膨脹石墨復(fù)合墊片的結(jié)構(gòu)及密封性能研究.pdf

1、膨脹石墨是由天然石墨經(jīng)過物理或化學(xué)方法膨脹而成的，特殊的多孔結(jié)構(gòu)，使其具有很多優(yōu)良的特性，廣泛應(yīng)用于環(huán)保、醫(yī)療保健、石油、化工及軍工業(yè)等部門，發(fā)揮著很重要的作用。尤其是作為一種新型的密封材料，越來越多地代替了傳統(tǒng)的金屬密封材料及有毒害的石棉材料應(yīng)用于許多設(shè)備的動、靜密封系統(tǒng)，研究這種材料制成的密封構(gòu)件的結(jié)構(gòu)和性能引起科研者很高的興趣，現(xiàn)已取得了很多可觀的成績。
　　 本文簡要介紹了膨脹石墨材料的結(jié)構(gòu)特點、基本特性、制取方法以及復(fù)

2、合材料的研究特點，分析了法蘭連接系統(tǒng)的密封機(jī)理、失效分析、變形協(xié)調(diào)方程和新的設(shè)計方法，重點介紹了膨脹石墨復(fù)合墊片的ANSYS數(shù)值模擬分析方法和結(jié)論以及對墊片進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先以高忠白等人的實驗研究為前提，對常溫下膨脹石墨纏繞墊片的泄漏率進(jìn)行了模擬分析，引用了一種專門用于墊片分析計算的網(wǎng)格劃分方法及采用了預(yù)緊單元模擬螺栓的預(yù)緊作用，介紹了幾種單元類型以及網(wǎng)格劃分方法。研究表明，墊片的泄漏率隨著介質(zhì)內(nèi)壓的升高而增大，隨著螺栓預(yù)拉伸力的增加

3、而減小，纏繞帶的寬度對其泄漏率的影響并不顯著，這些研究結(jié)果與實驗結(jié)果相符，驗證了模擬方法的可靠性，進(jìn)而對這種墊片在不同溫度下的泄漏率進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，介質(zhì)溫度對墊片結(jié)構(gòu)的泄漏率具有很大的影響，隨著溫度的升高，墊片的泄漏率明顯增大;其次，本文對目前最受關(guān)注的膨脹石墨金屬波形復(fù)合墊進(jìn)行了數(shù)值分析。選用二維建模方法建立墊片的幾何模型，研究金屬骨架的齒距、齒數(shù)以及膨脹石墨覆蓋層的厚度對墊片壓縮回彈性能的影響，將各種幾何尺寸下對應(yīng)的墊片應(yīng)力和

4、變形量放入origin軟件中進(jìn)行處理，得到了相應(yīng)的壓力閉合曲線。之后將這些模擬所得的壓力閉合量數(shù)值帶入螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)的墊片材料特性中，按照之前應(yīng)用的數(shù)值模擬方法進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果表明，化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20623-2009所設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)柔性石墨金屬齒形復(fù)合墊片并不是最好的，當(dāng)其它條件不變時，金屬骨架的齒距為1.2mm，齒數(shù)為10，覆蓋層厚度為0.5mm或者金屬骨架的齒距為1.0mm，齒數(shù)為12，覆蓋層的厚度為0.4mm時，所設(shè)計出來的