随着科学技术的飞速发展和工业水平的不断提高,阀门的密封性和可靠性要求越来越高。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。氢系统用阀门的密封性和可靠性较一般阀门的要求更高,因此对特殊使用条件下的波纹管阀门的密封技术进行研究意义重大。 本文根据小型波纹管阀门的使用环境和功能要求,确定了阀门的主要结构材料,设计了阀门的内、外密封结构。对用于外密封的波纹管进行了计算分析和试验研究,对阀门的内密封机理进行了初步理论分析,建立了平面密封泄漏模型,预测了阀门内密封面的表面粗糙度和密封载荷与泄漏率之间的关系,为阀门结构设计参数的确定提供了理论依据。 根据阀门贮存使用条件,选择具有抗氢性能的结构材料为阀门的主要结构材料,阀门的主要外密封元件(波纹管)和主体材料为21-6-9抗氢钢,内密封阀头材料为铍青铜。阀门的内密封结构采用形如刀口的平面密封,具有平面密封的特点(小的开启高度能获得较大的通气面积),同时密封轴向力适中;外密封采用与外界无漏点的波纹管密封。 作为阀门外密封元件的波纹管是影响阀门外密封性能的关键部件,通过对波纹管进行有限元分析,初步掌握了波纹管在拉伸、压缩以及拉伸压缩共同作用下的应力状况,同时采用有限元计算和试验相结合的方法,分析了波纹管的稳定性、爆破压力、刚度等,结果表明,波纹管在工作压力下,拉伸和压缩量达到许用位移的60%时,波纹管工作仍是安全的,为阀门开启量的确定提供了理论依据。 波纹管阀门的内密封泄漏主要是界面泄漏。本文从理论上分析了影响阀门内密封性能的主要因素。通过将阀门的内密封副等效为一个光滑表面和一个粗