文档介绍：化工设计,
双锥密封结构设计
蒲弦中国成达工程有限公司成都
摘要用.&有限元分析软件建立三维分析模型对某氨合成塔的双锥密封系统进行应力
分析,阐述此类非线性接触分析的过程。
关键词双锥环密封有限元接触分析
密封结构的设计是压力容器结构设计的重要高压设备的密封结构设计中采用的双锥密封
部分。通常的密封形式有强制密封,半自紧密封结构形式,是典型的半自紧式密封系统。双锥密
和自紧密封三种形式。封系统主要由简体端部、双锥环垫、非金属软垫
在低、中压压力容器中通常采用强制密封结或金属软垫、压紧盖、主螺柱、螺母组成,见
构,如法兰连接结构,其特点是依靠上紧螺柱产图。
生垫片预紧力,从而达到初始密封,当压力升高按新修订的—标准,双锥密封可
时,垫片能产生足够的回弹力而达到操作工况下适用的温度范围—℃,
的密封能力。在高压容器的密封结构中,通常采,直径为~。才目比—
用半自紧式密封,如双锥密封,透镜垫密封等, 版,直径范围上限由变为,并
其原理类似于强制密封,在预紧时,通过螺柱的对影响密封性能的径向间隙值的调整为.%
预紧达到垫片的预紧载荷形成初始密封,当操作~ .%。对于以下的操作工况可以参
工况下的压力上升时,由于螺柱呈拉伸趋势,从照标准进行设计。常规设计时,双锥密封系统的
而使垫片产生的轴向回弹力有减小趋势,径向方设计主要分为双锥密封结构尺寸的设计和主螺柱
向由于压力作用,产生向外扩展趋势并紧密贴合的设计。其中密封结构尺寸包括双锥环尺寸,端
于密封面达到更好的密封; 自紧式密封,通常用部及压盖结构尺寸的设计;主螺柱设计包含螺柱
于超高压设备中,如楔形垫密封结构,随着压力强度设计和满足液压上紧装置的设计。随着设备
的升高,密封面上的压紧力随之增大,密封更为的大型化,简单的理论公式已不能完全满足设计
可靠。的需要,因此对于大型化的设备结构,如大型的
双锥密封结构等,通常采用有限元应力分析设计
来保证其可靠性。
以国内某项目合成氨装置中的氨合成
塔为例,阐述采用有限元应力分析方法进行双锥
环密封系统的设计过程,为后续按有限元方应力
分析方法和采用. 软件进行双
锥密封结构设计以及非线性接触问题分析提供
参考。
本设备为采用我公司专有技术的氨合成塔外
图双锥密封结构壳,设计参数见表。
蒲弦:高级工程师。年毕业于沈阳化工学院化工机械专业。从事压力容器的常规设计和分析工作。联系电话:
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蒲弦双锥密封结构设计
表设计参数在压力容器中超过的螺栓或螺柱一般需
名称参数名称参数要采用液压拉伸器,并按合适液压上紧程序进行
设计压力. 操作压力预紧和紧固。因此主螺柱的中心圆直径的确定还
设计温度℃
平盖材料双锥环材料的结构尺寸。该参数可按/.—标准
端部材料软垫片材料柔性石墨
选用合适的液压拉伸器型号以及与之相匹配的相
邻螺柱中心最小间距参数。
结构尺寸参数的确定
平盖以及简体端部的结构尺寸按理论公
密封结构尺寸的设计可按标准中式计算出相应的厚度,端部结构尺寸确定时应考
相应计算公式计算并圆整取值见上图,即双锥环虑设备主螺柱旋人的螺纹孔。平盖的初步