CN202674701U - 一种管口密封结构 - Google Patents
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Abstract
一种管口密封结构，在管口外端内侧装配密封盖、O形圈、压盖、紧固件等零件，施加螺栓预紧力，使O形圈与管口内侧壁产生压力而达到密封，并以密封圈与管口内侧壁的静摩擦力平衡介质内压引起的轴向力，适用于低压密封。本实用新型结构简单，装配方便，密封效果好。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种管口密封结构，用于锅炉、压力容器、核电承压设备。
背景技术
在对锅炉、压力容器、核电承压设备充氮时，需要对现场焊接管口进行密封，现有的充氮密封结构通常使用端面密封技术，在管口外端面设密封端盖和密封件，管口内侧端部设支承横梁，引出紧固螺栓进行预紧密封。存在的主要问题如下：
1、装配时需要进入设备内部，装配不方便，易污染已清洁过的设备内壁。
2、由于装配偏差、预紧力不均匀等原因，大口径管口实际操作时经常发生泄漏。
3、由于结构原因，有些管口内部无法设置横梁。
实用新型内容
本实用新型提供的一种管口密封结构，结构简单，装配方便，密封效果好，适用于低压密封。
为了达到上述目的，本实用新型提供一种管口密封结构，该密封结构包含密封盖，若干O形圈，若干压盖，以及若干紧固件。
密封盖设置在管口外端面，若干压盖按照从下至上顺序设置在密封盖上，密封盖与压盖之间的接触面上设置有密封槽，压盖与压盖之间的接触面上也设置有密封槽，每个密封槽内设置一个O形圈，若干紧固件穿过压盖，施加预紧力，使O形圈与接管内壁产生压力而达到密封，并以O形圈与接管内壁的静摩擦力平衡介质内压引起的轴向力。
所述的密封盖侧部与接管内壁通过O形圈接触。
所述的O形圈与管口内壁有装配过盈量，按管口内直径和O形圈截面直径调整具体的装配过盈量。
所述的紧固件为配套设置的螺母和焊接螺栓。
所述的密封槽采用外八字形，两侧斜面的倾斜角β为15°。
该管口密封结构还包含设置在密封盖上的把手。
本实用新型在管口外端内侧装配密封盖、O形圈、压盖、紧固件等零件，施加螺栓预紧力，使O形圈与管口内侧壁产生压力而达到密封，并以密封圈与管口内侧壁的静摩擦力平衡介质内压引起的轴向力，适用于低压密封。
本实用新型的优点是：
1、适用于低压密封。
2、结构简单，不需进入设备内部，装配方便。
3、受装配偏差、预紧力不均匀的影响较小，密封效果较好。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的局部结构示意图；
图3是本实用新型的俯视图；
图4是本实用新型的载荷计算示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图4，具体说明本实用新型的较佳实施例。
如图1和图2所示的一种管口密封结构，其包含密封盖1，两个O形圈2，内压盖3和外压盖4，以及若干配套设置的螺母5和焊接螺栓6（如图3所示）。
密封盖1设置在管口外端面，侧部与接管内壁接触，内压盖3设置在密封盖1上，密封盖1与内压盖3之间的接触面上设置有密封槽8，密封槽8内设置一个O形圈2，O形圈2与管口内壁有约1mm的装配过盈量，外压盖4设置在内压盖3上，内压盖3与外压盖4之间的接触面上设置有密封槽8，密封槽8内设置另一个O形圈2，O形圈2与管口内壁有约1mm的装配过盈量，若干焊接螺栓6穿过内压盖3和外压盖4，配套设置的螺母5和焊接螺栓6施加螺栓预紧力，使O形圈2与接管内壁产生压力而达到密封，并以O形圈2与接管内壁的静摩擦力平衡介质内压引起的轴向力。
所述的密封槽8采用外八字形，两侧斜面的倾斜角β均为15°。
如图3所示，该管口密封结构还包含设置在密封盖1上的把手7。
如图4所示，为O形圈的载荷计算示意图，由于设备水压试验后不允许在受压件上进行任何焊接，只能通过机械方法实现密封。承压设备的充氮压力通常在0.05MPa以下，属于低压密封。橡胶O形圈的密封性能良好，工作压力可达10MPa以上(见GB/T 3452.3-2005)。O形圈的密封性能不存在问题， 主要问题是O形圈与接管管口内壁的静摩擦力能否平衡介质内压引起的轴向力。
橡胶与其它材料的干摩擦系数为0.6～0.9(摘自中国摩擦材料网)，橡胶与铸铁的干摩擦系数为0.8(摘自机械设计手册，第五版第1卷表1.1-20)。本密封结构摩擦副材料为橡胶和奥氏体不锈钢，计算采用的摩擦系数fo为0.65。
螺栓轴向预紧力Qp=Qp’作用到O形圈2上后，将产生一个垂直于管口内壁面的分力，即O形圈对管口内壁的正压力Fo，相关计算式如下：
内压引起的轴向力 F = π/4 · Dc2 · pc；
