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高溫碟簧的工作原理（密封）發(fā)布者：廈門力常彈簧有限公司 發(fā)布時間：2016-12-21 11:37
在工業(yè)企業(yè)中，高溫管道和設備無處不在，如石化廠的高溫高壓管道、高溫加熱器、換熱器、反應器以及各類鋼廠電爐、軋鋼機等等。安裝管道和設備往往是在常溫常壓下進行的，管道及設備上元件的連接大多都采用法蘭連接方式，因此法蘭、螺栓和密封件等就構(gòu)成了連接系統(tǒng)。
連接系統(tǒng)的密封是否可靠至關重要，往往在連接初期及試壓階段，系統(tǒng)是可靠密封的，一旦系統(tǒng)正式運行起來，隨著溫度及壓力的上升、下降，經(jīng)過多次循環(huán)后，連接系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)泄漏，即使不停的多次擰緊固螺栓也無法解決泄漏問題，泄漏仍在繼續(xù)加大直至停修，嚴重影響生產(chǎn)的正常運行。如果系統(tǒng)內(nèi)密封的是有毒或易燃易爆介質(zhì)，這種泄漏的后果更是不堪設想。頻發(fā)的中毒、爆炸事件已讓人們不寒而栗!研究表明，泄漏多發(fā)生在高溫高壓的管道和設備上，由密封墊片質(zhì)量不良導致的泄漏只占一小部分，大部分是因為連接系統(tǒng)的連接副，如連接螺栓的預緊力松弛造成的。原因是管道或設備的溫度和系統(tǒng)壓力變化幅度越大，螺栓預緊力松弛的現(xiàn)象越多，系統(tǒng)泄漏也越嚴重。系統(tǒng)開機時溫度升高，停機時溫度下降，管道、法蘭、螺栓之間的熱脹冷縮速率不同，因而導致螺栓預緊力反復改變，當螺栓預緊力降到密封墊片所需的最小密封預緊力以下時，便出現(xiàn)了泄漏。
為了避免泄漏，人們在嘗試各種方法，如螺栓螺母間墊上彈簧墊圈等，希望能起到防松和補償預緊力的作用，但實際起到的作用甚小，原因是高溫系統(tǒng)的溫度及壓力變化幅度太大，尤其是溫度，系統(tǒng)開停機一次，溫度就有200℃～300℃甚至更高幅度的變化，管道、法蘭、螺栓之間的較大的熱脹冷縮差異量只能通過彈簧墊圈來補償，而彈簧墊圈的補償力卻嚴重不夠，不能提供給密封墊片足夠的密封預緊壓力，彈簧墊圈的行程和載荷的關系為拋物線關系，行程還未走到極限位置時，載荷力就到達了峰值，行程繼續(xù)增加，載荷力反而減少，也就好比儲存的能量突然下降，當儲存的能量大小不及密封墊片所需的最小密封壓力時，泄漏仍然會發(fā)生。
高溫預緊碟簧的結(jié)構(gòu)
隨著密封技術和防泄漏技術的發(fā)展，一種名稱為預緊碟簧的產(chǎn)品出現(xiàn)了，它采用了類似普通碟形彈簧的碟形結(jié)構(gòu)，但又不同于碟形彈簧，如圖1 所示。
它采用耐高溫、高彈性模量的特殊的合金材料加工成厚度較厚，拱高較小的結(jié)構(gòu)。如圖1 所示，厚度t 要比相同直徑大小的普通碟形彈簧厚很多，而h0 則比相同直徑大小的普通蝶形彈簧的h0 小很多。因此能以很小的行程提供很大的軸向補償力。這種結(jié)構(gòu)的預緊碟簧行程和載荷關系為線性關系，載荷力隨著行程位移的增加而增大，當行程達到最大時，載荷力也達到峰值，它能保證在有效的行程范圍內(nèi)提供適合密封墊片密封的壓力。
高溫預緊碟簧由于它結(jié)構(gòu)特點，較小的尺寸剛好滿足法蘭、螺栓、螺母間較小的安裝空間，因此能非常合適且方便地使用在如圖2 所示的螺栓和螺母之間的位置�？筛鶕�(jù)實際工況選擇螺栓單側(cè)或雙側(cè)使用。當單片預緊碟簧的有效行程不足以補償各種因素如溫度變化、壓力變化或機械振動造成的松弛位移時，可采用在螺栓的雙側(cè)各使用一片預緊碟簧，這樣，有效行程增加了一倍，能滿足絕大多數(shù)情況下的補償要求。如有特殊情況還可采用多片疊加組合使用的方式。
