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常见的高压密封结构有哪些?

返回列表 来源: 发布日期: 2018.12.12

高压密封是指用于高压工况(压力大于10MPa)的密封结构。由于高压、高温以及压力和温度波动的特殊因素,使高压密封比中低压密封困难。

高压密封

1.1 密封理论

非接触型动密封的密封结构不同,密封机理相差很大,无法详细归类。对于接触型密封,无论动密封还是静密封都是固体间的接触密封,其密封机理的理论可以分为三类:阻断理论、自封理论和过盈理论。

(1)阻断理论

阻断理论认为,密封材料的密封作用,是由密封材料对于接合表面的接触压力和对于紧固外力的弹性回复力所共同形成的对内部介质的阻断作用而产生的。阻断理论主要适用于垫片静密封。对于垫片密封,密封原理分为两种:塑性面接触密封原理和弹性线接触密封原理。垫片塑性面接触密封,即由螺栓力使法兰将垫片压紧,垫片产生塑性变形,以填充密封面上的不平处,消除间隙。弹性线接触密封,即垫片与密封面为不同曲率的精密成型表面,相接触后构成闭合的圆形接触线,依靠接触线上的弹性变形来填塞密封线上不平出,达到消除间隙的目的。

(2)自封理论

当密封材料被安装到结合部位后,对接合表面产生一定的接触压力。当内部介质压力作用时,内压通过密封材料叠加到接触压力上,使密封材料与接合表面更好的贴合,增加了密封效果。

(3)过盈理论

密封材料是具有过盈量的刃口结构,对轴接触面能够产生足够大的接触压力,达到密封的目的。油封是典型的过盈密封。

1.2 密封分类

密封的分类方法有很多。按所密封的介质可以分为液体密封、气体密封等;按密封压力可以分为高压密封、中低压密封、真空密封等;按接触面间的相对运动状态分为动密封和静密封。习惯上,常按后者分类。静密封是指密封面之间没有相对运动的密封;动密封是指密封接合面之间有相对运动,如旋转密封和活塞缸体密封等。

1.3 介质泄漏机理

(1)穿漏流体通过密封面间隙的泄漏。

成因:a.流体存在压力差;b.泄漏缝隙;

特点:单向泄漏,从高压侧到低压侧;泄漏量:是衡量密封装置密封性能的主要指标;单向周边泄漏量:

(2)渗漏在压力差的作用下,被密封流体通过密封件材料的毛细管的泄漏。成因:a.流体存在压力差;b.密封件材料毛细管;特点:单向分子泄漏;气体重量泄漏量;

2 高压容器常用的密封形式

2.1 平垫密封

金属平垫密封是常见的强制密封。预紧和工作压力下,依靠筒体端部大法兰上的主螺栓施加足够的压紧力来实现密封。预紧力的大小与垫片的宽度、垫片材料的屈服强度有关。工作时介质压力上升,轴向力通过顶盖传递至主螺栓,使主螺栓发生弹性伸长,垫片随之发生回弹,此时仍保持垫片上有一定的比压。

平垫密封结构简单、加工方便、使用成熟,在直径小、压力不太高的场合密封可靠。当结构尺寸大压力高时,螺栓尺寸也较大,结构笨重,装拆不便,每次检修都要更换垫片。

适用范围:用于温度低于200℃、压力小于32MPa、容器内径不大于800mm的场合。

 2.2 双锥密封

双锥密封是一种半自紧密封结构,保留了主螺栓。采用软钢和不锈钢制作双锥面密封垫,密封面为锥面。密封面上各开有两条半圆形或三角形沟槽,密封面上设有软金属垫片。双锥环用托环、螺钉固定在平盖上。双锥面的内圆柱面与平盖的圆柱支撑面的间隙应控制在一定范围,保证预紧时内圆柱与平盖贴紧,且双锥环不发生压缩屈服。当内压升高顶盖上浮时,一方面靠双锥环自身的弹性扩张而保持密封面上的比压;另一方面靠介质压力使双锥环沿径向向外扩张,使密封面上的密封比压进一步增大,进而达到密封效果。

双锥密封的特点:加工精度要求不太高,生产周期短,可以用在较大的温度、压力、直径范围内,由于径向自紧作用,在压力和温度波动下密封性能良好,主螺栓预紧力比平垫密封小。但仍需大螺栓承受预紧力和轴向力,密封元件大,零件较多。

 2.3 “B”形环密封

B形环密封是一种自紧密封,依靠B形环波峰和筒体、顶盖上的密封槽之间的径向过盈来产生密封面的初比压,以达到预密封。当内压作用后,B形环向外扩张,密封比压增加,保持很好的密封效果。

B形环密封的特点:对连接结构刚度要求低,适用于高压和温度波动较大的场合,压力越高、直径越大,密封效果越好。加工精度要求高,制造困难,拆卸不便,容易擦伤接触面。

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