【正文】 分別采用 不同強度失效 設計準則 （ 3）法蘭強度校核條件 錐頸上的最大 軸 向應力 σH： tfH ][ ???tn][ ??σ取小值 法蘭環(huán)上的最大 徑 向應力 σR： tfR ][???tfT ][???法蘭環(huán)上的最大 環(huán) 向應力 σT： 80 密封裝置設計 錐頸部分和法蘭環(huán)所承受的力矩將重新分配，錐頸已屈服部分不能再承受載荷，其中大部分需要法蘭環(huán)來承擔，這就使法蘭環(huán)的實際應力有可能超過以上的強度條件。因此為使法蘭環(huán)不產(chǎn)生屈服，保證密封可靠， 尚需對錐頸部分和法蘭環(huán)的平均應力加以限制， 即 錐頸有少量屈服： tfRH ][2?????tfTH ][2 ?????及 焊接法蘭的角焊縫或活套法蘭的支承凸緣處的剪應力 τ： 預緊螺栓時： τ≤ [σ]n tn][?操作情況下： τ≤ 過程設備設計 螺栓法蘭連接設計 81 密封裝置設計 高壓密封設計 重量： 10%～ 30%，成本： 15%～ 40% （ 1）一般采用金屬密封元件，常用退火鋁、退火紫銅和軟鋼； （ 2）采用窄面或線接觸密封 ； （ 3）盡可能采用自緊或半自緊式密封，壓力越高，密封越可靠。 一、高壓密封的基本特點 二、高壓密封的結構形式 強制式密封，主螺栓預緊。與中低壓容器中常用的螺栓法蘭連接結構相似，只是將 寬面 非金屬墊片改為 窄面 金屬平墊片。常用退火鋁、退火紫銅或 10號鋼。 特點： (1)平墊密封 過程設備設計 82 密封裝置設計 過程設備設計 圖 428 平墊密封結構 1主螺母； 2墊圈； 3平蓋； 4主螺栓； 5筒體端部； 6平墊片 高壓密封設計 83 高壓平墊密封結構 密封裝置設計 過程設備設計 84 密封裝置設計 溫度 200℃ 、內(nèi)徑 1000mm的中小型高壓容器上。它的結構簡單，在壓力不高、直徑較小時密封可靠。但其主螺栓直徑過大，不適用于溫度與壓力波動較大的場合 。 應用： (1)平墊密封（續(xù)） （ 2）卡扎里密封 特點：強制式密封，利用壓環(huán)和預緊螺栓將三角形墊片壓緊 來保證密封，裝卸方便，安裝預緊力較小。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。 分類：外螺紋、內(nèi)螺 紋和改良卡扎里密封三種結構形式； 應用：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。 過程設備設計 高壓密封設計 85 密封裝置設計 1平蓋 2螺紋套筒 3圓筒端部 4預緊螺栓 5壓環(huán) 6密封墊片 圖 429 改進型卡 扎里密封 結構 過程設備設計 81 高壓密封設計 86 卡扎里密封結構 過程設備設計 密封裝置設計 87 密封裝置設計 預緊： 擰緊主螺栓，使雙錐環(huán)兩錐面上的軟金屬墊片和平蓋、筒體端部上的錐面相接觸并壓緊，達到足夠的預緊密封比壓；雙錐環(huán)本身徑向收縮，使間隙 g消失； （ 3）雙錐密封 特點：主螺栓預緊，徑向半自緊式密封。 內(nèi)壓升起，預緊密封比壓減小，雙錐環(huán)徑向回彈，使兩錐面上繼續(xù)保留一部分比壓；同時，雙錐環(huán)內(nèi)圓柱表面向外擴張，導致兩錐面上的比壓進一步增大，大于操作密封比壓。 