基于O形橡胶圈密封的高压容器设计和研究

发布时间：2017-04-15 21:29

  本文关键词：基于O形橡胶圈密封的高压容器设计和研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与其他高压容器密封结构相比,O形橡胶圈密封结构具有以下特点:结构简单、密封可靠;没有受力螺栓,省去了金属垫片或垫块;加工要求和精度较低;安装拆卸方便快捷。综观国内外各类文献资料,较难查到O形橡胶圈密封结构应用于高压容器密封的工程实例,同时O形橡胶圈应用于高压容器密封的理论少有人研究和报道。 本文以“60MPa压力舱研究开发”项目为契机,开展了O形橡胶圈密封结构应用于高压容器密封的研究开发和相关设计。主要研究工作为: (1) O形橡胶圈密封理论研究和分析 运用有限元方法研究分析了O形橡胶圈在密闭空间的压力传递系数;根据受力平衡分析了O形橡胶圈整体位移的形成过程及其影响因素;通过分析O形橡胶圈在自紧密封状态下密封接触面上的接触压力,进一步完善了O形橡胶圈密封理论;同时对O形橡胶圈应用于高压密封进行理论探索和密封失效分析。 (2) 基于O形橡胶圈密封的高压容器密封结构创新设计 本文综合伍德密封结构的轴向力承受特点和O形橡胶圈的密封性能与机理,创新设计出新型高压容器密封结构(在申请国家发明专利,已获得国家实用新型专利授权)。该结构完全采用O形橡胶圈密封,无金属垫片,有效降低了密封表面的加工精度;工作状态下无受力螺栓,开启安装方便。经试验,新型密封结构完全满足设计要求。 (3) 简体和底部端盖的分析设计 采用分析设计方法设计了筒体和底部端盖的壁厚,并采用有限元方法数值分析了筒体和底部端盖的应力强度。 (4) 上部简体轴向力承受结构的优化设计 参考《高压设备》和GB150-1998中对伍德密封轴向力承受结构的设计过程,设计了上部筒体的轴向力承受结构;然后运用有限元方法数值分析了抗剪环与上部筒体接触面上的接触压力分布,选取比较符合接触分析结果的三角形接触压力分布,对上部筒体危险截面进行了优化设计和应力校核。
【关键词】：高压容器 密封结构 密封机理 O形橡胶圈 分析设计 优化设计
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ051.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 符号说明9-13
• 1 文献综述13-29
• 1.1 高压容器简介13-14
• 1.2 密封及其分类14-17
• 1.2.1 密封14-15
• 1.2.2 密封分类15-16
• 1.2.3 密封理论16-17
• 1.3 O形橡胶圈及其密封17-22
• 1.3.1 O形圈密封历史17
• 1.3.2 O形橡胶圈密封17-18
• 1.3.3 O形橡胶圈密封机理18-20
• 1.3.4 O形橡胶圈密封的数值分析20-21
• 1.3.5 O形橡胶圈密封的设计21-22
• 1.4 高压容器密封结构22-27
• 1.4.1 设计原则及结构分类22-23
• 1.4.2 平垫密封23-24
• 1.4.3 双锥环密封24-25
• 1.4.4 B形环密封25-26
• 1.4.5 伍德密封26
• 1.4.6 发展趋势26-27
• 1.5 本文的研究内容27-29
• 1.5.1 O形橡胶圈密封机理研究27
• 1.5.2 基于 O形橡胶圈密封的高压容器密封结构创新设计27-28
• 1.5.3 筒体和底部端盖的分析设计28
• 1.5.4 上部筒体轴向力承受结构的优化设计和分析28-29
• 2 高压筒体和底部端盖设计29-37
• 2.1 60MPa压力舱的工艺要求29-30
• 2.2 筒体的设计30-33
• 2.2.1 设计筒体壁厚30-31
• 2.2.2 数值分析校核筒体应力强度31-33
• 2.3 底部端盖的设计33-36
• 2.3.1 设计底部端盖33-34
• 2.3.2 数值分析校核底部端盖应力强度34-36
• 2.4 小结36-37
• 3 O形橡胶圈密封机理研究37-54
• 3.1 概述37-38
• 3.2 压力传递系数的数值分析38-45
• 3.3 密封形成过程及整体位移分析45-47
• 3.4 自紧密封的接触压力分析47-51
• 3.5 高压密封理论分析和密封失效分析51-53
• 3.6 小结53-54
• 4 高压容器密封结构创新设计54-67
• 4.1 整体结构设计54-56
• 4.2 抗剪环和平盖设计56-59
• 4.2.1 抗剪环设计56-58
• 4.2.2 平盖设计58-59
• 4.3 第一重密封设计59-62
• 4.3.1 O形橡胶密封设计59-60
• 4.3.2 密封圈托架设计及径向变形分析60-62
• 4.4 第二、三重密封设计分析62-63
• 4.5 开启安装结构设计63-65
• 4.6 小结65-67
• 5 上部筒体的优化设计和校核分析67-84
• 5.1 两截面当量应力校核理论分析68-69
• 5.2 根据b-b截面的当量应力设计尺寸l_169-70
• 5.3 根据a-a截面的当量应力设计尺寸l_1和S70-73
• 5.4 接触压力三角形分布模型分析73-79
• 5.4.1 三角形压力分布假设73-77
• 5.4.2 两种接触压力分布对应力强度的影响分析77-79
• 5.5 数值优化分析和校核79-83
• 5.6 小结83-84
• 6 总结与展望84-86
• 6.1 总结84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-92
• 致谢92-93
• 在读期间申请专利和发表(录用)论文科研成果93

