2020-06-25 来源：
垫圈一直是工业生产的一部分。然而，垫圈并不总是宽容，易于使用或易于拆卸。如果密封产品的设计能够优化其中的工作，该怎么办？如果设计内置了智能水平怎么办？如果设计可以弥补设备损坏怎么办？如果使用得当，垫圈的增强表面轮廓可以减少泄漏，溢出和其他可能破坏环境的泄漏，使人处于危险之中，导致罚款并导致代价高昂的停机时间。
在日常生活中使用表面轮廓来减少面积并增加压力，从跑鞋的鞋底到车辆轮胎的胎面。在保持压缩力的同时减小接触面积会导致应力增加。在垫圈的情况下，垫圈和法兰面之间的牵引力或摩擦力对于保持内部压力是至关重要的。如果由法兰中的紧固件产生的向下力被稀释或扩散到更大的区域，则总应力减小。
在垫圈表面增加凸起特征以减小接触面积并增加应力也会影响压缩性。可压缩性表示垫圈与其用于密封的表面一致的能力。法兰表面通常显示出磨损，凹痕，划痕或其他缺陷的迹象。使两个配合法兰面光滑平整，无需垫圈即可密封成本过高。垫圈越可压缩，使用者获得有效密封的可能性越大。
可压缩性也会影响垫圈上的压力。当法兰组件加压时，内部介质向外推动垫圈的内径。垫圈越薄，从内部压力看到的外力就越小。这被称为改进的“抗爆性”。不幸的是，当垫圈烧坏时产生的一个常见错误是用较厚的垫圈代替它。这会在管道或容器中放置更多的垫圈表面以使内部压力作用。
为了形成有效的密封，垫圈必须具有两个功能。
首先，它需要与法兰面一致，以防止介质在其自身和法兰面之间穿过。这是可压缩性很重要的地方。
其次，垫圈必须能够抵抗或防止渗透。在微观层面上，大多数非金属垫片材料具有小的空隙或空间。防止介质渗透空隙或空间的关键是通过压缩将它们关闭。如果垫圈非常硬，或者凸缘的表面积相对较大，这有时会很困难。当力集中时，使用表面轮廓或凸起特征可以是有益的，产生更高的致密化和改善的抗渗透性。请记住，压缩力的这种集中是在凸起特征与密封表面或凸缘接触的点处施加的。这导致更高的应力，更高的摩擦力和更好的阻止内部压力的能力。
负载保持是指在一段给定的时间内保持装配到组件中的工作量（扭矩，力，应力）。与此相反的是蠕变松弛。由于垫圈的所有性能特征都与压力有关，因此垫圈可以保留的应力越大，其功能就越好。垫圈必须是可压缩的并且能够以给定量的施加力密封。
所有垫圈随着时间的推移都会有一定程度的负载损失，但这主要是由于压缩性。例如，在两个法兰之间压缩的实心金属片可能没有负载损失，但它可能不符合法兰面并引发密封。
无论密封表面形状或尺寸如何，垫圈都必须执行。大多数具有异形或凸起表面的解决方案都是模制成需要加工或有限制的形状或尺寸。由于泵，阀门，混合器，反应器等中的密封表面有无数种配置，因此可以将最佳解决方案制成各种形状。当尺寸要求超出产品的传统尺寸时，选项通常是有限的。因此，可以以各种配置制造的成型材料是理想的。
垫圈还必须为大型连接提供可靠的密封。一种常见的方法是使用燕尾榫或类似拼图的连接分段制造垫圈。当使用它时，可压缩性起到另外的作用，在径向方向上充分变形以在压缩载荷下将燕尾榫密封在一起。
垫圈需要符合密封表面，提高耐压性，抗渗透性，优化负载保持力并具有尺寸灵活性以满足密封应用的要求。垫圈应承受压缩力并产生应力，从而在较低载荷下产生密封。工程型材或凸起表面可以提高性能。
Matt Tones是位于纽约Palmyra的Garlock Sealing Technologies的高级应用工程师。
