[實(shí)用新型]內(nèi)壓式密封環(huán)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920184891.5
• 申請(qǐng)日: 2009-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201407358Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬志剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬志剛
• 主分類號(hào): F16J15/48
• 分類號(hào): F16J15/48
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 孫仿衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種密封環(huán)，特別是一種適于在密封等級(jí)隨溫度變化的場(chǎng)合應(yīng)用的密封環(huán)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，用于密封的墊片和填料環(huán)通常屬于被動(dòng)受壓，其密封比壓(指單位面積上的密封力)是由外力壓緊產(chǎn)生，如壓蓋螺栓，因此其密封比壓固定不變。在某些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合下，例如閥門(mén)的閥桿與閥體密封，對(duì)填料環(huán)安裝的初始密封比壓要求不高，然而隨溫度的升高，對(duì)密封環(huán)的密封比壓要求越高；對(duì)于傳統(tǒng)的密封環(huán)，提高密封比壓必須通過(guò)提高初始安裝時(shí)的扭矩實(shí)現(xiàn)，然而填料環(huán)本身材料和結(jié)構(gòu)的限制，扭矩不能夠無(wú)限制增大。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種隨工作環(huán)境溫度的變化而改變密封比壓的內(nèi)壓式密封環(huán)。

本實(shí)用新型具體采用的技術(shù)方案是：一種內(nèi)壓式密封環(huán)，它包括一個(gè)由填料形成的本體、和設(shè)于所述的本體的內(nèi)部的密封的金屬管，所述的金屬管內(nèi)預(yù)充有在預(yù)定的環(huán)境溫度下至少有部分以氣態(tài)形式存在的介質(zhì)，所述的介質(zhì)在預(yù)定的環(huán)境溫度下體積膨脹，從而使所述的金屬管的內(nèi)腔壓力增大并發(fā)生彈性變形。

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程PV＝nRT，一定物質(zhì)的量的氣體處于平衡態(tài)，其壓強(qiáng)、體積和溫度滿足一定的變化關(guān)系，其中R為理想氣體常數(shù)。因此我們利用液體在溫度升高時(shí)發(fā)生氣化，而氣體在溫度升高時(shí)體積膨脹的這一特性，使金屬管的管腔內(nèi)的壓力增大，甚至發(fā)生彈性變形，從而保證密封環(huán)在正常工作的溫度下的自緊性。

本實(shí)用新型進(jìn)一步地技術(shù)方案是：所述的介質(zhì)為液體，當(dāng)介質(zhì)所處的環(huán)境溫度到達(dá)預(yù)定的環(huán)境溫度時(shí)至少有部分發(fā)生氣化。

更進(jìn)一步地，所述的介質(zhì)優(yōu)選水、液氮、液氨、液態(tài)二氧化碳、丙三醇中的其中一種。

或者，所述的介質(zhì)選用氣體，并且所述的介質(zhì)以設(shè)定的壓力預(yù)充在所述的金屬管內(nèi)。所述的介質(zhì)優(yōu)選氮?dú)?、二氧化碳、空氣中的一種。

本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型由于在金屬管的內(nèi)部填充介質(zhì)，該介質(zhì)能夠在環(huán)境溫度增加的時(shí)候氣化膨脹，從而使金屬管膨脹變形，以此增加密封環(huán)的密封比壓，使密封環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)隨環(huán)境溫度的改變而變化密封比壓，保證了密封的可靠性。

附圖說(shuō)明

附圖為本實(shí)用新型的主剖視圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的內(nèi)壓式密封環(huán)，可以是墊片或填料環(huán)。下面以填料環(huán)為例進(jìn)行說(shuō)明，參見(jiàn)附圖所示，該密封環(huán)由填料4構(gòu)成的本體1和埋設(shè)在本體1內(nèi)部的金屬管2構(gòu)成，金屬管的兩端部密封，并且內(nèi)部預(yù)充有介質(zhì)3，該介質(zhì)可以在預(yù)定的環(huán)境溫度下至少有部分以氣體的形式存在，使所述的金屬管的管腔內(nèi)的壓力增大，甚至發(fā)生彈性變形，從而保證本體在該溫度下的自緊性。

通常情況下，該預(yù)定的環(huán)境溫度指的是密封環(huán)正常工作時(shí)的環(huán)境溫度，因此，本體在初始安裝時(shí)，通過(guò)一個(gè)較小的扭矩就可以達(dá)到的初始的密封比壓要求；當(dāng)應(yīng)用設(shè)備正常工作時(shí)，隨著溫度的升高，對(duì)密封環(huán)的密封要求也增高，此時(shí)由于金屬管內(nèi)部的介質(zhì)發(fā)生氣化，使金屬管的內(nèi)腔壓力增大，從而使金屬管發(fā)生膨大，進(jìn)而增加密封比壓。

對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合，密封環(huán)正常工作時(shí)的溫度以及密封比壓各有不同，通過(guò)調(diào)整金屬管內(nèi)充入的介質(zhì)的量、以及選擇合適沸點(diǎn)的介質(zhì)，可以使密封環(huán)達(dá)到預(yù)定的密封要求。

一般來(lái)說(shuō)，密封環(huán)從初始狀態(tài)達(dá)到正常工作的狀態(tài)，金屬管直徑的變形量應(yīng)控制在101％至120％，金屬管內(nèi)腔的壓力為1.05至2.0MPa。理想情況下，密封環(huán)到達(dá)正常工作狀態(tài)后，環(huán)境溫度變化不大，金屬管內(nèi)腔的壓力接近于該溫度下所述的介質(zhì)的飽和蒸氣壓，金屬管的體積基本保持固定。飽和蒸氣壓是指在一定溫度下，與液體或固體處于相平衡的蒸氣所具有的壓力。同一物質(zhì)在不同溫度下有不同的蒸氣壓，并隨著溫度的升高而增大。

下表列出了不同直徑規(guī)格的金屬管，在內(nèi)腔的壓力不同的情況下，金屬管直徑D的變形量。

此外，在選用介質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用沸點(diǎn)低于或接近于密封環(huán)正常工作溫度的介質(zhì)，也可以根據(jù)密封環(huán)的正常工作溫度，設(shè)計(jì)填充介質(zhì)。所述的介質(zhì)優(yōu)選液體，所述的介質(zhì)也可以是以設(shè)定的壓力預(yù)充在所述的金屬管內(nèi)的氣體，氣體可以選擇如氮?dú)狻⒍趸肌⒖諝獾取Ｒ后w介質(zhì)可以選水、丙三醇、乙醇等，也可以選用混合物介質(zhì)，如水和丙三醇的混合物，采用不同的配比就可以得到沸點(diǎn)從100～182℃的理想介質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用時(shí)還可以采用多種物質(zhì)混合得到特定沸點(diǎn)的混合物，從而得到不同的金屬管的變形量。一般來(lái)說(shuō)正常工作的環(huán)境溫度在20～100℃時(shí)，優(yōu)選乙醇介質(zhì)；101～150℃時(shí)，優(yōu)選水介質(zhì)。151～200℃時(shí)，優(yōu)選混合物介質(zhì)。