1、墊片密封,第二節(jié)高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,1.2高壓設(shè)備的密封： 高壓設(shè)備密封的特點； 高壓設(shè)備密封分類； 平墊密封； 卡扎里密封； 雙錐環(huán)密封； 伍德密封； O形環(huán)密封； 三角墊密封； 其他形式密封,密封技術(shù),墊片密封,高壓容器密封的特點：a. 采用金屬墊片:高壓密封的墊片比壓很大,非金屬墊片材料往往無法滿足.常用的金屬墊片材料為延性好的退火鋁、退火紫銅、軟鋼及不銹鋼等。b. 采用窄面密封：窄面密封有利于提高墊片比壓，減少總的密封力，減小螺栓、法蘭和封頭的尺寸。有時變采用線接觸密封代替窄面密封以大大降低總的密封力。c. 盡可能用自緊密封：利用介質(zhì)的壓力在密封部們產(chǎn)生附加的密封比壓，

2、以阻止介質(zhì)的泄漏。介質(zhì)壓力越高，墊片壓得越緊，密封就越可靠。因些，預(yù)緊力不需要很大，相應(yīng)的連接件的尺寸就可減小，并能保證壓力和溫度有波動時連接的緊密性。因此，自緊密封要比中低壓容器中常用的強制密封的結(jié)構(gòu)更為可靠、緊湊。,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,根據(jù)密封作用力的不同，高壓密封可分為三類：a. 強制密封：依靠擰緊主螺栓使頂蓋、密封元件和筒體端部之間具有一定的密封比壓從而實現(xiàn)密封。內(nèi)壓上升后，螺栓伸長，頂蓋上浮，密封比壓減小。因此，強制型密封要求大的螺栓力，使墊片在操作狀態(tài)下仍有較大的殘余壓緊力，以保證墊片、頂蓋與筒 體端部之間的可靠密封。如平墊密封、卡扎時密封、透鏡墊密封b. 半

3、自緊密封：利用螺栓預(yù)緊載荷使密封元件產(chǎn)生變形并提供建立初始密封的比壓，當(dāng)壓力升高，由于密封結(jié)構(gòu)的自緊作用，密封面上的密封比壓也隨之上升，從而保證連接的密封性能。如雙錐形環(huán)、八角墊、橢圓墊。c. 自緊密封：利用其結(jié)構(gòu)特點，使墊片、頂蓋和筒體之間的密封比壓隨工作壓力的升高而增大。在預(yù)緊時,為建立初始密封所需施加的螺栓力較小，故可以不用大徑螺栓。如“C”形環(huán)密封、“O”形環(huán)密封、三角墊密封、楔形墊密封、伍德密封。,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（1）平墊密封:平墊密封的結(jié)構(gòu)見圖，頂蓋和筒體端部的密封面上均有三條三角環(huán)形溝槽。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

4、密封可靠，但當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸大壓力高時，螺栓尺寸也大，結(jié)構(gòu)笨重、裝拆不便，每次檢修都得更換墊片，一般適用于溫度不高，壓力及溫度波動不大的中、小型高壓設(shè)備上.使用范圍：壓力低于32MPa；溫度低于800oC；直徑小于80mm；壓力和溫度波動不大。,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（2）卡扎里密封;密封力和內(nèi)壓力由預(yù)緊螺栓和筒體上的鋸齒螺紋分別承受，套筒具有上下兩段鋸齒形螺紋，下段與筒體聯(lián)接部分為連續(xù)螺紋，上段開有6個間隔為30槽的間斷螺紋，裝配時只需將頂蓋插入套筒后旋轉(zhuǎn)30即可，由于緊固件采用螺紋長套筒，因而省去了大直徑的主螺栓，拆裝方便，在同樣操作壓力下，螺紋套筒的軸向變形遠(yuǎn)小于螺栓的軸向

5、變形，因此安裝時所需預(yù)應(yīng)力較小,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),缺點： 螺紋套筒可能銹蝕 而拆卸困難。 （螺紋套筒可用 主螺栓代替）,卡扎里密封,墊片密封,（3）雙錐環(huán)密封:雙錐密封為半自緊式密封，結(jié)構(gòu)如下：1）雙錐密封面上墊有厚度為1mm左右的軟金屬墊片。2）雙錐環(huán)的密封面上開有二條半徑為11.5mm、深1mm左右的半圓形溝槽或深1mm左右的三角溝槽。3）頂蓋上放置雙錐環(huán)處的圓柱支承面上開有幾條縱向半圓形溝槽。4）雙錐環(huán)的內(nèi)圓柱面與頂蓋的圓柱支承面之間，其徑向間隙應(yīng)控制在=（0.10.15）%D1范圍內(nèi)。D1為雙錐環(huán)的內(nèi)圓柱面直徑，mm。5）錐角=30。6）雙錐環(huán)密封面的粗糙度Ra為3.2m

