专利名称：改进型金属-膨胀石墨复合垫片的制作方法
技术领域：
本实用新型属于静密封元件。
金属－膨胀石墨复合垫片是一种新型的静密封元件，它以膨胀石墨的柔性弥补了金属材料形变太小的缺点，而以金属材料的刚性弥补了膨胀石墨强度太低之不足。如专利号为872071103的的实用新型专利所推出的，就是一种结构较为理想的金属－膨胀石墨复合垫片。这种垫片由金属材料作为骨架，在金属骨架的密封表面加工出一组同心沟槽，然后再复合上一层膨胀石墨材料。在使用时，当法兰压紧后，垫片表面上的膨胀石墨材料被压缩，金属骨架表面两相邻同心沟槽之间所形成的凸峰环要求与法兰接合面良好地接触，从而法兰接合面与金属骨架上的同心沟槽一起构成封闭的环形空间，膨胀石墨被高度压缩并被牢固地包围在环形空间内，形成多道膨胀石墨密封圈。由于有金属凸环的阻挡，避免了膨胀石墨被“吹空”的可能性，因而提高了复合垫片的安全可靠性。
然而，实际上这种金属－膨胀石墨复合垫片仍然存在着不合理之处。由于金属骨架表面每一同心沟槽并未强调与相邻的沟槽相接，也即两个相邻沟槽之间的凸峰顶端可能有一较宽的平坦部分。在使用时，当法兰压紧后，滞留在平坦部分的膨胀石墨将很难被挤入沟槽中。由于金属骨架表面上的凸峰不能与法兰的接合面良好地接触，这种金属－膨胀石墨复合垫片预想的效果就难以实现。当然，虽可在垫片加工时就使上述凸峰顶端的平坦部分不留有膨胀石墨，但如此将可能造成沟槽内的膨胀石墨未被充分压缩，法兰接合面便与金属骨架的凸峰环压紧，由于沟槽内膨胀石墨的密度不够，垫片的密封效果势必大打折扣。再则，因凸峰顶端接触面积过大，造成这部分金属表面压应力过小，无法使其产生足够的形变而达到金属材料的密封作用。显然，如果要同时满足上述要求，垫片加工时金属骨架与膨胀石墨的复合工艺将会异常复杂。
本实用新型的目的是在上述专利的基础上，提出一种结构更为理想的金属－膨胀石墨复合垫片，这种复合垫片具有更为优秀的密封性能，而加工工艺则更为简便。
本实用新型以金属材料为骨架，金属骨架为上下两表面均开有二个或多个同心沟槽的金属环，其特点是每一同心沟槽与两旁相邻的同心沟槽相接，以使每两个相邻的同心沟槽之间形成一高度相同的尖齿状凸峰环，上下两表面上均覆盖一层膨胀石墨。为使垫片有优良的回弹性，金属骨架上一面的同心沟槽的底部中心与另一面两个相邻沟槽间的尖齿凸峰环相对。同心沟槽的断面形状可以是三角形、梯形、圆弧形等。
附
图1展示了本实用新型的一个实施例，其表现的是复合垫片的断面结构。
附图2是复合垫片的使用装配图。
在附
图1及附图2中，1是金属骨架，2是同心沟槽，3是膨胀石墨，4是金属骨架表面的尖齿状凸峰环。附图2中，5是法兰。
以下结合附图2来进一步说明本复合垫片的工作原理，并同时阐明其积极的效果。
如附图2所示，使用时复合垫片安放在两个法兰之间，当法兰压紧后，沟槽2里的膨胀石墨3被进一步压缩，从而对法兰表面形成良好的非金属材料密封作用。与此同时，相邻沟槽之间的尖齿状凸峰环4的顶端在法兰压紧力的作用下与法兰表面相接触，由于接触面积极小，因而形成很高的压应力，使这微小局部金属材料发生足够的形变，从而形成良好的金属密封作用。这样，复合垫片的密封实际上是多道膨胀石墨密封与金属密封的联合协同作用，从而使新的复合垫片具有非常优秀的密封性能。另一方面，由于金属骨架上下表面的沟槽成相错的位置分布，使金属骨架成为波纹状的结构，从力学的角度讲，这样的结构在压紧力的作用下很容易产生大的弹性变形，因而使复合垫片具有非常优良的压缩回弹特性。而且复合垫片这种弹性主要是由金属骨架产生的，因此这种弹性能长期得以保持，克服了一般非金属材料构成的垫片通常出现的应力松驰现象。这使新的复合垫片在使用时能长期保持其优秀的密封性能。又因为这种复合垫片的金属骨架的尖齿状凸峰环能确保其顶端与法兰面接触良好，进而确保了膨胀石墨被牢固地封闭在环形空间内，因而也更有效地避免了膨胀石墨被“吹空”，使垫片更加安全可靠。具有尖齿状凸峰环的复合垫片还使得膨胀石墨的复合工艺变得很简单，即使采用一定密度的膨胀石墨板材，只要施加一定压力，尖齿状凸峰就象刀一样很顺利地把膨胀石墨“切开”，同时压紧面将迫使膨胀石墨挤入并塞满沟槽。垫片在出厂时膨胀石墨也可不完全挤入沟槽，在垫片表面仍留有一层膨胀石墨。因为在使用时通过法兰的压紧，金属骨架上的尖齿状凸峰同样能将膨胀石墨“切开”，并使膨胀石墨完全挤入沟槽。
由此可见，新设计的复合垫片不仅具有优良的密封性能和极好的压缩回弹特性，而且还大大简化了金属骨架与膨胀石墨的复合工艺。
权利要求1.一种由金属骨架和膨胀石墨构成的复合垫片，其金属骨架1为上下两表面均开有二个或多个同心沟槽2的金属环，膨胀石墨3覆盖于金属环上下两表面，其特征在于金属环上下两表面上每一同心沟槽与其两旁相邻的同心沟槽相接，以使每两个相邻的同心沟槽之间形成一高度相同的尖齿状凸峰环4。
2.按权利要求1所述的复合垫片，其特征在于金属骨架上的同心沟槽2的断面形状是三角形、梯形、圆弧形等。
3.按权利要求1或2所述的复合垫片，其特征在于金属骨架上一面的同心沟槽的底部中心与另一面两相邻沟槽间的尖齿状凸峰环相对。
专利摘要一种金属—膨胀石墨复合垫片，由金属骨架1与膨胀石墨3复合构成。金属骨架上下两表面开有一组相互相接，且上下相错的同心沟槽2。膨胀石墨覆盖于金属骨架的两个表面，每二个相邻的同心沟槽间形成一个尖齿状凸峰环4。使用时当法兰压紧后尖齿凸峰环能顺利地切开石墨层，石墨被压缩于法兰面与沟槽形成的环形空间中形成多道石墨密封圈，尖齿状凸峰环被法兰压紧产生形变形成多道金属密封圈。垫片的密封效果优良，且制造工艺简便。
文档编号F16J15/12GK2079234SQ90215559
公开日1991年6月19日 申请日期1990年12月18日 优先权日1990年12月18日
发明者吴树济 申请人:吴树济