槽垫密封结构制造技术

按炼自《ＡＳＭＥ法规》的密封结构参数ｍ和ｙ及密封结构原理结构的槽垫密封结构，无介质压力时密封垫实现密封所必须的最低密封应力ｙ小至忽略不计，使其有介质压力时的密封维持系数或抗干扰系数ｍ（＝密封面上的密封作用力／介质去密封作用力）为结构设计决定参数，因此，当设计ｍ＝１时，密封面上的密封作用力＝介质去密封作用力＝密封面积×介质压强，结构为密封与非密封临界状态，ｍ稍大于１时，结构为密封状态，ｍ比１越大时，结构的密封性越好，对有些有自密封性的结构来说，ｍ＝介质的密封作用面积／介质的去密封作用面积。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属流体动力传递与介质输送工程领域，涉及基本槽垫密封结构。
技术介绍
由于普通金属加工表面在微观上总是凸凹不平的并是密封对接泄漏的唯一直接根源，因此，现有技术的金属表面密封对接，往往用软材密封垫去填平补齐对接表面的凸凹不平，但却带给对接一种新的垫材的介质穿透泄漏。US5516122提出在超真空密封应用中，用弹性密封垫填满填紧垫容腔的方法，旨在加长介质沿密封面的泄漏路径和缩小介质穿透泄漏的迎接面积，达到提高密封的目的，但并来涉及普遍适用的基本密封结构规律和基本槽垫密封结构.,其实，无论是动密封还是静密封，有效阻止介质沿密封表面通道泄漏的关键在于给垫予足够接触压应力以使垫材充分填平补齐对接表面的凸凹不平，有效阻止介质沿垫材内通道泄漏的关键在于给垫予足够和均勻的受挤压应力以充分关闭垫材内微隙，而不是US5516122提出的垫在介质中的棵露，因为直接受到介质压挤压的垫表面层的微隙照样被介质压力消除。由于力在粘性液体材料中的传递是递减的，力在弹性固体材料中的传递是纵横有别的，而密封材料在常温下几乎都是固相和液相共存的粘弹体，因此，任何垫的开放压缩都不能使其各点各向受到相同程度挤压而同时有效关闭各路泄漏通道，或者说，只有封闭压缩密封垫才有可能在整个垫表面同时提供足够的接触压应力和足够均匀的受挤压应力，同时有效关闭介质沿密封面的泄漏通道和介质穿透垫材的泄漏通道。加之，封闭压縮中的密封材料，就象液压缸中的液压油一样，只要挤出间隙足够小，就有远超过其机械强度的承压能力，因此，可以说，封闭起来压缩的槽垫密封结构，无论是通过机械力还是介质压力压缩，都是最理想的垫密封结构。美国《ASME锅炉与压力容器法规VIII卷1册附录2》(简称《ASME法规》)提出两个密封垫系数m和y,用于垫密封法兰对接的载荷计算，并被欧洲采纳进EN13445标准；其y是无介质压力时密封垫实现密封所必须的最低密封应力(一般用0.14巴介质压力测试确定)，其m-(W-A2P)/^P是有介质压力时为维持对垫密封面的压缩载荷而需要通过法兰紧固螺栓附加的压缩载荷系数，其中W-总螺栓紧固力、六2=垫内堂面积(相当于一个法兰端盖的介质作用面积)、A^垫密封面积、P-介质压强。无疑，(W-A2P)是有介质压力时能在密封面上产生密封应力的力，AP是介质在密封面上的去密封作用力，也就是说，密封结构的m-密封面上的密封作用力/密封面上的介质去密封作用力，自密封结构的m-反映在密封面上的介质密封作用力/密封面上的介质去密封作用力，非自密封结构的m二密封面上的机械密封作用力/密封面上的介质去密封作用力，显然，m是一个大小与y无关的参数，而且m值越大，结构的密封可靠性越高；然而，《ASME法规》以及整个世界却一直还没触及和应用这些隐含密封规律。现在有效版本中的垫材与接触结构的m和y值大部分符合而小部分不符合其早期关系式180(2m-l)2=y,似乎《ASME法规》已发现其m和y值有问题。加之未将m和y与泄漏率相连，因此，美国压力容器研究院(BVRC)和EN13555分别提出了替代m和y的与紧密度或泄漏率有关的新密封垫参数，从此，垫密封的设计计算变得更复杂。然而，数十年来，美国的新参数测试标准，到《ASTM WK10193-2006螺栓紧固对接法兰密封垫的常数测试》已是第IO稿但仍然未生效；虽然欧洲早就颁发了新密封垫参数测试标准EN13555，但仍然认可继续使用《ASME法规》的m和y;似乎，人们对两种新密封垫参数仍有质疑。
技术实现思路
