韓超，高少平，劉穎中國(guó)石油大慶石油化工總廠(chǎng)

高壓容器的密封優(yōu)化設(shè)計(jì)

韓超，高少平，劉穎
中國(guó)石油大慶石油化工總廠(chǎng)

高壓容器是一種常見(jiàn)的壓力設(shè)備，在人們的日常生活中有著非常廣泛的應(yīng)用，其中密封結(jié)構(gòu)是高壓容器的核心，對(duì)于整個(gè)高壓容器的穩(wěn)定性和安全性也都有著直接的影響，為了更好的提高高壓容器的穩(wěn)定性，我們也需要對(duì)高壓容器的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，這樣也才能有效的提高高壓容器的使用壽命。本文主要介紹了高壓容器密封結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容以及高壓容器密封優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)建議，以供參考。

高壓容器；密封；優(yōu)化設(shè)計(jì)

我國(guó)社會(huì)科技的快速發(fā)展為人們的生活提供了很大的便利，其中在工業(yè)制造領(lǐng)域中高壓容器的應(yīng)用也是一項(xiàng)非常重要的設(shè)備。傳統(tǒng)的高壓容器主要是通過(guò)螺旋栓等套固在頂端來(lái)加以密封的，而這種密封形式相對(duì)較為簡(jiǎn)單，并且還存在著操作復(fù)雜的問(wèn)題。因此我們還需要對(duì)高壓容器的密封設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而更好的提高高壓容器密封的穩(wěn)定性、安全性、可靠性。

1 高壓容器密封結(jié)構(gòu)的主要內(nèi)容

1.1 高壓容器密封結(jié)構(gòu)的定義

高雅容器的結(jié)構(gòu)很多文獻(xiàn)中也都做出了非常明確的描述，其中也都表現(xiàn)出了高度的一致性。而從綜合性的角度來(lái)考慮，高壓容器也可以定義為在一定的封閉系統(tǒng)內(nèi)，內(nèi)部的氣體以及液體、固體等可以通過(guò)連接口進(jìn)行排放，并且外部的空氣、液體以及固體等相關(guān)物質(zhì)也可以利用連接出來(lái)進(jìn)入到容器的內(nèi)部，這樣也就對(duì)高壓容器進(jìn)行了直觀(guān)的描述。

1.2 高壓容器密封結(jié)構(gòu)的種類(lèi)

而在高壓容器不斷發(fā)展的過(guò)程中，很多工業(yè)領(lǐng)域也開(kāi)始應(yīng)用了超高壓容器進(jìn)行生產(chǎn)，其中對(duì)容器的密封結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求，因此高壓容器的設(shè)計(jì)人員也必須要對(duì)不同種類(lèi)的容器進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，這樣也才能夠保證設(shè)計(jì)的質(zhì)量。在高壓容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)理念是重要的基礎(chǔ)部分，技術(shù)人員需要保證高壓容器的安全生產(chǎn)能力同時(shí)，最大限度的提高高壓容器的功能性和實(shí)用性，還要保證高壓容器設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益。高壓容器的密封結(jié)構(gòu)中可以分為幾種不同等級(jí)的結(jié)構(gòu)形式，其中包括高壓密封結(jié)構(gòu)、中壓密封結(jié)構(gòu)以及低壓容器結(jié)構(gòu)。按照工業(yè)生產(chǎn)密封的基本結(jié)構(gòu)又可以分為平墊密封、卡扎里密封、雙錐密封、伍德密封、B形環(huán)密封、0形環(huán)密封等幾種。

1.3 高壓容器密封結(jié)構(gòu)的基本原理

高壓容器密封結(jié)構(gòu)的原理可以分為靜密封原理和動(dòng)密封原理兩種。其中靜密封結(jié)構(gòu)原理主要是指密封材料安裝在兩個(gè)結(jié)構(gòu)的結(jié)合處，密封的材料才施加壓力時(shí)就會(huì)使密封材料發(fā)生變形，而后材料會(huì)填滿(mǎn)整體的縫隙，這樣接觸的區(qū)域就會(huì)形成密封的效果。這樣不僅有效的組織了內(nèi)部氣體以及微小顆粒的泄漏，同時(shí)也能夠更好的避免內(nèi)部氣體與外界環(huán)境的直接接觸。在密封材料中，材料的性能是一項(xiàng)非常重要的參數(shù)，目前伸展性能以及彈塑性能較好時(shí)在遇到較大的壓力密封材料也能夠相應(yīng)的發(fā)生物理變形，這樣也會(huì)形成密封隔絕的形態(tài)，不會(huì)讓接觸的材料發(fā)生相對(duì)磨損。而在一些工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中縮材料的金屬墊片材料等都可以有效的實(shí)現(xiàn)密封的效果。動(dòng)密封原理一般是指油膜密封，一般廣泛運(yùn)用于密封材料接觸面存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)或絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況，這類(lèi)情況不能與基于靜密封原理所運(yùn)行的情況相提并論，根據(jù)胡可定律，施加于接觸面的壓力越大，摩擦阻力就會(huì)隨之變大，這樣會(huì)使機(jī)械結(jié)構(gòu)無(wú)法正常運(yùn)作。所以，此類(lèi)問(wèn)題我們通常會(huì)選擇添加潤(rùn)滑油或潤(rùn)獵油的方法來(lái)解決，通過(guò)在接觸材料之間形成一層油膜來(lái)達(dá)到密封的效果。

