高压容器的密封优化设计

韩超，高少平，刘颖中国石油大庆石油化工总厂

高压容器的密封优化设计

韩超，高少平，刘颖
中国石油大庆石油化工总厂

高压容器是一种常见的压力设备，在人们的日常生活中有着非常广泛的应用，其中密封结构是高压容器的核心，对于整个高压容器的稳定性和安全性也都有着直接的影响，为了更好的提高高压容器的稳定性，我们也需要对高压容器的密封结构设计进行优化，这样也才能有效的提高高压容器的使用寿命。本文主要介绍了高压容器密封结构的主要内容以及高压容器密封优化设计的相关建议，以供参考。

高压容器；密封；优化设计

我国社会科技的快速发展为人们的生活提供了很大的便利，其中在工业制造领域中高压容器的应用也是一项非常重要的设备。传统的高压容器主要是通过螺旋栓等套固在顶端来加以密封的，而这种密封形式相对较为简单，并且还存在着操作复杂的问题。因此我们还需要对高压容器的密封设计进行优化，进而更好的提高高压容器密封的稳定性、安全性、可靠性。

1 高压容器密封结构的主要内容

1.1 高压容器密封结构的定义

高雅容器的结构很多文献中也都做出了非常明确的描述，其中也都表现出了高度的一致性。而从综合性的角度来考虑，高压容器也可以定义为在一定的封闭系统内，内部的气体以及液体、固体等可以通过连接口进行排放，并且外部的空气、液体以及固体等相关物质也可以利用连接出来进入到容器的内部，这样也就对高压容器进行了直观的描述。

1.2 高压容器密封结构的种类

而在高压容器不断发展的过程中，很多工业领域也开始应用了超高压容器进行生产，其中对容器的密封结构以及结构的设计也提出了更高的要求，因此高压容器的设计人员也必须要对不同种类的容器进行有效的设计，这样也才能够保证设计的质量。在高压容器结构设计中，设计理念是重要的基础部分，技术人员需要保证高压容器的安全生产能力同时，最大限度的提高高压容器的功能性和实用性，还要保证高压容器设计的经济效益。高压容器的密封结构中可以分为几种不同等级的结构形式，其中包括高压密封结构、中压密封结构以及低压容器结构。按照工业生产密封的基本结构又可以分为平垫密封、卡扎里密封、双锥密封、伍德密封、B形环密封、0形环密封等几种。

1.3 高压容器密封结构的基本原理

高压容器密封结构的原理可以分为静密封原理和动密封原理两种。其中静密封结构原理主要是指密封材料安装在两个结构的结合处，密封的材料才施加压力时就会使密封材料发生变形，而后材料会填满整体的缝隙，这样接触的区域就会形成密封的效果。这样不仅有效的组织了内部气体以及微小颗粒的泄漏，同时也能够更好的避免内部气体与外界环境的直接接触。在密封材料中，材料的性能是一项非常重要的参数，目前伸展性能以及弹塑性能较好时在遇到较大的压力密封材料也能够相应的发生物理变形，这样也会形成密封隔绝的形态，不会让接触的材料发生相对磨损。而在一些工业生产和日常生活中缩材料的金属垫片材料等都可以有效的实现密封的效果。动密封原理一般是指油膜密封，一般广泛运用于密封材料接触面存在相对运动或绝对运动的情况，这类情况不能与基于静密封原理所运行的情况相提并论，根据胡可定律，施加于接触面的压力越大，摩擦阻力就会随之变大，这样会使机械结构无法正常运作。所以，此类问题我们通常会选择添加润滑油或润猎油的方法来解决，通过在接触材料之间形成一层油膜来达到密封的效果。

2 高压容器优化设计存在的问题和优化使用的常见装置

2.1 高压容器密封优化存在的常见问题

根据现行的《钢制压力容器》等各国法律规范，在现有的技术手段实施下，我们推荐的密封装置结构有很多，主要有主螺栓平垫、双锥环密封结构等等。主螺栓平垫在实际使用中随着容器内部压力的增加，内径也会随之增加，这就会使得螺旋的直径变得越来越大，这种结构过于简单而且笨重庞大，耗费的资金和成本也很大；装拆的步骤较多，繁琐程度高，工人的工作强度大，这些都会使大的部件在安装和使用中存在各类问题。另一种结构是卡扎里螺纹套筒结构，这种结构使用长套筒通过锯齿型螺纹间断连接在一起，这种设计虽然结构简单，但是螺纹套筒与顶盖内径不断加大，结构变得极为庞大，加工困难程度提升，成本变得更加昂贵。

2.2 几种常见的高压容器密封装置

当前，大多数高压密封装置广泛应用于高、中和低压环境中，工作时承载的压力环境广泛，一般从0.8～6.4MPa，温度环境大约在200℃左右。现在广泛使用的盖密封装置主要包括卡箍式、齿啮式、轴向抗剪螺栓连接式等。卡箍式密封装置一般用于萃取行业，其结构较为简单，但是会因为内径的增加导致一些不必要的问题。在我们使用之前，必须要一个一个地打开或拧紧连接的装置或螺母，移动卡扣装置，才能打开和关闭密闭容器。传统卡扣装置一般包括手摇式卡扣装置、蝶形螺母卡扣装置、丝杠带动卡扣连接装置，这些装置广泛使用于那些需要不断启闭的密闭容器中。另一种装置是平顶盖的齿啮式快开端盖密封装置，这种装置具有打开和关闭速度快，承受的压力水平较高的特点，这类装置一般应用于化工、食品等行业中。其工作原理也很简单，通过顶盖和端部之间的齿扣连接，当我们需要打开时，可以直接按照某一方向旋转直接启闭密闭容器。

2.3 加强高压容器安全检测的措施

众所周知，高压容器由于其特殊性，我们需要对其进行必要的安全检测，防止安全事故的发生。一般方法包括安装压力检测设备以检测容器内部压力大小，加强异常天气下的巡逻与监测，对于容器装置的各类零件要仔细挑选应用，严格按照相关的规章制度和操作方法执行等。

结束语

由于高压容器的特殊性和技术性的特点，密封优化设计也刻不容缓，值得每一个技术人员广泛重视。我们可以通过采用卡箍式密封装置、C形环高压密封装置等各类先进的密闭装置达到高压容器密封优化设计的要求，借助结构本身合理连接方式实现容器的各类操作。因此，在社会经济和工业生产高速发展的今天，高压容器的密封优化设计具有很广阔的应用前景和市场。

[1]杨宁.高压容器常见的密封型式与发展趋势分析[J].科技信息，2011（19）

[2]盛水平,韩树新,郑津洋.高压容器双锥环密封径向间隙的研究[J].润滑与密封，2010（06）

[3]陈平，钱才富.新型高压密封D形轴向抗剪螺栓连接技术[J].压力容器，2003，20（4）：14-16.