高壓容器密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計與選用

高壓容器密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計與選用

0平墊密封的密封根據(jù)密封力，高壓設(shè)備的常見結(jié)構(gòu)類型可分為以下三種類型：（1）強制密封：平墊密封、卡扎里密封、透鏡密封等；（2）半自緊密密封：雙錐密封等；（3）自緊密密封：環(huán)密封b環(huán)密封、環(huán)密封c環(huán)密封、三角形密封、自緊自緊密封、om空心金屬環(huán)密封等。1高壓設(shè)備的常見結(jié)構(gòu)1.1彈性伸長的矯正金屬平墊密封是最常見的強制密封。預(yù)緊和工作壓力下,依靠筒體端部大法蘭上的主螺栓施加足夠的壓緊力來實現(xiàn)密封。預(yù)緊力的大小與墊片的寬度、墊片材料的屈服強度有關(guān)。工作時介質(zhì)壓力上升,軸向力通過頂蓋傳遞至主螺栓,使主螺栓發(fā)生彈性伸長,墊片隨之發(fā)生回彈,此時仍保持墊片上有一定的比壓。平墊密封結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、使用成熟,在直徑小、壓力不太高的場合密封可靠。當結(jié)構(gòu)尺寸大壓力高時,螺栓尺寸也較大,結(jié)構(gòu)笨重,裝拆不便,每次檢修都要更換墊片。金屬平墊密封的上述特點決定了它的適用范圍,一般僅用于溫度低于200℃、壓力小于32MPa、容器內(nèi)徑不大于800mm的場合。1.2壓升頂蓋磷壓雙錐密封是一種半自緊密封結(jié)構(gòu),保留了主螺栓。采用軟鋼和不銹鋼制作雙錐面密封墊,密封面為錐面。密封面上各開有兩條半圓形或三角形溝槽,密封面上設(shè)置軟金屬墊片。雙錐環(huán)用托環(huán)、螺釘固定在平蓋上。雙錐面的內(nèi)圓柱面與平蓋的圓柱支承面的間隙應(yīng)控制在一定范圍,保證預(yù)緊時內(nèi)圓柱面與平蓋貼緊,且雙錐環(huán)不發(fā)生壓縮屈服。當內(nèi)壓升高頂蓋上浮時,一方面靠雙錐環(huán)自身的彈性擴張而保持密封面上的比壓;另一方面靠介質(zhì)壓力使雙錐環(huán)沿徑向向外擴張,使密封面上的密封比壓進一步增大,進而達到密封效果。雙錐密封的特點:加工精度要求不太高,生產(chǎn)周期短,可以用在較大的壓力、溫度、直徑范圍內(nèi),由于徑向自緊作用,在壓力和溫度波動下密封性能良好,主螺栓預(yù)緊力比平墊密封小。但仍需大螺栓承受預(yù)緊力和軸向力,密封元件大,零件較多。1.3密封比壓的確定B形環(huán)密封是一種自緊密封,依靠B形環(huán)波峰和筒體、頂蓋上的密封槽之間的徑向過盈來產(chǎn)生密封面的初比壓,以達到預(yù)密封。當內(nèi)壓作用后,B形環(huán)向外擴張,密封比壓增加,保持很好的密封效果。B形環(huán)密封的特點:對連接結(jié)構(gòu)剛度要求低,適用于高壓和溫度波動較大的場合,壓力越高、直徑越大,密封效果越好。加工精度要求高,制造困難,拆卸不便,容易擦傷接觸面。1.4氟壓環(huán)密封的密封卡扎里密封有外螺紋、內(nèi)螺紋和改進卡扎里密封三種結(jié)構(gòu)形式?？ㄔ锩芊鈱儆趶娭剖矫芊?其特點是利用壓環(huán)和預(yù)緊螺栓將三角形墊片壓緊來保證密封,因而裝卸方便,安裝時預(yù)緊力小。介質(zhì)產(chǎn)生的軸向力由螺紋套筒承擔,不需要大直徑主螺栓。這種密封結(jié)構(gòu)適用于大直徑和較高的壓力范圍,但鋸齒形螺紋加工精度要求高,造價較高。1.5初始預(yù)緊密封組合密封伍德密封結(jié)構(gòu)是一種最早使用的自緊式密封結(jié)構(gòu)。安裝時,將頂蓋、壓墊、四合環(huán)、牽制環(huán)依次裝入,擰緊拉緊螺栓,使四合環(huán)貼住筒體,用牽制螺栓將頂蓋吊起而壓緊楔形壓墊,達到初始預(yù)緊密封。操作時,壓力載荷全部加到浮動頂蓋上,密封比壓隨介質(zhì)壓力上升而增加。伍德密封的特點是:溫度和壓力波動時,能保持良好的密封性能;介質(zhì)壓力產(chǎn)生的軸向力通過頂蓋傳遞給壓墊和四合環(huán),最后全部傳遞到上部筒體,沒有主螺栓,密封可靠。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重、零件多,加工精度要求高,安裝要求高。2頂蓋密封技術(shù)以上介紹的高壓密封結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點,不少專家和學(xué)者針對現(xiàn)有高壓密封存在的問題,在原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上改良設(shè)計出一些新型的高壓密封結(jié)構(gòu)。如北京化工大學(xué)的張云肖,陳平,錢才富等針對現(xiàn)有高壓容器頂蓋密封結(jié)構(gòu)存在的結(jié)構(gòu)笨重、裝拆不便等問題,設(shè)計了一種新型快開式高壓容器頂蓋密封結(jié)構(gòu)。該新型D形抗剪螺栓連接高壓密封結(jié)構(gòu),將頂蓋置于筒體端部法蘭內(nèi)部,采用軸向側(cè)削扁約圈螺紋的D形截面抗剪螺栓連接頂蓋和法蘭,D形螺栓一般固定在頂蓋或端部法蘭上。只需將D形螺栓旋轉(zhuǎn)90°,即可完全實現(xiàn)頂蓋與筒體端部的拆裝。密封元件采用C形環(huán)、O形環(huán)、B形環(huán)等密封墊片,可以利用內(nèi)壓的自緊作用,提高密封效果。新型D形抗剪螺栓連接高壓密封裝置技術(shù),由于頂蓋置于筒體端部法蘭內(nèi),可以大大減小頂蓋質(zhì)量,使整個結(jié)構(gòu)較緊湊;由于D形螺栓始終被套合固定在頂蓋或端部法蘭上,不必隨頂蓋卸被套合固定在頂蓋或端部法蘭上,不必隨頂蓋卸下,可以大大縮短維修裝拆時間,使得裝拆更加方便、迅速;D形螺栓連接還可以避免在裝拆過程中可能出現(xiàn)的螺紋“咬死”現(xiàn)象;且可省掉諸如液壓扳手、液壓拉伸機這樣貴重的裝拆輔助設(shè)備。該技術(shù)可以應(yīng)用于石油、化工、鍋爐及核能電站工業(yè)中的各種壓力容器的端蓋密封。3結(jié)局聲明高壓密封結(jié)構(gòu)有以下發(fā)展趨勢:3.1推廣進展之一:將頂蓋布置于正體中,以在頂蓋和筒體端部法蘭的許多相對位置關(guān)系中,只有將頂蓋置于簡體端部法蘭內(nèi)部,并與法蘭頂部齊平,才能使頂蓋重量最輕,法蘭高度最小。3.2內(nèi)壓軸向負荷和壓力損失的負荷由不同零件承擔，并由軸向彎曲螺釘頂蓋與筒體端都之間的承力構(gòu)件對高壓密封裝置的受力和裝拆有很大影響,如設(shè)計得當,可使密封裝置裝拆方便,受力合理。3.3小環(huán)密封，能單獨調(diào)整初密封和密封，減少密封面寬度，降低密封預(yù)測力將承力構(gòu)件與密封元件截