一種碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件的製作方法

2023-05-26 13:42:11

專利名稱：一種碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於密封技術領域，尤其涉及一種碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件。
背景技術：
螺栓法蘭連接是過程裝備中應用最廣泛的密封連接形式。螺栓法蘭連接中，墊圈是一種常見的緊固件，在金屬連接件中起到增加支撐面和防松的作用。現有技術中，中國專利申請號為200810061705.9申請文件公開了一種彈性墊圈及其加工方法，其包括相互壓制的至少一層墊片本體，墊片本體中間制有通孔體，通孔體周圍包箍至少一個網架體，網架體由至少一圈絲網體壓制而成，絲網體至少為一層。雖然該採用壓制的製作方式製作的墊圈具有較好的回彈性和防震性能，然而煉油、石化等過程工業的裝置中有相當一部分設備和管道長期處於高溫、高壓下運行或者在較大的衝擊載荷下運行，普通的彈性墊圈很容易變形失效。螺栓法蘭連接在這種情況下不可避免地會發生應力鬆弛，導致螺栓工作應力不斷下降，最終造成墊片密封應力過小而發生洩漏。甚至由於交變載荷引起的疲勞和鬆弛過程中的蠕變損傷累積往往導致服役螺栓斷裂，最終導致連接系統的洩漏失效。南京工業大學顧伯勤、張育等[張育，顧伯勤，陳曄，朱瑞松.基於螺栓一法蘭連接緊密性理論的彈性墊圈優化設計.潤滑與密封，2006，182(10):113 115，119]開發了一種結構類似於碟形彈簧的彈性墊圈，研究了該彈性墊圈的壓縮回彈性能，結果表明該種墊圈能有效的彌補由於高溫、載荷壓力波動使螺栓、墊片產生蠕變鬆弛而產生的密封面的分離，從而保證密封連接的緊密性。該文獻中所提到的彈性墊圈是一種僅僅在結構上類似於碟形彈簧的彈性元件。該元件可單個或多個層疊使用，用於防鬆弛，但沒有明顯的緩衝效果。
發明內容為了解決 普通的彈性墊圈無法在高溫、高壓下或者在較大的衝擊載荷下保持其回彈性能，變形失效減振緩衝效果差的問題，本實用新型公開了一種碟簧一金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件。一種碟簧一金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件，所述的緩衝防鬆弛元件主要由至少兩層碟形彈簧1、位於所述碟形彈簧I與碟形彈簧I之間的金屬橡膠2組成，所述的金屬橡膠2整體上呈圓環形。金屬橡膠2是一種均勻的彈性多孔物質。金屬橡膠2是由金屬絲採用冷衝壓工藝形成的,金屬絲的直徑為0.05 2mm。碟形彈簧的厚度為0.5 IOmm,層數為2 5層，自由高度h為0.2 4mm,內徑為螺栓直徑dB+(I 2)mm。金屬橡膠2的厚度為I 3mm,層數為I 4層。金屬橡膠2的最佳厚度為1.5 2.5mm,層數為I 4層。文獻中所提到的彈性墊圈是一種僅僅在結構上類似於碟形彈簧的彈性元件。該元件可單個或多個層疊使用，用於防鬆弛，但沒有明顯的緩衝效果。本發明的緩衝防鬆弛元件由碟形彈簧和金屬橡膠材料組合而成。碟形彈簧較之文獻中所提到的彈性墊圈結構上相似，但厚度、自由高度等主要尺寸與彈性墊圈不同，其通常需根據緩衝和防鬆弛要求進行特殊設計，採用碟形彈簧和金屬橡膠材料組合製成的緩衝防鬆弛元件在整體結構上是全新的。本發明是採用碟形彈簧與金屬橡膠材料複合組成的，所述的防鬆弛元件由至少兩層碟形彈簧和位於兩層碟形彈簧之間的金屬橡膠組成，碟形彈簧其剛度大，回彈性能好，特殊的結構可以使其在受壓縮時儲備較大的彈性變形能，工作狀態下較大的彈性儲備可以彌補由於螺栓、法蘭和墊片的高溫蠕變鬆弛造成的螺栓法蘭連接處的密封面的分離，從而保證密封連接的緊密性。但是碟形彈簧基本不具備抗衝擊緩衝減振的效果。金屬橡膠材料是由金屬絲螺旋纏繞衝壓製成的，在受力變形時由於其內部的金屬絲的相對位移而產生的摩擦耗散振動和衝擊產生的能量，具有阻尼耗能的效果，而且在組合結構中，碟形彈簧與金屬橡膠的接觸面之間也將產生摩擦力從而具有較大的阻尼，消散衝擊能量。所以，本發明的整體結構是全新的，不僅具有普通彈性墊圈的防鬆弛效果，而且由於金屬橡膠本身及其金屬橡膠與碟形彈簧之間的阻尼作用使其還具有抗衝擊減振的效果，其整體效果是明顯的。金屬橡膠作為一種阻尼減振材料，目前製作的金屬橡膠減震墊的厚度範圍一般為I 3mm，金屬橡膠的減振效果用阻尼比和傳遞率Hxy即響應加速度與激振加速度之比來衡量，傳遞率計算公式為
權利要求1.一種碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件，其特徵在於:所述的緩衝防鬆弛元件主要由至少兩層碟形彈簧(I)、位於所述碟形彈簧(I)與碟形彈簧(I)之間的金屬橡膠(2)組成，所述的金屬橡膠(2)呈圓環形。
2.根據權利要求1所述的碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件，其特徵在於:金屬橡膠(2)由金屬絲形成的,金屬絲的直徑為0.05 2mm。
3.根據權利要求1所述的碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件，其特徵在於:碟形彈簧的厚度為0.5 IOmm,層數為2 5層，自由高度h為0.2 4mm。
4.根據權利要求1所述的碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件，其特徵在於:金屬橡膠(2)的厚度為I 3mm,層數 為I 4層。
5.根據權利要求4所述的碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件，其特徵在於:金屬橡膠(2)的厚度為1.5 2.5mm,層數為I 4層。
專利摘要本實用新型公開了一種碟簧金屬橡膠複合緩衝防鬆弛元件，屬於密封技術領域。所述的緩衝防鬆弛元件主要由至少兩層碟形彈簧(1)、位於所述碟形彈簧(1)與碟形彈簧(1)之間的金屬橡膠(2)組成，所述的金屬橡膠(2)呈圓環形。本實用新型兼有碟形彈簧彈性儲備大、防鬆弛能力強以及金屬橡膠阻尼能量耗散大、減振緩衝性能好的優點，並可通過合理選擇不同複合層數，碟形彈簧的結構和尺寸以及金屬橡膠的相對密度和金屬絲排列形式，設計出滿足密封連接不同的工況條件和緊密性要求的防鬆弛元件。其設計的組合墊圈結構簡單，體積小，拆裝方便，易於更換維護，而且耐高溫，壽命長，環境適應能力強。
文檔編號F16F15/06GK203130751SQ20132008568
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月25日 優先權日2013年2月25日
發明者朱瑞松, 肖舒恆, 顧伯勤 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化揚子石油化工有限公司