考虑热膨胀差影响的双锥密封性能研究与应用

针对高温高压容器双锥密封的失效问题,运用变形协调原理和内力平衡方程,将预紧与操作两个工况之间的热膨胀差引入双锥密封机理,提出了"热当量间隙ΔU"的概念,并关注其对操作密封比压q、拐点压力p_c、最小操作密封比压q_c的影响。同时,考虑热当量间隙后,推导了在操作工况下的螺栓载荷W_o计算通用公式,并以此分析和解决了实际高温高压容器双锥密封的泄漏问题。     

加氢反应塔非标准双锥密封结构有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150 2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

大型双锥密封过程非线性数值分析

建立双锥密封结构的整体有限元分析模型,采用非线性接触算法对双锥密封过程进行了数值模拟,有限元结果与试验结果吻合较好,将有限元模型和分析方法应用于内压载荷作用下大型双锥密封过程数值模拟,分别得到预紧和操作工况下双锥环Mises等效应力和垫片应力分布,以及垫片应力、双锥环应变和径向间隙随预紧载荷和内压载荷的变化曲线。径向间隙若按g≥0.1?设计,双锥环材料不可避免会发生整体屈服,径向间隙若按g≤0.05?设计,加压过程中的密封性能得不到保证,推荐径向间隙按g=(0.075%~0.1%)D1。     

螺栓弹性模量对双锥密封影响的有限元数值分析及研究

本文运用有限元分析方法,对双锥密封系统的预紧工况及操作工况锥面密封比压进行模拟计算,并与国标(GB150)双锥密封设计要求进行比较。研究了双锥环预紧以及操作工况下锥面的密封比压分布以及双锥环内圆柱面径向位移变形,发现螺栓材料弹性模量对操作工况下双锥密封锥面密封比压有较大影响,螺栓材料的弹性模量越大,其预紧工况锥面比压不变,操作工况下锥面密封比压变大,其密封效果越好。     

加氢反应塔非标准双锥密封性能的有限元分析

建立某加氢反应器平盖筒体非标准双锥环结构的有限元模型,分析预紧和正常操作工况下密封面的应力分布,并探讨其密封情况;研究径向间隙与垫片密封比压以及垫片应力的关系。结果表明,该非标准双锥环在预紧工况下能够实现初始的密封,在操作工况下能够保持良好的密封效果。垫片密封比压和垫片应力随着径向间隙的增大而增大,该非标准双锥密封按GB150-2011中给出的径向间隙取值范围可以实现良好的密封。     

双锥密封径向间隙及筒体端设计研究进展部

双锥密封是高压容器常用的一种密封结构。虽然GB 150－1998《钢制压力容器》规定了双锥密封的设计方法,但如何正确合理地设计双锥密封,一直受到持续关注,尤其是双锥环内圆柱面与端盖支承面之间径向间隙和筒体端部的结构设计与其强度校核。为了进一步研究径向间隙的取值和完善筒体端部的强度计算,评述了双锥密封径向间隙和双锥密封筒体端部结构强度校核的研究状况,指出对双锥密封需要进一步考虑的因素。     

一台高压反应器的密封问题

高压反应器有各种形式的封口,如果出现泄漏的话,则必须根据封口的形式采取密封措施。本文用一个带钛箔的双锥密封的实际例子,叙述了故障和其排除经过。此外,推导了自紧密封双锥环的螺栓力和密封面比压和内压的关系式,以此能够充分准确地计算双锥密封的有效力。     

双锥密封径向间隙及筒体端部设计研究进展

双锥密封是高压容器常用的一种密封结构。虽然GB150-1998《钢制压力容器》规定了双锥密封的设计方法,但如何正确合理地设计双锥密封,一直受到持续关注,尤其是双锥环内圆柱面与端盖支承面之间径向间隙和筒体端部的结构设计与其强度校核。为了进一步研究径向间隙的取值和完善筒体端部的强度计算,评述了双锥密封径向间隙和双锥密封筒体端部结构强度校核的研究状况,指出对双锥密封需要进一步考虑的因素。     

双锥密封工作性能讨论

本文从密封节点的变形谐调条件出发,以解析方法来描述双锥密封结构升压和降压的工作过程。提出了各个工作阶段的螺栓力和密封力对压力载荷的解析关系,并试图以简化的力学图解加以直观的说明。分析表明,双锥密封结构的密封性能对预紧力的关系很小,论证了确定预紧力的根据;合理设计的双锥密封结构的主螺栓载荷可控制在1.05～1.1Q_p;并对双锥环的几何参数的选择进行讨论,建议对现行设计规范的双锥环尺寸作一些修改。本文仅是讨论性质,尚有待于试验验证。     

衬套结构对篦齿密封封严性能的影响

为提高压气机级间篦齿密封封严性能,设计矩形开槽、梯形开槽、矩形挡环和梯形挡环4种衬套结构,数值研究不同压比和间隙下衬套结构对篦齿密封泄漏特性的影响,并与光滑衬套进行对比。结果表明：随压比增加,流体加速,密封泄漏量均增大,然而设置挡环衬套可直接阻碍壁面射流,其中梯形挡环可以引导射流回冲,加剧齿腔中湍流混乱程度,故泄漏量增速逐渐变缓;间隙相同时,挡环衬套密封效果最好,开槽衬套仅在最佳间隙值时才凸显其封严优势,而挡环衬套随间隙增加封严优势逐步放大。因此,高压比大间隙工况下,挡环衬套封严性能更好,其中梯形挡环更具优势。