸起结构密布在所述垫片主体的表面。
24.在本实施例中，位于两条相邻布置的凸起结构上的阻隔边相互对齐，所有所述凸起单元呈网格状布置在所述垫片主体的表面，如此设计垫片具有较好的承载能力，可将压力分散，减少因形状突变造成的应力集中。
25.进一步的，分别设置在所述垫片主体的上下表面的两个凸起结构错位设置。
26.进一步的，所述垫片主体的材质为聚四氟乙烯或柔性石墨或无石棉纤维。本实施例中采用聚四氟乙烯材质制成的垫片主体。更进一步的，所述凸起结构与所述垫片主体采用压模或机械加工而成一体。
27.进一步的，所述垫片主体的形状为圆形、跑道形或椭圆形中的其中一种。圆形、跑道形和椭圆形为法连密封面的常见形状，故将垫片设计成圆形、跑道形或椭圆形中的其中一种，事实上，垫片的形状本领域技术人员可根据需求自行调整，而仅对于垫片形状的简单替换应当也属于本实用新型的保护范围，而本实施例中采用圆形。
28.进一步的，所述的凸条的截面为半圆形、圆弧形或梯形中的其中一种。半圆形、圆弧形或梯形是密封垫片加工的常用的凸条的截面形状，事实上，凸条的截面形状本领域技术人员可根据需求自行调整，而仅对于凸条截面形状进行不付出创造性劳动的简单替换应当也属于本实用新型的保护范围。
29.进一步的，所述凸条的凸起高度为0.2
‑
0.8mm。在本实施例中采用0.5mm半径的半圆形凸起。
30.本实施例提供一种高密封性能非金属密封垫片，包括非金属密封材料制成的垫片主体，所述垫片主体的表面设有由多个呈平行四边形状的凸起单元单向共边拼接而成的长条形的凸起结构，所述凸起单元由所述垫片主体的表面凸起形成的凸条围合而成，所述凸起单元包括一对连接对边和一对阻隔对边，所述凸起结构包括两条由多个上述凸起单元的连接对边对应连接而成的相互平行的长边，多个上述凸起单元的阻隔对边在两条所述长边之间形成若干条相互平行的阻隔边，多个所述凸起结构密布在所述垫片主体的表面，并且优选的所述凸条的横截面呈半圆形，凸条的凸起高度优选采用0.5mm，如此设计垫片具有较好的承载能力，可将压力分散，减少因形状突变造成的应力集中。所述凸起单元采用平行四边形状，这主要是由于圆形相切铺于密封板表面或采用其他形状平铺时时，中间总有一部分不能铺满，加工麻烦，受力不均匀，容易形成泄漏通道。而位于两条相邻布置的凸起结构
上的阻隔边相互错位布置或者所述的凸起单元网格状密布能够使得凸起单元能不重叠地铺满一个平面，对于这种整体成型的密封板具有较好的适用性。网格状密布的平行四边形凸起单元改善了压缩和回弹性能，将面接触改变为线接触，减少了接触面积，使垫片在初始压缩时受到更集中的法兰应力，可以有效消除密封接触不充分的影响，从而改善了密封性能，防止发生泄漏。而另一方面，由于法兰螺栓的预紧力加大，少量的凸条会使得应力过于集中而导致垫片易发生弹塑性变形引起厚度迅速减薄，也可能出现解体碎裂，从而失去回弹性能，采用网格状密布的凸起单元或者位于两条相邻布置的凸起结构上的阻隔边相互错位的布置形式，使得在集中法兰应力的同时，增加了接触线的数量，令垫片不会由于应力过于集中而导致垫片易发生弹塑性变形引起厚度迅速减薄，也不会出现解体碎裂，从而失去回弹性能的情况。
31.实施例2：本实施例的其余部分均与实施例1相同，不同之处仅在于：位于两条相邻布置的凸起结构上的阻隔边相互错位。
32.进一步的，错位的距离为所述凸起单元的连接对边长度的一半。本实施例中采用两条相邻布置的凸起结构上的阻隔边相互错位的布置，使得相邻的两个凸起结构上的阻隔边不会共线，一方面能够好的保证不会形成泄漏通道，另一方面使得阻隔边的顶点尽可能的错位，防止阻隔边的顶点应力集中而压溃，即使压溃其仅仅破坏两个凸起单元的密封性，而相邻的两个凸起结构上的阻隔边共线的话会使得相关的四个凸起单元的密封性均被破坏，更易形成泄露通路。