文 献 综 述

1.1 引言

现代工业对密封的可靠性提出了越来越高的要求，密封失效不仅会造成巨大的经济损失，而且会污染环境，甚至酿成重大人员伤亡事故。日本炼油行业近十年来的燃烧爆炸事故调查结果表明，其灾难性事故70%以上是由于泄漏造成的。美国挑战者号航天飞机的泄漏爆炸事件则已引起世界范围内的巨大震动。垫片密封广泛应用于压力容器和管道的连接，密封系统的可靠性直接关系到工业装备的安全可靠运行。由此可知，研究承受动载荷垫片的力学行为和开发新型的复合垫片显得非常迫切。

1.2 承受动载荷作用的新型复合垫片力学行为的研究

1.2.1 垫片密封泄漏模型研究

(1)现有泄漏模型

螺栓法兰连接是工业设备及管道的主要连接方式, 该连接有两种泄漏形式，即界面泄漏和渗透泄漏。界面泄漏是指流体通过密封元件与被密封件接触面间间隙的泄漏；渗透泄漏是指流体通过密封元件本体内部孔隙的泄漏。流体的密封就是通过被密封件和密封元件间的相互紧密接触，依靠密封元件的弹塑性变形，减小泄漏通道，以增加流动阻力来实现的。由于任何制造或加工方法都不可能形成绝对光滑的理想表面，也不可能实现密封面间的完全嵌合以及密封件毛细孔的完全阻塞，所以在相互接触的密封面间和密封件的内部总是存在着细微的间隙或通道，因而对垫片密封来说，泄漏是不可避免的。为了有效地研究泄漏现象，人们很早就对密封机理进行了研究，并且提出了几种泄漏模型。现有的垫片泄漏模型主要有三种：即平行圆板模型、三角沟槽模型、多孔介质模型。

现有泄漏模型平行圆板模型将流体介质通过密封点处的泄漏简化为介质通过间隙高度为h,由圆板内径r1处流至外径r2处的定常、层流流动， 其体积泄漏率为:

（1）

式中，P2、P1分别为垫片内、外侧的压力。三角沟槽模型认为，垫片与法兰面的间隙由许多三角沟槽所组成，设H为三角沟槽的深度，L为三角沟槽的底宽，b为流道的长度( 通常为垫片的宽度)，为介质密度，则体积泄漏率为: