缠绕垫片技术领域
本发明涉及垫片，特别涉及一种缠绕垫片。
背景技术
目前，化工领域的压力容器、管道、阀门等机器设备法兰连接处，一般采用由单一
橡胶或者石棉材质做成的垫片，由于各个领域不同，密封介质不同，导致使用时越来越多的
场合需要具有耐高温、高压和抗腐蚀等特点的垫片，而以上常规垫片无法满足以上要求，金
属缠绕垫片是一种静密封形式，其结构是由预压成型的多层薄金属钢带及非金属填料带紧
密贴合，相互交替重叠、螺旋缠绕固定制成，能耐高温、高压和适应超低温或真空下的条件
使用。其中，金属钢带的作用是夹持非金属填料及使垫片整体具有较好的回弹性、回复性，
而填料的作用在于密封。
现有公告号为CN103267126B的中国专利公开了一种金属缠绕垫片，其内圈与外圈
之间设置有密封层，密封层中间设置有有钢带制成的支撑带利用钢带的韧性提高整体的回
弹性。
但是垫圈是用于缓解法兰等两端之间缓动的，在垫圈使用的过程中，一端管道处
于长时间的微振动状态，而支撑带为V字形折弯，弯折的部位容易长时间在微振动下产生内
部疲劳，进而影响回弹力，容易造成垫片处出现泄漏。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种缠绕垫片，通过弹性层的
缓冲与波浪状的配合，提高在震动环境下，垫片回弹的稳定性。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种缠绕垫片，包括由
内而外的支撑环、密封环、外环，所述密封环包括有位于内部的金属环、包裹在金属环外部
的弹性层，所述弹性层由发泡塑料制成，所述密封环的截面均为波浪状。
通过上述技术方案，额外的金属环外部包裹设置有一个弹性层，发泡塑料制成的
弹性层能够大量的吸收法兰连接处微小的震动，进而尽可能的减少微振动对内部金属环的
影响。同时将密封环设置成波浪形，能够尽可能多的增加金属环上面的弯折点，这样在金属
环在受到压缩的时候，回弹力均匀的分布在金属环上面的各个位置，尽可能避免局部受力
的情况。
利用弹性层的缓冲，还有波浪结构的分散承载力，让垫片在承载两个接触面的时
候，垫片的密封环能够提供长时间的稳定回弹力，进而确保间隙处紧密贴合。
本发明进一步设置为：所述金属环由多个环片叠加而成，且金属环由合金钢制成。
通过上述技术方案，金属环由多个环片堆叠组成的结构，能够将弯折的力量均匀
分散开来，而且每个环片都独立，即使在截面处有局部出现断裂不会影响其他部位的回弹。
本发明进一步设置为：所述密封环两侧分别设置有内密封层与外密封层，所述内
密封层由聚四氟乙烯制成，所述外密封层由聚偏氟乙烯制成。
通过上述技术方案，聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶
于所有的溶剂，在用作化工管道的时候，即使是高腐蚀性的化学原料也可以在管道内稳定
的输送。
本发明进一步设置为：所述内密封层与外密封层均通过热焊与密封环固定连接。
通过上述技术方案，由于弹性层、内密封层、外密封层的主料均是塑料，在经过热
焊的工艺，三者能够非常致密的形成一个整体，这样能够增加内部的致密性，防止密封环在
弯折的过程中接触中出现断裂的情况。
本发明进一步设置为：弹性层在热塑定型工艺中包括有往内吹气步骤。
通过上述技术方案，塑料在加工的都需要用到热塑工艺，增加吹气能够使得塑料
内混入大量的空气，内部形成较多的气泡，让塑料内部变得蓬松，进而实现发泡，经过发泡
处理过的塑料具有一定的弹性，确保缓冲的作用。
本发明进一步设置为：所述弹性层包括如下成分：PVC为100份，增塑剂为90～120
份，发泡剂为2～3份。
通过上述技术方案，PVC耐候性强，耐酸碱腐蚀，结构稳定，同时在加工中添加增塑
剂，可以使其柔韧性增强，容易加工成型。在该比例份额的增塑剂能够让弹性层承载吹气压
力一次加工出来，能够稳定的产生回弹剂。发泡剂能够配合吹气工艺对进行发泡，在该比例
下弹性层发泡出来才有一定弹性，含量如果过低，发泡效果很低，含量如果过高，发泡出来
的套皮结构强度过低。
本发明进一步设置为：弹性层热塑定型的温度在150℃～190℃，且吹气压力为6～
12MPa。
通过上述技术方案，熔融温度控制在该区间内基本让塑料熔融彻底，利用该压力
对塑料进行吹气，发泡均匀，整体结构稳定。
本发明进一步设置为：增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲
酸丁苄酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯其中一种或者几
种。