高溫預緊碟簧的工作原理及應用效果
當螺栓螺母擰緊時，它吸收機械能轉(zhuǎn)化為位能(勢能)并發(fā)生軸向形變(軸向被壓縮)，當管道或設備由于溫度變化、壓力變化或機械振動導致螺栓的預緊力松弛時，它釋放位能(勢能)轉(zhuǎn)化為機械能，對螺栓的預緊力進行補償，使螺栓的預緊力始終保持在墊片密封所需要的預緊力范圍內(nèi)。對于高溫的管道或設備，它的作用則更加明顯。當不加高溫預緊碟簧時，系統(tǒng)開機溫度逐漸升高，連接法
蘭首先受熱膨脹，使得法蘭間的密封墊片被進一步壓縮，但隨著溫度逐漸傳導到螺栓上時，螺栓也開始膨脹，造成預緊力松弛的趨勢，由于螺栓的膨脹量較大，這種預緊力松弛最終會使密封墊片上的比壓小于墊片所需的最小密封比壓，造成密封失效，尤其是當系統(tǒng)又從高溫逐漸降溫時，法蘭比螺栓先降溫先收縮，更是造成了密封墊片上的比壓大大下降，泄漏更易發(fā)生。當在螺栓螺母間加上這種預緊碟簧后，就發(fā)生了改觀，螺栓螺母擰緊時，高溫預緊碟簧被壓縮到一定程度并存儲能量;當螺栓開始收縮或者載荷減小時，碟簧開始恢復原狀，并將存儲的彈性能量轉(zhuǎn)化為力施加到法蘭上，時刻保證了密封墊片的比壓在有效的范圍內(nèi)。它對因溫度變化造成的法蘭及螺栓的膨脹收縮而產(chǎn)生的密封墊片預緊力松弛進行及時有力的補償，有效地解決了法蘭連接中的螺栓預緊力松弛問題，這就是所謂的浮動預緊。
在系統(tǒng)壓力變化幅度較大，系統(tǒng)振動較大及溫度變化較大的場合都需要使用預緊碟簧來補償這些因素造成的螺栓預緊力的松弛。經(jīng)研究表明，尤其是系統(tǒng)溫差超過100℃的工況，如不使用預緊碟簧，泄漏現(xiàn)象會頻頻發(fā)生。如何正確選擇預緊碟簧也很重要，選擇不當，無法起到有效地補償效果。如市面上較多使用的是密封預緊碟簧，所使用的工況各有不同。密封預緊碟簧的使用溫度在330℃以下，可使用在普通螺栓上也可使用在高強螺栓上，當使用在普通螺栓上，它能相應提供很高的補償力，當使用在高強螺栓上，它只能相應提供中等的補償力。而材質(zhì)為特殊合金且厚度加厚的密封預緊碟簧則多使用在高強螺栓上，它能相應提供很高的補償力，且最高使用溫度能達到600℃，能適用于絕大多數(shù)高溫高壓的管道、換熱器、反應器、電爐等法蘭及閥門上。
許多實例都充分證明了預緊碟簧在高溫系統(tǒng)密封上的優(yōu)良效果。在煉油裝置，如加氫反應裝置中的中壓蒸汽管線，采用的是金屬八角墊為密封墊片，管線通蒸汽和停止通蒸汽時能造成連接法蘭有300℃左右的溫差，管線的法蘭連接處有多處發(fā)生嚴重的泄漏，即使多次對螺栓進行擰緊，也無法消除。當在法蘭的螺栓螺母間安裝上了密封預緊碟簧后，多次通停蒸汽都未發(fā)生任何泄漏，系統(tǒng)運行得非常穩(wěn)定可靠。同樣，預緊碟簧在催化裝置的設備和管道法蘭上，以及各類高溫換熱器的法蘭上，
因溫度大幅變化而造成的螺栓預緊力松弛方面都起到了超強的補償效果，避免了泄漏發(fā)生。它是一種新型的高溫密封的核心方法，在高溫系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。預緊碟簧由于具有空間占用小、安裝使用方便、預緊力補償能力超強、安全可靠等優(yōu)點，已逐漸被各類生產(chǎn)企業(yè)所采納，目前已廣泛用于電力、鋼鐵、化工、機械、礦山、石化等行業(yè)的設備法蘭或管線法蘭、閥門上。它代表了一種先進的浮動預緊和新型的高溫密封技術。
