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一、压缩回弹性能。图2和图3分别表示未经压缩和经过预压缩(预压缩应力30MPa)的石墨复合垫的压缩回弹曲线。由图2可知,未经预压缩的石墨复合垫在初始压缩阶段的压缩载荷主要是使柔性石墨纸产生压缩变形,以充实金属波齿环波谷中的孔隙,因而表现为在较低的载荷下石墨复合垫的压下量大(石墨复合垫应力为巧一2www.zhmifeng.com0MPa时压下量约为1.0-1.2inm)。因此,该压缩回弹曲线呈现出在一定的应力下,压缩率较高,而回弹率很小。例如,在石墨复合垫应力为4OMI、和73MPa下,其压缩率分别为28.9%和32.0%,而卸载后的回弹率仅分别为10.7%和13.3%o考虑到波齿复合石墨复合垫制造中存在这一具体情况,建议在石墨复合垫出厂前进行预压缩,使柔性石墨纸填实波齿环的波谷,以便在使用时具有稳定正常的性能。至于预压缩应力的大小,应根据金属波齿环的波谷尺寸和石墨纸的厚度等因素来确定。由图3可以看出,经过30MPa应力预压缩的石墨复合垫由于石墨已充满波齿环波谷,压缩初始阶段,尽管仍主要是柔性石墨的变形,但由于石墨被压实,其承载能力与回弹能力明显提高。石墨复合垫在70MPa应力下的压下量仅为0.375~,而回弹率高达62.4%。
二、密封性能如图4所示为试验得到的波齿复合石墨复合垫的A、B实验曲线。由图可知,在不同的介质内压下,石墨复合垫的组装线或预紧线(A线)和操作线(B线)为各自相互平行的直线。在组装应力为20一4OMFIa,氮气介质压力为1.6一4.OMPa下,其泄漏率为10一3一10一sc讨/s量级,说明这种石墨复合垫具有良好的密封性能。如进一步提高石墨复合垫的组装应力,其泄漏率还会减小。根据图.4所标示的试验数据,取一定应力水平下不同内压时的泄漏率,绘制ha一l多艰曲线(见图5)。可知,无论对组装状态还是操作状态,均为相平行的直线,其斜率0.www.zhmifeng.com62,表示内压改变对泄漏率的影响程度。由图5取不同应力水平和介质内压下的泄漏率代入式(2)求得相应的几值,可绘制出凡一嶙关系曲线(见图6),B部分的卸载和再加载循环虽有滞后现象,但两线很接近,可用一条直线表示。该曲线表明,石墨复合垫的紧密性参数几只和石墨复合垫应力凡有关,而与内压无关。由此可建立柔性石墨复合波齿石墨复合垫的预紧线和操作线方程,此方程可作为该种石墨复合垫密封设计的依据。
三、结语石墨复合波齿垫以金属波齿环为基体,柔性石墨复合层为密封面,既有良好的压缩回弹性能,又有良好的密封性能。经预压缩成型后,石墨复合垫的承载能力与回弹能力较高,在正常的组装应力和中压条件下,垫片的泄漏率较小(单位泄漏率约为10一6一10-7c)。石墨复合垫的组装性能和操作性能实验全面反映了石墨复合垫组装应力与工作应力改变对石墨复合垫密封性能的影响,由此提出的试验曲线及其关系方程式,可作为该种石墨复合垫密封设计的重要依据。因柔性石墨纸与金属波齿环采用粘贴复合,为保证石墨充实波齿环波谷,以使石墨复合垫性能稳定,建议在粘结贴合时应给石墨复合垫以预压缩。预压缩应力大小应根据波谷尺寸及石墨纸厚度等确定。www.zhmifeng.com
有关石墨复合垫试验结果与分析
