第六章化工容器的附件本章要求：一、熟悉附件的結(jié)構(gòu)及密封的原理；二、掌握法蘭、支座等附件的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；三、對附件會正確的選型和校核6.1法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)一、法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)一對法蘭（被聯(lián)接件）、一個(gè)墊片（密封元件）、若干個(gè)螺栓、螺母（聯(lián)接件）。二、密封原理第一頁，共三十九頁。

預(yù)緊前：由于墊片上無外力的作用，沒有產(chǎn)生變形，法蘭密封面的溝槽與墊片的表面形成通道，密封裝置未達(dá)到密封狀態(tài)。

預(yù)緊前預(yù)緊后預(yù)緊后：兩法蘭密封面間的間隙縮小，墊片受到擠壓發(fā)生變形，墊片材料將密封面的溝槽填滿，消除了介質(zhì)外泄通道，密封裝置達(dá)到密封狀態(tài)。此時(shí)作用在墊片上的壓緊力稱為初始密封比壓(W)

。

QQppWW第二頁，共三十九頁。工作時(shí)：當(dāng)在設(shè)備內(nèi)注入具有一定的壓力介質(zhì)后，由于軸向力的作用，使法蘭密封面間的間隙變大，墊片上的壓緊力減小。當(dāng)壓緊力小到一定值時(shí)，墊片材料不足以將密封面的溝槽填滿，介質(zhì)將發(fā)生泄漏，導(dǎo)致密封失效。因此，為防止密封失效，墊片上殘余壓緊力必須保持一定的值，此壓緊力稱為工作密封壓力(W-pS)。p工作時(shí)W-pSW-pS第三頁，共三十九頁。三、法蘭的分類（按連接方式）(1)整體法蘭平焊法蘭、對焊法蘭。(2)活套法蘭在化工設(shè)備中應(yīng)用較少。(3)螺紋法蘭主要用于高壓管道的聯(lián)接。第四頁，共三十九頁。6.2動密封(軸封)的結(jié)構(gòu)及工作原理軸封結(jié)構(gòu)主要有兩大類，填料箱密封和機(jī)械密封。

一、填料箱密封填料箱密封的結(jié)構(gòu)大體上如圖1所示，它是由襯套、填料箱體、填料環(huán)、壓蓋、壓緊螺栓等組成。工作原理是：被裝填在攪拌軸和填料函之間環(huán)形間隙中的填料，在壓蓋壓力的作用下，沿?cái)嚢栎S表面會產(chǎn)生徑向壓緊力。填料中的潤滑劑在徑向壓緊力的作用下被擠出，在攪拌軸的表面形成一

1-填料箱體；2-O形密封圈；3-水夾套；4-填料環(huán)；5-壓蓋；6-壓緊螺栓；7-襯套

填料密封的結(jié)構(gòu)

第五頁，共三十九頁。層極薄的液膜。這層液膜一方面使攪拌軸得到潤滑，另一方面起到阻止設(shè)備內(nèi)流體漏出或外部流體滲入的作用，而達(dá)到軸向密封的目的。填料箱密封的結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、檢修均較方便，因此應(yīng)用較為普遍。填料箱密封的種類很多，例如，有帶襯套的、帶油環(huán)的和帶冷卻水夾套的等多種結(jié)構(gòu)，以滿足不同的性能要求。

二、機(jī)械密封機(jī)械密封是一種比較新型的密封結(jié)構(gòu)。它的泄漏量少，使用壽命長，摩擦功率損耗小，軸或軸套不受磨損，耐振性能好，常用于高低溫、易燃易爆有毒介質(zhì)的場合。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，密封環(huán)加工精度要求高，安裝技術(shù)要求高，裝拆

第六頁，共三十九頁。不方便，成本高。機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)及工作原理見圖。機(jī)械密封的原理是：當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)置在垂直于轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)密封面（其中一個(gè)安裝在軸上隨軸轉(zhuǎn)動，另一個(gè)安裝在靜止的機(jī)殼上），通過彈簧力的作用，始終使它們保持接觸，并作相對運(yùn)動，使泄漏不致發(fā)生。機(jī)械密封常因軸的尺寸和使用壓力增加而使結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。

