全文摘要
本实用新型涉及一种具有特殊表面结构的密封垫片，该表面突起结构与主体材料一起模压成型或机械加工成型，突起结构围成的形状为圆形、正三角形、正四边形、正六边形的自镶嵌正多边形中的一种，横截面呈三角形、梯形、矩形、半圆形中的一种。其中正六边形的边长根据最终成形的密封垫片的大小可以改变，以保证垫片表面形成多条闭合的突起结构。表面突起结构改善了压缩和回弹性能，将面接触改变为线接触，减少了接触面积，使垫片在初始压缩时受到更集中的压应力。本实用新型可以有效消除密封接触不充分的影响，增强密封垫片对缺陷法兰表面的适应能力，增加密封垫片压溃强度，改善了密封性能，防止发生泄漏。
主设计要求
1.一种具有特殊表面结构的密封垫片，其特征在于，所述的密封垫片由垫片表面的网状突起结构与垫片主体模压或机械加工而成一体，突起结构围成的形状为圆形、正三角形、正四边形、正六边形的自镶嵌正多边形中的一种，横截面呈三角形、梯形、矩形、半圆形中的一种。
设计方案
1.一种具有特殊表面结构的密封垫片，其特征在于，所述的密封垫片由垫片表面的网状突起结构与垫片主体模压或机械加工而成一体，突起结构围成的形状为圆形、正三角形、正四边形、正六边形的自镶嵌正多边形中的一种，横截面呈三角形、梯形、矩形、半圆形中的一种。
2.如权利要求1所述的密封垫片，其特征在于，所述的突起结构围成的形状为正六边形。
3.如权利要求1或2所述的密封垫片，其特征在于，所述的突起结构围成的正六边形的边长长度为使得垫片表面存在多条闭合突起结构的长度。
4.如权利要求1所述的密封垫片，其特征在于，所述的突起结构的横截面为半圆形。
5.如权利要求1所述的密封垫片，其特征在于，所述的突起结构围成的正六边形的边长长度为6-10mm，突起的高度为0.3-0.8mm。
6.如权利要求5所述的密封垫片，其特征在于，所述的突起结构围成的正六边形的边长长度优选8mm，突起的高度为0.5mm。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种具有特殊表面结构的密封垫片，尤其涉及一种综合利用材料性能、突起结构来改善垫片的密封能力。
背景技术
垫片密封是在螺栓预紧载荷作用下，对法兰密封面施加压力，促使两法兰面间的垫片发生弹性变形或塑性变形，进而填塞法兰密封面上凹凸不平的微几何间隙而实现。垫片的加载变形特性是形成初始密封能力的重要条件。而一旦形成了初始密封面，在介质压力作用下，垫片的密封能力又主要取决于垫片的卸载特性，即垫片的回弹能力。螺栓法兰接头的泄漏主要有两种途径，一是接触面泄漏，失效表现为密封介质沿垫片与法兰密封面之间缝隙的界面泄漏；二是从材料内部渗漏，由于压紧力不足而在垫片内部产生渗漏通道。密封面的质量影响垫片的密封能力，尤其是当法兰密封表面不平整以及存在缺陷时，垫片对其不平整和缺陷的适应能力就显得尤其重要。提高螺栓预紧载荷可以大大减少法兰泄漏的风险，但如果垫片压紧应力过大，垫片易发生弹塑性变形引起厚度迅速减薄，也可能出现解体碎裂，从而失去回弹性能。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种具有特殊表面结构的密封垫片，以提高垫片应力，改善表面性能，从而增强其密封能力。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种具有特殊表面结构的密封垫片，其特征在于，所述的密封垫片由垫片表面的网状突起结构与垫片主体模压或机械加工而成一体，突起结构围成的形状为圆形、正三角形、正四边形、正六边形的自镶嵌正多边形中的一种，横截面呈三角形、梯形、矩形、半圆形中的一种。
所述的突起结构围成的形状优选正六边形。
所述的突起结构的横截面优选半圆形。
所述的突起结构围成的正六边形的边长长度为使得垫片表面存在多条闭合突起结构的长度。
所述的突起结构围成的正六边形的边长长度为6～10mm，突起的高度为0.3～0.8mm。
所述的突起结构围成的正六边形的边长长度优选8mm，突起的高度为0.5mm。
