在工程實(shí)際中,止回閥常在高溫及溫度波動工況下使用,導(dǎo)致其中法蘭密封失效問題頻發(fā)。而目前對引起中法蘭密封失效因素的研究較少且不夠深入。針對此現(xiàn)象,本文深入研究了高溫及溫度波動工況下,中法蘭墊片密封性能及各元件力學(xué)行為的變化。主要工作如下:(1)利用有限元模擬研究了預(yù)緊及不同內(nèi)壓操作工況下中法蘭的密封性能。結(jié)果表明:隨著介質(zhì)壓力的上升法蘭環(huán)上應(yīng)力、偏轉(zhuǎn)量逐漸增加,墊片應(yīng)力下降且呈現(xiàn)“外緊內(nèi)松”現(xiàn)象,導(dǎo)致法蘭密封性能下降。(2)以穩(wěn)態(tài)溫度場與熱—結(jié)構(gòu)耦合為基礎(chǔ),研究了高溫工況下法蘭接頭力學(xué)行為的變化。結(jié)果表明:高溫會造成法蘭環(huán)應(yīng)力、變形增大,墊片應(yīng)力下降。綜合可知高溫下法蘭密封性能下降。(3)以瞬態(tài)溫度場與熱—結(jié)構(gòu)耦合為基礎(chǔ),研究了不同升溫速度對墊片密封性的影響。結(jié)果表明:溫度升高越快,墊片應(yīng)力下降越快,變形量增加越快,密封性能則大大降低。采用瞬態(tài)溫度場對溫度波動工況進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,溫度波動會導(dǎo)致墊片內(nèi)外側(cè)變形增大而應(yīng)力減小,墊片密封受到不可逆轉(zhuǎn)的破壞。(4)利用正交試驗(yàn)方法,研究螺栓預(yù)緊力、溫度、壓力等三種因素對柔性石墨纏繞墊片與金屬齒形墊片密封性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:對于柔性石墨纏繞墊片,三種因素的影響程度由大到小為:螺栓預(yù)緊力壓力溫度;而對于金屬齒形墊片,三種因素的影響程度由大到小為:螺栓預(yù)緊力溫度壓力。(5)基于正交試驗(yàn)結(jié)果對止回閥中法蘭墊片進(jìn)行優(yōu)選,并通過模擬分析對比柔性石墨纏繞墊片與金屬齒形墊片密封性能的優(yōu)劣。結(jié)果表明:金屬齒形墊片可在較大螺栓預(yù)緊力范圍下使用,相比之下,柔性石墨纏繞墊片使用范圍明顯較小。若安裝條件苛刻,推薦使用金屬齒形墊片,可降低螺栓安裝難度。同時對比了兩種墊片對壓力波動的承受能力,結(jié)果表明:金屬齒形墊片更適用于壓力波動工況,故將該止回閥中法蘭墊片更換為金屬齒形墊片,能進(jìn)一步提高中法蘭的密封性能。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH136
【部分圖文】：

第 1 章 緒論研究背景及意義來源于溫州某閥門生產(chǎn)企業(yè)關(guān)于止回閥中法蘭密封研究項(xiàng)目所研究的對象為止回閥上的中法蘭。是泵閥站應(yīng)用十分廣泛的機(jī)械元件[1]，主要作用是通過阻止流動方向的目的。組成的核心部件為閥體、閥蓋、閥瓣、搖臂，如安裝位置不同可分為：直通式升降止回閥、立式升降止回閥、旋一般安裝直通式升降止回閥，垂直管路和傾斜管路上一般使用是自上而下流動的，旋啟式止回閥在安裝時基本不受安裝部位管路及傾斜管路都能達(dá)到阻止流體逆流的目的。本文所研究的法蘭。國內(nèi)所使用的止回閥規(guī)格及參數(shù)范圍如下：DN10~800，50℃。

技術(shù)路線

中法蘭有限元分析前處理幾何模型及三維模型建立幾何模型建立的中法蘭模型為型號為 H44H-63 DN600 的止回閥中法蘭，該法公稱直徑為600mm，適用溫度為-29℃~425℃。本文將在溫度范圍變化對中法蘭密封性能的影響。面結(jié)構(gòu)形式為榫槽型。螺柱選用 M33×235（GB/T901-1998），數(shù)（GB/T55）。由于柔性石墨纏繞墊片在低溫、高溫、高壓工況下性，其壓縮回彈性能較其他類型墊片優(yōu)良，且對溫度變化的承受無內(nèi)外環(huán)的柔性石墨纏繞墊片，尺寸為 680× 720×4.5。可根模型進(jìn)行適當(dāng)合理的簡化。簡化后，法蘭幾何結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示示。
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本文編號：2889092