1-上、下靜環(huán)密封圈；2-下靜環(huán)；3-下動環(huán)；4-上、下動環(huán)密封圈；5-套筒密封圈；6-彈簧；7-上動環(huán)；8-上靜環(huán)；9-套筒；10-套筒緊定螺釘；11-密封腔；12-壓緊圈

機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)

第七頁，共三十九頁。6.3容器法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

一、容器法蘭的設(shè)計(jì)

容器法蘭有甲型平焊法蘭（JB/T4701—2000）、乙型平焊法蘭（JB/T4702—2000）、長頸法蘭（JB/T4703—2000）三種，設(shè)計(jì)時(shí)首先由法蘭的公稱壓力、公稱直徑由教材中的壓力容器法蘭分類及參數(shù)表確定其型式，然后根據(jù)法蘭型式及其、，由對應(yīng)的容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出法蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸。甲型平焊法蘭乙型平焊法蘭長頸法蘭第八頁，共三十九頁。二、密封面的型式管法蘭的密封面形式有平面密封面、凹凸密封面、榫槽密封面、錐型密封面、梯型密封面。密封面的形式可根據(jù)法蘭的公稱壓力和公稱直徑，由墊片使用表進(jìn)行確定。平面密封面凹凸密封面榫槽密封面第九頁，共三十九頁。三、墊片的設(shè)計(jì)墊片的類型:非金屬墊片、金屬墊片、纏繞式墊片、組合式墊片(見圖)。錐型密封面梯型密封面第十頁，共三十九頁。墊片選擇的基本原則：低溫、低壓選擇非金屬墊片；中溫、中壓及壓力波動較大的場合選擇纏繞式墊片(或組合式墊片)；高溫、高壓選擇金屬墊片。墊片的形式及材質(zhì)的確定見墊片使用表。非金屬墊片的結(jié)構(gòu)與尺寸標(biāo)注如圖。DODiS第十一頁，共三十九頁。四、螺栓、螺母的設(shè)計(jì)

螺栓、螺母的規(guī)格和數(shù)量由法蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸確定，螺栓的長度由法蘭的厚度、墊片的厚度、螺母的厚度、墊片的厚度、螺母的厚度、墊圈厚度、螺栓伸出長度確定(見圖)。由圖可按下式確定螺栓的長度。將上式計(jì)算的結(jié)果圓整至螺栓的長度系列即可。LδδShH(0.3~0.5)d第十二頁，共三十九頁。6.4鋼制管法蘭聯(lián)接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、管法蘭法蘭的設(shè)計(jì)管法蘭是壓力容器及設(shè)備與管道聯(lián)接的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件。我國現(xiàn)行兩大體系管法蘭標(biāo)準(zhǔn)見下表。我國管法蘭標(biāo)準(zhǔn)第十三頁，共三十九頁。在《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》中要求壓力容器的管法蘭優(yōu)先采用HG20592～20614-97，和HG20615～20635-97標(biāo)準(zhǔn)。《鋼制管法蘭型式、參數(shù)》HG20592-97和《板式平焊鋼制管法蘭》HG20593-97標(biāo)準(zhǔn)適用的壓力等級、與之匹配的管子的公稱直徑和外徑見表。管法蘭與鋼管的公稱直徑及管外徑(HG20592-97)第十四頁，共三十九頁。鋼制管法蘭的類型、代號：管法蘭的類型（HG20592—97）及法蘭蓋的類型如圖管法蘭的選型：將操作介質(zhì)的工作壓力pW圓整至符合(a)板式平焊法蘭

(b)帶頸對焊法蘭

(c)帶頸平焊法蘭

(f)螺紋法蘭

(g)對焊環(huán)松套法蘭

(d)承插焊法蘭

(e)整體法蘭

(h)平焊環(huán)松套法蘭

(i)法蘭蓋

(h)襯里法蘭蓋

第十五頁，共三十九頁。表中所規(guī)定的公稱壓力PN，即管法蘭的公稱壓力PN，根據(jù)接管的和管法蘭的，由管法蘭標(biāo)準(zhǔn)確定法蘭的類型。二、密封面的型式管法蘭的密封面形式有突面密封面、凹凸密封面、榫槽密封面、全平面、環(huán)連接面。密封面的形式可根據(jù)法蘭的公稱壓力和公稱直徑，由下表進(jìn)行確定。第十六頁，共三十九頁。三、墊片的設(shè)計(jì)墊片類型的確定與容器法蘭墊片相同，類型確定后由公稱壓力、接管公稱直徑查管法蘭墊片的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)出尺寸。管法蘭非金屬軟墊片的結(jié)構(gòu)見下圖、尺寸如表。管法蘭非金屬軟墊片（摘自JB/T

