CN102011864A - 刚柔复合型密封环 - Google Patents
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Abstract
一种刚柔复合型密封环，其特征是它主要由刚性主环(1)和柔性端环(2)组合而成，刚性主环(1)的两端面各固定安装有一个柔性端环(2)，刚性主环(1)和柔性端环(2)的结合面之间设有相互咬合的凹凸结构(3)，所述的刚性主环(1)的厚度是柔性端环(2)厚度的3-5倍。本发明具有强度高，密封性好，转动灵活的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压密封环，尤其是一种化工管道上安装的补偿器中使用的耐高压密封环，具体地说是一种化工管道上安装的旋转补偿器中使用的刚柔复合型密封环。
背景技术
目前，在石化行业和电力行业使用的管道上为了适应热胀冷缩的需要，广泛使用各类旋转补偿器，在旋转补偿器中安装有耐高压密封环6，如图1所示，该耐高压密封环6的两个端面在受挤变形时需承受很高的压力且要求能在相对运动保持密封，普通的密封圈由于无法承受高压下的相对运动而很容易在高压下解体脆化，起不到密封作用，现有手册上的各类密封圈的最高耐压力一般不超过50MPa，当超过该压力时必须进行密封结构的专业设计，使得制造成本大为增加。
为了使传统的密封圈能适应高压的需要，人们想到了在密封圈中增加V形骨架的方法提高其耐压力，多层骨架相互叠压形成高强度的密封圈，但由于管道中的压力很大，在高压状态下会产生轴向的变形，致使密封圈拱起，由于受安装槽的限制，加大了密封圈与管道之间的摩擦力，使得旋转补偿器与管道之间无法转动，严重时甚至会对管道产生破坏作用，因此在保证端面密封的同时使密封圈保持较高的刚性是解决高压端面密封的关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有的高压管道旋转补偿器中的端面密封环存在强度不高，易产生抱管的问题，设计一种刚柔复合型密封环，以解决高压密封的需要。
本发明的技术方案是：
一种刚柔复合型密封环，其特征是它主要由刚性主环1和柔性端环2组合而成，刚性主环1的两端面通过挤压或粘结各固定安装有一个柔性端环2，刚性主环1和柔性端环2的结合面之间设有相互咬合的凹凸结构3，所述的刚性主环1的厚度是柔性端环2厚度的3-5倍。
所述的凹凸结构3由刚性主环1端面的凹槽和柔性端环2端面的凸台组成。
所述的凹凸结构3中的凹槽为凹弧形或锯齿形结构，相应的凹凸结构3中的凸台为凸弧形或锯齿形结构；所述的凹槽的深度为2-5毫米。
所述的刚性主环1为不锈钢环、特种钢环、合金钢环或硬质陶瓷环中的一种，所述的柔性端环2为橡胶环、钛纤维编织环或柔性石墨中的一种。
所述的柔性石墨的抗压强度不小于300MPa，目数为30目。
所述的柔性端环2内衬有钢丝网4。
所述的刚性主环1的内孔两端均设有圆弧过渡段5。
本发明的有益效果：
本发明从根本上解决了密封和抗变形的难题，由于刚性主环是耐高压的刚性材料制造，在使用过程中不会产生变形，而主要起密封作用的端环由于体积较小，即使变形也不会产生太大的摩擦力限制旋转补偿器与管道之间的相对转动，同时由于刚性主环的内孔设有圆弧倒角，可吸纳部分变形后的柔性端环的材料，可进一步减少柔性端环与管道表面之间的摩擦力，可长期保持转动灵活。
本发明结构简单，制造方便，刚性主环的端面加工要求低，相比于叠片式结构的密封环，其制造成本可降低50%以上，其耐压能力可达到300兆帕以上，应用范围广，可广泛应用于各类高压活动面的密封。
附图说明
图1是现有的旋转补偿器的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种刚柔复合型密封环，它主要由刚性主环1和柔性端环2组合而成，刚性主环1可为不锈钢环、特种钢环、合金钢环或硬质陶瓷环中的一种，柔性端环2可为橡胶环、钛纤维编织环或柔性石墨中的一种，为了提高柔性端环的强度，具体实施时最好在其中增加不锈钢钢丝网4，钢丝网4的层数取决于柔性端环2的厚度，一般为五层左右，如果采用柔性石墨作为柔性端环时，其抗压强度应不小于300MPa，目数可为30目左右。刚性主环1的两端面可通过挤压或粘结的方法与柔性端环2相连，为了提高连接强度，刚性主环1和柔性端环2的结合面之间最好设计成相互咬合的凹凸结构3，凹凸结构3最好由刚性主环1端面的凹槽和柔性端环2端面的凸台组成，凹凸结构3中的凹槽可为凹弧形或锯齿形结构，相应的凹凸结构3中的凸台为凸弧形或锯齿形结构；所述的凹槽的深度可为2-5毫米。为了保证耐压性，刚性主环1的厚度应为柔性端环2厚度的3-5倍，如20毫米厚的不锈钢主环的两端面可各安装一个厚度为5毫米的柔性石墨端环。为了便于收纳变形后的柔性端环的变形材料，具体实施时刚性主环1的内孔两端应设计成带有圆弧过渡段5的结构，圆弧过渡段5的半径一般为2-5毫米左右。如图2所示。
图1是本发明的一个具体应用例。图1中的石化行业地埋式输送管道上的旋转补偿器的密封圈要求端面密封、耐高压，采用本发明的厚度为25毫米的密封圈后，经检测在管道内压力增大到300MPa时使内管和外管作相对转动1000次（可）后仍无泄漏，可保证输送管道100年正常使用。
本发明的密封环既可用于石化行业的管道旋转补偿器，还可用于其它类似有高压要求的相对运动型周界密封场合。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种刚柔复合型密封环，其特征是它主要由刚性主环（1）和柔性端环（2）组合而成，刚性主环（1）的两端面各固定安装有一个柔性端环（2），刚性主环（1）和柔性端环（2）的结合面之间设有相互咬合的凹凸结构（3），所述的刚性主环（1）的厚度是柔性端环（2）厚度的3-5倍。
2.根据权利要求1所述的刚柔复合型密封环，其特征是所述的凹凸结构（3）由刚性主环（1）端面的凹槽和柔性端环（2）端面的凸台组成。
3.根据权利要求1或2所述的刚柔复合型密封环，其特征是所述的凹凸结构（3）中的凹槽为凹弧形或锯齿形结构，相应的凹凸结构（3）中的凸台为凸弧形或锯齿形结构；所述的凹槽的深度为2-5毫米。
4.根据权利要求1所述的刚柔复合型密封环，其特征是所述的刚性主环（1）为不锈钢环、特种钢环、合金钢环或硬质陶瓷环中的一种，所述的柔性端环（2）为橡胶环、钛纤维编织环或柔性石墨中的一种。
5.根据权利要求4所述的刚柔复合型密封环，其特征是所述的柔性石墨的抗压强度不小于300MPa。
6.根据权利要求1或4所述的刚柔复合型密封环，其特征是所述的柔性端环（2）内衬有钢丝网（4）。
7.根据权利要求1所述的刚柔复合型密封环，其特征是所述的刚性主环（1）的内孔两端均设有圆弧过渡段（5）。
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