? ? ? ?為了解決機械密封件鑲嵌應力分布不均衡的問題,曾出現一種如圖1所示的波紋管環頭結構。環座分為兩段,即底部與裙部為兩體,群部與密封環鑲嵌,符合理想鑲嵌條件,應力分布均衡,如圖2所示。鑲嵌完畢后,再把底部與裙部焊接起來成為一個整體。這時裙部與密封環之間應力分布依舊是均衡的。

圖1 ?分體環座
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常溫 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?使用溫度
圖2 ?環座裙部應力均衡
? ? ? ?當溫度上升時,裙部緊箍在密封環上,由于結構單薄和彈性模量低只能隨密封環線脹系數膨脹,而底部當然按自己的線脹系數來膨脹。
? ? ? ?當環座底部材料不是膨脹合金時,在溫度升高過程中底部與裙部的膨脹作用仍然是不同步的,底部明顯比裙部膨脹得快,達到使用溫度時,底部對于裙部將產生一個很大的徑向向外的擴張作用,裙部產生一個順時針方向的翻轉,導致鑲嵌面的應力分布產生另一種不均衡現象,靠近端面那端應力較高,而環座那端較小,是一種倒過來的喇叭狀,如圖2所示。
? ? ? ?鑲嵌后在常溫狀態下,實際過盈量達到最小,裙部幾乎處于屈服狀態,這時鑲嵌應力也最大;隨著溫度升高,過盈量減小,最高使用溫度時過盈量理論上最小,剛好滿足傳動與密封要求加一定量的安全裕度。這時,如果底部對裙部若再有一個大力的徑向外拉作用,會進一步降低已經很小的過盈量,容易使鑲嵌滿足不了傳動和密封的作用,導致密封失效。顯然,非膨脹合金材料的分體環座性能不好。
? ? ? ?當環座底部材料是4J43時,在溫度升高過程中底部與群部的膨脹作用是同步的,顯然這時達到使用溫度后環座底部與裙部不會產生相互作用力,鑲嵌環頭高溫使用時與鑲嵌時一樣始終保持應力均衡的狀態。可見,這種分體結構的環座在采用膨脹合金材料時是很有效的。
? ? ? ?實際上,前面的兩體環座,如果沒有再阻焊底部的話,裙部與密封環的鑲嵌組合,在鑲嵌過程以及使用時的升溫過程中,小環座與密封環之間的應力始終都將保持均衡分布狀態,這本身就是一種比較理想的鑲嵌結構,只要解決環頭與波紋管的連接,問題似乎就得到解決了。