87—1994）第十七頁，共三十九頁。四、螺栓、螺母的設(shè)計(jì)

螺栓、螺母的規(guī)格和數(shù)量由法蘭的結(jié)構(gòu)和尺寸確定，螺栓的長度由法蘭的厚度、墊片的厚度、螺母的厚度、墊圈厚度、螺栓伸出長度確定。式中：—法蘭的厚度；—墊片的厚度；—螺母的厚度；—墊圈厚度；—螺栓的直徑，。將上式計(jì)算的結(jié)果圓整至螺栓的長度系列即可。6.5化工容器的支座一、立式容器的支座

(1)懸掛式支座

第十八頁，共三十九頁。分類：A型、B型。

A型B型A型選型的依據(jù)：容器放置在操作平臺上、且外部無保溫層。B型選型的依據(jù)：容器放置在樓板上或外部有保溫層。

護(hù)板筋板立板護(hù)板底板底板第十九頁，共三十九頁。

支座尺寸的設(shè)計(jì)步驟：①首先確定支座的類型，②根據(jù)設(shè)備的重量確定每個(gè)支座承受的重量（總重量/2），③由每個(gè)支座承受的重量、設(shè)備的DN查對應(yīng)支座的標(biāo)準(zhǔn)，確定支座的尺寸。

(2)支承式支座

適用于直徑較大和長度較小的容器。護(hù)板筋板底板護(hù)板第二十頁，共三十九頁。(3)裙式支座

適用于長度較大、露天安置的容器。

二、臥式容器的支座(1)支腿當(dāng)容器的直徑和長度較小時(shí)常采用支腿。第二十一頁，共三十九頁。(2)鞍式支座

鞍式支座是臥式設(shè)備中應(yīng)用最廣的一種支座，其結(jié)構(gòu)如圖。臥式設(shè)備一般用兩個(gè)鞍座支承，當(dāng)設(shè)備過長，超過兩個(gè)支座允許的支承范圍的，應(yīng)增加支座數(shù)目。同一直徑的鞍式支座分為輕型（A型）和重型（BⅠ，BⅡ，BⅢ，第二十二頁，共三十九頁。BⅣ，BⅤ）兩種，每種類型又分為F型（固定式）和S型（活動式）。F型和S型主要區(qū)別在地腳螺栓孔，F(xiàn)型是圓形孔；S型是長圓孔。兩者配對使用，目的是在容器因溫差產(chǎn)生膨脹或收縮時(shí)，S型支座可以滑動調(diào)節(jié)兩支座間距，降低容器產(chǎn)生的溫差應(yīng)力。

(3)鞍座的選型

①鞍座負(fù)荷的估算設(shè)備總質(zhì)量:每個(gè)鞍座承受的負(fù)荷為:②鞍座的初步選型根據(jù)貯罐的公稱直徑、每個(gè)鞍座承受的負(fù)荷，由鞍座的標(biāo)準(zhǔn)初選型號，并確定系列參數(shù)尺寸。

第二十三頁，共三十九頁。(4)圈式支座

適用于內(nèi)徑較大、壁厚較薄的化工容器。6.6化工容器的開孔及附件一、允許開孔直徑的范圍(1)圓筒

(2)凸型封頭或球殼且孔緣的投影距封頭的內(nèi)邊緣的距離不小于(3)錐形封頭

dDi≥0.1Di第二十四頁，共三十九頁。二、補(bǔ)強(qiáng)的方法(1)局部補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng):補(bǔ)強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu)及適用條件：材料的強(qiáng)度極限≤540MPa、補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度≤1.5(--殼體的名義厚度)、≤38mm