工作： 過程設備設計 高壓密封設計 88 密封裝置設計 圖 430 雙錐密封結構 1主螺母； 2墊圈； 3主螺栓； 4平蓋； 5雙錐環(huán)； 6軟金屬墊片； 7筒體端部； 8螺栓； 9托環(huán) 過程設備設計 高壓密封設計 89 密封裝置設計 (4)伍德密封 特點： 軸向自緊式密封，最早使用的結構。無主螺栓連接，密 封可靠，開啟速度快，壓墊可多次使用；對頂蓋安裝誤 差要求不高；在溫度和壓力波動的情況下，密封性能仍 良好。但其結構復雜，裝配要求高，高壓空間占用較多。 預緊： 擰緊牽制螺栓，使壓墊和頂蓋及筒體端部間產(chǎn)生預緊密 封力。 工作： 內(nèi)壓升起，密封力隨壓力升高、頂蓋向上頂起而迅速增 大，同時卸去牽制螺栓與牽制環(huán)的部分甚至全部載荷。 設計： 壓墊和頂蓋之間按線接觸密封設計。壓墊與筒體端部接 觸的密封面略有夾角（ β=5176。 ），另一個與端蓋球形部 分接觸的密封面做成傾角較大的斜面（ α=30176。 － 35176。 ） “ C”形環(huán)密封、金屬 “ O”形環(huán)密封、三角墊密封、八角墊密封、 “ B”形環(huán)密封及楔形墊自緊密封（ ）等高壓密封結構。 （ 5）其它 過程設備設計 高壓密封設計 90 密封裝置設計 過程設備設計 圖 431 伍德密封結構 1頂蓋； 2牽制螺栓； 3螺母； 4牽制環(huán)； 5四合環(huán)； 6拉緊螺栓； 7壓墊； 8筒體端部 高壓密封設計 91 與容器密封一樣，要求具有密封性能良好、制造容易、 結構簡單合理、安裝維修方便等特點。 特殊 （ 6）高壓管道密封 特點 形式 強制式 平墊密封 自緊式 徑向自緊式 — 透鏡自緊式 ① 管道將承受很大的附加彎矩或剪力； ② 管較長，熱膨脹值大，受溫度波動影響大； ③ 要便于拆卸。 密封裝置設計 過程設備設計 高壓密封設計 92 密封裝置設計 過程設備設計 DDDR 圖 432 高壓管道的透鏡式密封 采用這種密封結構，管道與法蘭不用焊接，而用螺紋連接，因而特別適合不宜焊接的高強度合金鋼管的連接。 （ a）一般透鏡墊 （ b） 高溫透鏡墊 高壓密封設計 93 高壓管道的透鏡式密封 密封裝置設計 過程設備設計 94 密封裝置設計 即在保持密封元件原有的力學性能和回彈性能等特性的前提下， 通過改善密封表面接觸狀況來提高密封元件的密封性能。 ① 密封面電鍍或噴鍍軟金屬、塑料等，以提高密封面的耐磨 性能，保護密封面不受擦傷，同時降低實現(xiàn)密封所需的密 封比壓，減小預緊力，如在空心金屬 “ O”形環(huán)表面鍍銀； ② 密封接觸面之間襯軟金屬或非金屬薄墊片，如在雙錐密封 面襯退火鋁或退火紫銅等； ③ 密封面上鑲軟金屬絲或非金屬材料。 五、提高高壓密封性能的措施 （ 1）改善密封接觸表面 常用方法： 過程設備設計 95 密封裝置設計 （ 2）改進墊片結構 采用由彈性件和塑性軟墊組合而成的密封元件，依靠彈性件獲得良好的回彈能力和必要的密封比壓，同時依靠塑性軟墊獲得良好的密封接觸面。 圖 433 組合式 “ B”形環(huán) 過程設備設計 高壓密封設計 96 密封裝置設計 （ 3）采用焊接密封元件 應用： 容器或管道內(nèi)盛裝易燃、易爆、劇毒介質(zhì)，或處于高溫、高壓、溫度壓力波動頻繁等場合； 當容器或管道內(nèi)清潔、無需更換內(nèi)件時。 結構： 在兩法蘭面上先行焊接 不同形式的密封焊接元件，然后在裝配時再將密封焊元件的外緣予以焊接。 圖 434 焊接墊片密封結構 過程設備設計