专利名称：在高温下使用的带金属套的柔性石墨密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及静密封领域，尤其涉及用于在非常高的温度下输送液体的管法兰的静密封领域。
背景技术：
参考图1、2、3、4、5，已知有几种密封件，它们使用几种材料如金属和石墨。
图1示出了第一类“凹槽型”密封件，其中金属芯1B由两个薄石墨层1A包围。金属芯1B表面具有凹槽，以使石墨层1A轻微陷入金属芯1B，从而产生接头密封。
图2示出了第二类“波浪型”密封件，其中波浪形的中心金属层2B在其两个表面处被也是波浪形的石墨层2A覆盖。
图3示出了第三类“螺旋型”密封件，其中石墨螺旋3A与金属螺旋3B缠绕在一起。
图4示出了第四类“金属塑料型”(metalloplastic)密封件，其中中心芯4A为石墨，且被包裹在金属罩4B中，该金属罩分为两部分。
最后，图5示出了第五类“全石墨型”密封件，其中方形或矩形断面的中心芯5A在每侧被两个厚重的金属环5B包裹。
在所有这些金属塑料类密封件中，石棉已逐渐被柔性石墨(也称为“膨胀石墨”)所取代。其被直接用作密封材料，即它直接与要在其间设置密封的各元件(即法兰)接触。其例如是带有衬底的螺旋、波浪、凹槽密封件。其也可以间接用作衬底元件，特别是用金属塑料密封件。
然而，用石墨来代替石棉还是没有解决这些复合密封(即石墨与金属的连接)所存在的有关性能变化的问题。这就是为什么在很困难的应用中，“全石墨”迅速占据了主导地位，因为它不仅具有较高的性能再现性，而且还允许在界定出石墨所占体积的圈上进行法兰间的金属/金属接触。
因此，这些新的填充(matrixed)石墨密封件的使用限制与材料(即柔性石墨)本身密切相关。但是，决定膨胀石墨特性的基本参数是其纯度，即其最大粉尘量。因此，腐蚀和氧化速度与此纯度因素有关，从而对于存在氧气时的最纯石墨而言，其可接受的温度限制是550度。
本发明的目的是通过使用石墨和金属提供一种不同的密封件来克服这些缺陷，其可以耐高于550度的温度。
发明内容
为此，本发明的主要目的在于提供一种用于高温的具有金属罩的柔性石墨密封件，其除了其他东西外，还包括柔性石墨芯和围绕着柔性石墨芯的金属罩。
根据本发明，由金属罩围绕着柔性石墨芯的这种单元本身又被封闭在一个密封外壳中，从而此被封闭的单元可以在受控环境中工作。事实上，已注意到，处于惰性气体即没有氧气的环境中时，石墨的工作温度可以攀升到2000度，而不改变其物理性能。另外，金属罩最好由不完全包围着石墨芯的两个杯制成。
因为此，本发明的初步实施例保证在外壳内有部分真空。
本发明的另一个可能实施例保证在外壳内充入中性气体。
最好用柔性石墨来组成软芯。
在主要实施例中，外壳做成金属的。
至于形状，在初步实施时，外壳可以是在密封件中间平面上焊接的两个焊接部分。
在第二个实施例中，外壳可以还是做成两部分，在相对的边上进行焊接，此外壳截面是四边形。
最后，外壳的第三个实施例是，其分为四个部分，两个侧部，一个上部、一个下部，全焊接在一起。
外壳最好为方形或矩形截面。
最好确保当密封件被紧固时在外壳必须受载的侧面上所述杯具有突起。
在阅读了下面伴有附图的说明之后，本发明及其不同的技术特征将很好理解，附图中前面几个图已有说明。
这些附图分别为图1为现有技术的第一类凹槽型密封件的剖面图。
图2为现有技术的第二类波浪型密封件的剖面图。
图3为现有技术的第三类螺旋型密封件的剖面图；图4为现有技术的第四类金属塑料型密封件的剖面；图5为现有技术的第五类全石墨型密封件的剖面图；
图6为本发明密封件第一实施例的剖面图；图7为本发明密封件第二实施例的剖面图；图8为本发明密封件第三实施例的剖面图；图9为本发明密封件第四实施例的剖面图。
具体实施例方式
参考图6，因而本发明的密封件为结合软内芯10的复合密封件，该软内芯由膨胀石墨或大致相当的材料制成。按规定，在550度以上维持其弹性特性，膨胀石墨必须保持在没有氧气的环境中。这就是为什么根据本发明，要制造密封外壳15，以阻止任何腐蚀气体移向石墨。可以预见的是，如果必要的话可以抽出氧气，并用中性气体如氩来代替。
这样，外壳15构成金属盒，其阻隔了任何气体从盒子外面朝里面的传输，反之亦然。膨胀石墨软芯10被限定在构成金属罩的两个金属杯12之间，这样就界定了此芯的体积，以便在紧固过程中被压缩时，防止石墨在压实过程中被挤出。应该注意的是，在紧固之前，两个杯12之间存在有间隙13，在紧固结束时此间隙减少到最小。
在与外壳15的下述部分相对的杯12表面上具有几个突起14，外壳的所述部分必须承受要在其间建立密封的部件。这事实上能使密封件和突出面(即要被密封的部件)之间很好地接触，这有助于保持密封。这些突起14由圆凸块来表示，但也可是三角形的或矩形的。其高度定为在外壳高温工作过程中可防止外壳的剪切。