本专利技术的目的是，精炼《ASME法规》的ii^参数m和y及密封结构理念，并据此提出动密封和静密封普遍适用的基本槽垫密封结构。本专利技术从《ASME法规》中精炼出的^MM&参数m和y及密封结构原理是1任何密封接触结构都是一个干扰脉冲放大器，当密封接触面受到干扰作用力而影响密封应力瞬间下降至某种程度时，介质都将由局部至整体地迅速浸入密封接触面而产生一个密封接触面积x介质压强的去密封作用力，因此， 一切密封结构的密封维持系数或抗干扰系数巾=密封面上的密封作用力/密封面上的介质去密封作用力，自密封结构的m-反映在密封面上的介质密封作用力/密封面上的介质去密封作用力，非自密封结构的m-密封面上的机械密封作用力/密封面上的介质去密封作用力，显然，m是一个大小与y无关的参数，而且m-l时，结构密封面上的密封作用力=结构密封面上的介质去密封作用力，结构应处于密封与非密封临界状态，m比l越大，结构的密封可靠性越高。2然而，如果无介质压力时密封垫实现密封所必须的最低密封应力y(—般用0.14巴介质压力测试确定)足够大，则有可能按某个较小m值确立的密封面上的密封作用力连实现初始密封都困难，就更不用说密封维持和抗干扰，因此，密封结构的密封维持系数或抗干扰系数m理念和公式成立的充要条件是，无介质压力时密封垫实现密封所必须的最低密封应力y应小至忽略不计；如果密封垫的y可小至忽略不计，则对应承受极限工作压力的那份结构紧固力，在无介质压力时早已使对接结构充分实现初始密封，当然，密封结构设计只需要附加一份维持和加强初始密封所需的由m值确定的力(等于m倍介质去密封作用力)，因此，密封结构设计，首先是结构一个无介质压力时的最低密封应力y值可忽略不计的密封结构，使密封维持系数或抗干扰系数m理念和公式有意义，或首先实现无介质压力时的初始密封，然后再考虑有介质压力时维持初始密封。3如果密封接触结构是微观线后跟面中线接触，则首先由逼近零接触面积的线接触提供一个逼近无穷大的实现初始密封的实际应力，然后由线接触后紧跟的面接触或用小压力除以大面积的方式提供一个大小可忽略不计的计算应力y,并保护面接触中始终有线接触提供初始密封，以至于密封结构设计只需要考虑附加一份维持和加强初始密封所需的由m值确定的力(等于m倍介质去密封作用力)。欧洲标准EN13555第5.2条明确认定，对接密封所需要填平补齐的是对接表面上表面粗糙度量级的凸凹不平，而现代普通车镗对接表面的水平是表面粗糙度不会粗过Ra1.6|jm (参见ASMEB46.1附图Bl)，因此，首先特提出一种微观锯齿环密封对接结构，其特征是两个对接表面之一面是一个至少有一个微观银齿环的表面，之二面是一个光滑表面；所述锯齿环的齿顶为刃，刃尖角或齿顶角约为90° 120°,齿高Zt约为10 20倍密封表面粗糙度Ra值，齿距Xs/齿高Zt约为20 500(对应轮廓元较宽的表面粗糙度和轮廓元较窄的表面波紋度的轮廓元宽度Xs/高度Zt)，确保对接接触为微观线后跟面中线接触。这样，理想地由锯齿环的齿顶提供密封线接触，由齿后面提供密封受力面，保护线接触不至于过变形损坏，始终确保无介质压力时密封垫实现密封所必须的最低密封应力y可小至忽略不计。由于本专利技术的微观锯齿环可有效确保密封接触的y值忽略不计，特别是确保金属-金属密封接触的y值可忽略不计，能使本专利技术炼出的密封结构的密封维持系数或抗干扰系数m理念和公式充分成立，因此，特据此理念和公式提出如下基本槽垫密封结构第一种， 一种曲线泄漏型非自密封槽垫密封结构，如图l所示，由正方形截面环形垫和正方形截面环形容腔组成，垫填满填紧容腔，其特征是截面上的泄漏路径是曲线，密封维持系数01>1, 01=密封面上的机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲线泄漏型非自密封槽垫密封结构，由正方形截面环形垫和正方形截面环形容腔组成，垫填满填紧容腔，其特征是截面上的泄漏路径是曲线，密封维持系数ｍ＞１，ｍ＝密封面上的机械密封作用力／密封面上的介质去密封作用力。

【技术特征摘要】
1一种曲线泄漏型非自密封槽垫密封结构，由正方形截面环形垫和正方形截面环形容腔组成，垫填满填紧容腔，其特征是截面上的泄漏路径是曲线，密封维持系数m＞1，m＝密封面上的机械密封作用力/密封面上的介质去密封作用力。2 —种曲线泄漏型自密封槽垫密封结构，由O形或非O形截面环形垫和正方形截面环形容腔 组成，垫在高压侧角未填满或填紧容腔，其特征是截面上的泄漏路径是曲线，密封维持系数 m>l, m-反映在密封面上的介质密封作用力/密封面上的介质去密封作用力。3 —种按权利要求2的曲线泄漏型自密封槽垫密封结构，其特征是垫截面形状为O形，无介 质压力时，垫与容腔在截面上的各边压接触长度为a',未压接触玄长为k'a', k'>J。4 一种直线泄漏型非自密封槽垫密封结构，由矩形截面环形垫和矩形截面环形容腔组成，垫 填满填紧容腔，其特征是截面上的泄漏路径是直线，密封维持系数m>l， m-密封面上的机 械密封作用力/密封面上的介质去密封作用力。5 —种直线泄漏型自密封槽垫密封结构，由矩形截面环形垫和矩形截面环形容腔组成，垫在 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐长祥，
申请(专利权)人：浙江华夏阀门有限公司，徐长祥，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]