平垫片高压密封集合的研究
平垫片高压密封集合的研究
尽管有着平垫片的法兰连接结构简单，但是在现在没有一个单一的方法来计算它。在不同国家计算标准也是相当的不同。因为法兰连接在高压情况下要确保密封，这是金属蜜蜂装备的典型应用，是基础的，现在的论文给出了密封集合的解决方法，即有着软金属制成的平垫片的高压阀门装置。最广泛的使用材料来制造，这样的垫片用铝和退火铜来制造。
现在使用的一种方法对于决定法兰连接的计算有推动作用，用于计算零件的柔韧性【3,4】也能够用来计算高压阀门，尽管在一个很简单的结构中。既然这样，顶盖和机构断面零件的偏差，由于它们的厚度和体量相比教，厚度可以忽略，可以认为仅仅计算紧固部分（螺栓）的变形和阀门装置（垫片）的变形。在这种环境下，对于有着金属平垫片的阀门来说，刚度系数α能够从下边的公式【5】中确定：
公式中的Yp=lp/Epfpz是螺栓的轴向柔韧性，cm/kgf；yg=δg/EgFg是垫片的柔韧性，cm/kgf；lp是螺栓的计算长度，cm；Ep是螺栓材料的弹性模量；δg是垫片厚度，cm；Eg是垫片材料的弹性模量，kgf/cm2；Fg=0.785（D02-Di2）是垫片横剖面的面积，cm2；D0 和Di是垫片的外径和内径，cm。法连链接预紧之后，螺栓和垫片将受到同一个轴向力Pt的作用并且它们的轴向变形也相等，各自的为Ptyp和Ptyg。
垫片上中间的宽度施加不同的确定载荷的压力传播范围，屈服【4】，通过图表显示在平垫片法兰连接密封里，中等渗透在垫片和法兰密封表面之间的区域内。
文章【6】讨论这个条件作为一个中等渗透在垫片和法兰密封表面之间的区域内并且揭示这个密封介质压力在这个间隙形成的现象的结果。密封介质压力在垫片与法兰相互作用的区域必须被考虑到在决定压力副产品在密封单元施加载荷之后。
随着内压的增加，阀门的螺栓将被向上作用通过力
并且垫片受力
公式中Pp.d是紧固螺栓在工作条件下的总力（密封介质压力下的），kgf；Pg.d是工作条件下的垫片的压力，kgf；R是垫片的反作用力，kgf；Pm=pFi是密封介质压力在密封面之上覆盖作用在一个垫片内径得到的有限面积上的力，kgf；p是密封介质的内部压力值，kgf/cm2；Fi是垫片内径限定的面积，cm2；ΔF是平垫片和垫片表面之间相互作用的区域中的密封介质压力的作用面积，cm2。
螺栓和垫片的变形的适应性的条件由一些情况组成，随着工作阶段的转变，垫片厚度先前压缩随着紧固力的增加，等于螺栓的延长量（和施加预紧力的时的长度比较）【5】，能写成一下的形式
使用等式（2）和（3），我们最终得到这样的值
因为垫片的作用能都被传递到阀门的封面（密封单元法兰）仅仅在那些直接接触面的部分，即密封介质不能渗透的部分，因而，实际的垫片和法兰接触面积等于Fg-ΔF,并且垫片的特定的反作用
使用等式（2）和（5），在密封圈和法兰接触的区域中密封介质作用的压力面积能用此式表示
总力的值通过紧固螺栓在工作条件下确定利用疲劳估值的方法，使用疲劳估值粘附在螺栓上；密封介质内在的压力值使用压力计来确定，并且垫片的精确的反应使用工具来测量接触压力，依照一种在莫斯科化工机械研究院发展的方法。因而，使用等式（6），在合适的实验单元依赖ΔF=f(p)能够被研究。
一种旋转压榨机在单元（Fig.1）中被使用。研究的垫片用软金属制成，安装在机构与阀门装置的实验模型的端面的密封面之间。然后，使用压缩螺旋（用一种棘齿螺纹），施加必要的预紧力。力随着被三种特定的螺栓拉紧而变大，同时使用应变估计的方法来测量，使用一种ISD-3的工具，从应变估计粘附在螺栓上和测力计上，使用手动的水泵将内部水压施加在模型腔体内，内部气压通过使用实验气体压缩机施加。