O形圈对管口内壁的正压力：Fo = 2F1 = 2 Qp · tanβ；
最大静摩擦力 = Fo · fo (多个O形圈时，还应乘以O形圈数量)，应大于F。
其中，Dc为计算内直径。pc为计算内压。β为密封槽压紧面倾角。Qp为螺栓压紧力，通过螺母上紧扭矩控制，多个螺栓时应乘以螺栓数量。
内压轴向力与管口内径的平方成正比。管口口径较小时，内压轴向力很小，远小于单个O形圈的最大静摩擦力。口径较大时，可增加O形圈的数量，以增加静摩擦力，O形圈数量可经强度计算后确定。也可以在管口外壁增加抱箍和卡板，平衡内压轴向力。如下为计算实例，充氮压力0.05MPa，管口内直径约377mm，采用两道O形圈。为安全起见，安全裕量(O形圈设计压紧力与平衡内压所需要的压紧力比值)为4倍。
下表为载荷计算参数表：
| 序号 | 项目 | 符号 | 公式 | 数值 | 单位 |
| 1 | 计算压力 | pc | 充氮压力 | 0.05 | MPa |
| 2 | 计算直径 | Dc | 接管内直径 | 376.99 | mm |
| 3 | 内压轴向力 | F | π/4 · Dc2 · pc | 5581 | N |
| 4 | 安全系数 | m | 4 | ||
| 5 | 橡胶钢板摩擦系数 | fo | 0.65～0.8，取0.65 | 0.65 | |
| 6 | 需要的O形圈压紧力 | FR | m · F / fo | 34345 | N |
| 7 | O形圈数量 | No | 2 | ||
| 8 | O形圈直径 | do1 | 7.0 | mm | |
| 9 | 压紧面倾角 | β | 15 | ° | |
| 10 | 螺栓数量 | Nb | 12 | ||
| 11 | 单个螺栓设计载荷 | Qp | ［（FR/2）/ tanβ］/（No · Nb） | 2670 | N |
| 12 | O形圈当量压应力 | σo | Qp · Nb/（π（Dc- do1）· do1） | 3.938 | MPa |
FR是计算需要的压紧力，它与内压轴向力F、摩擦系数、安全系数有关。
Fo是螺栓预紧后对O形圈产生的压紧力，即总预紧力Qp在垂直管壁方向上的分力。它与螺栓预紧力、压紧面倾角、螺栓数量、O型圈数量有关。
Fo和FR均是理论计算值，其关系为：Fo≥FR。
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (6)
1.一种管口密封结构，其特征在于，该密封结构包含密封盖（1），若干O形圈（2），若干压盖，以及若干紧固件；
密封盖（1）设置在管口外端面，若干压盖按照从下至上顺序设置在密封盖（1）上，密封盖（1）与压盖之间的接触面上设置有密封槽（8），压盖与压盖之间的接触面上也设置有密封槽（8），每个密封槽（8）内设置一个O形圈（2），若干紧固件穿过压盖，施加预紧力，使O形圈（2）与接管内壁产生压力而达到密封，并以O形圈（2）与接管内壁的静摩擦力平衡介质内压引起的轴向力。
2.如权利要求1所述的管口密封结构，其特征在于，所述的密封盖（1）侧部与接管内壁通过O形圈接触。
3.如权利要求1所述的管口密封结构，其特征在于，所述的O形圈（2）与管口内壁有装配过盈量，按管口内直径和O形圈截面直径调整具体的装配过盈量。
4.如权利要求1所述的管口密封结构，其特征在于，所述的紧固件为配套设置的螺母（5）和焊接螺栓（6）。
5.如权利要求1所述的管口密封结构，其特征在于，所述的密封槽（8）采用外八字形，两侧斜面的倾斜角β为15°。
6.如权利要求1所述的管口密封结构，其特征在于，该管口密封结构还包含设置在密封盖（1）上的把手（7）。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104235550A (zh) * | 2014-09-12 | 2014-12-24 | 上海电气核电设备有限公司 | 一种内压接管密封装置 |
| WO2019119111A1 (en) * | 2017-12-20 | 2019-06-27 | Vital Industrial Solutions Inc. | Assembly for engaging the interior of a pipe |
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2012
- 2012-03-14 CN CN 201220094523 patent/CN202674701U/zh not_active Expired - Lifetime
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