通过上述技术方案，利用上述增塑剂能够较好与PVC材质变得柔软且增加黏度，而
且这类增塑剂中等黏度、高稳定性、低挥发性、成本低廉。
本发明进一步设置为：发泡剂为偶氮二甲酰胺、碳酸盐其中一种或者多种。
通过上述技术方案，偶氮二甲酰胺与碳酸盐在该温度下均能够分解产生气体(二
氧化碳等)，进而在塑料内部形成一个个的气泡，让塑料富有弹性。
附图说明
图1为实施例一的结构图。
附图标记：1、支撑环；2、密封环；3、外环；21、金属环；22、弹性层；23、内密封层；24、
外密封层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一、
如图1所示，一种缠绕垫片，包括由内而外的支撑环1、密封环2、外环3，支撑环1与外环3
均有钢制成，将密封环2夹持在中间，缠绕垫片整体可以夹在法兰、管道接口之间，用于对两
者的间隙进行密封、缓冲。
密封环2整体呈波浪状，波浪形状是由左右交替的半圆形结构组成，能够让压力均
匀分散开来。支撑环1、外环3两者与密封环2接触的接触面均为与密封环2结构一致的波浪
形状。
如图1，密封环2由内往外依次包括内密封层23、金属环21、外密封层24，其中金属
环21外壁包裹有由发泡塑料制成的弹性层22，内密封层23与外密封层24分别由聚四氟乙
烯、聚偏氟乙烯制成。聚四氟乙烯便于抵抗管道内部的酸碱腐蚀，而聚偏氟乙烯耐候性强，
能够抵挡外界的雨水、高温。内密封层23与外密封层24在生产的时候独立注塑加工出来，然
后通过热焊固定在弹性层22外壁，形成一个致密的整体，用于将内部的弹性层22保护起来。
金属环21由合金钢制成，其由多个环片堆叠起来形成，环片之间相互紧贴，弹性层
22包裹在金属环21外部。环片叠成的厚度与弹性层22的厚度比例为5∶1，环片与弹性层22的
形状均为波浪形，这样金属环21主要起到提供稳定回弹力的作用，而弹性层22辅助吸收震
动。
该缠绕垫片采用如下的步骤进行生产：先将环片堆叠完毕，然后再将金属环21放
入到模腔内，将熔融状态的塑料注入到金属环21外壁，形成弹性层22。在注塑的时候，注塑
温度控制在150摄氏度，在注塑的同时，往内部出气，吹气的压力为6MPa。
其中弹性层22包括如下成分：PVC为100份，增塑剂为90份，发泡剂为2份。
实施例二、
一种缠绕垫片，实施例二与实施例一的区别在与在生产时候温度、吹气的压力，以及弹
性层的组分。在本实施例中，注塑温度控制在160℃，吹气压力为6MPa。弹性层包括如下成
分：PVC为100份，增塑剂为95份，发泡剂为2份。
实施例三、
一种缠绕垫片，实施例三与实施例一的区别在与在生产时候温度、吹气的压力，以及弹
性层的组分。在本实施例中，注塑温度控制在170℃，吹气压力为8MPa。弹性层包括如下成
分：PVC为100份，增塑剂为100份，发泡剂为3份。
实施例四、
一种缠绕垫片，实施例四与实施例一的区别在与在生产时候温度、吹气的压力，以及弹
性层的组分。在本实施例中，注塑温度控制在170℃，吹气压力为9MPa。弹性层包括如下成
分：PVC为100份，增塑剂为100份，发泡剂为3份。
实施例五、
一种缠绕垫片，实施例五与实施例一的区别在与在生产时候温度、吹气的压力，以及弹
性层的组分。在本实施例中，注塑温度控制在180℃，吹气压力为10MPa。弹性层包括如下成
分：PVC为100份，增塑剂为110份，发泡剂为3份。
实施例六、
一种缠绕垫片，实施例六与实施例一的区别在与在生产时候温度、吹气的压力，以及弹
性层的组分。在本实施例中，注塑温度控制在190℃，吹气压力为12MPa。弹性层包括如下成
分：PVC为100份，增塑剂为120份，发泡剂为3份。
其中，在实施例一至六中，采用的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁
酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异丁酯其中
一种或者几种。而发泡剂采用偶氮二甲酰胺、碳酸盐其中一种或者多种。
将实施例一至六中的缠绕垫片进行如下工艺的检测：
实验一、耐候性测试，在零下30摄氏度，冷冻24h，观察密封环内外表面；
实验二、耐候性测试，在温度为60摄氏度情况下，保持24h，观察密封环内外表面；
实验三、将垫块放在振幅在0.5～1nm的微振动下，以100赫兹的频率下测试100+小时，
观察金属环的内部疲劳度，检查是否精准回弹。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发
明的保护范围由所附的权利要求确定。