高温介质应用的密封板垫的制作方法

本实用新型属于密封材料与结构领域，具体是一种高温介质应用的密封板垫。

背景技术：

利用纸张压制工艺成型出的片状密封材料，在汽油和柴油引擎密封结构中已经使用多年。利用此类方法生产的密封材料都是基于一种纤维网状结构，常用的有石棉纤维和有机纤维。这些材料在制备成密封材料的工艺过程中，还要添加有机胶黏剂。随着温度的升高，这些有机胶黏剂挥发或收缩，使得密封材料内部产生较多的孔隙，进而影响其密封性能。有机胶黏剂的耐腐蚀效果也不理想，制约了此类密封材料的使用范围。柔性石墨材料的发展为取代石棉纤维提供了可能，其具有优异的力学性能和可加工性能，并且不含有有机胶黏剂，可应用于防腐工业中，然而，许多报道指出，随着温度的升高，柔性石墨（膨胀石墨）材料的密封性能逐渐降低。相关分析研究表明，柔性石墨垫片的密封失效是由于氧化造成的：一旦密封材料所处的环境含有氧气，就会促成这种氧化的发生；起初发生于垫片的边缘，随后迅速扩散至材料的绝大部分地方；氧化的程度是多样的，并随着温度的升高导致材料的大量失重，最终形成失效。当温度超过400℃时，柔性石墨甚至仅能用作缠绕垫片填料使用，而无法单独提供可靠的密封作用。即使添加一个具有抑制氧化功能的系统，也仅能推迟、而不是阻止氧化的发生。因此，有必要研发一种不会在使用环境中氧化失效的材质，并配以合适的结构，来制备密封材料。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是，石墨类材质的密封材料在高温环境下易失效，从而提供一种高温介质应用的密封板垫，可以在材质和结构两个方面提供稳定的密封效果。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种高温介质应用的密封板垫，包括蛭石板层，所述蛭石板层包括高密度蛭石板层和低密度蛭石板层；所述低密度蛭石板的层数为大于等于2的偶数，所述高密度蛭石板的层数比低密度蛭石板的层数少1层，且每一层高密度蛭石板层均夹持在两层低密度蛭石板层之间。

本方案选用了蛭石作为密封材质。蛭石是一种天然、无毒的矿物质，在高温作用下会膨胀的硅酸盐矿物，其具有类似柔性石墨的许多良好性能，同时抗氧化性能优异。蛭石较为柔软，其片状结构能在法兰表面形成紧密的密封，并且具有较低的孔隙度，蛭石基耐高温密封材料具有优异的可加工性能，鉴于其较低的渗透率，密封材料在超过350℃时，依然具有良好的热稳定性。蛭石是一种具有2：1型结构的层状硅酸盐矿物，两层通常由Mg2+所连接，铝氧八面体被安排并夹层于硅氧四面体之间，在蛭石的每一个重复单元之间的夹层区域均由水和可交换阳离子所构成，由于更多的水分子进入到该结构层，蛭石颗粒因此而膨胀，这种可膨胀性赋予了其优异的密封性能。膨胀蛭石的制备主要通过两种方法获得，高温法（Thermally Exfoliated Vermiculite，简称TEV）是指蛭石颗粒通过高温煅烧法使得层间水分子蒸发形成膨胀蛭石，化学法（Chemically Exfoliated Vermiculite，简称CEV）制备膨胀蛭石是通过对蛭石颗粒进行化学处理来实现的。将TEV和CEV有机结合，能够生产出类似柔性石墨结构、具有优良密封性能的密封材料，高度分层的CEV意味着材料的良好可加工性能，同时良好的挠曲回弹性能赋予材料优异的密封性能，蛭石基密封材料是完全不含硫的，其卤素含量低于50PPM，使其能用于防腐工业，并减少水溶性氯离子的腐蚀，相关测试说明，蛭石基密封材料具有优异的压缩回弹和密封性能，其高温抗氧化性高，具有良好的密封可信度。蛭石板是用膨胀蛭石和一定剂量的黏合剂，经过热压或是冷压而制成的板材。本技术方案中将高密度蛭石板和低密度蛭石板在厚度方向上间隔排列，既充分利用了高密度蛭石板的密封性好的特点，又充分利用了低密度蛭石板补偿性好、高温下易膨胀的特点，将低密度蛭石板设置在密封板垫的两端，直接接触高温介质。

作为优选，所述高密度蛭石板层的内部在垂直于厚度的方向上布设有金属网板，金属网板上阵列的设有贯通的网孔。金属网板可以作为高密度蛭石板层中的骨架材料，有助于密封板垫形成高强度的特性，还能形成不错的延展性，对优化密封效果和适配效果都有帮助。

作为优选，所述网孔的穿孔率为40%~60%。网孔将金属网板两侧的高密度蛭石连通起来。网孔的穿孔率越大，连通效果越好，但金属网板的支撑强度就会下降；网孔的穿孔率越小，则正相反。为在两个指标间求得平衡，推荐的穿孔率指标为40%~60%。

作为优选，密封板垫为圆环形；所述金属网板在径向截面上的形状为波形，各个波形的波峰、波谷在周向上合围成若干等距的同心圆，该同心圆的圆心位于金属网板中间孔的轴线上。这些同心圆使金属网板具有更佳的弹性和延展性，可以加强整个密封板垫的密封性，并且保证其不会被撕裂。

以本技术方案制成的密封板垫，在温度达980℃时也会保持完好的密封性能，蛭石的柔软簿层状结构可以像石墨一样分层，它具有同石墨一样的优良密封性和低孔隙度，但其在高温工况下完全不会氧化，非常适用于高温烟气系统、高温蒸汽发生器等高温工况，结构简单、合理。

综上所述，本实用新型的有益效果是：在极端高温工况下仍保持良好的密封特性，用其做成的垫片具有最适宜的柔软性、方便安装、易于切割和成型。

附图说明

图1是本实用新型的剖面结构示意图，

图2是图1的俯视图。

其中：1高密度蛭石板层，2低密度蛭石板层，3金属网板，4网孔。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种高温介质应用的密封板垫。本密封板垫的整体现状为圆环形，在厚度方向上分为三层，中间一层为高密度蛭石板层1，两侧各为一层低密度蛭石板层2，将高密度蛭石板层夹在中间。高密度蛭石板层的内部，在垂直于厚度的方向上布设有金属网板3，金属网板上阵列的设有贯通的网孔4。网孔的穿孔率为50%。金属网板在径向截面上的形状为波形，各个波形的波峰、波谷在周向上合围成若干等距的同心圆，该同心圆的圆心位于金属网板中间孔的轴线上。

如果待密封的间隙较大，也可以采用更多层数的密封板垫，密封板垫的两端面为低密度蛭石板层，中间每两层低密度蛭石板层之间夹一层高密度蛭石板层，高密度蛭石板层也同样如前述的那样，内部布设金属网板。