文档介绍：双金属自密封波齿垫片结构参数及
密封性能研究
周先军,文卫朋,尚庆军。
.中国石油大学华东机电工程学院,山东青岛;.胜利油田石油开发中心有限公司,
山东东营
摘要: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。曰。。;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。
关键词:双金属自密封波齿垫片;结构参数;密封性能;有限元分析
中图分类号:; 文献标志码: 文章编号:
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。引言譬蓁筹薯鑫
双金属自密封波齿垫片⋯见图由两片金墨。为了提高垫片的综合性能,金属骨架外表面
· ·
第卷第期压力容器总第期
加工成波齿状结构。操作工况下,介质压力
进入金属骨架缝隙使垫片压向法兰表面,从而形研究内容与方法
成附加压应力,提高密封性能。由于其特殊的结
构以及密封原理,故自密封波齿垫片适合于密封文中以双金属自密封波齿垫片作为主要研究
较高内压的场合。文中采用有限元分析对象,参考缠绕垫片试验标准/—
技术对双金属自密封波齿垫片结构参数进行研,取其金属骨架尺寸为××
究,并对比分析其密封性能。。选取垫片个结构参数:波深、波距、缝
宽和柔性石墨覆盖层厚度石墨完全填充波
谷,齿顶距柔性石墨表面的距离为研究对象,采
用正交试验法设计四因素三水平试验方案,具
体参数见表。采用有限元软件对垫片
的压缩回弹性能进行数字模拟研究。基于正
交试验优选结果,利用有限元软件【模拟
计算,对相同结构参数下波齿复合垫片和双金属
图双金属自密封波齿垫片结构示意自密封波齿垫片的密封性能进行对比分析。
表因素水平表
因素波深/ 波距/ 缝宽/ 石墨覆盖层厚度/
. . .
水平. .
. . .
将其简化为平面问题求解,取其/建立平面模
双金属自密封波齿垫片结构参数的优选型。单元类型采用,该单元用于建立二
维实体模型,既可以用作平面单元也可用作轴对
. 双金属自密封波齿垫片正交试验称单元,材料弹性模量,泊松比.。垫
片模型如图所示,其边界条件简化如下:下表面
和方向固定,上表面对方向耦合并施加轴
压力向载荷,其中方向沿垫片径向,方向
沿轴向。分别对正交试验方案中组垫片进行模
拟计算。
. 正交试验结果分析
正交试验结果如表所示。采用直观分析
法,对正交试验方案中组垫片的模拟计算结果
进行分析,主要考察垫片的压缩率和回弹率。由
分析可知,影响垫片压缩率大小的因素依次为:石
图双金属自密封波齿垫片有限元模型
墨覆盖层厚度、缝宽、波深和波距;影响
根据因素水平表见表,选用无相互作用回弹率大小的因素依次为:,,,。垫片回弹
的正交表设计正交试验⋯。考虑双金属率优选方案为,。,即波深.、波距