强制密封原理

垫片强制密封有两个条件：即预密封条件和操作密封条件

预密封条件的意义是：

法兰的密封面无论经过多么精密的加工,从微观来讲，其表面总是凹凸不平的，存在沟槽。这些沟槽可成为密封面的泄漏通道。因此必须利用较软的垫片在预紧螺栓力的作用下，使垫片表面嵌入到法兰密封面的凹凸不平处，将沟槽填没，消除上述泄漏通道。为此在单位垫片有效密封面上应有足够的压紧力。此单位面积上的压紧力，称为垫片的密封比压力（单位为MPa）。用y表示。不同的垫片有不同的比压力。垫片材料愈硬，y愈高。

操作密封条件的意义是：

经预紧达到预密封条件的密封面，在内压作用下，由于压力的轴向作用，密封面会产生分离，使垫片与密封面间的压紧力减少，出现微缝隙，内压介质有可能通过缝隙产生泄漏。为保证其密封，必须使垫片与密封面间保持足够大的流体阻力，只有当其阻力能大于由介质内外压差引起的推动力时，垫片方能使密封面不产生泄漏。由于垫片与密封面间的流体阻力与垫片压紧力成正比。为此在垫片与密封面间必须保持足够大的压紧力，以确保其缝隙足够的小，则流体阻力足够的大。使垫片与法兰密封面间保持足够大的阻力使密封面不发生泄漏时，施加于垫片单位有效面积上的最小压紧力与其内压力的比值，称为垫片的垫片系数，以m表示。不同的垫片有不同的m值，且m随垫片的硬度增大而增大。

垫片在螺栓预紧时承受的最大的压紧力，有可能被压缩成塑性变形而失去回弹能力。则当法兰在介质压力作用下，因密封面产生分离时垫片不能产生回弹去“贴紧”密封面。使其间不能保持足够的接触力（即垫片压紧力）而引起泄漏。为此垫片在预紧时既要压紧，使单位有效密封面上的压紧力不能小于y值。但为了防止垫片被压成塑性变形，则其压紧力也不能过大。对平面密封的情况，为防止垫片被压成塑性变形，应控制的垫片预紧力约为4y。垫片在预紧时，单位有效密封面积上的压紧力小于y，会使“泄漏通道”不能消除，而达不到预密封要求。相反，当垫片预紧力过大（>4y），由于垫片失去弹性，同样会使垫片在内压作用时产生泄漏。垫片计算中的垫板最小宽度的校核就是出于这一目的。但此校核允许以经验替代，即垫片的最小宽度可按经验确定（参考有关垫片标准规定）。当无经验时，建议对其进行校核，以确保密封的可靠性。