Stress and thickness calculation of a bolted flat cover with double metal sealing rings

The design of a bolted flat cover is extremely important for the structural integrity of pressure vessels.The present design codes provide the thickness calculation equations for a bolted flat cover with single metal gasket.However,the rules for a bolted flat cover with double metal sealing rings are not developed to date.In the study,a new thickness calculation equation for the bolted flat cover with double metal sealing rings is proposed.First,the theoretical stress solution for bolted flat cover with the double metal sealing rings is obtained,based on the theory of simply supported circular plate and then verified using the results from finite element analyses.The results indicate that the influence of double metal sealing ring on the stress of the flat cover is more serious compared to single metal gasket.Second,a more accurate and reasonable equation is proposed to calculate the thickness of bolted flat cover with double metal sealing rings based on the derived theoretical equations of maximum stress.Finally,the influence of linear load and the spacing between rings on the thickness are discussed.Subsequently,a few suggestions are provided to design low-pressure or atmosphere pressure vessels.The study provides a theoretical foundation to develop design codes of pressure vessels in nuclear reactors.

50GHz金锡封口CQFN外壳的研究及应用

随着芯片工作频率的升高,高频封装的需求日益增加。为满足高频单片微波集成电路(MMIC)封装需求,研究并设计了50GHz金锡封口陶瓷四边扁平无引线(CQFN)外壳。金锡封口的优点在于气密性,但频率更高时,封口环引入的焊盘阻抗失配、腔体谐振问题也更加明显。通过优化高频信号焊盘外围匹配结构,使其兼顾屏蔽特性、阻抗匹配及可靠性。同时优化盖板结构,消除了带内腔体谐振。为了评估外壳性能,设计了“印制电路板(PCB)+CQFN外壳+50Ω微带线”一体化结构,该结构在DC~53GHz频带内的实测结果为:回波损耗S_(11)<-13.4dB,插入损耗S_(21)>-1.5dB。完成芯片封装并实测,芯片封装前后带内外性能基本一致。

蒸烤箱门密封系统的研究与应用

蒸烤箱漏气漏水问题是行业的核心难点之一,门密封系统可靠性是产品质量的重要指标。本文从方案设计确认,然后进行实际测试验证,反复分析、验证及改善,解决测试出现各种异常。各问题都是环环相扣。门的密封性能主要与门的结构、门玻璃的平整度、腔体前板铆接高度、密封圈的设计过盈量、密封圈的硬度、密封圈老化变形量、密封圈的尺寸控制、腔体气压的大小等相关。解决门漏气漏水问题是一个系统工程,各模块均需要有合理有效的方案去控制。通过控制门玻璃平整度,使用检具通止规检验前板密封槽尺寸,控制腔体铆接高度在公差范围内。根据实际情况对密封圈进行设计补尝,适当增加密封圈密封边厚度,选择合适的密封圈硬度值,配制合理开门力,使用工装检查并控制密封圈批量尺寸稳定性。最终,解决蒸烤箱漏气漏水的重要技术难题。

一种预先降低平板闸阀启闭力矩的新方法

为了解决高压管线平板闸阀启闭力矩过大的问题,根据密封机理,建立浮动阀座-闸板密封结构的流固耦合体动力学模型,以密封面的接触压力为启闭力矩的评价指标,研究闸阀的不同开度对密封面的压力F_(MZ)、相对力矩P、流体流速V以及流体流动的影响规律。基于上述研究,提出一种预先降低闸阀启闭力矩的多级减压结构,通过控制流体介质流经密封结构前的压力,有效地降低闸阀启闭力矩;分析了多级减压结构参数R_(1),D_(1)和L_(1)对总扭矩的影响规律。研究表明:在闸板启闭开始/结束时,应加快启/闭速度,可减小流体的压力载荷对密封结构的冲击损伤;提出的多级减压结构使流体介质在流经密封结构前压力减少86%,有效控制了启闭力矩,保护了密封结构。本文提出的控制方法可为阀门的密封结构设计与优化提供理论基础,为工程应用提供参考。

