密封的幾種形式

1、1高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 高壓下的密封設(shè)計，從密封原理與密封結(jié)構(gòu)上總的原則如下。l采用金屬墊圈高壓密封面的比壓大大超過中低壓容器的密封比壓才能滿足高壓密封的要求，非金屬墊片材料無法達到如此大的密封比壓。高壓容器常用的金屬墊圈是延性好的退火鋁、退火紫銅或軟鋼。l采用窄面密封代替中低壓容器中的寬面密封有利于提高密封面比壓，可大大減少總的密封力，減小密封螺栓的直徑，也有利于減小法蘭與封頭的結(jié)構(gòu)尺寸。甚至將窄面密封演變成線接觸密封。l利用介質(zhì)壓力達到自緊密封利用介質(zhì)的高壓來幫助密封。首先使墊圈預(yù)緊，工作時隨壓力提高使墊片壓緊，達到自緊的目的。自緊式密封比中低壓容器中常用的強制密封更為可靠和緊湊。2高壓密封

2、的結(jié)構(gòu)形式 l 依靠緊固件(螺栓)壓緊墊圈達到預(yù)緊并保證工作時也能密封，稱為強制密封。l 常見的強制式高壓密封結(jié)構(gòu)是平墊密封結(jié)構(gòu)。與中低壓容器中常用的法蘭墊片密封相似，但將非金屬墊片改為金屬墊圈，將寬面密封改為窄面密封。l 窄面金屬墊圈為退火紫銅、退火鋁或10鋼制成的扁平金屬圈。預(yù)緊和工作密封靠端部大法蘭的主螺栓施加足夠的壓緊力。預(yù)緊時使墊圈產(chǎn)生塑性變形堵塞微小的泄漏通道。預(yù)緊力的大小與墊片的寬度和材料的屈服強度有關(guān)。(一) 平墊密封3高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 (一) 平墊密封l 內(nèi)壓上升后壓力作用在頂蓋上傳至主螺栓、使其彈性伸長，墊片回彈，需保持墊片有一定的比壓。無論預(yù)緊還是工作狀態(tài)，盡可能減小墊

3、片的寬度。為防止因墊圈塑性變形咬死密封口無法拆卸，頂蓋可配46個起卸螺栓，使螺栓的端面頂住法蘭端面，將平蓋頂開。 l平墊密封的的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單。l缺點是主螺栓直徑過大，法蘭與平蓋的外徑也隨之加大，變得笨重；l裝拆主螺栓都極不方便；l不適合溫度與壓力波動較大的場合，對墊片壓緊力變化敏感易引起泄漏。 l因此一般僅用于200以下的場合，容器內(nèi)徑也不大。 4高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 l 這也是強制式密封，但為了解決擰緊與拆卸主螺栓的困難，改用螺紋套筒來代替主螺栓，見右圖。l 螺紋套筒與頂蓋和法蘭上的螺紋是間斷的螺紋，每隔一定角度(10一30)螺紋斷開，裝配時只要將螺紋套筒旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度就可裝好，l 墊片的預(yù)緊

4、力靠預(yù)緊螺栓施加，通過壓環(huán)傳遞給三角形截面的墊圈。l 介質(zhì)壓力引起的軸向力由螺紋套筒承擔(dān)，預(yù)緊螺栓的直徑比平墊密封的主螺栓小。預(yù)緊方便是卡扎里密封最大的優(yōu)點。 (二) 卡扎里密封5高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 l 改進卡扎里密封(見右圖)是為改善套筒螺紋銹蝕給拆卸增加困難的情況，仍采用主螺栓，但預(yù)緊仍依靠預(yù)緊螺栓，主螺栓不需擰得很緊，從而裝拆較為省力。 l 卡扎里密封中的壓環(huán)材料一般應(yīng)采用強度較高硬度也較高的35CrMo鋼或優(yōu)質(zhì)鋼45、35鋼。密封墊圈材料與金屬平墊相同。 l 卡扎里密封適宜平墊密封不適用的較大直徑，如直徑在1m以上、壓力在30MPa以上的情況，但設(shè)計溫度在350 Co以下較合適。 (二

5、) 改進的卡扎里密封6高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 l 這是保留主螺栓但屬自緊式的密封結(jié)構(gòu)，用雙錐面的軟鋼密封墊圈，兩個30o錐面是密封面，墊有軟金屬墊，如退火鋁、退火紫銅或奧氏體不銹鋼等。 (三) 雙錐密封l 預(yù)緊時雙錐墊內(nèi)表面與平蓋貼緊。l 當(dāng)內(nèi)壓升高平蓋上浮時一方面靠雙錐墊自身的彈性擴張(稱為回彈)而保持密封錐面仍有相當(dāng)?shù)膲壕o力，另一方面又靠介質(zhì)壓力使雙錐墊徑向向外擴張，進一步增大雙錐密封面的壓緊力。 7高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 這是一種使用得最早的自緊式高壓密封結(jié)構(gòu)。(四) 伍德密封l平蓋是一個可上下浮動的端蓋8，安裝時先放入容器頂部，放入楔形密封墊2，再放入由四塊拼成一個圓圈的便于嵌入筒體頂部凹槽的