由杯12构成的金属罩的刚性要比同样由金属构成的外壳15的刚性大的多。当密封被压扁时，即当在其间设有密封件的两个部件碰到一起时，柔性石墨芯10通过压实而体积减小，因而将增加的综合作用力施加到罩15上。此综合作用力集中在形成于两个杯12外侧的突起14上。
图7表示本发明密封的第二个实施例，其稍完整一些。事实上，外壳25由两个分开的部分组成，一个上部26S和一个下部26I。这两部分在中间平面上通过其各自端27焊接在一起，这两端27向外伸出以产生柔性唇，方便了焊接的实施，且在密封件被压缩时使外壳25更易变形。软芯10和构成金属罩的杯12都与前面图6中所述相同。
图8为本发明的第三实施例，其示出了外壳35由四部分组成上部36S、下部36I和两侧部36L。这四个部分在上部36S和下部36I内壁的两个平面上两两焊接。软芯10和杯12具有与前述实施例相同的形状。
图9所示的第四实施例具有软芯40，其不再是正方形而是矩形。结果杯12更宽且具有更多突起44。而外壳45分为两部分，一个上部46S和一个下部46I，每个具有竖直边46L。因此，它们在此单元的矩形相对边上进行焊接。
其应用的结果是，用于构成金属外壳和杯的材料根据其所能耐的温度和其机械热阻来选择。外壳优选为镍或铁基合金，因为这些材料能在高温下形成抗腐蚀的保护层，此保护层由氧化铝或氧化铬组成。组成杯的材料在选择上更受限，因为其被外壳保护不受腐蚀。可使用通常所用的镍/铬/铁合金。为了重复使用或者再循环，也可使用其他材料，如陶瓷。
对于尺寸，举例说明，平均直径为50-150mm的密封件，可以使用石墨截面为5×5mm，厚度0.5mm的杯。外壳的厚度必须主动限制到0.10或0.20mm，并且在这种情况下，突起的高度分别为0.05或0.15mm。
可以理解的是，当石墨芯被封闭在围绕它的外壳中时，其可在高温下维持其有效特性。
权利要求
1.一种在高温下使用且具有金属罩的柔性石墨密封件，包括软芯(10、40)；和围绕着所述软芯的金属罩(12、42)，其特征在于所述密封件包括密封的外壳(15、25、35、45)，由罩(12、42)和软芯(10、40)组成的单元放在所述外壳内，所述外壳(15、25)分为两部分，它们在密封件的中间平面上焊接，以及所述金属罩是不完全包围软芯(10、40)的两个杯(12、42)。
2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述软芯(10、40)为柔性石墨。
3.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述外壳(15、25、35、45)内部保持相对真空。
4.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述外壳(15、25、35、45)内部保持中性气体。
5.根据权利要求1所述的密封，其特征在于，所述外壳(15、25、35、45)为金属的。
6.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述外壳(35、45)分为四部分，上部(362、46S)、下部(36I、46I)和两侧部(36L、46L)，它们焊接在一起。
7.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述外壳(45)分为两部分，上部(46S)和下部(46I)，它们在由整个密封件形成的四边形的两个相对边的高度上焊接。
8.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述密封单元为方形截面。
9.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述密封单元为矩形截面。
10.根据权利要求9所述的密封件，其特征在于，所述杯(12、42)具有位于外壳受载侧的突起(14、44)。
全文摘要
本发明提供一种可以高温下使用的密封，其包括中间柔性石墨芯(10)，由两个金属杯(12)来保持石墨芯的形状，所述杯不接触。其由一个密封外壳(15)来全部围绕，所述外壳可使软芯(10)保持在中性气氛如部分真空或中性气体中。
文档编号F16J15/10GK1659393SQ03813626
公开日2005年8月24日 申请日期2003年6月11日 优先权日2002年6月13日
发明者菲利普·卡普兰, 克里斯蒂安·鲁奥, 帕特里克·勒加洛, 法比耶纳·勒居亚代克, 米歇尔·勒弗朗索瓦, 让-马里·延茨比特尔, 里夏尔·勒瓦耶 申请人:原子能委员会, 加洛克法国公司