考慮熱膨脹差影響的雙錐密封性能研究與應用

(1.上海森松壓力容器有限公司，上海 201323；2.上海市特種設備監督檢驗技術研究院，上海 200062)

0 引言

雙錐密封是一種保留設備主螺栓的半自緊式徑向密封結構，其最大的特點是雙錐環的內圓柱面與平蓋的圓柱支撐面之間留有適當的初始徑向間隙g(文中所用符號，除新增加和特別注明外，與GB/T 150.3—2011的定義一致)，典型的雙錐密封結構見圖1。在預緊時，通過擰緊螺栓，使夾在密封錐面之間的軟墊片被壓緊,并達到設計規范要求的預緊密封比壓(qa,min=y)；同時，通過斜楔原理，使雙錐環產生徑向壓縮的彈性變形，雙錐環的內圓柱面會逐步向平蓋的圓柱支撐面靠近，直到初始徑向間隙g被徹底消除(此時，直徑間隙ΔD=0)。當內壓升高時，平蓋被向上抬起，螺栓被繼續拉伸變長，軟墊片上的密封比壓將從預緊時的qa減小為操作時的q；同時，內壓施加在雙錐環的內圓柱面上所產生的徑向擴張力Vp也從零開始逐步增加。為了彌補因平蓋抬起產生的密封錐面之間的間隙，預先被壓縮的雙錐環立即回彈，并產生彈性徑向擴張力VR，從而在密封錐面上仍然維持一定的操作密封比壓(q≥mp)。由于雙錐環的回彈，原來雙錐環內圓柱面與平蓋的圓柱支撐面之間緊貼的狀態也會開始分離，并出現直徑間隙(ΔD>0)。

(a)剖視圖

(b)軟墊片

這種密封型式具有結構簡單、易于加工的優點，并且裝拆十分方便，對壓力與溫度波動具有自適應性，從而得到十分廣泛的應用。根據GB/T 150.3—2011《壓力容器 第3部分：設計》的規定，這種密封結構適應于設計壓力6.4～35 MPa，溫度0～400 ℃，內徑400～3 200 mm的范圍。但……