廈門力常彈簧有限公司生產(chǎn)波形彈簧，不銹鋼碟簧，DIN2093碟簧，彈簧墊圈，DIN6796碟墊，齒面防松碟簧，高溫碟簧，環(huán)形彈簧等國標碟簧產(chǎn)品，歡迎來電咨詢訂購。
連接系統(tǒng)的密封是否可靠至關重要，往往在連接初期及試壓階段，系統(tǒng)是可靠密封的，一旦系統(tǒng)正式運行起來，隨著溫度及壓力的上升、下降，經(jīng)過多次循環(huán)后，連接系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)泄漏，即使不停的多次擰緊固螺栓也無法解決泄漏問題，泄漏仍在繼續(xù)加大直至停修，嚴重影響生產(chǎn)的正常運行。如果系統(tǒng)內(nèi)密封的是有毒或易燃易爆介質(zhì)，這種泄漏的后果更是不堪設想。頻發(fā)的中毒、爆炸事件已讓人們不寒而栗!研究表明，泄漏多發(fā)生在高溫高壓的管道和設備上，由密封墊片質(zhì)量不良導致的泄漏只占一小部分，大部分是因為連接系統(tǒng)的連接副，如連接螺栓的預緊力松弛造成的。原因是管道或設備的溫度和系統(tǒng)壓力變化幅度越大，螺栓預緊力松弛的現(xiàn)象越多，系統(tǒng)泄漏也越嚴重。系統(tǒng)開機時溫度升高，停機時溫度下降，管道、法蘭、螺栓之間的熱脹冷縮速率不同，因而導致螺栓預緊力反復改變，當螺栓預緊力降到密封墊片所需的最小密封預緊力以下時，便出現(xiàn)了泄漏。
為了避免泄漏，人們在嘗試各種方法，如螺栓螺母間墊上彈簧墊圈等，希望能起到防松和補償預緊力的作用，但實際起到的作用甚小，原因是高溫系統(tǒng)的溫度及壓力變化幅度太大，尤其是溫度，系統(tǒng)開停機一次，溫度就有200℃～300℃甚至更高幅度的變化，管道、法蘭、螺栓之間的較大的熱脹冷縮差異量只能通過彈簧墊圈來補償，而彈簧墊圈的補償力卻嚴重不夠，不能提供給密封墊片足夠的密封預緊壓力，彈簧墊圈的行程和載荷的關系為拋物線關系，行程還未走到極限位置時，載荷力就到達了峰值，行程繼續(xù)增加，載荷力反而減少，也就好比儲存的能量突然下降，當儲存的能量大小不及密封墊片所需的最小密封壓力時，泄漏仍然會發(fā)生。
高溫預緊碟簧的結(jié)構(gòu)
隨著密封技術和防泄漏技術的發(fā)展，一種名稱為預緊碟簧的產(chǎn)品出現(xiàn)了，它采用了類似普通碟形彈簧的碟形結(jié)構(gòu)，但又不同于碟形彈簧，如圖1 所示。
它采用耐高溫、高彈性模量的特殊的合金材料加工成厚度較厚，拱高較小的結(jié)構(gòu)。如圖1 所示，厚度t 要比相同直徑大小的普通碟形彈簧厚很多，而h0 則比相同直徑大小的普通蝶形彈簧的h0 小很多。因此能以很小的行程提供很大的軸向補償力。這種結(jié)構(gòu)的預緊碟簧行程和載荷關系為線性關系，載荷力隨著行程位移的增加而增大，當行程達到最大時，載荷力也達到峰值，它能保證在有效的行程范圍內(nèi)提供適合密封墊片密封的壓力。
高溫預緊碟簧由于它結(jié)構(gòu)特點，較小的尺寸剛好滿足法蘭、螺栓、螺母間較小的安裝空間，因此能非常合適且方便地使用在如圖2 所示的螺栓和螺母之間的位置�？筛鶕�(jù)實際工況選擇螺栓單側(cè)或雙側(cè)使用。當單片預緊碟簧的有效行程不足以補償各種因素如溫度變化、壓力變化或機械振動造成的松弛位移時，可采用在螺栓的雙側(cè)各使用一片預緊碟簧，這樣，有效行程增加了一倍，能滿足絕大多數(shù)情況下的補償要求。如有特殊情況還可采用多片疊加組合使用的方式。
高溫預緊碟簧的工作原理及應用效果
