镍钛合金双层波纹石墨复合垫片的设计与参数优化

针对反应釜的高腐蚀性、恒温以及多振动等工况,设计一种新型镍钛合金双层波纹石墨复合垫片,其骨架材料为镍钛合金,结构为双层式波纹结构,在双层骨架的内外侧填充石墨层。选取波纹数、骨架厚度和波纹幅值等参数进行正交优化设计,采用ANSYS软件模拟该垫片在一定波纹数(4～6个)、骨架厚度(0.3～0.5 mm)和波纹幅值(0.3～0.5 mm)时的变形特征。结果表明:新型垫片的最佳回弹率为93.84%,对应的波纹数、骨架厚度和波纹幅值为5个、0.5 mm和0.3 mm。与不锈钢双层波纹石墨复合垫片和不锈钢单层波纹石墨复合垫片对比表明:镍钛合金双层波纹石墨复合垫片具有最好的回弹性能。     

双金属自密封波齿垫片结构参数及密封性能研究

对双金属自密封波齿垫片运用正交试验方法设计了四因素三水平的试验方案,采用有限元方法研究其压缩回弹性能,并比较相同结构参数下波齿复合垫片与双金属自密封波齿垫片的密封性能。研究结果表明:石墨覆盖层厚度是影响双金属自密封波齿垫片压缩率的显著因素,缝宽是影响其回弹率的显著因素,双金属自密封波齿垫片的优选方案为A1B1C1D1;相同预紧力下双金属自密封波齿垫片可以密封较高的内压。     

一种新型阀体密封结构的设计与试验研究

针对有阀体阀盖连接的阀门,阀体与阀盖之间需要密封垫片进行密封,目前密封效果良好的是柔性石墨波齿复合垫片,基于此,研究一种非对称波纹复合垫片,应用于流体设备的端面和管线法兰密封,尤其是工业阀门中腔密封,取代冲刺石墨垫,弹性体密封垫,实现管线法兰、阀体部位VOCs级的低逸散密封[1].研究包括中间金属板压制成非对称波形斜纹...     

压力容器用大直径法兰连接密封垫片的选用

随着设备的大型化和操作参数的不断提升,法兰连接的密封问题越来越突出,适时化解已显得越来越重要.其中,正确选择大直径法兰用垫片是急需探讨的问题.根据大直径法兰连接结构的特点,结合不同垫片的特性,提出了大直径法兰垫片的选用建议,并结合工程实践,介绍了使用专利产品——双金属自密封复合垫片解决大直径法兰连接密封问题的案例.     

柔性石墨密封垫片的研究现状及发展趋势

主要介绍了柔性石墨的性能和制备工艺,制备工艺主要分为化学氧化法、电化学法、微波法、爆炸法和气相挥发法;总结了石墨与金属组成的复合垫片的主要结构形式,包括金属石墨缠绕垫片、石墨波齿复合垫片和金属与金属接触型垫片;还分析了石墨密封机理的研究现状,总结了现有的垫片泄露模型,并对石墨密封在核电等领域的应用前景和发展趋势进行了展望,指出未来石墨垫片发展的方向主要集中于石墨提纯、新密封结构开发,而有限元分析作为辅助的研究方法将成为热点课题之一。     

核电站石墨密封垫片的试验研究

基于金属与金属接触的密封原理,对核电站用石墨密封垫片的基本参数和主要性能进行了试验研究。研究结果表明,石墨环的密度、容积、压缩厚度等是影响垫片压缩回弹率、应力松弛率和泄漏率的重要因素,并获得了它们之间的相互关系和内在规律。     

柔性石墨金属波齿复合垫片金属骨架结构及其力学性能研究

从柔性石墨金属波齿复合垫片金属骨架结构入手,在一定的压紧应力(45.0 MPa)下,对厚度为3 mm和2 mm、具有3种不同的圆弧半径、波齿距和齿数的金属骨架采用有限元法进行应力分析,得到了应力分布状态及弹性变形与其结构的关系,可用于优化柔性石墨金属波齿复合垫片的性能结构.分析结果表明:小圆弧直径多齿数波齿垫片具有更好的承载能力,大圆弧直径少齿数波齿垫片具有良好压缩性能.     

高压自紧式法兰密封结构研究

对高压自紧式法兰密封结构进行研究，推导自紧式法兰密封比压和螺栓载荷的计算公式，并通过有限元方法进行了验证。结果表明：密封比压与内压呈一阶线性递增的关系：密封面越窄密封比压随内压递增速度越快，法兰端面与T形垫片支撑面间隙越大则初始密封比压越大。对某自紧式法兰进行结构以及热-结构耦合分析，研究内压、温度、弯矩工况的影响。结果表明：升温对高压和低压2种工况的密封性能影响不同，低压下升温使密封比压增大，高压下升温则会使密封比压有所减小；高压自紧式法兰密封受压侧垫片密封面上应力随弯矩增大先减小，但当弯矩增大到一定值后，该应力随着弯矩的增大而增大。     

阀用柔性石墨金属波齿复合垫片密封失效分析及改进

对3.5MPa边界阀法兰密封———柔性石墨金属波齿复合垫片密封的泄漏进行了密封失效分析,并提出了改进方案,解决了垫片密封短期失效问题。     

金属垫片密封机制研究

对金属垫片的泄漏形式和微观密封过程进行分析研究,并对金属垫片密封性能进行试验研究。研究表明:金属垫片密封泄漏形式主要是界面泄漏,而渗透泄漏通常可忽略不计;密封表面的表面形貌、压紧应力以及介质压力是金属垫片界面泄漏的主要影响因素,但密封表面的表面形貌对金属垫片密封效果影响比压紧应力和介质压力要显著得多。     

