压力容器零部件设计---法兰设计.ppt
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1、压力容器零部件设计 主 要 内 容,一、开孔补强 二、法兰设计 三、卧式容器支座 四、立式容器支座,概 述,压力容器的主体构件 : 筒体、封头、开孔接管等. 由于制造、安装、运输、检修及操作工艺等方面的要求,容器的零部件常做成可拆连接,然后再组合。,可拆连接的基本要求,(1)足够的刚度及连接件间的压紧力。保证操作中介质不泄漏。 (2)足够的强度。本身具有足够的强度,不能削弱整体结构强度; (3)能耐腐蚀。能正常工作和多次迅速拆装。 (4)成本低廉。适合大批量生产。,概 述,压力容器的零部件: 法兰、支座、人孔、手孔、 安全阀,等。其中法兰就是典型的可拆连接。 零部件都标准化,如法兰:JB470
2、0470792, 支座:JB/T47*92,二、法兰设计 重点内容:,法兰的密封原理、影响密封的主要因素 法兰的标准 容器法兰的类型、设计步骤 管法兰的类型、设计步骤,法兰连接的组成:,1 、被连接件法兰对(关键部件,提供密封面和螺栓孔。) 2 、连接件螺栓、螺母 3 、密封元件垫片(圈),思 考 ?,法兰连接最基本的要求是什么? 法兰连接的失效形式是什么?,密 封,法兰连接最基本的要求:密封可靠。 密封原理分为: 1)强制密封(中低压): 把螺栓产生的压紧力通过法兰密封面(压紧面)传递给垫片,使垫片产生足够的弹塑性变形,从而将法兰压紧面间凹凸不平的缝隙填满压实,达到密封的目的。 2)自紧密封
3、(高压):依靠容器内介质的压力压紧密封元件,使密封面获得很大的压紧力,在密封口产生较大的密封比压,达到密封目的。,泄 漏,法兰连接的失效形式:泄漏。 泄漏途径 : 垫圈渗漏,密封面泄漏(为主) 防止泄漏方法: 采用不渗透性材料或有填充剂堵塞多孔性材料的孔隙; 提高法兰刚度、密封面平直度、表面粗糙度、密封面与法兰中心线的垂直度,避免径向凹痕。,影响密封的主要因素:,1、螺栓预紧力:大小合适、分布均匀 2、垫圈性能:变形能力和回弹能力(弹性、塑性) 3、密封面型式和表面性能:平直度、表面粗糙度精度、密封面与法兰中心轴线垂直同心。 4、法兰刚度:产生翘曲变形。增大法兰厚度,减小螺栓力作用的力臂,增大
4、法兰盘外径。 5、操作条件:压力、温度、介质的物理化学性质,法兰设计的重要概念,1、预紧密封比压: 预紧时(无内压),迫使垫片变形与压紧面密合,形成初始密封条件。此时在垫片单位面积上的压紧力。(也称最小压紧应力MPa),法兰设计的重要概念,2、工作密封比压:操作时(有内压),压紧力减小,垫片具有足够的回弹能力,回复的变形能够补偿螺栓和密封面的变形,此时预紧密封比压下降到正常工作的最小值 。 (MPa) 3、垫片系数:操作时(有内压),达到紧密不漏,垫片上所必须维持的最小比压与介质压力P的比值。,密封面型式, 平 面 型,凹凸型 榫槽型,梯形槽,平面型,优点:结构简单、加工方便,便于防腐衬里,
5、应用广泛。 缺点:密封面与垫圈接触面大,不易对中,垫圈易伸展,密封性较差。 适用:低压和无毒介质。,凹凸型 优点:便于对中,垫圈放在凹面不易挤出,密封面窄比压大。 缺点:加工量大 适用:压力稍高 榫槽型 优点:密封面窄,不与介质接触, 缺点:拆卸难,垫圈不易清理 适用:压力更高,密封要求严,梯形槽: 与椭圆型或八角型金属垫圈配用。 特点:槽的锥面与垫圈成线(或窄面)接触密封。 适用:温度、压力有波动,介质渗透性,密封面的选用原则,首先必须保证密封可靠, 然后力求加工容易,装配方便、成本低。,垫圈(垫片),垫圈是法兰连接的核心,密封效果的好坏主要取决于垫圈的密封性能。 垫圈材料的要求: 耐介质腐
6、蚀、不与操作介质发生化学反应, 不污染产品和环境, 具有良好的弹性, 有一定的机械强度和适当的柔软性, 在工作温度和压力下不易变质(硬化、老化、软化)。,垫圈的类型,压力容器法兰及管法兰采用的密封垫圈,根据所用材料有哪几种类型?,垫圈的类型,1)非金属垫圈: (适用于P6.4MPa, T350度) 材料:软铝、钢、纯铁、软钢、铬钢和不锈钢。断面有矩形、波纹形、齿形、椭圆形和八角形。 3)金属非金属组合垫圈: 兼容了前二者的优点,提高了耐蚀性、耐热性和密封性能,适用于较高的压力和温度 形式:金属包垫片、金属缠绕垫片和带骨架的非金属垫片。,垫圈的选择,垫圈的结构形式、材料和尺寸,标准化。 选择依据
7、:介质的腐蚀性、操作温度和压力, 考虑价格低廉、制造容易和更换方便。 高温高压:金属垫圈 中温中压:金属与非金属组合式或非金属 中、低压:多用非金属 高真空或深冷:金属垫圈,法兰的类型,1)压力容器法兰:连接筒体与封头、筒体与筒体、法兰与管板。 2)管法兰:管道之间连接。 思考:两类法兰作用相同,外形相同,能互换吗? 为什么?,思考:两类法兰作用相同,外形相同,能互换吗? 为什么? 答:不能。 因为: 压力容器法兰的公称直径通常是与其连接的筒体的内径; 而管法兰的公称直径是与其连接的管子的公称直径。它既不是管子的内径,也不是管外径。 因此,二者的连接尺寸并不等。,法兰的标准,1)压力容器法兰标
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