机械密封 第三章 过程装备与管道的静密封ppt课件.ppt

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1、第三章过程设备和管道的静密封一.垫片密封1.中低压设备和管道的垫片密封2.高压设备和管道的垫片密封二.胶密封1.带压注剂密封技术2.带压粘接密封技术前言1.垫片的定义垫片是一种夹持在两个独立的连接件之间的材料或材料的组合，其作用是在预定的使用寿命内，保持两个连接件间的密封。三点要求：密封结合面、对密封介质不渗透和不被腐蚀、能经受温度和压力的作用）由上图，垫片密封一般由（1）连接件（如法兰）、（2）垫片、（3）紧固件（如螺栓、螺母等）等组成决定某个接头的密封性时，必须将整个连接结构作为一个系统进行考虑垫片工作正常与否，除取决于垫片本身的性能外，还取决于系统的刚度和变形、接合

2、面的表面粗糙度和不平行度、紧固载荷的大小和均匀性等所以，研究密封：把系统的各个结构单独分析特性，然后在整合到一起2.垫片密封的泄漏方式（1）界面泄漏：占总泄漏的80-90%（2）渗透泄漏：占总泄漏的10-20%（3）吹出泄漏：事故性泄漏解决方法：对于（2）渗透泄漏，可通过选用不同材料的复合或机械组合形成不渗透性结构，或者使用较大的夹紧力使材料更加密实，减少以至消除泄漏对于（1）（3）与垫片的材料性质、接头的机械特征、密封面的性质和状态、密封流体的特性以及紧固件夹紧程度等有关。3.垫片的密封机理(1)初始密封——连接件初始装配时需要的密封产生初始密封的要求——压缩垫片，使其

3、与密封面间产生足够的压力（垫片预紧应力或称初始垫片比压）压缩垫片的作用——使垫片发生弹性或弹塑性变形，能够填塞密封面的变形和表面粗糙度，以堵塞界面泄漏的通道螺栓紧固件的垫片预紧应力的计算垫片应力——螺栓的数量N、拧紧螺栓的转矩M、螺栓系统的摩擦状况和垫片的压缩面积A，既或（2）（1）d—螺栓的名义直径；K—系数；F—单个螺栓的紧固力N—螺栓数目；Ag—垫片压缩面积垫片的预紧应力系数K变化范围：0.16~0.2与润滑状况有关，0.16指良好润滑的螺纹，0.2指润滑较差预紧垫片应力能否做到初始密封，与使用的垫片材料密切相关，不同的材料在相同的压缩量下得到的垫片应力是不相同的，

4、相同密封要求下所能密封的介质压力也不一样，或者说相同的介质压力下，得到的密封度不同（2）工作密封设备连接系统进行工作时，接头受到介质压力作用，密封面被迫发生分离。此时对垫片的要求:1）垫片能够释放足够的弹性应变能，以弥补分离量；2）留下足以保持密封所需要的工作（残留）垫片应力；3）弹性变形能还要补偿装置长期运行过程中任何可能发生的垫片应力松弛。此外，接头的不均匀的热变形，导致垫片应力的波动；因受热引起紧固件应力的松弛而减少了作用在垫片上的应力。可以用下式表示工作情况下垫片应力应变情况（3）如图所示，曲线表示上述两个过程中垫片的应力和变形的关系。所以，任何形式的垫片密封，首

5、先要在连接件的密封面和垫片表面之间产生一种垫片预紧应力。在理论上，垫片预紧力越大，垫片中贮存的弹性应变能越大，可用于补偿分离或松弛的余地越大。实际上，垫片预紧应力的合理值取决于密封材料的结构、密封度、环境因素、使用寿命和经济性等因素。一.中低压设备和管道的垫片密封1.法兰连接的一般考虑垫片-法兰-螺栓组成的连接结构的影响因素结构的完整性—整个结构的机械或热应力必须在材料的允许范围内设计的一般目的：对于已知的垫片特性，确定法兰和螺栓等结构的安全、经济尺寸，同时整个系统达到规定的密封要求（2）性能受到各个零件弹性的制约，尤其存在垫片时，整个结构表现出弹性行为。（1）螺栓与螺母

6、之间的摩擦关系复杂连接的密封性—泄漏率在允许范围内2.法兰连接标准（1）法兰类型用途容器法兰管道法兰密封面宽窄宽面法兰窄面法兰制造材料金属法兰非金属法兰连接方式焊接法兰非焊接法兰本节主要介绍钢制圆形法兰和管道法兰典型法兰的结构示意图（插图3-4）（2）法兰密封面型式法兰密封面的型式与大小和垫片的型式、使用场合和工作条件有关根据标准，将法兰密封面分为以下常用的几种，如图所示无约束全平面法兰—接触面积大，压缩应力较低，适用于软材料垫片或铸铁、搪瓷、塑料等低压法兰的场合突面法兰—较高的垫片应力，适用于较硬垫片材料和较高压力的场合半约束—凹凸密封面—使垫片免于遭受吹出的危险自紧式

7、—O形环密封面—主要用于金属或弹性体O形环的密封，依靠工作时的压力挤压O形环变形达到密封目的有约束—榫形面和环连接面—更具密封性，适用于压力、温度有波动，对介质密封性要求较高的场合“控制压缩垫片”—界面存在垫片，但螺栓预紧后，法兰面会发生金属与金属的接触（如图所示）特点：介质压力和温度波动时，垫片上的载荷不发生改变，接头保持在最佳的泄漏控制状态，同时螺栓也不承受循环载荷。3.垫片（1）垫片的一般结构上图为垫片的一般结构b—密封元件，阻止泄漏，通常为非金属材料，也可以是金属材料e—对于非金属材料的密封元件，可以插入金属材料予以增