一种自紧式异角齿面双锥环垫的制作方法
【专利摘要】一种自紧式异角齿面双锥环垫，其特征在于，所述自紧式异角齿面双锥环垫(2)由内锥密封面(5)、外锥密封面(6)和凸缘(7)组成，内锥密封面(5)和外锥密封面(6)上分别设有有数量和形状大小不等的齿形槽(10)，所述自紧式异角齿面双锥环垫(2)与凸面法兰(1)、凹面法兰(3)以及螺栓(4)构成了一个螺栓法兰密封连接系统。该自紧式异角齿面双锥环垫具有预紧力小、密封效果好、结构简单等优点，特别适合在高温高压工况以及大直径法兰环境下使用。
【专利说明】一种自紧式异角齿面双锥环垫
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种垫片，具体的说是一种在螺栓法兰连接中使用的自紧式异角齿面双锥环垫，属于静密封领域。
【背景技术】
[0002]现代工业中设备的大型化、高参数化对法兰连接密封系统提出了越来越高的要求，一直以来法兰的密封难点更多的集中在大直径、高温高压法兰上。特别是石化、核电系统，长期以来不少装置的换热器、反应容器及其连接管道的法兰密封问题相当突出，直接影响到装置的生产，成为安全生产的隐患。为了解决这些泄漏难题，不断寻求和开发更优的密封方法和新型结构的垫片是密封技术的发展方向之一。
【发明内容】
[0003]针对现有的大直径、高温高压工况下法兰密封不良的问题，本发明提出了一种自紧式异角齿面双锥环垫。该密封环垫在大直径法兰和高温高压工作环境下具有非常好的密封自紧性能，同时还具有长期重复性使用，并且工作时可靠性强的特点。
[0004]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是:
[0005]一种自紧式异角齿面双锥环垫，所述自紧式异角齿面双锥环垫2由内锥密封面5、外锥密封面6和凸缘7组成，内锥密封面5和外锥密封面6上分别设有有数量和形状大小不等的齿形槽10，所述自紧式异角齿面双锥环垫2与凸面法兰1、凹面法兰3以及螺栓4构成了一个螺栓法兰密封连接系统。
[0006]所述内锥密封面5的锥角大于外锥密封面6的锥角。
[0007]所述齿形槽10的槽顶结构为三角形、圆弧形或梯形。
[0008]所述齿形槽10的锯齿夹角Θ为60-90度。
[0009]所述凸缘7的厚度为3.0mm-3.2mm。
[0010]所述自紧式异角齿面双锥环垫2的材料与法兰材料相同，但硬度低于法兰材料。这样可以防止电化学腐蚀的同时，不会对法兰面造成破坏。
[0011]本发明的有益效果是:
[0012]1、相比于普通垫片，本发明的自紧式异角齿面双锥环垫只需较小的螺栓预紧力就可达到初始密封，并且该密封垫具有更宽的密封表面积；
[0013]2、本发明的自紧式异角齿面双锥环垫由于采用了与以往“强制密封”完全不同的“压力自紧密封”原理进行设计，因而具有较大的补偿能力，可显著提高法兰接头的密封性倉泛;
[0014]3、本发明的自紧式异角齿面双锥环垫可以采用直径更小的螺栓来提供扭矩，节省了成本；
[0015]4、本发明的密封垫片的内、外锥面上均设有齿形槽，这提高了垫片上的接触应力，从而极大的增强了该密封环垫的密封效果；
[0016]5、本发明的自紧式异角齿面双锥环垫可重复使用10次左右，降低了使用成本，同时拆卸简单，易于操作；
[0017]6、本发明的自紧式异角齿面双锥环垫的结构易于加工且具有很强的实用性，特别适合于在大直径以及高温高压环境下使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的螺栓法兰连接整体结构示意图；
[0019]图2是图1所示的螺栓法兰连接中自紧式异角齿面双锥环垫的局部放大图；
[0020]图中:1、凸面法兰，2、自紧式异角齿面双锥环垫，3、凹面法兰，4、螺栓，5、内锥密封面，6、外锥密封面，7、凸缘，8、凸面法兰外锥面，9、凹面法兰内锥面，10、齿形槽。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0022]如图1和2所示，本发明包括:一种自紧式异角齿面双锥环垫2，所述本体与凸面法兰1、凹面法兰3和螺栓4组成了一个法兰接头密封系统。