。

15DiDO0.5δM10-7H120o0.512M10-7H120oδ

>12156.3Ⅰδ第二十五頁，共三十九頁。Di=do+(3-5)Di=do+(3-5)50±5°2S/3A型

B型

Di=do+(16-20)Di=do+2Sn+(3-5)22±2°15±2°C型

D型

35±2°Di=do+(8-12)E型

50±5°Di=do+(3-5)F型

第二十六頁，共三十九頁。

補(bǔ)強(qiáng)圈的尺寸（摘自HG21506-92）(2)接管補(bǔ)強(qiáng)當(dāng)殼體上設(shè)置排管且管間距離較小時(shí)，采用接管補(bǔ)強(qiáng)即在開孔處通過局部增大接管的壁厚，以達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。WXYZh1h2B≤2d第二十七頁，共三十九頁。(3)整體補(bǔ)強(qiáng)通過提高筒體或封頭的厚度達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的目的。三、補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法目前使用的設(shè)計(jì)方法有：等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)法、極限設(shè)計(jì)法。等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)法：用于補(bǔ)強(qiáng)金屬的面積不小于開孔被削弱的金屬面積。判斷是否需要補(bǔ)強(qiáng)的準(zhǔn)則：若A＞A1+A2+A3；則需要補(bǔ)強(qiáng)，需要補(bǔ)強(qiáng)的面積為:A4

＞A-(

A1+A2+A3)；若A

≤A1+A2+A3

；不需要補(bǔ)強(qiáng)。第二十八頁，共三十九頁。A—開孔后被削弱的金屬面積；

A1

—?dú)んw起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積；

A2

—接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積；

A3

—焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積四、等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)殼體上開孔后被削弱的金屬面積A的計(jì)算內(nèi)壓圓筒、凸型封頭：外壓容器：式中：d—開孔直徑，d=di+2C；So—?dú)んw計(jì)算厚度，dA1A2A3B

=2dSntWXYZCSetSOSeCSnh1h2C2第二十九頁，共三十九頁。

—強(qiáng)度削弱系數(shù)，（＞1.0，取1.0）；—接管名義厚度(2)殼體起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算(3)接管起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算(4)焊縫起補(bǔ)強(qiáng)作用金屬面積的計(jì)算第三十頁，共三十九頁。(5)補(bǔ)強(qiáng)圈的壁厚五、附件(1)接管接管的作用：連接設(shè)備、輸送管道、安裝各種儀表等。接管的結(jié)構(gòu)：焊接接管、鑄造接管、螺紋接管。

l第三十一頁，共三十九頁。接管長度的確定：由接管的公稱直徑和有無保溫層的要求確定。

第三十二頁，共三十九頁。(2)凸緣當(dāng)要求管口長度很短時(shí)，可采用能與管法蘭直接裝配的凸緣，凸緣已有標(biāo)準(zhǔn)系列，其缺點(diǎn)是雙頭螺栓在螺紋孔內(nèi)折斷后，取出比較困難。由于凸緣與管法蘭配用，聯(lián)接尺寸由選用的管法蘭確定。(3)手孔和人孔設(shè)置人孔、手孔的目的是為了安裝、維修、檢查設(shè)備內(nèi)部的附件。由短筒體、法蘭、圓形平板封頭、手柄、墊片及若干個(gè)螺栓、螺母組成

。其結(jié)構(gòu)見圖。

第三十三頁，共三十九頁。

人孔已有標(biāo)準(zhǔn)系列，常用的人孔標(biāo)準(zhǔn)有碳素鋼、低合金鋼人鋼人孔(HG21514～21535-95)和不銹鋼制人孔等。

圓形人孔的直徑一般為：400、450、500、600橢圓形人孔的直徑一般為：400×250、380×280手孔的直徑一般為：DN150、DN250

設(shè)計(jì)人孔時(shí)，根據(jù)容器的公稱直徑DN、公稱壓力1-短筒體；2-墊片；3-手柄；4-人孔蓋；5-管法蘭；6-設(shè)備筒體123456Di第三十四頁，共三十九頁。PN、設(shè)計(jì)溫度、材質(zhì)、介質(zhì)及使用要求等條件，由人孔標(biāo)準(zhǔn)確定人孔的結(jié)構(gòu)、各零件名稱、材質(zhì)及尺寸。(4)視鏡