牙轮钻头径向非对称扁平密封性能研究

为了提高HAR橡胶密封圈寿命,提出一种新的径向非对称扁平密封结构。相比传统对称截面扁平密封圈,径向非对称截面的密封接触面积更小,因而减小了内圈动密封面旋转产生的热量以及磨损。通过试验对比氢化丁腈橡胶(HNBR)与丁腈橡胶(NBR)的性能,选择出合适的橡胶密封圈材料;分别建立径向非对称扁平密封圈与传统对称截面扁平密封圈的有限元模型,对比2种结构的密封性能;在不同的环境压力和温度下对径向非对称扁平密封圈的密封性能进行评价,并在现场进行应用验证。仿真结果表明:径向非对称扁平密封圈接触应力更大,密封性能更优;同时,其Mises应力明显低于传统对称截面扁平密封圈,证明径向非对称扁平密封更适合长期稳定工作。现场应用结果同样验证:在高温高压工况下,径向非对称扁平密封圈密封性能可靠,具有较高的实用价值。

高参数圆形平盖中心开孔计算方法及密封刚度失效准则

基于当前压力容器平盖(或法兰盖)的开孔补强方法基本原理和存在的问题,指出我国标准中仅考虑了开孔率ρ≤0.5范围内整体强度校核,欠缺开孔处局部应力计算、安定性失效评价及螺栓垫片连接结构的周边刚度计算、密封失效评价。基于弹性板壳理论,创建了两类常见圆形平盖中心单个开孔结构的力学模型和精确解析解,并给出工程计算公式和设计失效准则。通过算例进行数值模拟验证,并分析应力变化规律。新方法实现预紧工况、操作工况和水压试验工况下的强度失效和密封刚度失效评价,适用于ρ≤0.9范围,更适用于当今“双碳”背景下高参数化设备安全、节能和泄漏率控制等基于失效模式的精准设计,并为标准修订和结构完整性评价提供借鉴。

间隙装配工况下阀杆动密封结构接触压力试验研究

平板闸阀用于接通或切断管道中的流体介质。由于阀杆的动密封结构易出现泄漏,会造成严重的安全事故。阀杆填料密封性能是制约装置长期可靠运行的关键因素。针对阀杆动密封结构在间隙装配工况下密封面接触压力精确计算的问题,以Z943Y-300Lb高压平板闸阀为例,对其阀杆动密封结构的接触压力机制进行了理论推导、仿真分析和试验研究。首先,借助弹性力学理论,推导了阀杆动密封结构的轴向力学模型,在多工况条件下对其进行了接触压力理论分析;然后,利用ANSYS软件对阀杆动密封结构进行了接触压力静力学分析,并研究了阀杆内、外存在不同装配间隙值对其力学分布的影响;最后,搭建了试验测试平台,进行了高压平板闸阀密封面不同位置的接触压力测试,并根据测试结果对仿真结果的正确性进行了验证。研究结果表明:在进行间隙装配时,接触压力最大值小于无间隙装配的接触压力,内接触压力高达2.8 MPa,外接触压力高达2.3 MPa;外间隙值为0.2 mm时,内、外接触压力差最小,仅为0.39 MPa;接触压力理论值与测试数据误差仅为2.3%。该研究可精确获得密封面不同位置处的接触压力。

浅谈强制密封球阀结构参数设计

对强制密封球阀结构参数设计进行探讨,分别从球体密封面的宽度余量、球体与阀盖/阀体之间的空间余量、阀杆扁方斜面的长度、阀杆斜面扁方的厚度等方面进行参数设计,从而确保产品性能。

页岩气钻采井口平板阀的设计

阐述了页岩气钻采井口平板阀的工作原理、结构特点和性能特性.基于API 6A规范设计和平板阀的设计计算公式,该阀采用单阀板浮动阀座结构,使用液压作为阀门开关驱动力,并在阀板和阀座密封副上热喷涂硬质合金涂层,使其具有耐高压、耐磨损、密封性好的特点.

基于Matlab高压容器双锥环密封圆形平端盖的优化设计

以平端盖直径方向弯曲应力和双锥密封环向开槽处危险截面综合应力都不超过材料的许用应力为非线性约束条件,以圆形平端盖受力主螺栓中心圆直径Db和厚度H作为设计变量,应用Matlab非线性约束最小优化工具(fmincon函数)建立高压双锥密封圆形平端盖体积最小的优化设计模型,编制Matlab语言求解。实例计算结果表明,该优化设计是一种较为先进实用的机械设计方法,对高压双锥密封平端盖优化设计具有一定的参考价值。

高温封接真空平板玻璃的数值模拟及其性能

通过有限元方法对真空平板玻璃的高温封接过程进行了热应力分析,得出真空平板玻璃高温封接过程中的温度场曲线、变形曲线和应力曲线.在整个高温封接过程中,最大变形发生在玻璃板边缘处,变形量为0.154mm.玻璃板的最大应力为39.69MPa,不锈钢支承柱的最大应力为337.9 MPa,均满足强度要求,为真空平板玻璃的高温封接提供了预测和指导.通过对高温封接后的真空平板玻璃进行扫描电镜、能谱和金相组织的试验分析,表明封接层与玻璃板间的界面平直、连续,焊料与玻璃结合紧密、稳定,无明显的化学反应层,玻璃母材没有熔化,玻璃与焊料已经很好地结合在一起,封接温度合适,封接性能可靠.