[0023]该自紧式异角齿面双锥环垫2由内锥密封面5、外锥密封面6以及沿径向向外沿伸的凸缘7组成，同时，内锥密封面5、外锥密封面6上开有数量和形状大小不等的齿形槽10。
[0024]所述自紧式异角齿面双锥环垫2的内锥密封面5的锥角大于外锥密封面6的锥角，不同角度的内锥密封面5、外锥密封面6形成的“楔形”密封面会使得介质内压作用后，在该自紧式异角齿面双锥环垫2的内、外锥密封面6上形成自紧密封。并且介质内压越大，密封自紧效果越好。
[0025]所述自紧式异角齿面双锥环垫2通过沿径向向外沿伸的凸缘7使凸面法兰I以及凹面法兰3相分离，操作工人可以通过肉眼来观察凸缘7与凸面法兰I以及凹面法兰3之间的间隙，通过间隙来判断该自紧式异角齿面双锥环垫2是否受到均匀的螺栓载荷，同时凸面法兰I与凹面法兰3安装时轴线是否对齐。
[0026]所述自紧式异角齿面双锥环垫2的内锥密封面5、外锥密封面6上开有数量和形状大小不等的齿形槽10，当螺栓4拧紧后，自紧式异角齿面双锥环垫2的内锥密封面5与同角度的凸面法兰外锥面8相接触，外锥密封面6与同角度的凹面法兰内锥面9相接触，而齿形槽10增加了该自紧式异角齿面双锥环垫2上的密封接触应力，同时该自紧式异角齿面双锥环垫2的材料与凸面法兰1、凹面法兰3的材料相同，但硬度低于法兰材料，这样一方面能够防止电化学腐蚀，另一方面齿形槽10不会对法兰面造成破坏。
[0027]本发明专利的工作原理如下:当螺栓4拧紧时，自紧式异角齿面双锥环垫2的内锥密封面5和外锥密封面6分别和同角度的凸面法兰外锥面8和凹面法兰内锥面9相接触，形成初始密封。该自紧式异角齿面双锥环垫2受到螺栓4的预紧力作用后，自紧式异角齿面双锥环垫2被压缩在凹面法兰3的腔体内，其外锥密封面6与凹面法兰内锥面9贴紧，该自紧式异角齿面双锥环垫2就如同压缩弹簧一样产生回复力。介质内压作用后，会在自紧式异角齿面双锥环垫2的内锥密封面5与外锥密封面6组成的楔形面上产生更大的应力，从而达到自紧密封的目的。同时该自紧式异角齿面双锥环垫2的内锥密封面5、外锥密封面6上有均匀排列的齿形槽10，通过齿形槽10与法兰面贴合时，会在内锥密封面5、外锥密封面6上产生更大的密封接触应力，这会大大加强密封效果，使得该自紧式密封环的密封更加严
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[0028]应当理解的是，以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种自紧式异角齿面双锥环垫，其特征在于，所述自紧式异角齿面双锥环垫(2)由内锥密封面(5)、外锥密封面(6)和凸缘(7)组成，内锥密封面(5)和外锥密封面(6)上分别设有有数量和形状大小不等的齿形槽(10)，所述自紧式异角齿面双锥环垫(2)与凸面法兰(I)、凹面法兰(3)以及螺栓(4)构成了一个螺栓法兰密封连接系统。
2.根据权利要求1所述的一种自紧式异角齿面双锥环垫，其特征在于:所述内锥密封面(5)的锥角大于外锥密封面(6)的锥角。
3.根据权利要求1所述的一种自紧式异角齿面双锥环垫，其特征在于:所述齿形槽(10)的槽顶结构为三角形、圆弧形或梯形。
4.根据权利要求1所述的一种自紧式异角齿面双锥环垫，其特征在于:所述齿形槽(10)的锯齿夹角Θ为60-90度。
5.根据权利要求1所述的一种自紧式异角齿面双锥环垫，其特征在于:所述凸缘(7)的厚度为3.0mm-3.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种自紧式异角齿面双锥环垫，其特征在于:所述自紧式异角齿面双锥环垫(2)的材料与法兰材料相同，但硬度低于法兰材料。这样可以防止电化学腐蚀的同时，不会对法兰面造成破坏。
【文档编号】F16J15/06GK104358873SQ201410594817
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】陆晓峰, 荣文波, 朱晓磊, 刘路维, 刘杨 申请人:南京工业大学