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法兰复习题学习第1页/共39页 2第2页/共39页 3第六章容器零部件教学重点： 各零部件标准的选用。教学难点： 标准法兰的选用。第3页/共39页 4被连接件 连接件 密封元件 法兰联接图6-1 螺栓法兰连接结构1-螺栓 2-垫片 3-法兰第一节法兰联接 一、法兰联接结构与密封原理 1、密封组成第4页/共39页 5泄漏途径 密封原理压紧面泄漏 垫片渗漏 当压力介质通过密封口的阻力降大于密封口两侧的介质压力降时，介质就被密封住2、工作原理图6-1 螺栓法兰连接结构1-螺栓 2-垫片 3-法兰第5页/共39页 6通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏。可通过对渗透性垫片材料添加某些填充剂进行改良，或与不透性材料组合成型来避免“垫片渗漏”。沿着垫片与压紧面之间的泄漏，泄漏量大小主要与界面间隙尺寸有关。“压紧面泄漏”是密封失效的主要途径。垫片渗漏压紧面泄漏泄漏第6页/共39页 7压紧面泄漏垫片渗漏图6-2 泄漏形式第7页/共39页 8螺栓法兰连接的整个工作过程：图6-2（a）尚未预紧工况、 （b）预紧工况、 （c）操作工况（a）尚未预紧工况 将上、下法兰压紧面和垫片的 接触处的微观尺寸放大，表面 是凹凸不平的，这就是流体泄 漏的通道。（a）尚未预紧工况图6-3 密封机理图第8页/共39页 9（b）预紧工况（无内压） 拧紧螺栓，螺栓力通过法兰压紧面作用到垫片上。垫片产生弹性或屈服变形，填满凹凸不平处，堵塞泄漏通道，形成初始密封条件。 形成初始密封条件时垫片单位面积上所需的最小压紧力，称为“垫片比压力” ，单位为MPa。在预紧工况下，如垫片单位面积上所受的压紧力小于比压力y，介质即发生泄漏。引入概念1“预紧比压y”（b）预紧工况图6-3 密封机理图y值仅与垫片材料、结构与厚度有关。第9页/共39页 10通入介质压力上升密封比压下降导致垫片弹性压缩变形部分产生回弹，使压紧面上的密封比压力仍能维持一定值以保持密封性能。为保证在操作状态时法兰的密封性能而必须施加在垫片上的压应力，称为操作密封比压。操作密封比压往往用介质计算压力的m倍表示， m称为“垫片系数”。引入概念2“操作密封比压”（c）操作工况（c）操作工况 图6-3 密封机理图第10页/共39页 11二、法兰的结构与分类1、按法兰接触面分图6-４ 窄面法兰与宽面法兰第11页/共39页 12整体法兰将法兰与壳体锻或铸成一体或全焊透，典型的整体法兰有一个锥形的颈脖，故又称高（长）颈法兰。法兰受力后会使容器产生附加弯曲应力。2、按法兰与设备或管道的联接方式划分图6-5 整体法兰第12页/共39页 13整体法兰第13页/共39页 14整体法兰第14页/共39页 15松套法兰法兰不直接固定在壳体上或虽然固定而不能保证法兰与壳体作为一个整体承受螺栓载荷的结构。图6-6 松套法兰第15页/共39页 16松套法兰第16页/共39页 17螺纹法兰 法兰和管壁通过螺纹进行连接，法兰对管壁产生的附加应力较小。常用于高压管道。图6-7 螺纹法兰第17页/共39页 18螺纹法兰第18页/共39页 19圆形、方形和椭圆形3、按法兰形状分 图6-8 不同形状的法兰第19页/共39页 20三、影响法兰密封的因素预紧力应均匀地作用到垫片上，可采取减小螺栓直径、增加螺栓个数等措施来提高密封性能。预紧力不宜太大，否则使垫片整体屈服丧失回弹能力，甚至将垫片挤出或压坏。适当提高预紧力可增加垫片的密封能力，即在正常工况下保留较大的接触面比压力。预紧力使垫片压紧实现初始密封。1、螺栓预紧力第20页/共39页 21主要根据工艺条件、密封口径以及准备采用的垫片等进行（常用5种）选择形状和粗糙度应与垫片相匹配;使用金属垫片时其压紧面的质量要求比使用非金属垫片时高；压紧面表面不允许有刀痕和划痕；应能均匀地压紧垫片，保证平面度和垂直度。压紧面的质量要求 压紧面的型式2、压紧面（密封面）第21页/共39页 22平面型压紧面 优点：结构简单，加工方便。缺点：是接触面积大，需要的预紧比压大，螺栓承载大，故法兰等零件要求高、笨重，垫片易挤出，密封性能较差。使用压力P≤2.5MPa，有毒、易燃、易爆介质中不能使用。6-9 平面型压紧面第22页/共39页 23凹凸型压紧面 由一个凹面和一个凸面配合组成。垫片放凹面中。优点：便于对中，能防垫片挤出。可用在P≤6.4MPa，DN≤800mm6-10 凹凸型压紧面第23页/共39页 24榫槽型压紧面 一榫一槽密封面组成，优点是对中性好，密封预紧压力小，垫片不易挤出，不受介质冲刷，用于易燃易爆密封要求高处。缺点是更换较困难，榫易损坏。注意：应使固定在设备上的法兰为槽面,可拆下部分的法兰为榫面。