專利名稱：在高溫下使用的帶金屬套的柔性石墨密封件的制作方法
技術領域：
本發明涉及靜密封領域，尤其涉及用于在非常高的溫度下輸送液體的管法蘭的靜密封領域。
背景技術：
參考圖1、2、3、4、5，已知有幾種密封件，它們使用幾種材料如金屬和石墨。
圖1示出了第一類“凹槽型”密封件，其中金屬芯1B由兩個薄石墨層1A包圍。金屬芯1B表面具有凹槽，以使石墨層1A輕微陷入金屬芯1B，從而產生接頭密封。
圖2示出了第二類“波浪型”密封件，其中波浪形的中心金屬層2B在其兩個表面處被也是波浪形的石墨層2A覆蓋。
圖3示出了第三類“螺旋型”密封件，其中石墨螺旋3A與金屬螺旋3B纏繞在一起。
圖4示出了第四類“金屬塑料型”(metalloplastic)密封件，其中中心芯4A為石墨，且被包裹在金屬罩4B中，該金屬罩分為兩部分。
最后，圖5示出了第五類“全石墨型”密封件，其中方形或矩形斷面的中心芯5A在每側被兩個厚重的金屬環5B包裹。
在所有這些金屬塑料類密封件中，石棉已逐漸被柔性石墨(也稱為“膨脹石墨”)所取代。其被直接用作密封材料，即它直接與要在其間設置密封的各元件(即法蘭)接觸。其例如是帶有襯底的螺旋、波浪、凹槽密封件。其也可以間接用作襯底元件，特別是用金屬塑料密封件。
然而，用石墨來代替石棉還是沒有解決這些復合密封(即石墨與金屬的連接)所存在的有關性能變化的問題。這就是為什么在很困難的應用中，“全石墨”迅速占據了主導地位，因為它不僅具有較高的性能再現性，而且還允許在界定出石墨所占體積的圈上進行法蘭間的金屬/金屬接觸。
因此，這些新的填充(matrixed)石墨密封件的使用限制與材料(即柔性石墨)本身密切相關。但是，決定膨脹石墨特性的基本參數是其純度，即其最大粉塵量。因此，腐蝕和氧化速度與此純度因素有關，從而對于存在氧氣時的最純石墨而言，其可接受的溫度限制是550度。
本發明的目的是通過使用石墨和金屬提供一種不同的密封件來克服這些缺陷，其可以耐高于550度的溫度。

發明內容
為此，本發明的主要目的在于提供一種用于高溫的具有金屬罩的柔性石墨密封件，其除了其他東西外，還包括柔性石墨芯和圍繞著柔性石墨芯的金屬罩。
根據本發明，由金屬罩圍繞著柔性石墨芯的這種單元本身又被封閉在一個密封外殼中，從而此被封閉的單元可以在受控環境中工作。事實上，已注意到，處于惰性氣體即沒有氧氣的環境中時，石墨的工作溫度可以攀升到2000度，而不改變其物理性能。另外，金屬罩最好由不完全包圍著石墨芯的兩個杯制成。
因為此，本發明的初步實施例保證在外殼內有部分真空。
本發明的另一個可能實施例保證在外殼內充入中性氣體。
最好用柔性石墨來組成軟芯。
在主要實施例中，外殼做成金屬的。
至于形狀，在初步實施時，外殼可以是在密封件中間平面上焊接的兩個焊接部分。
在第二個實施例中，外殼可以還是做成兩部分，在相對的邊上進行焊接，此外殼截面是四邊形。
最后，外殼的第三個實施例是，其分為四個部分，兩個側部，一個上部、一個下部，全焊接在一起。
外殼最好為方形或矩形截面。
最好確保當密封件被緊固時在外殼必須受載的側面上所述杯具有突起。


在閱讀了下面伴有附圖的說明之后，本發明及其不同的技術特征將很好理解，附圖中前面幾個圖已有說明。
這些附圖分別為圖1為現有技術的第一類凹槽型密封件的剖面圖。
圖2為現有技術的第二類波浪型密封件的剖面圖。
圖3為現有技術的第三類螺旋型密封件的剖面圖；圖4為現有技術的第四類金屬塑料型密封件的剖面；圖5為現有技術的第五類全石墨型密封件的剖面圖；
圖6為本發明密封件第一實施例的剖面圖；圖7為本發明密封件第二實施例的剖面圖；圖8為本發明密封件第三實施例的剖面圖；圖9為本發明密封件第四實施例的剖面圖。
具體實施例方式
參考圖6，因而本發明的密封件為結合軟內芯10的復合密封件，該軟內芯由膨脹石墨或大致相當的材料制成。按規定，在550度以上維持其彈性特性，膨脹石墨必須保持在沒有氧氣的環境中。這就是為什么根據本發明，要制造密封外殼15，以阻止任何腐蝕氣體移向石墨。可以預見的是，如果必要的話可以抽出氧氣，并用中性氣體如氬來代替。
這樣，外殼15構成金屬盒，其阻隔了任何氣體從盒子外面朝里面的傳輸，反之亦然。膨脹石墨軟芯10被限定在構成金屬罩的兩個金屬杯12之間，這樣就界定了此芯的體積，以便在緊固過程中被壓縮時，防止石墨在壓實過程中被擠出。應該注意的是，在緊固之前，兩個杯12之間存在有間隙13，在緊固結束時此間隙減少到最小。
