典型高压密封.ppt

3 1 3高压设备的法兰密封 特点 a金属垫片高压密封的垫片比压很高 非金属垫片会压溃 无法满足 采用软金属 退火铝 退火紫铜 软钢及不锈钢b窄面密封提高垫片比压 减小螺栓力 有时采用线接触代替窄面密封c尽可能采用自紧密封利用介质压力在密封部位产生附加大密封比压 以阻止介质泄漏 介质压力越高 垫片压得越紧 密封就越可靠 预紧力小 紧固件尺寸小 1高压容器密封结构的特点与选用 高压密封的分类 a强制密封 依靠拧紧主螺栓使顶盖 密封元件和筒体端部之间具有一定的密封比压 从而实现密封 需要有大的主螺栓 b自紧密封 利用其结构特点 使垫片 顶盖和筒体端部之间的密封比压随工作压力的升高而增大 预紧时 为建立初始密封所需要施加大螺栓力较小 故螺栓直径小 c半自紧密封 利用螺栓预紧载荷使密封元件产生变形并提供建立初始密封的比压 当压力升高后 由于密封结构的自紧作用 密封面上的密封比压也随之上升 从而保证连接的密封性能 高压密封的结构 a平垫密封 属强制密封 大的主螺栓 温度低于200 压力低于32MPa 容器内径小于800mm b卡扎里密封 强制密封 螺纹套筒 拧紧方便 但易锈蚀难以拆卸 改进的卡扎里密封 依旧采用主螺栓 但不需拧得很紧 拆卸方便 C双锥环密封 半自紧密封 有主螺栓 密封面上垫软金属材料 如退火铝 退火紫铜 不锈钢 内压升高平盖上浮 双锥环自身的弹性扩张保持密封环压紧力 又靠介质压力使双锥环径向扩张 进一步增强双锥环密封面上的压紧力 压力范围大 温度高 直径大 d伍德密封最早出现的自紧式密封结构 预紧靠牵制螺栓实现 操作随着压力增加 压紧力增大 实现密封 全自紧 无主螺栓 密封效果好 结构笨重 eC形环密封自紧密封 预紧时 C形环受到弹性轴向压缩 操作时 顶盖上浮 一方面密封环回弹张开 另一方面内压作用在环的内腔使环进一步张开 使线接触 且压力越高压得越紧 应用 小直径容器 32MPa 350 以下 f O 形环密封 空心金属 O 形环为无缝金属圆管弯制而成 g三角垫密封 预紧时 三角垫受轴向压缩与上下槽贴紧 实现初始密封操作时 介质压力使三角垫向外弯曲 两斜面与V形槽贴紧 压力越高 贴得越紧 h其它形式的高压密封 12 高压管道的透镜垫密封 2典型高压容器密封结构的螺栓载荷计算 高压平垫片密封a预紧状态 要求垫片上有足够的密封比压q0 主螺栓的预紧载荷为 式中 DG 密封面平均直径 b 垫片宽度 q0 垫片材料的预紧密封比压 14 b操作状态主螺栓所受载荷为内压引起的轴向载荷和为保证操作条件下密封面上的密封比压所需要的轴向载荷之和 即 q 垫片材料的工作密封比压 取W1和W2之中的大者作为螺栓的设计载荷 15 双锥环密封 a预紧状态 为保证密封 预紧时在锥面上必须施加的压紧力 式中 W0 容器封头有下移的趋势 相对封头双锥环有上升的趋势 有摩擦力F F与W0的合力G0为 双锥环材料与封头材料之间的摩擦角 W0的轴向分力即为主螺栓在预紧时所受的载荷W1 为了获得最大的回弹力 在预紧时一般将双锥环压缩至径向间隙2e被完全消除 在2e的径向变形下 双锥环的周向应变为 相应的周向应力 ER 双锥环材料的弹性模量 取半个圆环为研究对象回弹力VR与周向应力的关系 式中 FR 双锥环截面积 回弹力作用在上下两个锥面 每个锥面承担的回弹力为 故计算预紧螺栓力按W1即可 一般情况下 此时相应地需要螺栓施加的轴向载荷为 b操作状态 ii内压对双锥环的径向自紧力产生的轴向力介质压力作用在双锥环内表面的载荷为 式中b 双锥环的有效高度 i介质作用在封头上引起的轴向载荷 24 p 双锥环一个锥面受到径向推力为 合力再分解即为Q2 锥面上的法向力G 摩擦力F iii径向回弹自紧力引起的轴向力为安全起见 认为在操作状态下双锥环内圆柱表面仍然和封头接触 即间隙为零 作用在一个锥面上的回弹力为 将回弹状态下锥面上的法向力和摩擦力的合力再分解到轴向 得到回弹产生的轴向力为 28 操作时主螺栓的总载荷为 取W1和W2中的较大者作为螺栓的设计载荷 29 操作时的密封比压 操作时的密封比压是由内压作用于双锥环内圆柱表面的向外扩张力和环的回弹力引起的 即由V 2 Vp 2 VR 2引起 30 操作时的密封比压为 为保证密封 要求qs q 31 复习题