阅读说明：本技术 一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片及方法 (Graphite metal reinforcing gasket suitable for internal and external double-layer sealing and method ) 是由 李江华 卜俊 刘建民 尹哲 张晓蒙 于 2020-06-02 设计创作，主要内容包括：本发明属于特殊密封垫片领域,具体涉及一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片及方法,该垫片包括金属外圈、金属中圈、金属内圈、梯形石墨内圈和梯形石墨外圈,金属外圈与金属中圈通过梯形石墨外圈连接,金属中圈与金属内圈通过梯形石墨内圈连接。本发明使用不锈钢金属圈包裹两层石墨垫,在金属环内侧面开槽,同时将石墨本体两侧做出搭肩卡在金属环内侧槽中,同时在不锈钢金属圈上设置压力通孔连接上下密封面释放泄漏检测管的一种新型一体式双层石墨金属加强密封垫来解决中压安注箱频繁密封性失效的问题。(The invention belongs to the field of special sealing gaskets, and particularly relates to a graphite metal reinforced gasket suitable for internal and external double-layer sealing and a method. The invention uses a stainless steel metal ring to wrap two layers of graphite pads, the inner side surface of the metal ring is provided with a groove, the two sides of a graphite body are provided with shoulders and clamped in the inner side groove of the metal ring, and meanwhile, the stainless steel metal ring is provided with a novel integrated double-layer graphite metal reinforced sealing gasket which is provided with a pressure through hole to connect an upper sealing surface and a lower sealing surface and release a leakage detection pipe, so that the problem of frequent sealing failure of a medium-pressure safety injection box is solved.)

一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片及方法

技术领域

本发明属于特殊密封垫片领域，具体涉及一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片及方法。

背景技术

出于对密封安全性及泄露监测的需要，现在很多设备均是采用内外双层密封结构，同时在内外双层密封之间设置泄漏检测管来监测密封，这种结构不仅能够提高密封可靠性，同时在内圈密封失效后，泄露能够第一时间被泄漏检测管捕捉，将泄露信息传递出来，给泄露的处理留出足够的时间。

在此之前，在主要设备上采用较多的技术是金属环垫圈密封。金属环密封具有以下优点：耐高温：金属环具有天生的耐温性能，可以承受很高的温度不变形、不分解；耐腐蚀、耐辐射：这与金属选材本身的性质有关；承压能力强：金属环承压面积大，应力值相对较小，可以承受很高的压力；结构紧凑，制造、安装简单：O型环为圆形金属棍弯制，成型简单，无复杂的工艺。因此，金属环密封被广泛运用于国防工业及航空航天等领域，但是同样的金属环密封同样具有以下缺点：回弹性差：金属O型环回弹依靠材料本身的弹性特性，与材料的弹性区间、弹性模量和泊松比有关，由于金属材料的弹性区间较小，因此金属环的回弹值一般较小且不易测量；抗松弛能力差：应力松弛是材料的本身特性，无法避免，金属O型环因为其回弹力差，其本身的压紧需要较高的应力值，所以抗松弛能力很差；自紧能力差：自紧能力是密封垫的重要特性，理论上金属O型环也具备一定的自紧能力，但由于金属O型环本身强度大、受压能力强，需要很高的内压力才能造成其适当变形，因此自紧能力只有在很高压力的使用环境中才能体现出来。

这就导致在安装时，必须将其均匀压紧，确保周向上所有的压缩都均匀。同时压缩量要适当，如果压缩量小，则会导致回弹力不够，容易泄露；如果压缩量大，则可能造成材料的屈服，降低了材料的回弹力；同时，安装金属环垫圈后，还需要经常检查维护，检查螺栓的预紧力是否均匀并进行调整。

此外，常用的进行密封的材料还有柔性石墨垫密封。柔性石墨具有很多优点：耐高温：空气中耐高温600℃，耐低温可至-196℃；化学性能稳定：除王水、浓硫酸、浓硝酸和高温下的高锰酸钾、氯化铁等介质不适用外，其他介质均能使用；耐核辐射；导热性和自润滑性等。加之柔性石墨材料本身具有补偿应力松弛的回弹性，因此在密封行业得到了广泛应用。但是柔性石墨本身也有其缺点：机械性能差、材料可塑性差。

某核电站使用的中压安注箱密封面为内外双层体型密封槽结构，在内外层密封环之间是一个16mm宽的环形腔室，在腔室内设置有压力泄漏检测管。原本采用两个独立的镍质O形实心金属环密封，在人孔顶盖装配后压紧螺栓，人孔顶盖下压密封环，造成密封环贴紧上下接触面并产生局部变形，金属具有特有的弹性特性，金属环材料的压缩变形在其弹性变形区间内会形成一定的回弹力紧贴住密封面，形成持续的密封效果。

但是随着中压安注箱的长期投用，发现其经常性发生内垫圈密封性失效。经分析认为，在人孔法兰装配后，长时间使用时，因为螺栓的松弛，温度、压力的波动、环体自身的蠕变等因素影响，造成了局部环体的密封失效，而环体本身的固有缺陷又造成了无法利用回弹、自紧等作用修复这些失效部位，从而造成了密封失效的发生。