本实用新型提供一种具有特殊表面结构的密封垫片，该表面突起结构在密封板上围成的形状优选正六边形，横截面呈半圆形，具有较好的承载能力，可将压力分散，减少因形状突变造成的应力集中。圆形相切铺于密封板表面时，中间总有一部分不能铺满，加工麻烦，受力不均匀，容易形成泄漏通道。正三角形、正方形和正六边形是自镶嵌正多边形，能不重叠地铺满一个平面，对于这种整体成型的密封板具有较好的适用性。但是相同边长时，正六边形所使用材料少，容易将受力分散，结构稳定，简洁美观。突起结构围成的形状可以考虑正方形、三角形、圆形等，但最佳的是六边形。六边形表面突起结构改善了压缩和回弹性能，将面接触改变为线接触，减少了接触面积，使垫片在初始压缩时受到更集中的法兰应力，可以有效消除密封接触不充分的影响，从而改善了密封性能，防止发生泄漏。垫片的初始密封条件主要取决于垫片表面的塑性变形能力，表面屈服性好的垫片将更利于形成初始密封。相对于非金属平垫片，由于密封面接触面积减少，垫片应力增加，提高了垫片密封性能。垫片的变形一方面有效地填补了法兰表面的不平度，使得界面泄漏大为减少，另一方面使得垫片本身内部毛细孔被压缩，泄漏通道的截面积减小，泄漏阻力增加，从而泄漏率大大减小。
密封垫片上正六边形的边长根据最终成形的密封垫片的大小可以改变，以保证垫片表面存在多条闭合的突起结构，形成多重泄漏阻力。垫片应保证在确定的螺栓载荷下，垫片应力应等于或高于最小垫片密封力。这种表面突起结构的垫片最大的优点是将面接触改变为线接触，对于同样的密封载荷，可减小表面接触面积，提高接触区垫片应力，可以大大降低垫片密封比压，特别适合螺栓载荷较小的场合。同时形成迷宫密封效应，从而增强了垫片整体密封性能。
本实用新型的有益效果如下：
(1)六边形的表面突起结构减少了与法兰接触面积，使垫片在初始压缩时受到更集中的法兰应力，可以有效消除密封接触不充分的影响，从而改善密封性能；
(2)填充并堵塞法兰密封表面的不平整以及提高对有刻痕、凹槽、擦伤等缺陷的法兰表面的适应能力；
(3)增加垫片的厚度，使其具有更高的压缩量和回弹量，弹性贮备较大，更能充分补偿由介质压力而引起的密封面间的轴向位移，但材料用量增加不明显，不易造成垫片承受介质压力的拉伸作用而引起材料的撕裂；
(4)表面突起结构起到加强筋的作用，提高压溃强度，在一定的垫片压力下，将更能抵抗因发生弹塑性变形引起厚度减薄而出现的压裂现象。
附图说明
图1为密封垫片表面示意图，其中图1(A)突起结构为圆形的密封垫片表面示意图；图1(B)突起结构为正方形的密封垫片表面示意图；图1(C)突起结构为正三角形的密封垫片表面示意图；图1(D)突起结构为正六边形的密封垫片表面示意图。
图2为突起结构横截面为半圆形的密封垫片的剖面图
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步阐述：
本实用新型密封垫片表面突起结构可模压成型或机械加工成型，根据垫片大小选择突起六边形的边长和高度，预紧法兰时，压缩载荷使垫片的突起与法兰密封面接触，随着载荷增大，突起材料被逐渐压实，从而形成多道屏障，逐圈阻断泄漏通道，每通过一道减少一定的泄漏推动力，形成迷宫密封效应，有效地阻隔密封流体的泄漏。围成的六边形表面突起结构减少了接触面积，使垫片在初始压缩时受到更集中的法兰应力，可以有效消除密封接触不充分的影响，从而改善密封性能，防止发生泄漏。表面突起结构同时使垫片厚度增加，弹性贮备较大，但材料用量增加不明显，不易造成垫片材料的撕裂。压实的突起填充并堵塞法兰密封表面的不平整，提高其对有刻痕、凹槽、擦伤等缺陷的法兰表面的适应能力，增强了垫片整体密封性能。这种结构可广泛应用于非金属平垫片、金属平垫片，特别是对于聚四氟乙烯、橡胶、金属等垫片具有较好的效果。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920081092.9
申请日:2019-01-17
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:31(上海)
授权编号:CN209743578U
授权时间:20191206
主分类号:F16J15/06
专利分类号:F16J15/06
范畴分类:27E;
申请人:华东理工大学
第一申请人:华东理工大学
申请人地址:200137 上海市徐汇区梅陇路130号
发明人:谢苏江;张伟
第一发明人:谢苏江
当前权利人:华东理工大学
代理人:李鸿儒;程意意
代理机构:31203
代理机构编号:上海顺华专利代理有限责任公司 31203
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计