压力容器密封垫片接触应力均匀化的措施

刘涛，房本勇，邱亚越，汤心仪，黄模佳

(1.南昌大学工程力学系，江西 南昌 330031；2.盘锦港集团有限公司集装箱分公司，辽宁 盘锦 124200)

液体油压力容器通过螺栓、法兰、垫片来密封防止漏油。密封垫与法兰接触面多为平面，螺栓拧紧后，离螺栓较近的密封垫与平面法兰接触应力较大，而离螺栓较远的密封垫与平面法兰接触应力较小，密封垫与平面法兰的接触应力分布不均匀，接触应力较小处易发生漏油现象。

国内外不少学者对改善密封垫漏油做过理论分析和实验研究。刘美红[1]以非石棉密封垫为研究对象，建立非石棉密封垫与时间相关的泄露率模型，分析密封垫失效的原因；考虑泄露率的因素，黄晓明等[2]以渗流力学与接触力学的理论为基础，提出了泄露率模型；应道宴等[3]研究了容许泄露率与垫片最小工作接触应力的关系；从法兰密封结构出发，廖建敏等[4]利用有限元数值仿真研究了不同密封面结构的密封接触压力，提出了凹凸面密封、环形密封等结构；Abid等[5]认为密封失效与法兰的刚度不足有关，通过增加法兰厚度、增加螺栓预紧力来防止漏油；匡良民等[6]研究了法兰刚度与漏油的关系。人们也对螺栓预紧力[7]、法兰、密封垫片间的相互作用进行了数值仿真[8]，讨论了接触应力不均匀的原因及解决措施。

由于密封垫与法兰接触面的应力分布不均匀(易发生漏油现象)，本文研究采用微锥法兰代替平面法兰，在对液体油压力驱动器的漏油现象进行数值仿真分析的基础上，将油压力容器的刚度与简支梁的刚度进行等效；……