6、，頂蓋及筒體端部密封面的粗糙度為Ra=3.21.6m,雙錐密封當(dāng)受內(nèi)壓力時，介質(zhì)進入雙錐環(huán)與頂蓋的環(huán)形間隙中，使雙錐環(huán)徑向擴張，產(chǎn)生自緊作用。螺栓預(yù)緊力較小。雙錐密封結(jié)構(gòu)簡單，加工精度要求不太高，在溫度、壓力有波動的場合密封可靠。雙錐密封適用于設(shè)計壓力6.435MPa、溫度0400、封口內(nèi)徑4002000mm的壓力容器。具體應(yīng)用舉例：用于直徑1300mm、壓力32MPa的合成塔，直徑達(dá)2800mm的繞帶容器，以及壓力200MPa、溫度小于300的超高壓容器上,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（1）伍德密封:伍德密封的結(jié)構(gòu)見圖。該結(jié)構(gòu)是目前高壓加氫裝置上使用較為滿意的一種高壓自緊式密封

7、，其密封機理是靠密封環(huán)殼體錐面及浮動頂蓋的凸形面接觸來實現(xiàn)的，借預(yù)緊螺栓達(dá)到預(yù)緊作用。當(dāng)工作時，介質(zhì)壓力通過浮動頂蓋傳遞到密封環(huán)上，從而產(chǎn)生自緊作用。四合環(huán)是可拆卸的，由四部分組成并用螺栓聯(lián)接，四合環(huán)和密封環(huán)之間做成斜面，這樣可越拉越緊。密封環(huán)三面做成斜形，給自緊作用建立了先決條件。由于頂蓋1可以自由移動，故溫度、壓力有波動時密封性能良好，且有自緊作用。開啟速度快，適用于快開的場合。該結(jié)構(gòu)雖然沒有大螺栓，但密封結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件多、組裝時要求高，加工精度要求高。使用范圍：直徑D=600800mm，溫度t350，壓力p30MPa,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),1、全自緊式密封，壓力和溫度的波動不

8、會影響密封可靠性。圓弧密封面,可自動對中. 2、取消了主螺栓，使筒體端部尺寸減小。 零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。,優(yōu)點,缺點,伍德密封,墊片密封,（5）“C”形環(huán)密封:C形環(huán)的材料可選用鋼20、16Mn、15MnV，1Cr18Ni9Ti等。選用時應(yīng)注意C形環(huán)的硬度應(yīng)略低于相接觸的密封元件密封面的硬度。C形環(huán)預(yù)密封時的壓下量可取環(huán)總高H的5%。優(yōu)點:C形環(huán)密封靠卡箍斜面的作用使密封面獲得密封力。結(jié)構(gòu)簡單，制造較方便，預(yù)緊力小，適用于無主螺栓的快開聯(lián)結(jié)構(gòu)和溫度、壓力有波動的場合。在小化肥的高壓容器中用的較多，密封性能良好 。缺點：加工精度高，沒有成熟應(yīng)用于大直徑的場合。,應(yīng)用范圍:壓力低于32MPa;溫度小

9、于350 C直徑小于1000mm,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（6）“O”形環(huán)密封形環(huán)密封的局部結(jié)構(gòu)見圖29.10-17，O形環(huán)密封因耐高溫、耐腐蝕、氣密性好，故特別適用于高溫，高壓及高真空密封，不僅可以用于小直徑而且可以用于大直徑的密封。應(yīng)用范圍：壓力：280，350700MPa;溫度：400600 C;,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（7）三角墊密封:三角熱密封的結(jié)構(gòu)見圖，三角墊密封圈在自由狀態(tài)下的直徑略大于密封槽的直徑，擰緊螺栓時，端蓋與圓筒體頂端靠合，三角墊徑向壓縮，與上下密封槽貼合，在上下端點處產(chǎn)生預(yù)緊密封壓力，內(nèi)壓力作用時，三角墊向外彎曲，其錐面與密封槽錐

10、面緊密扣合，實現(xiàn)密封. 優(yōu)點：密封性好，開啟方便，預(yù)緊力小，結(jié)構(gòu)緊湊；適用于壓力和溫度波動的高壓容器。 缺點：三角墊尺寸公差和粗糙度規(guī)定較嚴(yán)，制造困難，成本高，安裝時需特別謹(jǐn)慎。三角墊密封適用范圍為：D1000mm，t350，p10MPa的壓力容器，亦有用于D1000mm，p=2035MPa的場合的,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（8）其他形式的高壓密封:B形環(huán)密封的局部結(jié)構(gòu)見圖.B形環(huán)密封是依靠B形環(huán)波峰和法蘭、頂蓋上密封槽之間的過盈達(dá)到預(yù)緊密封。當(dāng)內(nèi)壓作用后，B形環(huán)向外擴張，密封壓力增加。由于B形環(huán)和法蘭、頂蓋之間存在過盈，因此裝拆不便，密封面易被擦傷，緊固件可用螺栓聯(lián)接或卡環(huán)

