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板片与密封结构的分析

       在板式换热器设计中,板片的整体结构与密封强度有密切的关系,合理的密封结构设计不仅能够提高板片的刚度,提高板式换热器的耐压性能,也能保证良好的密封性。密封结构是由板片的密封槽和密封垫片构成的,密封垫片的性能(物理性能、化学性能和工艺性能)、密封槽形式、密封垫片的压缩比是密封设计的三大要素。
       密封槽   
       密封槽的形状直接关系到密封垫片在密封槽内的定位,影响到密封垫片在运行中的稳定性,也直接关系到密封效果。合理的密封槽设计应使密封垫片在受力、受热的条件下,在设计的位置上不发生位移,并且基本保持原有的压缩比。要想达到以上要求,在密封槽的设计中,应尽可能地采用密闭形式。此外,在充分考虑到板片材质拉伸性能的前提下,还应使密封槽的倾角尽量小。目前我国开发研制的板型中,密封槽的倾角一般在25°~35°之间;而国外一些知名品牌,其大部分的板片密封槽倾角均在20°左右,小的可到7°。
                                      
       目前,国内外各种板型密封槽的设计均采用平面形式,如图所示。其优点是板片加工成型简单、密封垫片结构简单、易于粘结、密封垫片在密封槽内的稳定性好。但也存在不利之处,例如在粘接密封垫片与密封槽时,对位必须相当准确,不允许有偏移,否则在夹紧时,密封垫片会脱离密封槽而失去密封的效果。针对此种情况,本文对密封槽形式做了大量的研究和试验,研制出一种新型结构形式,如图所示,其密封垫片在组装时稳定性好,定位准,提高了密封槽部位的刚度,降低了装配过程中的夹紧力,降低了板片的变形程度。多年使用结果表明,该密封槽形式效果好,有较大推广价值.   
       密封垫片
       密封垫片是板式换热器的重要组成部分,在装配时先用粘接剂将垫片贴牢在板片的密封槽中,而在孔的周槽中根据流体流动的需要来放置垫片,从而起到允许或阻止流体进入板片之间通道的作用,达到热交换的目的。密封垫片的材料、结构形式及压缩比直接关系到板式换热器的密封效果。
       密封垫片的材料  
       目前常用的密封垫片的材料有合成橡胶和石棉橡胶两大类。合成橡胶常用的有丁腈橡胶、三元乙丙橡胶和氟橡胶。合成橡胶密封垫片的物理性能指标主要有工况条件下的永久压缩变形和扯断伸长率,橡胶密封胶垫的硬度指标则应根据密封槽的形式及压缩量而定。
       密封垫片的结构形式
       密封垫片的结构形式也有很多种,其截面形式大致有矩形、梯形、六边形、五边形等。常用的形式有两大类型:一种形式如图所示,其密封垫片横截面的上部为尖形的;另一种形式如图所示,其上部为平面。前者是通过尖端至中部的尺寸差来增加密封垫片的变形程度,其结构设计实际上仍然是平面密封,而非线性密封,因为板片的密封槽底部是平面,当板片密封槽底部平面有缺陷时,这种结构能抵消一些。后者设计的目的是为了减少密封垫片的压缩量,其压紧形式为平面压紧。其主要缺点是在板片装配过程中,板片容易错位,夹紧力过大,容易造成板片变形等。通过分析研究和试验,本文设计出与图所示密封槽相对应的垫片截面如图所示,使装配简单,也提高了板片的承压能力。
                                     
       密封垫片的压缩比
       一般以密封垫片的压缩量与其原始厚度之比即压缩比作为密封垫片的设计依据。根据多年设计经验以及对国内外大量板式换热器密封结构的分析,笔者认为压缩比掌握在20%~25%之间好。
       板式换热器的质量及使用寿命很大程度取决于密封垫的质量和使用寿命。对于大多数的换热器而言,板片一般不会损坏,而密封垫则容易老化而引起泄漏,所以密封垫的好坏决定了换热器的好坏和使用寿命。
2019/05/11 08:43:10 150 次