當螺栓螺母擰緊時，它吸收機械能轉(zhuǎn)化為位能(勢能)并發(fā)生軸向形變(軸向被壓縮)，當管道或設備由于溫度變化、壓力變化或機械振動導致螺栓的預緊力松弛時，它釋放位能(勢能)轉(zhuǎn)化為機械能，對螺栓的預緊力進行補償，使螺栓的預緊力始終保持在墊片密封所需要的預緊力范圍內(nèi)。對于高溫的管道或設備，它的作用則更加明顯。當不加高溫預緊碟簧時，系統(tǒng)開機溫度逐漸升高，連接法
蘭首先受熱膨脹，使得法蘭間的密封墊片被進一步壓縮，但隨著溫度逐漸傳導到螺栓上時，螺栓也開始膨脹，造成預緊力松弛的趨勢，由于螺栓的膨脹量較大，這種預緊力松弛最終會使密封墊片上的比壓小于墊片所需的最小密封比壓，造成密封失效，尤其是當系統(tǒng)又從高溫逐漸降溫時，法蘭比螺栓先降溫先收縮，更是造成了密封墊片上的比壓大大下降，泄漏更易發(fā)生。當在螺栓螺母間加上這種預緊碟簧后，就發(fā)生了改觀，螺栓螺母擰緊時，高溫預緊碟簧被壓縮到一定程度并存儲能量;當螺栓開始收縮或者載荷減小時，碟簧開始恢復原狀，并將存儲的彈性能量轉(zhuǎn)化為力施加到法蘭上，時刻保證了密封墊片的比壓在有效的范圍內(nèi)。它對因溫度變化造成的法蘭及螺栓的膨脹收縮而產(chǎn)生的密封墊片預緊力松弛進行及時有力的補償，有效地解決了法蘭連接中的螺栓預緊力松弛問題，這就是所謂的浮動預緊。
在系統(tǒng)壓力變化幅度較大，系統(tǒng)振動較大及溫度變化較大的場合都需要使用預緊碟簧來補償這些因素造成的螺栓預緊力的松弛。經(jīng)研究表明，尤其是系統(tǒng)溫差超過100℃的工況，如不使用預緊碟簧，泄漏現(xiàn)象會頻頻發(fā)生。如何正確選擇預緊碟簧也很重要，選擇不當，無法起到有效地補償效果。如市面上較多使用的是密封預緊碟簧，所使用的工況各有不同。密封預緊碟簧的使用溫度在330℃以下，可使用在普通螺栓上也可使用在高強螺栓上，當使用在普通螺栓上，它能相應提供很高的補償力，當使用在高強螺栓上，它只能相應提供中等的補償力。而材質(zhì)為特殊合金且厚度加厚的密封預緊碟簧則多使用在高強螺栓上，它能相應提供很高的補償力，且最高使用溫度能達到600℃，能適用于絕大多數(shù)高溫高壓的管道、換熱器、反應器、電爐等法蘭及閥門上。
許多實例都充分證明了預緊碟簧在高溫系統(tǒng)密封上的優(yōu)良效果。在煉油裝置，如加氫反應裝置中的中壓蒸汽管線，采用的是金屬八角墊為密封墊片，管線通蒸汽和停止通蒸汽時能造成連接法蘭有300℃左右的溫差，管線的法蘭連接處有多處發(fā)生嚴重的泄漏，即使多次對螺栓進行擰緊，也無法消除。當在法蘭的螺栓螺母間安裝上了密封預緊碟簧后，多次通停蒸汽都未發(fā)生任何泄漏，系統(tǒng)運行得非常穩(wěn)定可靠。同樣，預緊碟簧在催化裝置的設備和管道法蘭上，以及各類高溫換熱器的法蘭上，
因溫度大幅變化而造成的螺栓預緊力松弛方面都起到了超強的補償效果，避免了泄漏發(fā)生。它是一種新型的高溫密封的核心方法，在高溫系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。預緊碟簧由于具有空間占用小、安裝使用方便、預緊力補償能力超強、安全可靠等優(yōu)點，已逐漸被各類生產(chǎn)企業(yè)所采納，目前已廣泛用于電力、鋼鐵、化工、機械、礦山、石化等行業(yè)的設備法蘭或管線法蘭、閥門上。它代表了一種先進的浮動預緊和新型的高溫密封技術。
廈門力常彈簧有限公司生產(chǎn)波形彈簧，不銹鋼碟簧，DIN2093碟簧，彈簧墊圈，DIN6796碟墊，齒面防松碟簧，高溫碟簧，環(huán)形彈簧等國標碟簧產(chǎn)品，歡迎來電咨詢訂購。