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 蔡军锋;易建政;;新型危险品防爆运输箱设计及抗爆试验研究[J];包装工程;2012年05期

2 魏光超;李世伦;侯继伟;陈家旺;;基于ANSYS深海极端环境大型生物培养釜的结构优化[J];机电工程;2010年03期

3 李烁;赵俊利;姜明明;杨丽丽;;基于Ansys的某型液压密封环分析设计[J];机电技术;2011年02期

4 黄德春;刘巍;乐龙;史益强;王志祥;;超临界流体抗溶剂结晶流程设计与装置研制[J];南京理工大学学报(自然科学版);2010年01期

5 冀宏;兰博杰;任小青;王峥嵘;;高压叶片泵聚四氟乙烯矩形密封圈的密封原理分析[J];润滑与密封;2011年09期

6 杨春明;谢禹钧;;基于Ansys的橡胶O形密封圈的密封性能有限元分析[J];弹性体;2010年03期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 陈志平;李频;蒋家羚;;大规格O形橡胶密封圈在特殊管道中的应用研究[A];第三届全国管道技术学术会议压力管道技术研究进展精选集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 于建清;一种无缆自动返回式采水器的设计与研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2008年

2 卢汉良;海底观测网络水下接驳盒原型系统技术研究[D];浙江大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 桂兴春;收割机制动泵密封性能的仿真与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 安进华;森林消防炮专用灭火弹结构及动力学研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 兰博杰;液压电机叶片泵样机的改进与实验[D];兰州理工大学;2011年

4 符倩;非圆截面法兰连接结构分析[D];河北工业大学;2011年

5 王强;广谱式水消声器研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 周杰;高层建筑消防炮专用灭火弹研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 董贤信;深海环境模拟装置监测与控制系统设计[D];浙江大学;2012年

8 黄铎佳;海底热液有机物采样器关键技术研究[D];浙江大学;2012年

9 李频;新型高压密封结构强度研究[D];浙江大学;2007年

10 曾莉群;无针注射器研发[D];浙江大学;2008年

  本文关键词：基于O形橡胶圈密封的高压容器设计和研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：309300