6、四合環(huán)4，用螺栓將四合環(huán)位置固定，放入牽制環(huán)5，由牽制螺栓7將浮動端蓋吊起壓緊楔形墊，可起預(yù)緊作用。壓力升高后載荷加到浮動端蓋上，壓力愈高，墊圈的壓緊比壓愈大，密封愈可靠。 伍德密封的特點是： l自緊式，壓力和溫度的波動不影響密封可靠性； l取消了主螺栓，筒體與鍛件尺寸大大減小，裝拆的勞動強度比主螺栓的密封結(jié)構(gòu)，特別比平墊密封的低得多。 l缺點是結(jié)構(gòu)笨重，零件多，加工也麻煩。 8高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 鋼質(zhì)“C”形密封環(huán)形狀如圖：(五) C型密封l環(huán)的上下面有一圈突出的圓弧，這是線接觸密封。由緊固件預(yù)緊時“C”形環(huán)受到彈性的軸向壓縮，允許少量屈服。工作時頂蓋上浮，一方面密封環(huán)回彈張開，另一方面由內(nèi)

7、壓作用在環(huán)的內(nèi)腔而使環(huán)進一步張開，使線接觸處仍舊壓緊，壓力越高越緊?！癈”形環(huán)是自緊式密封環(huán)。 l“C”形環(huán)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，無主螺栓，特別適合于快開連接，但由于使用大型設(shè)備的經(jīng)驗不多，一般只用于內(nèi)徑1000mm以內(nèi)32MPa壓力以下及350oC以下的場合。 9高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 空心金屬“O”形環(huán)是用外徑不超過12mm的金屬小圓管彎制而成的。 (六) 空心金屬O型環(huán)密封l“O”形環(huán)放在密封槽內(nèi)，預(yù)緊時緊固件將管子壓扁，回彈力為“O”形環(huán)的密封面壓緊力。如果管內(nèi)充以惰性氣體或能升溫后氣化的固體，可形成3.510.5MPa壓力，或在環(huán)內(nèi)側(cè)鉆若干小孔使環(huán)內(nèi)與工作介質(zhì)連通，可加強自緊密封作用。l充氣

8、“O”形環(huán)工作時，升溫后管內(nèi)壓力增加，補償了由于溫度升高使材料回彈能力降低的影響，起自緊作用。 l“O”形環(huán)密封結(jié)構(gòu)簡單，密封可靠，經(jīng)驗較多?？蓮闹械蛪旱匠邏旱拿芊?，壓力可達280MPa，個別甚至達350700MPa。溫度從常溫到350OC?！癘”形環(huán)常用奧氏體不銹鋼小管制成，為改善密封性能，常在“O”形環(huán)外表面鍍銀。 10高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 1楔形墊與平墊自緊密封 (七) 其他形式的自緊密封l工作時浮動的端蓋受內(nèi)壓作用升高將楔形墊壓緊，達到自緊目的。楔形墊有兩個密封面，靠斜面受力所得徑向分力將墊與筒體壓緊。這種結(jié)構(gòu)雖有自緊作用，但仍有主螺栓，主螺栓不僅要提供預(yù)緊力，浮動端蓋所受到的介質(zhì)載荷

9、也將由主螺栓承擔(dān)。因此主螺栓較大，使法蘭尺寸也較大。 11高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 1楔形墊與平墊自緊密封 (七) 其他形式的自緊密封l平墊自緊密封，其結(jié)構(gòu)如圖522所示，亦稱布里奇曼密封。它由螺栓套筒進行預(yù)緊，工作時內(nèi)壓載荷加在端蓋上，從而使金屬平墊更加壓緊。這種密封結(jié)構(gòu)取消了大螺栓，預(yù)緊及工作密封載荷均由螺紋套筒承擔(dān)，但大直徑的裝拆困難，較少采用。12高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 2三角墊、B形環(huán)、八角墊與橢圓墊密封 (七) 其他形式的自緊密封l這些都是特殊形式的密封墊，見下圖。l三角墊和B形環(huán)依靠工作介質(zhì)的壓力使密封圈徑向壓緊，從而產(chǎn)生自緊作用。l它們的結(jié)構(gòu)都比較精細(xì)，接觸面小，加工要求高，lB形環(huán)要求在密封槽內(nèi)有一定的過盈量，使制造與裝配的要求都大大提高。lB形環(huán)密封在石油工業(yè)中較早采用，從中低壓到高壓以至在較高溫度下都有較可靠的密封性能，但自緊作用較小。金屬的八角墊及橢圓墊是煉油與加氫裝置中習(xí)慣采用的密封結(jié)構(gòu)，簡單可靠。13高壓密封的結(jié)構(gòu)形式 由于高壓管道在現(xiàn)場安裝，對連接的尺寸精度不可能過高，常出現(xiàn)強制連接的情況，帶來很大的附加彎矩或剪力。高壓管道的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)給予特殊的考慮。 (八) 高壓管道密封l采用球面金屬墊，形成球面與錐面之間的線接觸密封。能自動