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压力容器设计-密封装置设计
四、密封装置设计 密封机理 螺栓法兰连接设计 法兰类型 法兰强度计算方法简介 高压密封结构 螺栓载荷计算 五、开孔和开孔补强设计 双锥密封 g的大小 锥环刚度 锥环尺寸 预紧力的大小 1、结构简单,装拆方便、密封可靠。 2、半自紧密封,主螺栓直径较小。 3、压力和温度波动时也能保证良好密封。 适用范围:P=6.4~35MPa t =0~400oC Di =400~2000mm 双锥密封 双锥密封特点 1、全自紧式密封,压力和温度的波动不会影响密封可靠性。 2、取消了主螺栓,使筒体端部尺寸减小。 零件多、结构复杂。 优点 缺点 伍德密封 C形环密封 O形环密封 其它密封结构 环形内腔可增加垫片弹性和自紧作用,补偿温度波动对密封的影响。 1、透镜垫和锥形密封面线接触,密封容易。 2、管道可小范围偏转,自位性好。 3、松式法兰,管道所受附加力矩小。 特点 高压管道密封 1、改善密封接触表面 2、改进垫片结构 3、采用焊接密封元件 提高高压密封性能的措施 平垫密封 螺栓法兰密封设计计算 双锥密封 1、预紧载荷分析 (1)压紧垫片所需螺栓力 代入几何关系: (2)消除径向间隙g所需螺栓力 2、操作载荷分析 (1)内压对平盖的轴向力 (2)径向扩张力的轴向分力 h h (3)回弹力的轴向分力 h * * 螺栓法兰连接结构 及密封设计 高压密封结构 螺栓法兰 连接结构 泄漏形式 螺栓法兰连接的密封条件 1、预紧工况---初始密封条件 垫片比压力(y)----在预紧工况下,形成初始密封条件时垫片单位面积上所受的最小压紧力。 要求预紧工况下,垫片单位面积上的压紧力不小于y,否则介质会发生泄漏。 2、操作工况---工作密封条件 操作密封比压----操作时,为保证密封,垫片单位面积上必须维持的压紧力,通常取m倍的计算压力(mPC)。 保证密封的条件 预紧时,法兰密封面上的比压不低于预紧密封比压y 工作时,法兰密封面上的比压不低于操作密封比压,即m倍的介质计算压力 影响密封的因素 螺栓预紧力 法兰刚度 压紧面形式和加工质 量 垫片性能 操作条件 密封性设计 (压紧面、垫片、螺栓) 法兰标准简介 法兰强度计算方法简介 压紧面形式 平面形、O形、波形、齿形、八角形、 椭圆形等 ? ① 非金属垫片 常用材料:石棉橡胶板、橡胶板、聚四氟乙烯、合成纤维、石墨等。 ② 金属垫片 常用材料:铜、铝、低碳钢、不锈钢、合金等。 ③ 组合式垫片 包括:金属包垫片;缠绕式垫片;带骨架的非金属垫片等。 垫片形状 垫片类型 垫片 垫片断面形式 ① 要有全面的观念,综合考虑温度、压力、介质、压紧面形式等方面要求,其中温度和压力是影响密封的主要因素,也是选择垫片的主要依据。 ② 在保证密封的前提下,尽量选用结构简单、价格便宜、便于安装和更换的垫片。 ③ 依据标准和规范,重视实践经验。 垫片选用表(表4-10) 垫片选择原则 1、预紧工况 Fa=πDGby DG---垫片计算直径 b---垫片有效密封宽度 螺栓载荷Wa=Fa 2、操作工况 FP=2πDGbmPC 螺栓载荷WP=F+FP = +2πDGbmPC 螺栓载荷 螺栓设计 预紧工况: 操作工况: 取Am=max<Aa,AP> 螺栓直径 螺栓间距的限制 螺栓是法兰密封连接中的重要元件,对其基本要求是强度要高、韧性要好。 ① 螺母更换比螺栓容易,且螺母价廉,所以要求螺栓材料的强度比螺母高。 ② 为避免螺栓和螺母咬死或胶合,要求螺栓材料的硬度比螺母高HB30以上。 ③ 对于t≤-20℃的螺栓,要求选用低合金钢,并进行夏比V形缺口低温冲击试验。 螺栓材料 JB4700~4707-2000《压力容器法兰》 GB9112~9125 HG20592~20635-1997 《钢制管法兰、垫片、紧固件》 JB/T 74~90 * 一对相配的法兰必须选用同一标准 法兰公称直径(DN) —与法兰相配的筒体、封头或管子的公称直径。 法兰公称压力(PN)
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