一种低预紧力非金属密封垫片的制作方法

1.本实用新型涉及密封材料与结构技术领域，尤其是涉及一种低预紧力非金属密封垫片。


背景技术：

2.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，使得垫片表面能够填塞法兰密封面上凹凸不平的微几何间隙，进而实现对法兰面的密封。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。因此，垫片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。虽然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。
3.例如，中国专利申请号“cn201920081092.9”公开日2019年01月17日，名称为“一种具有特殊表面结构的密封垫片”公开了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。该实用新型通过在垫片表面设置网状密布的凸起结构，并且凸起结构的形状为圆形或正三角形或正四边形或正六边形，以改善垫片的密封性能和适应性能，然而其原理在于通过圆形或正三角形或正四边形或正六边形的自镶嵌特性（即不重叠铺满整个表面的特性）去除凸起间的间隙，同时利用这些形状的边作为横断逐个，使得垫片表面不会产生泄露通道，以保证垫片的密封性能，然而，如此设计虽然有效避免了形成泄露通道，但是，当采用自镶嵌正多边形形状的凸起结构时，由于凸起结构的存在将面接触改变为线接触，法兰应力集中，在各个正多边形凸起结构拼接的顶点处更易发生溃败，从而导致密封垫片失效，而采用圆形凸起结构时更易产生泄露通道。


技术实现要素：

4.本实用新型为了克服上述现有技术中的不足，提供一种低预紧力非金属密封垫片，且具有良好的密封性的同时更不易溃败的特性。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种低预紧力非金属密封垫片，包括由非金属密封材料制成的垫片主体，所述垫片主体的表面设有凸起结构，所述凸起结构包括多个无缝拼接的凸起单元和对应镶嵌在所述凸起单元的顶点处的镶嵌单元，所述凸起单元形状为正三角形、正四边形和正六边形中的一种，所述凸起单元和镶嵌单元均由所述垫片主体的表面凸起形成的凸条围合而成。
7.作为优选，所述镶嵌单元的形状为圆形。
8.作为优选，所述镶嵌单元的形状为正多边形，所述镶嵌单元的边数与所述凸起结
构中凸起单元顶点处拼接的凸起单元的个数相同。
9.作为优选，所述凸起单元为正方形，所述镶嵌单元也为正方形。
10.作为优选，所述垫片主体的形状为圆形、跑道形或椭圆形中的其中一种。
11.作为优选，分别设置在所述垫片主体的上下表面的两个凸起结构错位设置。
12.作为优选，所述垫片主体的材质为聚四氟乙烯或柔性石墨或无石棉纤维。
13.作为优选，所述垫片主体的形状为圆形、跑道形或椭圆形中的其中一种。
14.作为优选，所述凸条的凸起高度为0.2
‑
0.8mm。
15.作为优选，所述凸起单元21为正方形，所述镶嵌单元22也为正方形。
16.本实用新型提供一种低预紧力非金属密封垫片，包括由非金属密封材料制成的垫片主体，所述垫片主体的表面设有凸起结构，所述凸起结构包括多个无缝拼接的凸起单元和对应镶嵌在所述凸起单元的顶点处的镶嵌单元，所述凸起单元形状为正三角形、正四边形和正六边形中的一种，所述凸起单元和镶嵌单元均由所述垫片主体的表面凸起形成的凸条围合而成。由于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。而正三角形、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，因此采用自镶嵌正多边形，如此设计垫片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，同时由于镶嵌单元的存在，将顶点处的应力集中进行分散，解决顶点处易发生失效的问题，而凸起结构的存在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。
17.本实用新型的有益效果是：具有垫片的承受压紧应力的性能好且不易在拼接的顶点处发生溃败，同时还保证表面性能优异，具有良好的密封性的特性。
附图说明
18.图1是本实用新型的一种结构示意图；
19.图2是本实用新型的一种截面示意图；
20.图3是本实用新型的实施例1的一种结构示意图；
21.图4是本实用新型的实施例2的一种结构示意图。
22.图中：垫片主体1、凸起结构2、凸起单元21、镶嵌单元22、凸条3。
具体实施方式
23.为使本实用新型技术方案实施例目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行清楚地解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，而不是全部实施例。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
24.实施例1：如图1和图2所示，一种低预紧力非金属密封垫片，包括由非金属密封材料制成的垫片主体1，所述垫片主体的表面设有凸起结构2，所述凸起结构包括多个无缝拼接的凸起单元21和对应镶嵌在所述凸起单元的顶点处的镶嵌单元22，所述凸起单元形状优选为正六边形，所述凸起单元和镶嵌单元均由所述垫片主体的表面凸起形成的凸条3围合而成。
25.优选的，所述镶嵌单元的形状为圆形，所述垫片主体的形状为圆形，分别设置在所述垫片主体的上下表面的两个凸起结构错位设置，所述垫片主体的材质为聚四氟乙烯，所述的凸条的截面为半圆形，所述凸条的凸起高度为0.5mm，所述凸起结构与所述垫片主体通过模压成型或机械加工一体成型。
26.本实施例提供的非金属密封垫片，由于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。而正三角形、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，因此采用自镶嵌正多边形，而其中优选的形状为正三角形，如此设计垫片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，同时由于镶嵌单元的存在，将顶点处的应力集中进行分散，解决顶点处易发生失效的问题，而凸起结构的存在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。
27.实施例2：本实施例的其余部分均与实施例1相同，不同之处仅在于：如图3所示，所述凸起单元21为正方形，所述镶嵌单元22为圆形。
28.实施例3：本实施例的其余部分均与实施例1相同，不同之处仅在于：如图4所示，所述凸起单元21为正方形，所述镶嵌单元22也为正方形。