在與外殼15的下述部分相對的杯12表面上具有幾個突起14，外殼的所述部分必須承受要在其間建立密封的部件。這事實上能使密封件和突出面(即要被密封的部件)之間很好地接觸，這有助于保持密封。這些突起14由圓凸塊來表示，但也可是三角形的或矩形的。其高度定為在外殼高溫工作過程中可防止外殼的剪切。
由杯12構成的金屬罩的剛性要比同樣由金屬構成的外殼15的剛性大的多。當密封被壓扁時，即當在其間設有密封件的兩個部件碰到一起時，柔性石墨芯10通過壓實而體積減小，因而將增加的綜合作用力施加到罩15上。此綜合作用力集中在形成于兩個杯12外側的突起14上。
圖7表示本發明密封的第二個實施例，其稍完整一些。事實上，外殼25由兩個分開的部分組成，一個上部26S和一個下部26I。這兩部分在中間平面上通過其各自端27焊接在一起，這兩端27向外伸出以產生柔性唇，方便了焊接的實施，且在密封件被壓縮時使外殼25更易變形。軟芯10和構成金屬罩的杯12都與前面圖6中所述相同。
圖8為本發明的第三實施例，其示出了外殼35由四部分組成上部36S、下部36I和兩側部36L。這四個部分在上部36S和下部36I內壁的兩個平面上兩兩焊接。軟芯10和杯12具有與前述實施例相同的形狀。
圖9所示的第四實施例具有軟芯40，其不再是正方形而是矩形。結果杯12更寬且具有更多突起44。而外殼45分為兩部分，一個上部46S和一個下部46I，每個具有豎直邊46L。因此，它們在此單元的矩形相對邊上進行焊接。
其應用的結果是，用于構成金屬外殼和杯的材料根據其所能耐的溫度和其機械熱阻來選擇。外殼優選為鎳或鐵基合金，因為這些材料能在高溫下形成抗腐蝕的保護層，此保護層由氧化鋁或氧化鉻組成。組成杯的材料在選擇上更受限，因為其被外殼保護不受腐蝕。可使用通常所用的鎳/鉻/鐵合金。為了重復使用或者再循環，也可使用其他材料，如陶瓷。
對于尺寸，舉例說明，平均直徑為50-150mm的密封件，可以使用石墨截面為5×5mm，厚度0.5mm的杯。外殼的厚度必須主動限制到0.10或0.20mm，并且在這種情況下，突起的高度分別為0.05或0.15mm。
可以理解的是，當石墨芯被封閉在圍繞它的外殼中時，其可在高溫下維持其有效特性。
權利要求
1.一種在高溫下使用且具有金屬罩的柔性石墨密封件，包括軟芯(10、40)；和圍繞著所述軟芯的金屬罩(12、42)，其特征在于所述密封件包括密封的外殼(15、25、35、45)，由罩(12、42)和軟芯(10、40)組成的單元放在所述外殼內，所述外殼(15、25)分為兩部分，它們在密封件的中間平面上焊接，以及所述金屬罩是不完全包圍軟芯(10、40)的兩個杯(12、42)。
2.根據權利要求1所述的密封件，其特征在于，所述軟芯(10、40)為柔性石墨。
3.根據權利要求1所述的密封件，其特征在于，所述外殼(15、25、35、45)內部保持相對真空。
4.根據權利要求1所述的密封件，其特征在于，所述外殼(15、25、35、45)內部保持中性氣體。
5.根據權利要求1所述的密封，其特征在于，所述外殼(15、25、35、45)為金屬的。
6.根據權利要求1所述的密封件，其特征在于，所述外殼(35、45)分為四部分，上部(362、46S)、下部(36I、46I)和兩側部(36L、46L)，它們焊接在一起。
7.根據權利要求1所述的密封件，其特征在于，所述外殼(45)分為兩部分，上部(46S)和下部(46I)，它們在由整個密封件形成的四邊形的兩個相對邊的高度上焊接。
8.根據權利要求1所述的密封件，其特征在于，所述密封單元為方形截面。
9.根據權利要求1所述的密封件，其特征在于，所述密封單元為矩形截面。
10.根據權利要求9所述的密封件，其特征在于，所述杯(12、42)具有位于外殼受載側的突起(14、44)。
全文摘要
本發明提供一種可以高溫下使用的密封，其包括中間柔性石墨芯(10)，由兩個金屬杯(12)來保持石墨芯的形狀，所述杯不接觸。其由一個密封外殼(15)來全部圍繞，所述外殼可使軟芯(10)保持在中性氣氛如部分真空或中性氣體中。
文檔編號F16J15/10GK1659393SQ03813626
公開日2005年8月24日 申請日期2003年6月11日 優先權日2002年6月13日
發明者菲利普·卡普蘭, 克里斯蒂安·魯奧, 帕特里克·勒加洛, 法比耶納·勒居亞代克, 米歇爾·勒弗朗索瓦, 讓-馬里·延茨比特爾, 里夏爾·勒瓦耶 申請人:原子能委員會, 加洛克法國公司