第六章 容器零部件(2010版)

第六章教学重点：

容器零部件

各零部件标准的选用。 教学难点： 标准法兰的选用。

第一节

法兰联接1 2

一、法兰联接结构与密封原理 1、密封组成被连接件

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法兰联接

连接件

密封元件图6-1 螺栓法兰连接结构 1-螺栓 2-垫片 3-法兰

1.连接结构

法兰连接结构(剖开看)

法兰联接结构

法兰联接结构与类型组合件

联接件强度破坏很少见，多是密封不好而泄漏。 设计中要防止介质泄漏。

2、工作原理

1 2

当压力介质通过密封口 的阻力降大于密封口两 侧的介质压力降时，介 质就被密封住密封原理 垫片渗漏 泄漏途径 压紧面泄漏

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图6-1 螺栓法兰连接结构 1-螺栓 2-垫片 3-法兰

泄漏

垫片渗漏

压紧面泄漏

通过垫片材料本体毛细 管的渗透泄漏。可通过 对渗透性垫片材料添加 某些填充剂进行改良， 或与不透性材料组合成 型来避免“垫片渗漏”。

沿着垫片与压紧面之间 的泄漏，泄漏量大小主 要与界面间隙尺寸有关。 “压紧面泄漏”是密封 失效的主要途径。

压紧面泄漏

垫片渗漏

图6-2 泄漏形式

螺栓法兰连接的整个工作过程：

图6-2(a)尚未预紧工况、(b)预紧工况、 (c)操作工况

(a)尚未预紧工况 将上、下法兰压紧面和垫片的 接触处的微观尺寸放大，表面 是凹凸不平的，这就是流体泄 漏的通道。

(a)尚未预紧工况图6-3 密封机理图

(b)预紧工况(无内压)拧紧螺栓，螺栓力通过法兰压 紧面作用到垫片上。垫片产生弹性 或屈服变形，填满凹凸不平处，堵 塞泄漏通道，形成初始密封条件。 引入概念1“预紧比压y” 形成初始密封条件时垫片单位面积 上所需的最小压紧力，称为“垫片 比压力” ,单位为MPa。在预紧工 况下，如垫片单位面积上所受的压 紧力小于比压力y,介质即发生泄漏。

(b)预紧工况

图6-3 密封机理图

y值仅与垫片材料、 结构与厚度有关。

(c)操作工况通入介质 压力上升 导致

密封比压下降 垫片弹性压缩变形部分产生回弹，使压 紧面上的密封比压力仍能维持一定值以 保持密封性能。

引入概念2 “操作密封比压” 为保证在操作状态时法兰的密封性 能而必须施加在垫片上的压应力， 称为操作密封比压。 操作密封比压往往用介质计算压力 的m倍表示， m称为“垫片系数”。(c)操作工况 图6-3 密封机理图

二、法兰的分类

二、法兰的结构与分类 1、按法兰接触面分

图6-4 窄面法兰与宽面法兰

2、按法兰与设备或管道的联接方式划分整体法兰

将法兰与壳体锻或铸成一体或全焊透，典型的整体法兰有一 个锥形的颈脖，故又称高(长)颈法兰。法兰受力后会使容 器产生附加弯曲

应力。

图6-5 整体法兰

1.整体法兰分类——法兰与设备或管道不可拆卸

(1)平焊法兰——板式平焊法兰，带颈平焊法兰

平焊法兰，制造容易，应用广泛，但刚性较差。