柔性石墨波齿复合垫片的常温性能研究

本论述分析了波齿复合垫片的常温力学性能和密封性能试验研究。研究表明,波齿复合垫片具有良好的压缩回弹性能和密封性能;在试验的基础上得出了密封试验曲线及其关系方程式,可作为该种垫片密封设计的重要依据;因石墨纸与金属波齿的结合是采用粘贴方式,波谷内未能充实柔性石墨,因此反映出垫片初始压紧阶段的承载能力低,故建议垫片出厂前应进行预压缩。     

一种新型法兰连接垫片设计

垫片是法兰连接接口的重要密封元件,在螺栓预紧力的作用下对法兰密封面施加压紧力,由垫片填塞住法兰面凹凸不平的微观几何间隙来实现密封.文中对现有的垫片进行改进,采用一种金属波齿骨架与O型圈结合,石墨填充辅助密封的垫片结构.法兰接口的螺栓拉紧后,内侧O型圈变形量可达到40％以上,外圈橡胶圈变形接近30％,垫片能达到良好的密封效果,此时法兰接口的主要密封环节是由垫片内侧的橡胶圈在起作用.当橡胶圈的变形量达到使波齿骨架变形时,金属波齿骨架、O型圈和石墨材料三者共同起密封作用.     

考虑残余应力的金属波纹垫压缩-回弹性能有限元分析

为探讨金属波纹垫模压成型过程的残余应力和应变强化对垫片压缩-回弹性能的影响,在试验的基础上,建立考虑制造残余应力的金属波纹垫压缩回弹有限元分析方法,并将分析结果与试验结果进行对比。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,两者的垫片最大压紧载荷误差为1. 30%,压缩率误差为9. 08%,回弹率误差为13. 90%。根据有限元计算结果将金属波纹垫的变形历程分成3个阶段,对其变形机制进行分析,研究轴向载荷作用下金属波纹垫的压缩-回弹过程。研究表明:轴向载荷作用下金属波纹垫依次发生弹性变形、塑性屈服和弹性恢复阶段。     

罐车液相法兰密封性能影响因素研究

以某液氨运输罐车为研究对象,分析罐车液相法兰密封性能的影响因素,指出垫片失效变形、介质内压载荷变化和环境温度变化是影响法兰密封系统的主要因素。建立液相法兰的有限元模型,分析预紧工况下垫片的失效变形、内压载荷和环境温度对螺栓法兰接头密封性能的影响。模拟结果表明：液相法兰紧急切断阀阀根的内芯平面与法兰盘密封垫片之间存在凹陷区域,造成垫片的密封面积减少20.9%,降低法兰接头的密封性能;介质内压载荷的波动对系统密封性能影响很小;温度变化对残余压应力值的影响较大,决定密封条件的最小压力值随温度降低而降低,从而影响法兰的密封性能。     

热力耦合作用下水下井口连接器密封特性*

为研究海底高温高压复杂工况下金属密封圈在井口连接器中的密封性能，根据传热学理论建立传热学和热力耦合数学模型，运用ANSYS建立井口连接器温度场有限元模型；在温度场数值模拟的基础上，进行稳态和瞬态热结构耦合数值模拟分析，得到油气介质压力及温度对水下井口连接器密封性能的影响。结果表明：油气介质温度越高，密封圈内部的温度梯度越大，在温度冲击影响下，连接器各零部件和密封圈之间的温差波动要大于匀速变温及瞬间变温下产生的温差波动。稳态热-结构耦合分析表明，金属密封圈会因温度升高而产生膨胀变形，并且该变形大于不施加温度载荷时的变形，说明温度载荷在特定条件下将直接影响连接器的密封特性；瞬态热-结构耦合分析表明，油气介质温度的快速变化，导致密封圈中接触面受热产生的线膨胀比外圈的线膨胀大，从而导致密封圈内部的不协调变形，因此在实际工作环境中应避免温度升高速度过快的现象发生。     

基于实际间隙的全回转推进器桨毂动密封性能研究

全回转推进器桨毂动密封采用O形密封,其实际间隙的改变直接导致压缩率变化,从而对密封性能产生影响。从设计角度和工作角度对桨毂密封端面的实际间隙进行分析,研究服役过程中的装配误差、实际工况和摩擦磨损导致的间隙变化规律以及相互耦合。基于该实际间隙,在ABAQUS软件中建立桨毂动密封有限元模型,分析不同压缩率和介质压力下动密封的密封性能,如Mises应力、润滑脂油膜厚度和压力等,揭示了不同间隙下桨毂动密封性能的变化规律。结果表明:随着压缩率增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体侧壁渐渐向主接触区过渡;随着介质压力增大,最大Von-Mises应力和最大油膜压力增加,最小油膜厚度略微减小,最大Von-Mises应力由O形密封圈与桨叶法兰主接触区和桨毂体底部逐渐向法兰低压接触区过渡;最大油膜压力始终大于油压值,动密封不会发生失效;通过适当增加装配间隙和介质压力有利于密封圈在自密封作用下获得更好的密封性能。     

纤维增强橡胶基密封材料的热氧老化损伤研究(Ⅱ)--老化损伤因子与垫片主要性能的关系

试验研究了热氧老化对纤维增强橡胶基密封垫片主要性能的影响，结果表明垫片性能随老化而衰减。建立了标准试验条件下老化损伤因子与压缩同弹性能、应力松弛性能以及密封性能之间的关系，以反映材料老化对垫片性能的劣化。研究结果可为纤维增强橡胶基密封材料的性能评价和研究开发提供有益的参考。