[發明專利]低泄漏率復合墊圈

有效

• 申請號: 201080069155.0
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN103109119A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: H·肖爾茨
• 申請（專利權）人: W.L.戈爾有限公司
• 主分類號: F16J15/10
• 分類號: F16J15/10;F16J15/12
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 胡曉萍

本發明涉及一種用于密封應用的墊圈。已知多種用于密封應用的墊圈。，除了其它材料之外，已知由具有期望特性的膨脹型聚四氟乙烯（ePTFE）制成的墊圈。

更具體地，本發明涉及一種包括第一和第二分離的部件的復合墊圈。本發明的復合墊圈順應凸緣的表面，并且密封需要較小的加載力。本文中所用的復合墊圈定義為包括至少兩個部件的墊圈。

在許多類型的應用中，墊圈都用于密封凸緣。凸緣的尺寸和形狀可變化甚大。在一些情況下，凸緣可以是不平的，或具有使其難以密封的表面缺陷。此外，一些應用涉及到易損凸緣，這些凸緣包括石墨或襯有玻璃的凸緣或塑料凸緣和纖維增強型塑料凸緣（FRP），如果施加太大負載則這些凸緣易于破裂。在諸如高腐蝕性、高溫或制藥環境的許多應用下，需要含氟聚合物墊圈。諸如膨脹型聚四氟乙烯（ePTFE）的含氟聚合物墊圈具有非常高的高溫穩定性并且是化學惰性的，但它們會需要較大負載來密封。

因此，需要一種具有可順應的密封面并需要較小負載來密封的含氟聚合物墊圈。

一般而言，當將墊圈放置于兩個凸緣之間時，凸緣定會將一定的平均夾緊壓力施加于墊圈上。這一方面使得必須獲得使墊圈的密封面氣密地封抵凸緣的壓力。另一方面，一些墊圈、特別是由膨脹型聚四氟乙烯（ePTFE）制成的墊圈需要一定壓縮，以充分阻斷流體在墊圈的整個寬度上滲透。所謂的低應力密封墊圈僅需要適度的平均夾緊壓力，例如，低應力密封ePTFE墊圈通常需要明顯低于使墊圈完全硬化所需的壓力的夾緊壓力。

低應力密封墊圈可例如用于連接任何類型的管道，管道包括具有大開口橫截面面積和大直徑凸緣（例如，大于50厘米）的鋼管，以運送包括化學腐蝕性液體和氣體的任何類型的液體或氣體。

期望將平均夾緊壓力保持得較小，這是因為高應力需要較強的凸緣，而且高夾緊力會損壞墊圈本身。特別是，當在幾天或幾個月或幾年的一段較長時間段施加持久壓力時，相當軟和可壓縮的墊圈將蠕變。墊圈的蠕變和松弛會造成泄漏，而這需要更大的表面壓力來保持初始的泄漏率。此外，將平均夾緊力保持成較小使得墊圈可用于不能抵抗高應力的易損凸緣。

為了增大ePTFE墊圈的抗蠕變性，US5,494,301建議使ePTFE墊圈芯卷繞（包覆）有高強度膜。然而，ePTFE墊圈的良好密封性是由于較軟和可壓縮的ePTFE順應凸緣形狀的能力，并由此使凸緣表面的粗糙度和不平度變平。當墊圈的密封面并不由可壓縮ePTFE墊圈芯構成、而是由卷繞在芯部周圍的高強度膜構成時將喪失這些特性。在US5,486,010和US5,492,336中描述了類似的卷繞有高強度膜的墊圈。

US6,030,694公開了一種平坦的多層墊圈，該墊圈包括外層和內層，外層基本上由可順應的多孔聚四氟乙烯構成，而內層由剛性含氟聚合物材料構成。密封材料的剛度使材料可容易地進行處理和安裝，而沒有與過度柔性的墊圈產品有關的困難，而可順應外層提供良好的密封特性，從而使得密封材料可以填補密封面上或密封面之間的間隙和缺陷。嵌入的剛性材料確保密封材料在處理、切割和安裝期間保持其位置，而不會有“松軟”墊圈材料會遇到的問題。此外，材料在其整個密封面上呈一致特性，從而使得材料可切成或修改成多種形狀，并確保密封面之間的最大有效密封面積。

在US6,030,694的墊圈的密封面由較軟的外PTFE層構成的情況下，在很大程度上避免了US5,494,301、US5,494,301、US5,486,010和US5,492,336的上述缺點。然而，US6,030,694的墊圈仍需要相對較高的夾持壓力。

US6,485,809涉及一種墊圈，該墊圈包括基本上不透氣的第一“外層”和基本上不透氣的第二“外層”以及跨接基本上不透氣的第一層和基本上不透氣的第二層的基本上不透氣區域。因此，上述外層可例如對應于盤狀墊圈的徑向內部和徑向外部，而基本上不透氣區域設置在這些部分之間。不透氣區域由預致密的ePTFE制成，并使兩個部分彼此隔離，因而，借助不透氣區域來阻斷或者至少減少流體透過整個墊圈。盡管這種結構在使用時需要相對較小的平均夾緊壓力，但期望更進一步的減少。

相似地，US7,361,398描述了一種ePTFE墊圈，該墊圈包括致密區域，這些致密區域產生從墊圈上表面到墊圈下表面基本上連續的不透氣屏障，以阻斷流體透過墊圈。US7,179,525涉及一種墊圈，該墊圈包括至少兩條連結的多孔ePTFE帶和位于兩帶之間的基本上不透氣層，這兩條ePTFE帶沿它們的帶側面對準。