资源描述：
《卡箍连接的应用及设计探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2003年第5期·21·卡箍连接的应用及设计探讨阮春田张嘉林(武汉医药设计院,武汉430077)摘要简单介绍卡箍连接的优点及其设计方法。关键词容器卡箍连接设计应用GMP1工程应用制造成本可降低。3)法兰连接制造方便,制造精度要求不高,而卡在医药工程设计中,压力容器的设计与化工行箍连接高颈与卡箍是面接触,对接触面加工要求相业相比有其特殊性,制药厂所用的压力容器,其容积对较高一些,卡箍的形状也比法兰复杂一些,从制造一般都比较小,特别是洁净室里面所用容器容积更上来讲要复杂一些。小,温度和压力都很低,但对材料和结构要求较高。4)法兰连接应用广泛,使用和维护都有丰富的压力容器的设计除了满足G
2、B150及相关标准要求经验,而卡箍连接因为应用很少,没有使用经验,一外,根据GMP的规范要求,还要求设备的设计与安般不大容易被接受。装应符合药品生产及工艺的要求,易于清洗、消毒或5)由于没有商品化的成品,卡箍连接得自行设灭菌,特别是洁净室内的设备应能满足在位清洗和计和制造,造成成本增加和设计制造周期加长。在位灭菌。设备的材质选择应严格控制。与药品直接虽然法兰连接有许多的优点,但法兰连接有其接触的零部件均应选用无毒、耐腐蚀,不与药品发生固有的缺陷:连接件多。螺柱或螺栓数量很多,对于化学变化或吸附药品的材质。与药品直接接触的设一个PN0.6DN500的法兰连接螺柱有20套,对于快备内表
3、面及工作零件表面应平整、光滑、无死角,易开结构法兰,连接件更多。连接件太多的直接后果就清洗与消毒。是清洗不方便,很难清洗干净。对化工行业来说,这快开结构的应用上,目前快开法兰的结构复杂,并不是非常重要,但对制药行业来说,却可能是致命连接件多,要做到彻底的清洗确实很难,特别是外部的。清洗。而在洁净室内应用的设备又必须要求做到易对于卡箍连接,它有两大优点:清洗和灭菌。1)结构紧凑,易于清洗。卡箍连接由两个高颈环卡箍结构装拆方便,结构简单,清洗非常方便,和两个半圆卡箍组成,由四个螺栓连接固定,安装完在洁净管道中已得到广泛的应用。国外在压力管道后外表面整齐,没有局部沟槽,清洗方便,很适合对
4、及小直径容器方面应用很多。它与传统的法兰连接洁净度有要求的的场合。相比较,具有结构简单,装拆方便等优点,但由于种2)拆卸方便,卡箍连接只要四个螺栓连接。种原因,卡箍连接结构在国内设备设计中的应用很少,究其原因,主要有以下几点:2设计计算1)法兰连接已标准化,可以简化设计过程。根卡箍连接计算较为复杂,本文计算按文[1]公式据设计条件直接选用,无需强度计算,而且结构尺寸进行。现以一个PN0.6DN500卡箍连接为例。已序列化。而卡箍连接结构尺寸需要自己设计,强度1)设计参数也需要重新计算,设计成本较高。公称直径Di=500mm,设计压力P=0.6MPa,设2)由于法兰连接已标准化,适合
5、大批量生产,计温度:80°C,材料:0Cr18Ni9,其它参数选取:·22·化工设备与管道第40卷[σ]=137MPa垫片系数m=2,单位压紧载荷y=11MPa材料静摩擦系数f=0.15,摩擦角μ=arctg(f)=卡箍载荷处到FG距离SG=0mmo8.53垫片宽N=18mm;bo=9.00mm;b=7.59mm。2螺栓取用:M16×4,A=804.25mm2)结构尺寸见图垫片选用:石棉板500-0.6JB4704-92由于设备直径压力不大,固取δ0=δ1,φ=15°,其它尺寸见图1。σ3=7.46<0.8[σ]=109.60MPa3)计算过程σ4=0.48<0.8[σ]=109.
6、60MPa由设计参数可算出:c)卡箍计算高颈内径到凸肩环重心距离δ=12.20mm综合各种工况由以上载荷可计算出各项应力:4高颈凸肩环对中性轴的惯性距Ih=12638mmσ5=109.55<1.5[σ]=205.50MPa4卡箍对于其全截面的惯性距Ic=63950mmσ6=182.55<1.5[σ]=205.50MPa2卡箍横界面的总有效面积Ac=857.10mmσ7=13.84<0.8[σ]=109.6MPa卡箍体内表面到其重心距离X=-2.49mmσ8=115.73<[σ]=137.00MPa2卡箍凸耳螺纹根部面积Ab=401.92mmσ9=6.32<1.6[σ]=219.20
7、MPa螺栓中心至卡箍重心的径向距离eb=42.49mm3结束语a)螺栓计算卡箍的强度计算虽然麻烦,但难度并不算太大,综合三种工况(操作,垫片就位及装配)时最大结构尺寸的确定也有规律可循.从计算结果可知,2载荷可计算出所需螺栓总截面积Am=161.24mm高颈部分各项应力都很小,在确定结构尺寸时可不<0.5A,满足要求。用考虑强度问题,以结构设计为主。卡箍和高颈之间b)高颈计算的接触应力也很小,可不考虑。从卡箍结构图中我们由以上各载荷可计算出高颈总力矩Mo=可以看出,卡
