密封结构原理与槽垫密封结构炼自《ASME锅炉与压力容器法规》(2)

曲线泄漏型自密封结构01 Lo3 4

4

Lo

4

01

Lo泄漏出口3

Lo

4

01

Lo3

03a1

022

03a Li1

022

03b1

022

03b1

022

a'

a'

a

a

a

Li Dk'

D

D

Li

a

a压

紧保证面 1-4的 m>1

Li

a

a压扁保证 k’≥ 2

压紧保证面 1-4的 m>1

压扁保证 k’≥ 2

图 1a止端式直线泄漏型非自密封结构3

图 1b止肩式Lo4 3

图 2a止端式Lo2

图 2b止肩式Lo泄漏出口3

01

Lo2

Li泄漏入口3

01

02

Lo2

03a4

021

011

03a

022

k2a2

03a4

021

03a4

011

D

k1a1

Li a

D

Li

a2

Li

D

a3 D

Li

压紧保证面 1-2的 m>1

按图 1a保证面 1-4的 m>1

压紧保证面 1-2的 m>1

压紧保证面 1-2的 m>1

图 3a端上槽式直线泄漏型自密封结构3

图 3a的变种Lo3 2

图 3b孔上槽式Li泄漏入口3

图 3c轴上槽式Lo泄漏出口 Lo2

01

Lo2

01

Lo2 3

02

03b4

021

014

03b

021

03b4

021

k2a2

03b4

011

D

k1a1

Li

D

Li k1a1矩形垫 k1>(1+a1/D)

a2

Li

D

a3 D

Li

矩形垫 k1>(1+a1/D)

矩形垫 k2<(1+a2/D)

矩形垫 k3<(1-a3/D)

图 4a端上槽式01d

图 4a的变种Lo Li泄漏入口3

图 4b孔上槽式01d

图 4c轴上槽式01d

Lo2

Lo泄漏出口3

Lo2

3

2

c

c

k2a2

03b5 4 6 1 5 4

03b6 1

03b5 4 6 1

Li k1a1 a2

D

Li D a3 D

Li

O形垫 4/π>k1>(1+a1/D)

O形垫π/4<k2<(1+a2/D)

O形垫π/4<k3<(1-a3/D)

图 5a端上槽式

图 5b孔上槽式3

图 5c轴上槽式

k3a3

a1

02

02

02

c

k3a3

a1

a1

k3a3

a1

a

D

a'

a'

a

k' a'

a'

密封结构原理与槽垫密封结构炼自《ASME锅炉与压力容器法规》

隙足够小，就决不会被挤破，因此，可以说，最理想的垫密封结构，无论是通过安装机械力还是通过介质压力压缩，都应当是垫受封闭压缩的槽垫密封结构。

基本槽垫密封结构，如表1所示，按泄漏路径，有曲线泄漏型和直线泄漏型，按自密封性，有自密封型和非自密封型；按槽的结构方式，曲线泄漏型有止端式和止肩式；按槽的结构位置，直线泄漏型有端上槽式、孔上槽式和轴上槽式。曲线泄漏型槽垫密封结构，如图1和图2所示，其Li→Lo的截面泄漏路径首先是曲线1-4-3，然后是曲线1-2-3，因为面1-4比面1-2的接触面积大而应力小；直线泄漏型槽垫密封结构，如图3和图4所示，其Li→Lo的截面泄漏路径是直线1-2。非自密封结构的垫03a填满填紧容腔、无介质作用面积、无自密封性，其连接强度受弱垫材限制；自密封结构的垫03b未填满高压侧容腔、有介质作用面积、有自密封性，其连接强度超越弱垫材限制。止端式的榫(轴或塞)端止于槽(孔或缸)底，止肩式的榫(轴或塞)肩止于槽(孔或缸)口。端上槽式的垫槽在对接端面上，孔上槽式的垫槽在孔壁上，轴上槽式的垫槽在轴上。

对于图1a止端式结构，由于面1-4是直接压紧面并在第一可能泄漏路径中，因此，应在保证垫03a填满容腔的前提下，以面1-4或面2-3的m>1为准设计压紧力；由于沿面1-2和面3-4的泄漏对垫的穿透泄漏有影响，因此，在垫的穿透泄漏不可忽视时，应确保垫充分填满容腔。同样，对于图1b的止肩式结构，应在保证垫03a充分填满容腔的前提下，以面1-4或面2-3的m>1为准设计压紧力。

