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σc對應的點就是zui小有效壓緊應力,它是一個極限值,在工程應用加需加一定的安全系數(shù)。把加了安全系數(shù)的zui小有效壓緊應力,作為選用和計算密封墊的設值,簡稱y值。
y值是密封墊的固有值,只與密封墊本身的材料,形狀有關,而與介質(zhì)的種類及內(nèi)壓的大小無關。y值通常由密封墊生產(chǎn)廠在樣本或產(chǎn)品說明書中給出?;蛘哂嘘P部門根據(jù)長期使用經(jīng)驗規(guī)定出標準值。
但y值并未反映管內(nèi)工作介質(zhì)工作壓力的影響,所以用作選用密封墊的準則是不完善的,還需引用另一個重要參數(shù)——墊片系數(shù)m。
內(nèi)壓的影響主要表現(xiàn)在使壓緊墊片的螺栓伸長,從而使法蘭結合面間的間隙增大,使預緊狀態(tài)下的墊片回彈,墊片的變形量減小。因此在zui小預緊壓應力作用下,墊片能封住一定的內(nèi)壓(σc對應的橫坐標值),但當內(nèi)壓超過此值時墊片就不能達到密封。
當管道無內(nèi)壓時,預緊力是由螺栓壓緊形成的。螺栓受拉力、設總拉力為Fb0,墊片受壓力,壓緊力的大小與螺栓拉力大小相等,方向相反。在數(shù)值有Fg0=Fb0(見圖4-4a)。
內(nèi)壓作用后使法蘭分離,于是對螺栓附加了一個拉力,其值為(見圖4-4b):
式中 De——墊片的有效直徑
于是,在泄漏開始發(fā)生時,墊片的有效壓緊應力與內(nèi)壓之比
m——“墊片系數(shù)”,它與墊片種類、尺寸、形狀、環(huán)境溫度、介質(zhì)壓力及法蘭密封面的表面粗糙度等因素有關。表4-1所示為幾種密封墊片的試驗數(shù)據(jù)。
表4-1 墊片系數(shù)m試驗值(介質(zhì)為水)
墊片種類 | 預緊壓應力 σgo(MPa) | 泄漏開始時壓力 pi(MPa) | 有效壓緊應力 σg(MPa) | 墊片系數(shù) m=σg/pi |
橡膠密封墊(試件尺寸: φ75×φ61×1.6mm) | 5.40 7.18 15.0 | 1.5 2.5 5.0 | 2.46 3.27 4.80 | 1.64 1.63 0.96 |
石棉橡膠板試件尺寸: φ75×φ61×1.6mm) | 2.09 4.26 14.0 20.0 | 0.3 0.7 3.3 8.0 | 1.52 2.93 4.97 7.20 | 5.10 4.20 1.65 0.91 |
紙墊(試件尺寸: φ75×φ61×1.6mm) | 2.09 2.42 3.96 | 0.6 0.7 1.2 | 0.92 1.06 1.62 | 1.53 1.51 1.35 |
纏繞密封墊試件尺寸: φ60×φ48×5mm) | 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 | 0.5 0.6 1.1 2.3 6.4 10.0 | 9.1 18.9 28.0 35.0 38.7 42.3 | 18.2 31.6 25.5 12.0 6.2 4.2 |
墊片系數(shù)m是設計、選擇密封墊的重要參數(shù)。保證密封的必要條件是:
實際上,在設計密封墊時,密封墊的zui小壓緊壓應力y和墊片系數(shù)m必須同時得到滿足,即應符合下列條件:
式中 Ae——有效承壓面積。
這里Ag和pi在使用條件下是給定的,而墊片系數(shù)m和y值可在表4-1和密封產(chǎn)品樣本中查閱,因此用式就能計算墊片的尺寸。
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