2 高壓容器優(yōu)化設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題和優(yōu)化使用的常見(jiàn)裝置

2.1 高壓容器密封優(yōu)化存在的常見(jiàn)問(wèn)題

根據(jù)現(xiàn)行的《鋼制壓力容器》等各國(guó)法律規(guī)范，在現(xiàn)有的技術(shù)手段實(shí)施下，我們推薦的密封裝置結(jié)構(gòu)有很多，主要有主螺栓平墊、雙錐環(huán)密封結(jié)構(gòu)等等。主螺栓平墊在實(shí)際使用中隨著容器內(nèi)部壓力的增加，內(nèi)徑也會(huì)隨之增加，這就會(huì)使得螺旋的直徑變得越來(lái)越大，這種結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單而且笨重龐大，耗費(fèi)的資金和成本也很大；裝拆的步驟較多，繁瑣程度高，工人的工作強(qiáng)度大，這些都會(huì)使大的部件在安裝和使用中存在各類(lèi)問(wèn)題。另一種結(jié)構(gòu)是卡扎里螺紋套筒結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使用長(zhǎng)套筒通過(guò)鋸齒型螺紋間斷連接在一起，這種設(shè)計(jì)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是螺紋套筒與頂蓋內(nèi)徑不斷加大，結(jié)構(gòu)變得極為龐大，加工困難程度提升，成本變得更加昂貴。

2.2 幾種常見(jiàn)的高壓容器密封裝置

當(dāng)前，大多數(shù)高壓密封裝置廣泛應(yīng)用于高、中和低壓環(huán)境中，工作時(shí)承載的壓力環(huán)境廣泛，一般從0.8～6.4MPa，溫度環(huán)境大約在200℃左右。現(xiàn)在廣泛使用的蓋密封裝置主要包括卡箍式、齒嚙式、軸向抗剪螺栓連接式等。卡箍式密封裝置一般用于萃取行業(yè)，其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是會(huì)因?yàn)閮?nèi)徑的增加導(dǎo)致一些不必要的問(wèn)題。在我們使用之前，必須要一個(gè)一個(gè)地打開(kāi)或擰緊連接的裝置或螺母，移動(dòng)卡扣裝置，才能打開(kāi)和關(guān)閉密閉容器。傳統(tǒng)卡扣裝置一般包括手搖式卡扣裝置、蝶形螺母卡扣裝置、絲杠帶動(dòng)卡扣連接裝置，這些裝置廣泛使用于那些需要不斷啟閉的密閉容器中。另一種裝置是平頂蓋的齒嚙式快開(kāi)端蓋密封裝置，這種裝置具有打開(kāi)和關(guān)閉速度快，承受的壓力水平較高的特點(diǎn)，這類(lèi)裝置一般應(yīng)用于化工、食品等行業(yè)中。其工作原理也很簡(jiǎn)單，通過(guò)頂蓋和端部之間的齒扣連接，當(dāng)我們需要打開(kāi)時(shí)，可以直接按照某一方向旋轉(zhuǎn)直接啟閉密閉容器。

2.3 加強(qiáng)高壓容器安全檢測(cè)的措施

眾所周知，高壓容器由于其特殊性，我們需要對(duì)其進(jìn)行必要的安全檢測(cè)，防止安全事故的發(fā)生。一般方法包括安裝壓力檢測(cè)設(shè)備以檢測(cè)容器內(nèi)部壓力大小，加強(qiáng)異常天氣下的巡邏與監(jiān)測(cè)，對(duì)于容器裝置的各類(lèi)零件要仔細(xì)挑選應(yīng)用，嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)章制度和操作方法執(zhí)行等。

結(jié)束語(yǔ)

由于高壓容器的特殊性和技術(shù)性的特點(diǎn)，密封優(yōu)化設(shè)計(jì)也刻不容緩，值得每一個(gè)技術(shù)人員廣泛重視。我們可以通過(guò)采用卡箍式密封裝置、C形環(huán)高壓密封裝置等各類(lèi)先進(jìn)的密閉裝置達(dá)到高壓容器密封優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求，借助結(jié)構(gòu)本身合理連接方式實(shí)現(xiàn)容器的各類(lèi)操作。因此，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)生產(chǎn)高速發(fā)展的今天，高壓容器的密封優(yōu)化設(shè)計(jì)具有很廣闊的應(yīng)用前景和市場(chǎng)。

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