内压值用一种压力计测量精确到0.6，测试值的范围是0-630kgf/cm2。研究的垫片密封表面，也是结构和阀门装置的端面工作在5级精度的工况下。力是在工作情况下紧固螺栓施加的力（通过内部压力加载的力）被测量通过应力估计的方法，类似于施加预紧力。研究的垫片的内径是81mm外径是99mm；厚度是2-5mm。垫片的特定反应被测量通过应力估计的方法使用一种依照【7】中描述的接触压力测试方法的测量工具。这里的垫片反应通过IMP的杆（杆的直径4mm）施加上去，之后传递到应力估计的工作面上，以一个被黏贴是5mm基底。这些应力估计也能和一个ISD-3的工具相连。
密封介质渗透在平垫片与法兰表面之间的间隙的面积通过使用等式（6）来确定。160实验的结果的分析使得肯能得自下边的方程：
式中qt=Pt/Fg是特定的预紧力，kgf/cm2。
在研究过程中，ΔF的实验值上出现的分歧，使用方程（6）来确定并且使用方程（7）来计算值，对于高压区域不能超过10%。这使得推荐使用方程（7）成为可能，对于计算用金属平垫片的高压阀门装置。
数据2是根据工况下的螺栓上的总力给出的，这个力压缩垫片，并且在压力Pm下的垫片作用。这些依据通过一个实验给出实验条件如下：垫片用退火铜制成；D0=99mm；Di=81mm；δg=2.65mm；密封介质是压缩油；q3=1310kgf/cm2。数据2是等式（4）方法的几何图说明。这里α=tanγ″；1-α=tanγ′。画出上边的曲线，模型被逐渐加载内部压力p,那些数值被压力计记录下来。对于每一步的加载，一个应力估计工具被用来测量总压力Pp.d取自于工况下的螺栓，也是特定情况下的垫片r.之后方程（6）被用来确定ΔF的值。R的值通过使用方程R=r(Fg-ΔF)来确定【比较方程（5）】。
数据2的分析显示，用一种更准确的方法去考虑密封的机械装置，这种考虑是必须的对辨别真正的垫片R的反作用的概念，也就是垫片和阀门装置端面的接触力，以及加载在工况下的垫片应力Pg.d。这些力部仅在意义上有不同，在R=Pg.d-pΔF的值也有不同。
在【3】和【5】中，广泛使用图表来反映依据Pp.d=f(Pm)和Pg.d=f(Pm)；这些都很方便计算，但是不能完全反映真实的在【3】和【5】中给出的图表中的工作图，这是不清楚的因为缺少了密封连接器，同时应力Pg.d的值也假定与垫片反作用力相等，任就非常值得考虑。紧紧在应力Pg.d的概念分开之后，在工况下压缩垫片，并且垫片的反作用力也变的清楚，连接器密封发生作为实际结果，不管力Pg.d的值得考虑的值，在给定时刻的垫片反作用力变成0（见数据2）。
绘制一个真正的力的图表，如同图表2给出的例子，这已经足够计算α值通过使用方程（1）并且用方程（7）确定ΔF的值；之后等式（4）的方法被用来计算力Pp.d，Pp.d和R。这些力开始表明密封集合中的紧固螺栓和法兰的强度的计算用已知的方法。随着一次计算使用力的图表，这样可以方便的去选择一种可选择的密封单元工作范围。
实验室单位描述也经常确定严格的α系数实验值，这些值与用方程（1）计算所得的值进行比较。一个实体的端盖，没有轴向的开口杜宇IMP装置，被安装在实验模型中。实验使用的预紧力从20000到45000kgf。模型中的密封介质压力从0增加到300kgf/cm2,在独立状态下能到达400 kgf/cm2。力P3和Pp.d通过应力估计的方法来确定。
实验中严格的系数数值根据以下方程来确定
方程（8）建立在方程（4）的基础上。严格的系数数值，用实验方法确定和使用方程（1）计算，误差不会超过5%。这使得使用等式（1）计算金属平垫片高压阀门成为可能。
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