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垫圈

命中:32日期:2015-3-25

垫圈是一种机械密封,它填充两个或多个配合面之间的空间,通常用于防止在压缩时从接合的物体泄漏或泄漏到接合的物体中。

垫圈允许在机器部件上“不太完美”的配合表面,在那里可以填充不规则性。垫圈通常通过从片材切割而产生。

特殊应用(如高压蒸汽系统)的垫圈可能含有石棉。然而,由于与石棉接触相关的健康危害,在可行的情况下使用非石棉垫片材料。

通常希望将垫圈由达到某种程度的材料制成,使得它能够变形并且紧密地填充其设计的空间,包括任何轻微的不规则性。一些垫圈需要直接向垫圈表面施加密封剂以正常工作。

一些(管道)垫圈完全由金属制成,依靠座椅表面来完成密封;使用金属自身的弹簧特性(达到但未通过σy,材料的屈服强度)。这是一些“环形关节”(RJ)或一些其他金属垫片系统,例如由Grayloc(海洋国际公司)制造的一些其他金属垫片系统。这些关节称为R-CON和E-CON压缩型接头。


垫圈通常由扁平材料、薄片(如纸、橡胶、硅胶、金属、软木、毛毡、氯丁橡胶、丁腈橡胶、玻璃纤维、聚四氟乙烯(也称为PTFE或聚四氟乙烯)或塑料聚合物(如聚三氟氯乙烯)制成。

用于压缩纤维垫材料的工业应用中有效垫圈的有效垫圈的更常见性能之一是承受高压缩载荷的能力。大多数工业垫片应用涉及将压缩井施加到14MPa(2000 psi)范围或更高的螺栓。一般来说,有几种真正的真实性,可以获得最好的垫片性能。其中一个越来越多的试验和测试的是:“垫圈上施加的压缩载荷越多,它将持续时间越长。

有几种方法可以测量垫片材料承受压缩载荷的能力。“热压缩试验”可能是这些试验中最被接受的。大多数垫片材料制造商将提供或公布这些试验的结果。

垫片设计

垫圈基于工业用途,预算,化学接触和物理参数有许多不同的设计:

薄垫片

前提很简单,一片材料的垫圈形状是“冲出”的。这导致了一个非常粗糙,快速和廉价的垫圈。在以前,这种材料是压缩石棉,但在现代,使用高温石墨等纤维材料。根据所用材料的惰性,这些垫圈可以满足许多化学要求,并适合许多预算限制。通常的做法是,基于温度和压力问题,在许多工业过程中不会使用这些垫圈。

固体材料垫片

固体材料背后的理念是使用无法从板材中冲出但生产成本仍然低廉的金属。这些垫片通常比薄板垫片具有更高的质量控制水平,并且通常能够承受更高的温度和压力。关键的缺点是固体金属必须大大压缩,才能与法兰头齐平并防止泄漏。材料选择比较困难;由于主要使用金属,因此工艺污染和氧化存在风险。另一个缺点是,使用的金属必须比法兰更软,以确保法兰不会扭曲,从而防止将来使用垫圈进行密封。即便如此,这些垫片在工业中还是找到了一席之地。

缠绕垫片

螺旋缠绕的垫圈包括金属和填料的混合物。通常,垫圈在圆形螺旋(其他形状是可能的)上缠绕的金属(通常是碳富含或不锈钢),其中填充材料(通常是柔性石墨)以相同的方式缠绕但从相对的侧开始。这导致交替的填料和金属层。这些垫圈中的填充材料用作密封元件,金属提供结构支撑。

这些垫圈在大多数应用中都被证明是可靠的,并且允许比实心垫圈更低的夹紧力,尽管成本更高。[2]

恒定阀座应力垫片

恒定的座位应力垫圈由两个部件组成;固体载体的合适材料,例如不锈钢,以及安装在两个相对通道内的一些可压缩材料的两个密封元件,在载体环的两侧上的一个通道。密封元件通常由适合于工艺流体和应用的材料(膨胀石墨,膨胀的聚氟脲(PTFE),蛭石等)制成。恒定座位应力垫圈从载体环形轮廓采取法兰旋转(螺栓预载下的偏转)的事实中得出了他们的名称。通过所有其他传统垫圈,随着法兰紧固件被拧紧,凸缘在负载下径向偏转,导致外垫圈处的最大垫圈压缩和最高垫圈应力。

由于在为给定法兰尺寸、压力等级和材料制造承载环时,恒定阀座应力垫片中使用的承载环考虑了该偏差,因此可以调整承载环轮廓,以使垫片阀座应力在整个密封区域内径向均匀。此外,由于密封件完全由承载环上相对通道中的法兰面限制,因此作用在垫片上的任何在用压缩力都会通过承载环传递,从而避免密封件的任何进一步压缩,从而在使用中保持“恒定”的垫片座应力。因此,垫圈不受常见垫圈失效模式的影响,包括蠕变松弛、高系统振动或系统热循环。恒定阀座应力垫片密封性改善的基本概念是
(i) 如果法兰密封面能够实现密封,
(ii)密封元件与工艺流体和应用兼容,以及
(iii)实现足够的垫圈座位应力在影响密封件所需的安装上实现,然后垫圈在液中泄漏的可能性大大减少或完全消除。


双套垫片

双夹套垫圈是填充材料和金属材料的另一种组合。在该应用中,端部类似于“C”的管由金属制成,并在“C”的内部制作附加件,使管在接合点处最厚。填料在壳体和工件之间泵送。使用时,压缩垫片在接触的两个尖端有大量金属(由于壳体/件的相互作用),这两个部位承担密封过程的负担。由于所需要的只是一个外壳和一个零件,这些垫圈几乎可以由任何可以制成薄片的材料制成,然后可以插入填料。这是大多数应用程序的有效选项。

Kammprofile垫圈

Kammprofile垫圈用于许多较旧的密封件中,因为它们具有灵活的性质和可靠的性能。Kammprofiles的工作原理是有一个带有柔性覆盖层的实心波纹芯。这种安排允许非常高的压缩和非常紧密的密封垫沿脊。由于一般情况下石墨会失效,而不是金属芯,因此Kammprofile可以在以后不活动时修复。Kammprofile在大多数应用中都有很高的资本成本,但其寿命长,可靠性高。

法兰垫片



超高真空系统用铜法兰垫片
法兰垫片是一种垫片,用于安装在扩口的两段管道之间,以提供更高的表面积。

法兰垫片有多种尺寸,按内径和外径分类。

管道法兰垫片有很多标准。法兰垫片可分为4大类:
1.薄垫片
2.波纹金属垫片
3.环形垫圈
4.严重伤口垫圈

薄片垫圈很简单,它们用螺栓孔或没有孔的孔切割成标准尺寸,具有适用于管道的介质和温度压力的各种厚度和材料。

环形垫圈也称为RTJ。它们主要用于海上石油和天然气管道,设计用于在极高压力下工作。它们是不同横截面的实心金属环,如椭圆形、圆形、八角形等。有时它们的中心带有孔以承受压力。

螺旋缠绕垫圈也用于高压管道,并采用不锈钢外圈和内环,填充有螺旋缠绕的不锈钢带,与石墨和PTFE一起缠绕,形成为V形。内部压力作用在V的面上,迫使垫圈密封在凸缘面上。

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