11、聯(lián)接。加工精度和粗糙度要求高，制造困難，使用范圍：D1000mm，p=30300MPa，t350。,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,1.2.2高壓管道密封： 高壓管道密封的特點； 透鏡墊密封； 八角墊、橢園墊密封； 齒形墊；,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,特點：高壓管道的密封通常采用強制密封，由于高壓管在現(xiàn)場安裝，所以對連接的尺寸精度要求不如容器高，加之管道振動、有熱載荷等給法蘭連接帶來很大的附加彎矩或剪力，造成密封困難。因此高壓管道的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)給予特殊的考慮。如管道與法蘭的連接不用焊接，而采用螺紋連接，這樣當(dāng)連接管道不直或管道振動、有熱載荷時，法蘭的附加彎矩大為減少

12、。其二是采用球面或錐面的金屬墊片，形成球面與錐面或錐面與錐面的接觸密封。,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（1）透鏡墊密封特點：密封性能好，但由于屬于強制密封，結(jié)構(gòu)較大，密封面為球面與錐面相接觸，易出現(xiàn)壓痕，零件的互換性能差。,1.2高壓設(shè)備的法蘭連接,密封技術(shù),墊片密封,（2）八角墊和橢圓環(huán)密封八角墊和橢圓墊密封的結(jié)構(gòu)如下，八角墊和橢圓墊密封屬于徑向自緊密封。墊圈的平均直徑比墊槽平均直徑略大，靠墊圈與墊槽的內(nèi)外斜面（主要是外斜面）接觸，并壓緊而形成密封。墊圈與墊槽斜面的角度一般為23。八角墊密封廣泛使用在高壓管線上，在引進的大型設(shè)備上也有不少應(yīng)用，如德國造的加氫反應(yīng)器上等,1.2高

13、壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（3）齒形墊片密封,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,1.2.3超高壓容器密封： B形環(huán)密封； Bridgeman密封； 楔形環(huán)密封,1.2 高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,考慮因素：a. 操作壓力、溫度的波動及其變化b. 容器的幾何尺寸及操作的空間的限制c. 容器接觸介質(zhì)對材質(zhì)的要求超高壓密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計選用依據(jù)以下幾個方面：a. 在正常操作和壓力溫度波動的情況下都能保證良好的密封b. 結(jié)構(gòu)簡單，加工制造以及裝拆檢修方便c. 結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，元件少、占有高壓空間少。d. 能重復(fù)使用,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（1）B形環(huán):B形環(huán)密封

14、的局部結(jié)構(gòu)見圖.B形環(huán)密封是依靠B形環(huán)波峰和法蘭、頂蓋上密封槽之間的過盈達(dá)到預(yù)緊密封。當(dāng)內(nèi)壓作用后，B形環(huán)向外擴張，密封壓力增加。由于B形環(huán)和法蘭、頂蓋之間存在過盈，因此裝拆不便，密封面易被擦傷，緊固件可用螺栓聯(lián)接或卡環(huán)聯(lián)接。加工精度和粗糙度要求高，制造困難，使用范圍：D1000mm，p=30300MPa，t350。 特點：自緊徑向密封，連接結(jié)構(gòu)剛度要求低；壓力越高，直徑越大密封越好；結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便；加工精度要求高；易損傷，重復(fù)性差,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（2）bridgman密封：結(jié)構(gòu)如圖操作： 預(yù)緊 操作特點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，沒有特殊加工或者加工要求很高的零件，所以

15、加工方便、制造成本低。缺點：主要元件都裝在容器內(nèi)部，占用較多的空間，由于大直徑螺紋加工的困難，主要用于小直徑場合。范圍：壓力低于700MPa; 直徑小于300mm.,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（3）楔形墊密封:楔形密封為自緊密封，其結(jié)構(gòu)見圖。由于浮動頂蓋可自由移動，在溫度、壓力有波動的情況下仍能保持良好的密封性能、螺栓預(yù)緊力較小。因采用軟金屬密封墊，易被擠壓在頂蓋和壓環(huán)的間隙中，拆卸困難,1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（4）組合密封結(jié)構(gòu),1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（4）組合密封結(jié)構(gòu),1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（4）組合密封結(jié)構(gòu),1.2

16、高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（4）組合密封結(jié)構(gòu),1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),墊片密封,（4）組合密封結(jié)構(gòu),1.2高壓設(shè)備的密封,密封技術(shù),課后思考題,對墊片密封來說,密封流體泄漏的方式有哪幾種,各有什么特點,防止泄漏的措施各是什么? 墊片密封的密封機理是什么,需要滿足的條件是什么? 法蘭連接設(shè)計的一般考慮是什么,需要滿足哪些條件? 法蘭分哪些類型,各有什么特點,繪出其基本圖形.法蘭密封面有哪些形式,各有什么特點?法蘭密封的粗糙度對墊片密封系統(tǒng)有什么影響,應(yīng)如何選擇法蘭密封的粗糙度. 法蘭的標(biāo)準(zhǔn)大體分成哪兩類,法蘭選擇的因素有哪些,應(yīng)如何進行選擇法蘭類型? 墊片的基本結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成,各有什么作用. 墊片的基本類型有哪些,應(yīng)用場合有何不同,各有什么特點?最常的有哪些? 墊片的力學(xué)性能有哪些,各是什