[实用新型]一种碟簧金属橡胶复合缓冲防松弛元件

说明书

技术领域

本实用新型属于密封技术领域，尤其涉及一种碟簧金属橡胶复合缓冲防松弛元件。 

背景技术

螺栓法兰连接是过程装备中应用最广泛的密封连接形式。螺栓法兰连接中，垫圈是一种常见的紧固件，在金属连接件中起到增加支撑面和防松的作用。现有技术中，中国专利申请号为200810061705.9申请文件公开了一种弹性垫圈及其加工方法，其包括相互压制的至少一层垫片本体，垫片本体中间制有通孔体，通孔体周围包箍至少一个网架体，网架体由至少一圈丝网体压制而成，丝网体至少为一层。虽然该采用压制的制作方式制作的垫圈具有较好的回弹性和防震性能，然而炼油、石化等过程工业的装置中有相当一部分设备和管道长期处于高温、高压下运行或者在较大的冲击载荷下运行，普通的弹性垫圈很容易变形失效。螺栓法兰连接在这种情况下不可避免地会发生应力松弛，导致螺栓工作应力不断下降，最终造成垫片密封应力过小而发生泄漏。甚至由于交变载荷引起的疲劳和松弛过程中的蠕变损伤累积往往导致服役螺栓断裂，最终导致连接系统的泄漏失效。 

南京工业大学顾伯勤、张育等[张育，顾伯勤，陈晔，朱瑞松.基于螺栓－法兰连接紧密性理论的弹性垫圈优化设计.润滑与密封，2006，182（10）：113～115，119]开发了一种结构类似于碟形弹簧的弹性垫圈，研究了该弹性垫圈的压缩回弹性能，结果表明该种垫圈能有效的弥补由于高温、载荷压力波动使螺栓、垫片产生蠕变松弛而产生的密封面的分离，从而保证密封连接的紧密性。该文献中所提到的弹性垫圈是一种仅仅在结构上类似于碟形弹簧的弹性元件。该元件可单个或多个层叠使用，用于防松弛，但没有明显的缓冲效果。 

发明内容

为了解决普通的弹性垫圈无法在高温、高压下或者在较大的冲击载荷下保持其回弹性能，变形失效减振缓冲效果差的问题，本实用新型公开了一种碟簧—金属橡胶复合缓冲防松弛元件。 

一种碟簧—金属橡胶复合缓冲防松弛元件，所述的缓冲防松弛元件主要由至少两层碟形弹簧1、位于所述碟形弹簧1与碟形弹簧1之间的金属橡胶2组成，所述的金属橡胶2整体上呈圆环形。 

金属橡胶2是一种均匀的弹性多孔物质。 

金属橡胶2是由金属丝采用冷冲压工艺形成的，金属丝的直径为0.05～2mm。 

碟形弹簧的厚度为0.5～10mm，层数为2～5层，自由高度h为0.2～4mm，内径为螺栓直径dB+(1～2)mm。 

金属橡胶2的厚度为1～3mm，层数为1～4层。 

金属橡胶2的最佳厚度为1.5～2.5mm，层数为1～4层。 

文献中所提到的弹性垫圈是一种仅仅在结构上类似于碟形弹簧的弹性元件。该元件可单个或多个层叠使用，用于防松弛，但没有明显的缓冲效果。本发明的缓冲防松弛元件由碟形弹簧和金属橡胶材料组合而成。 

碟形弹簧较之文献中所提到的弹性垫圈结构上相似，但厚度、自由高度等主要尺寸与弹性垫圈不同，其通常需根据缓冲和防松弛要求进行特殊设计，采用碟形弹簧和金属橡胶材料组合制成的缓冲防松弛元件在整体结构上是全新的。 

本发明是采用碟形弹簧与金属橡胶材料复合组成的，所述的防松弛元件由至少两层碟形弹簧和位于两层碟形弹簧之间的金属橡胶组成，碟形弹簧其刚度大，回弹性能好，特殊的结构可以使其在受压缩时储备较大的弹性变形能，工作状态下较大的弹性储备可以弥补由于螺栓、法兰和垫片的高温蠕变松弛造成的螺栓法兰连接处的密封面的分离，从而保证密封连接的紧密性。但是碟形弹簧基本不具备抗冲击缓冲减振的效果。金属橡胶材料是由金属丝螺旋缠绕冲压制成的，在受力变形时由于其内部的金属丝的相对位移而产生的摩擦耗散振动和冲击产生的能量，具有阻尼耗能的效果，而且在组合结构中，碟形弹簧与金属橡胶的接触面之间也将产生摩擦力从而具有较大的阻尼，消散冲击能量。所以，本发明的整体结构是全新的，不仅具有普通弹性垫圈的防松弛效果，而且由于金属橡胶本身及其金属橡胶与碟形弹簧之间的阻尼作用使其还具有抗冲击减振的效果，其整体效果是明显的。 

金属橡胶作为一种阻尼减振材料，目前制作的金属橡胶减震垫的厚度范围一般为1～3mm，金属橡胶的减振效果用阻尼比和传递率H_XY即响应加速度与激振加速度之比来衡量，传递率计算公式为