[发明专利]一种自紧式碟形法兰密封结构

权利要求书

1.一种自紧式碟形法兰密封结构，包括凸法兰、凹法兰、碟形密封圈、紧固件；其特征在于，所述凸法兰自其中心轴线向外依次具有中央凸台面、第一锥形面、第一安装面且高度依次递减，所述凹法兰自其中心轴线向外依次具有中央凹陷面、第二锥形面、第二安装面且高度依次递增；所述紧固件穿过第一安装面和第二安装面将所述凸法兰和所述凹法兰紧固使二者凹凸适配且具有相同的中心轴线；所述第一锥形面与所述第二锥形面相对且形成封闭的菱形空间以容置所述碟形密封圈；所述中央凸台面与所述中央凹陷面相对且具有一定的间隙；所述第一安装面与所述第二安装面相对且紧密贴合；所述紧固件为螺纹件；所述碟形密封圈的回转截面为大致长条矩形，所述碟形密封圈具有外缘密封面、内面、内缘密封面、外面，所述内面朝向所述中心轴线且为圆弧半径为R的旋转面，所述外面为锥面，所述外面与所述内面相对且背向所述中心轴线；所述内缘密封面和所述外缘密封面分别抵靠在所述菱形空间的与所述中心轴线平行的面上，所述内缘密封面较所述外缘密封面与所述中心轴线具有较近距离；所述菱形空间中，所述内面直接承载密封压力P，密封压力P方向与碟形密封圈截面弯曲变形的方向相反，使得碟形密封圈的截面趋向伸直；

所述凸法兰、所述凹法兰的材质为不锈钢或铝合金；

所述紧固件材质为铝合金、奥氏体不锈钢或高温合金；

所述碟形密封圈的材质为奥氏体不锈钢；

碟形密封圈的回转截面与所述中心轴线形成夹角α，夹角α小于凹法兰、凸法兰对接压紧后形成的菱形空间对角线与所述中心轴线的夹角；碟形密封圈的高度H高于凹法兰、凸法兰对接压紧后形成的菱形空间的高度，使得所述密封结构安装后碟形密封圈能被凹法兰、凸法兰压紧变形；

所述密封结构在安装压紧碟形密封圈后，碟形密封圈产生弯曲变形，使得其内缘密封面和外缘密封面分别压紧凸法兰和凹法兰的相应密封面；通过控制碟形密封圈合理的压缩量，使其既具有足够的弯曲变形并且沿回转截面厚度方向材料仍保持弹性，这样，碟形密封圈变形后既能在密封面形成足够的压紧载荷，又可以保持弯曲刚度，从而在20K深低温至常温温度范围内实现有效密封；

安装时，碟形密封圈内缘密封面指向凸法兰的菱形空间的内角，外缘密封面指向凹法兰的菱形空间的内角，通过紧固件的轴向力将凹法兰、凸法兰压紧到法兰面接触，并施加一定预紧力；预紧力的施加值需保证在20K深低温至常温范围内凹法兰、凸法兰紧密接触。