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摘 要

本设备为实验室用应力测量试验容器。通常配备有可拆卸的连接结构的压力容器可以减少检修、运输等引起的不必要的麻烦。双锥密封结构具有良好的密封性能，制造简单，因此应用广泛。

主要研究工作及结果如下：

（1）对DN450平盖封头双锥环密封结构设计过程和球形顶封头卡箍密封结构设计过程进行详细阐述。

（2）将平盖封头双锥密封结构和球形顶封头卡箍密封结构进行对比。

（3）用SW6-2011对双锥密封高压容器进行校核，并对这两种高压容器进行经济评价。

（4）绘制总装配图和部件图合计一号8张。

关键词：双锥环密封 卡箍密封 高压容器 平盖封头 球形顶封头

The Design Method of DN450 High Pressure Vessel with

Double-Cone Seal Ring

Abstract

The equipment is a experimental vessel for stress measurement used in the laboratory. The pressure vessels equipped with the sealing detachable connection structures often reduce the troubles caused by maintenance and transportation. Double-cone seal structure is used widely due to good sealing performance and easy manufacturing.

The main research work and results are as follows:

（1）The design methods of DN450 double-cone seal structure with a flat head and clamp seal structure with a spherical head are analyzed.

（2）The double-cone seal structure with a flat head and the clamp seal structure with a spherical head are compared.

（3）The high pressure vessel with double-cone seal ring is checked by SW6-2011 and the economic evaluation of the high pressure vessels is given.

（4）General assembly and parts drawings are made with a total of 8 sheets of paper of drawing No.1.

Keywords: Double-cone seal; Clamp seal; High pressure vessels; Flat heads; Spherical heads

目 录

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 高压容器简介 1

1.3 国内外压力容器分析设计技术现状 2

1.4 高压容器的密封 3

1.4.1 高压容器常用的密封型式 3

1.4.2 双锥密封的优缺点 3

1.4.3 双锥密封研究成果 4

1.5 本文研究内容 4

第二章 平盖封头双锥密封高压容器设计 5

2.1 筒体设计 5

2.1.1 筒体选材 5

2.1.2 筒体的计算 5

2.2 密封结构设计 6

2.2.1 概述 6

2.2.2 双锥环结构尺寸的确定 7

2.2.3 螺栓载荷计算 8

2.2.4 主螺栓设计计算 10

2.3 平盖设计计算 11

2.3.1 平盖尺寸确定 11

2.3.2 平盖危险面的校核 12

2.4 筒体端部设计计算 12

2.4.1 结构设计 12

2.4.2 强度校核计算 14

2.5 紧固元件的设计计算 17

2.5.1 主螺栓的强度计算 18

2.5.2 主螺母 18

2.5.3 螺栓的布置 18

2.6 底部球形封头的设计 19

2.6.1 封头选材 19

2.6.2 封头计算 19

2.7 容器接管、接管法兰及其密封的设计 20

2.7.1 接管的选用 20

2.7.2 法兰及其密封的设计 20

2.8 容器开孔补强的设计计算 25

2.8.1 等面积法应用范围 25

2.8.2 容器上各个开孔补强的计算 26

2.9 支座的选用 31

2.10 设备吊耳的设计 31

第三章 球形顶封头高压容器的设计 34

3.1 卡箍连接的设计 34

3.1.1 卡箍危险面校核 35

3.1.2 紧固螺栓的计算 37

3.2 卡箍连接筒体端部法兰设计 38

3.3 卡箍连接的封头端部设计 41

3.4 C形环密封垫片设计 41

第四章 制造成本核算与评价 44

4.1 平盖封头双锥密封高压容器成本估算 44

4.2 球形封头卡箍密封高压容器成本估算 45

第五章 总结与展望 47

5.1 总结 47

5.2 展望 47

参考文献 48

附录A 平盖封头双锥密封高压容器校核文件 50

致谢 60

第一章 绪论

1.1 研究背景

随着化工行业的迅速发展，高压容器在化工行业中应用愈来愈广。化工设备中的高压容器在承受高压的同时，往往还伴随着极端温度的变化，一些高压容器还盛装易燃易爆的危险介质，工作条件十分苛刻^[1]。

如今，合成氨、甲醇、尿素工业以及石油加氢等工业都是在高压条件甚至高温高压条件下进行的。在高温高压条件下，化学反应速度得以提高，反应设备的容积得以减小。因此高压容器在现代工业中占有很重要的地位^[2]。

密封装置结构设计在压力容器设计过程中占有很重要的地位。其中双锥密封是高压容器密封结构中的主要形式之一，应用广泛^[3]。

1.2 高压容器简介

压力容器通常是由板、壳等焊接而成的结构，如图1-1^[4]。

选材是设计压力容器过程中的重要部分。材料选择不当，会影响压力容器的安全性能^[5]。

近十多年来，我国压力容器用材料的品种牌号种类不断增加，并且纯净化程度不断提升，同时，实物性能水平也同步提高^[6]。

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