新型全自紧式高压密封装置强度设计

根据试验研究和理论分析结果，给出了新型全自紧式高压密封装置的强度设计方法，并提出了一种结构紧凑、制造简便、装拆方便、顶盖用途不受限制的全自紧式高压密封装置。

采油树平板闸阀柔性密封圈结构优化设计

为了提高采油树平板闸阀密封圈的密封性能,在泛塞封的基础上,设计一种密封圈本体唇边开有锯齿状凸起的新型柔性密封结构;运用有限元分析方法模拟密封圈的工作状况,分析柔性密封结构特性参数对密封圈密封性能的影响,获得不同柔性密封圈结构参数下密封面间接触应力分布规律,并对新型密封结构进行优化。结果表明:密封面间最大接触应力随唇边锯齿数量、唇边夹角度数的增大而增大,随唇谷夹角度数的增大而减小;新型密封结构选择锯齿数量为3、唇边夹角为20°、唇谷夹角为30°的特性参数时,其最大接触应力比常规Y形密封圈提高了15倍;新型柔性密封结构的密封圈与阀杆、阀盖壁面间接触应力比常规Y形密封圈有显著提高,提高了密封圈的密封性能。

耐压试验用大直径加筋法兰平盖有限元分析

螺栓法兰连接的圆形平盖结构属于常用的压力容器受压元件,在此基础上优化的加筋法兰平盖结构应用于高压力、大直径法兰的耐压试验时,既可以保证强度同时降低平盖厚度,又可以增加平盖刚度,保证连接接头密封性。结合工程实际采用ANSYS Workbench有限元软件对一加筋法兰平盖结构进行分析,保证设备具有足够的安全性,进而为其应用提供借鉴参考。

安全轮胎技术的应用和发展

针对各种主流泄气保用轮胎技术的原理及其在实车上的应用情况进行了系统的介绍,从各种安全轮胎技术的结构特点,装配工艺以及实际应用情况等方面分析了各技术的优缺点和适用领域。指出了未来泄气保用轮胎技术在军用和民用领域的发展趋势。

70 MPa下高压管汇防沉砂平板闸阀设计

平板闸阀是井控装置中极为重要的设备,由于设计结构的原因,目前所使用的平板闸阀存泥现象严重,一旦闸阀不使用或者停放一段时间不流通,泥浆将在阀腔内沉积下来,使闸阀无法关闭,使用时用力过猛会导致扳手弯曲折断、阀杆弯曲。为解决以上问题,在传统Z23Y-700系列闸阀基础上,设计了新型防沉砂平板闸阀。该平板闸阀采用双阀座和清洗孔设计,使阀座安装和阀门清洗更加方便;添加新式闸板与挡泥板配合,阻止泥浆进入阀腔。最后在70 MPa高压下对平板闸阀密封性能进行压力试验和静水压试验,并对阀体阀盖进行超声波探伤、材料化学分析,验证了所设计的平板闸阀结构合理、满足实际工况要求。

薄壁圆筒平封头环焊缝的应力与变形

通过对薄壁圆筒环向对接焊缝建立适当的力学模型，再利用柱壳近似计算方法。

浮动环式主轴密封在灯泡贯流式水轮机上的应用

灯泡贯流式水轮机的主轴密封设计在灯泡贯流式水轮机的设计中占有极其重要的地位,本文简要介绍了一种新开发的浮动环式主轴密封的设计原理、典型结构及安装方式。

法兰密封面平面度测量工装的研制

文章对已有的几种平面度测量方法进行分析,并结合实际情况提出了滚轮胎架法、转轴连杆法、试压工装法、等高块法4种法兰与筒节焊接后的密封面平面度测量方案。经比较分析将转轴连杆法和等高块法相结合形成一种较为实用的新型密封面平面度测量方案,并利用轴承实现转动连续测量。通过百分表测出密封面各处平面度大小,验证了新测量方案的可行性。

基于F型管壳的旋转缝焊技术研究

本文深入研究了旋转缝焊技术,讨论了缝焊中焊边受力、速度变化和热量分布情况,分析了影响旋转缝焊气密性的主要因素。