对于图2

质压力时，容腔截面各边与垫的压接触长度为a’， 各边与垫的未压接触弦长为k’a’，则应按

a’的mLi的一个密封面a’，将使剩余密封面a’的m值变大；

对于质地较硬而逼近按固体传递压力的垫，Lo的两个密封面a’的m值始终可大于1说，无论是使用弹性还是非弹性O形密封垫，图2所示自密封槽垫结构的密封都是可靠的，或者说，弹性O形密封垫在低温玻璃化时仍然有自密封性。所以，图2所示的槽垫密封结构有极高的可靠性，应该是O形密封垫的最佳结构，或许说，如果“挑战号”航天飞机的O形垫密封符合本结构，那么，它就有可能不会因O形垫在-1°C时的玻璃化问题而发生1986年的空难。

对于图3的直线泄漏型非自密封结构，其垫容腔和垫截面均为矩形；由于泄漏路径都是面1-2，因此，结构设计仅在于考虑使垫3a均匀填满容腔，并使面1-2上的“机械密封作用力(Fs)/介质去密封作用力(Fu)”=m>1。由于图3b的孔上槽式结构和图3c的轴上槽式结构不便在密封面1-2上施加安装压紧力，因此，高压应用时，宜选用对应的图4自密封结构。

对于图4的直线泄漏型自密封结构，其垫容腔和垫截面均为矩形，应以介质的“密封作用力(Fs)/去密封作用力(Fu)”=m>1为准设计结构，因此，对于质地较软而逼近按液体传递压力的垫，应使介质的“密封作用面积/去密封作用面积”>1，对于质地较硬而逼近按固体泊松变形传递压力的垫，应使介质的“密封作用面积/去密封作用面积”>2。这样，对于图4a的端上槽式自密封垫03b，如果使用软质垫，则应使k1>(1+a1/D)，如果使用硬质垫，则应使k1>2(1+a1/D)；对于图4b的孔上槽式自密封垫03b，如果使用软质垫，则应使k2<(1+a2/D)，如果使用硬质垫，则应使2k2<(1+a2/D)；对于图4c的轴上槽式自密封垫03b，如果使用软质垫，则应使k3<(1-a3/D)，如果使用硬质垫，则应使2k3<(1-a3/D)。

对于图5的直线泄漏型自密封结构，其垫容腔截面为矩形，其垫为弹性O形截面垫，除了确保介质的“密封作用面积/去密封作用面积”>1外，还应确保O形截面垫在无介质压力时有初始压扁量，即确保O形截面垫在有介质压力时不能被压得太扁，这样，根据有介质压力时的压扁矩形截面垫体积等于原始O形截面垫体积，还应使k1<4/π，k2>π/4，k3>π/4。也就是说，对于直线泄漏型自密封结构，如果使用O形截面弹性垫而不使用矩形截面弹性垫，则对于图5a的端上槽式自密封垫，应使4/π>k1>(1+a1/D)；对于图5b的孔上槽式自密封垫，应使π/4<k2<(1+a2/D)；对于图5c的轴上槽式自密封垫，应使π/4<k3<(1-a3/D)。

综上所述，由于矩形截面垫比O形截面垫少一向k值极限，因此，矩形截面垫可有更强的自密封性；由于矩形截面垫形状在无介质压力下比O形截面垫更接近有介质压力时的形状，因此，矩形截面垫一般有更快的密封-压力响应特性和更好的稳定性，在脉冲压力下，有更小的变

密封结构原理与槽垫密封结构炼自《ASME锅炉与压力容器法规》

形幅度，更少的表面磨损，更长的使用寿命；所以，对于直线泄漏型自密封槽垫结构，宜选用矩形截面垫不宜选用O形截面垫，而O形截面垫的最佳结构应是曲线泄漏型自密封槽垫结构。 5 槽垫密封结构的典型应用 5.1 法兰的槽垫密封结构

图6展示的是包括两种 …… 此处隐藏：2740字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……