在综合考虑了镍垫圈及石墨垫圈的优缺点，加之安注箱密封面特殊的梯形槽结构，需要设计一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片及方法，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明目的是针对上述现有技术的不足提供一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片及方法，使用不锈钢金属圈包裹两层石墨垫，在金属环内侧面开槽，同时将石墨本体两侧做出搭肩卡在金属环内侧槽中，同时在不锈钢金属圈上设置压力通孔连接上下密封面释放泄漏检测管的一种新型一体式双层石墨金属加强密封垫来解决中压安注箱频繁密封性失效的问题。

本发明的技术方案是：

一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片，该垫片包括金属外圈、金属中圈、金属内圈、梯形石墨内圈和梯形石墨外圈，金属外圈与金属中圈通过梯形石墨外圈连接，金属中圈与金属内圈通过梯形石墨内圈连接。

所述的金属外圈开有内侧的凹槽。

所述的金属中圈外侧和内侧分别开有凹槽。

所述的金属内圈开有凹槽。

所述的梯形石墨外圈两侧有两个凸起的石墨搭肩。

所述的梯形石墨内圈两侧有两个凸起的石墨搭肩。

所述的梯形石墨外圈的外搭肩卡在金属外圈内侧的凹槽中，内搭肩卡在金属中圈外侧的凹槽中。

所述的梯形石墨内圈的内搭肩卡在金属内圈外侧凹槽中，外搭肩卡在金属中圈的内侧凹槽中。

所述的金属中圈上开有一个通孔。

一种适用于内外双层密封的石墨金属加强方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)将密封面及密封槽清理干净，使用研磨工具将密封面及密封槽上的划痕、凹坑、锈蚀、石墨残留物及其他异物杂质清理干净；目视检查石墨金属加强垫片的内外层石墨，确保内外层石墨表面无损伤、压痕、划痕等缺陷；

步骤(2)将石墨金属加强垫片的金属中圈上的泄露检测孔对准密封面上的泄露检测孔，缓慢将垫片放进密封槽中；将顶盖缓慢落在密封面上，确保顶盖密封面已经准确压住石墨金属加强垫片；在不加载紧固力矩的情况下，目视检查法兰间隙，周向上观察法兰平整度，使用塞尺测量周向法兰间隙，确保石墨金属加强垫被平整的压缩；

步骤(3)安装完成，继续进行其他紧固操作。

本发明具有以下有益效果：

a)本发明中选取石墨具有良好的填充性，可以有效填充密封面的微小变形，降低了密封失效的概率；

b)本发明能够降低密封所需的紧固力矩，减少了人力工作量；

c)本发明中特殊的三层金属环结构，加强了垫片的整体强度；

d)本发明中特殊的金属包覆形式，无需改变原有的梯形槽结构；

e)本发明金属中圈开孔，保留了原有泄漏检测管的泄漏检测功能；

f)本发明无需改变原有密封面，节省了人力，节约了成本；

g)本发明使用方便，以金属中圈泄露检测孔定位，可以准确安装进双层密封槽；

h)本发明适用性广，适合各类工况、各类设备的双层密封面结构密封。

附图说明

图1是本发明所设计的一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片结构示意图；

图2是本发明所设计的一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片剖视图；

其中：1-金属外圈、2-金属中圈、3-金属内圈、4-梯形石墨内圈、5-梯形石墨外圈

具体实施方式

下面对本发明技术进行进一步描述：

如图1和图2所示，本发明提供的一种适用于内外双层密封的石墨金属加强垫片，该垫片包括金属外圈1、金属中圈2、金属内圈3、梯形石墨内圈4和梯形石墨外圈5。

金属外圈1、金属中圈2、金属内圈3、梯形石墨内圈4及梯形石墨外圈5均需要首先制作模具，并通过模具填充制作。

金属外圈1开有内侧的凹槽，金属中圈2外侧和内侧分别开有凹槽，金属内圈3开有凹槽。

其中，梯形石墨外圈5两侧有两个凸起的石墨搭肩，外搭肩卡在金属外圈1内侧的槽中，内搭肩卡在金属中圈2外侧的槽中，实现了金属外圈1与金属中圈2的连接；

梯形石墨内圈4两侧也有两个凸起的石墨搭肩，内搭肩卡在金属内圈3外侧槽中，外搭肩卡在金属中圈2的内侧槽中，实现了金属中圈2与金属内圈3的连接；

金属中圈2上开了一个通孔，因大多数双层结构密封在两层密封之间都设置了泄漏检测孔用于第一时间反馈内圈的密封状况，因此，为保留该功能，在金属中圈2上开一了个通孔，该通孔大小可根据需要自行调节。

本发明还提供了一种适用于内外双层密封的石墨金属加强方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)使用酒精将密封面及密封槽仔细清理干净，不允许密封面及密封槽内存在损伤及异物；使用研磨砂纸将密封面及密封槽上的划痕、凹坑、锈蚀、石墨残留物及其他可能存在的异物杂质清理干净；目视检查石墨金属加强垫片的内外层石墨，确保内外层石墨表面无损伤、压痕、划痕等缺陷；

步骤(2)将石墨金属加强垫片的金属中圈2上的泄露检测孔对准密封面上的泄露检测孔，缓慢将垫片放进密封槽中；将顶盖缓慢落在密封面上，确保顶盖密封面已经准确压住石墨金属加强垫片；在不加载紧固力矩的情况下，目视检查法兰间隙，周向上观察法兰平整度，使用塞尺测量周向法兰间隙，确保石墨金属加强垫被平整的压缩；

步骤(3)安装完成，继续进行其他紧固操作。

上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。