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新型高压容器顶盖密封结构分析研究

作　者: 毛志伟
导　师: 陈平
学　校: 北京化工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 压力容器顶盖密封 D形螺栓 C形环螺纹强度校核
分类号: TH49
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文分析研究一种新型压力容器顶盖密封装置,该装置是由D形螺栓,项盖,端部法兰和密封元件等组成,其中密封元件可以是C形环、B形环和O形环等。该种新型高压密封装置具有重量轻、装拆方便、密封可靠、结构部件制造方便和适用范围广等特点。本文介绍了各种密封元件在该新型高压容器顶盖密封装置中的应用。描述了该种新型高压容器顶盖密封装置各组成元件的受载情况,介绍了针对这种新型装置的理论设计公式和理论强度校核公式。并利用理论公式设计和计算了内径分别为φ700mm,φ1000mm,φ1500mm三套装置,计算出了强度校核数值,分别利用有限元软件ansys建立了基于径向C形环三种尺寸的三维有限元模型,与以往数值模拟法兰螺栓连接结构不考虑螺栓螺纹有所不同,本文的三维有限元模型考虑了D形螺栓与端部法兰和项盖的螺纹接触,可以有效的计算D形螺栓,端部法兰和顶盖的强度,并得到螺牙部位的应力分布情况。同时,可直观的看出各组成部件的变形以及各组件位移情况。另外,通过单独模拟C形环密封元件在预紧及加压时的回弹性能,从而验证密封元件的密封性能。此外,本文还建立了D形螺栓的切面平行于筒体径向的连接情况的三维有限元模型,经过计算得到顶盖,端部法兰,以及D形螺栓的各应力分布结果。发现该种连接情况会使顶盖螺栓孔间的凸缘受力较为集中,因此,采用该连接方式需对凸缘强度单独进行校核。针对D形螺栓切面与筒体径向平行的连接方式,详细计算了端部法兰,顶盖,D形螺栓的强度,发现有限元模型计算得到的危险界面与理论公式推导得到的危险界面位置基本一致,从而验证了理论分析中的力学简化模型。通过对比各危险界面的理论公式校核结果与有限元分析得到的结果发现,理论公式能有效的校核该新型高压密封装置各组成部件的强度。从而为该种新型高压顶盖密封装置在实际工程中应用和设计提供了理论依据。

新型高压容器顶盖密封结构分析研究

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