八角垫和椭圆垫密封及其在冷换设备上的应用_段子明

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1、石油化工设备技术,1997,18(5)·13·静设备Petro-ChemicalEquipmentTechnology八角垫和椭圆垫密封及其在冷换设备上的应用段子明延炼石油化工股份有限公司洛川727406摘要介绍了八角垫和椭圆垫的密封原理、材料选用、规格尺寸及在冷换设备上的应用实例。关键词八角垫和椭圆垫密封原理应用冷换设备所采用的密封形式一般可分为三大较困难。类:强制式密封、自紧式密封和半自紧式密封。强制密封是依靠螺栓的拉紧力来保证平盖(或封头)与密封件以及筒体端部(或法兰)与密封件之间具有一定的压紧力

2、,以达到密封。自紧式密封则是依靠它们各自结构上的特点,当压力升高后密封件与平盖、筒体端部之间的压紧力自动加大,从而达到密封的目的;螺栓仅用来产生初始密封所需要的压紧力。自紧式密封比强制式密封可靠,尤其是当内压比较高时或压力与温度有波动时自紧式密封的优点更为显著。半自紧式密封兼有强制与自紧式密封的图1八角垫密封结构特点。下面介绍一种在延炼石化股份有限公司使用八角形垫和椭圆形垫在我国石油行业又俗称并取得预期效果的径向自紧式密封——八角垫和椭“土钢圈”。这种密封垫的密封面窄,螺栓载荷不太圆垫密封,以供参考。大

3、,密封面的表面粗糙度要求不太高,但却能封住1八角垫和椭圆垫密封概述很高的压力。其结构示意如图3所示。当内压p上1.1八角垫和椭圆垫密封原理升时,密封面上的密封比压也跟着上升,克服了强八角垫和椭圆垫密封结构是在开有梯形槽的法制密封由于内压p上升后密封比压反而下降,造成兰密封面内放入八角形或椭圆形(一般加工成长圆介质易渗漏的问题。形)截面的金属环形垫圈,如图1、图2所示,其中八角形用得较多,而椭圆形密封效果较好,但加工(收稿日期:1996-11-04)4结论a.用边界曲率为零的封头与等厚度圆筒联接,参考文献

4、在理论上解决了变形不协调问题,但实际上这种不1李业勤.压力容器新型封头设计.压力容器,1988,5(3):39～43协调因素已经转移到封头的转角区内,如不增加封2周明波.立方曲线形封头.压力容器,1994,11(4):68头的深度则会使这一区域应力分布恶化。～73b.目前,在制造水平方面难以保证边界曲率为3丑津士.化工炼油设备制造工艺.北京:化学工业出版零的封头对边界形状的要求。社.1988,106c.中低压容器最常用的标准椭圆封头在与等4余国琮.化工容器及设备.北京:化学工业出版社.厚度筒体联接时不需

5、考虑边缘影响。1980,100·14·石油化工设备技术1997年m——垫片系数。以DN700,PN2.5的冷换设备外头盖螺栓载荷为例进行比较。采用八角垫或椭圆垫时:dm=82.5cm;h=2.0cm;Dg=85.3cm;b=0.5cm;m=3.0;T=23°。图2椭圆垫密封结构π2Q=Q1+Q2=dmp+πdmhptgα4π2=(×82.5+π×82.5×2.0×tg23°)p4≈5566p采用平垫(如缠绕垫)时:π2W=H+Hp=Dgp+2πbDgmp4π2=(×85.3+2π×0.5×85.3×3.

6、0)p4≈6519pQ5566p≈≈85.4%W6519p图3密封面结构示意图即操作状态下采用八角垫或椭圆垫密封的螺栓1.2八角垫或椭圆垫密封与强制密封螺栓载荷的载荷约为采用缠绕垫强制密封的85%。比较1.3八角垫和椭圆垫材料操作时八角垫或椭圆垫密封的螺栓载荷垫圈材料的硬度应比密封槽处的硬度低HB30Q=Q1+Q2～40,垫圈推荐使用材料及其硬度要求见表1。式中:Q1——内压作用下平盖或外头盖上的轴向力表1垫圈推荐使用材料及其硬度π2Q1=dmp,N;4最高硬度材料Q2——垫圈受内压作用所产生的自紧作用

7、力HBHRB的轴向分力Q2=πdmhptgα,N;纯铁9052p——内压力,MPa;低碳钢12070h——垫圈高度,cm;对椭圆垫圈应代入h1Cr5MO13074值。0Cr1317087操作情况下强制密封的螺栓载荷:0Cr18Ni916084π200Cr19Ni1015081W=H+Hp=Dgp+2πbDgmp40Cr17Ni14MO216084式中:H——总的流体静压轴向力,N;00Cr17Ni14MO215081Hp——连接接触面总压紧载荷,N;Dg——载荷作用处垫片的直径,cm;1.4八角垫和椭圆

8、垫尺寸规格b——垫片有效密封宽度或法兰接触面压紧八角垫和椭圆垫已纳入美国API和日本JPI宽度,cm;标准,八角垫尺寸用到O1022mm,椭圆垫尺寸用到第18卷第5期段子明.八角垫和椭圆垫密封及其在冷换设备上的应用·15·φ692mm,国外引进的氨合成塔,八角垫用到热器密封面没有发现渗漏痕迹。表3是延炼石化股O1143mm。份有限公司采用八角垫和椭圆垫密封的换热器工况国产换热器使用八角垫和椭圆垫尺寸规格也已参数。标准化,不同规格换垫器不同位