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板式换热器密封结构及垫片
点击次数:2276 发布时间:2013-07-30

板式换热器密封结构及垫片  
 板式换热器吸zui重要的关健典过于密封。目前。国外对这种设备的发睦盆点已集中于研翻新塑龟片材料和改进密封结构,以便提高操作胜度和压力,适应工艺耍求。扩大使用范幽(47. 50. 52)。
        密封问理在板式热换扮中其所以显得这祥突出,是因为它的密封周边很长。例如一台装配有200块饭片。每片面积。。‘米。的大盛设备,盗阅总长约为。s,来,而现在从大璧的板式换热肠,垫臼总长度翅过HIF米。此外,还由于它往往应用于需要烦繁拆卸扣清洗之处,故其月泄的可能性很大(50)。
        板式换热器的密封是借助予垫口在压板的压爪力之下来实现的。为了保证可弃的士封,在操作条件下密封面上仍需保持足够的压紧力。现代大型高压板式换热器,其V9封压紧力超过111111吨。因此要求有坚固的框架。
        板式换热铃的密封中垫片是关健。设备运行中出现的故陈。很少是板片成其他机件的损坏,大部分是垫片发生问厄,如脱垫、仲长、老化、断裂等。垫片的使用寿命,眨取决于垫片材料,但也和操作条件有关。短者数月。长者数年。据报导,苏联的垫片寿命砚长可达兰年。日本的可达六年。现在国外已有使用八年之久的长今命热片。
        板式换热器的密封热片与一般设备的密封垫片有许多不同之处。因此,对垫片材料有着特殊的要求。泉四撅乙稀或其他塑科,金属垫片或石棉绳都不适合〔B)。目前,国外广泛采用的有各种株胶。如夭然橡胶、丁麟橡胶、丁苯梅胶、抓丁橡胶。异丁橡胶、树脂一砚丁基位胶、丧丁稀橡胶、T腑丁笨橡胶、苯乙稀丁基橡胶、硅株胶、等。这些材料的安全使用滋度(见表6-3)-般在150℃以下,皿高的不超过200 t.所以,几年前,国外板式换热器的使用温度都投超过这个范围。此外。橡胶垫片还不耐有机溶荆成蚀。因此,板式换热器的应用在很大程度上受到了限制。近年来,采用了压缩石楠垫片,议在板式换热器的发展中是个萝要的改进。这种新型垫片不仅耐高滋(可耐而月抗有机腐蚀。由于这种垫片的采用,使板式换热器的应用范圈进一步扩大了(的,52, 99, 151)。
        石棉是一种优皮的耐热材料,这早以为人们所热悉。用石棉来制造镶片、减密封峨料Cliff'.十年的历史。然而,将石棉杆维用于板式换热器的密封垫l@ . o9是从1FJ.Ii年才开始的(b0, 99)。
        抖两石棉纤维胶高使用沮度约480t.zui近。为宇宙飞行研制的一种断型裕封材料耐热石吊纤维(破紊纤维)。据称可耐600℃离沮。当用普通石棉纤维制造各种密封雄片时,巾子加入了各种峨充例和枯结荆,其安全使用温度与石摘的含一有关。不同石棉含峨下的耐热性能    目前,国外使用在板式换热器中的压缩石摘垫片有两种。一种是英国“人PV.公司zui早提出采用的”Paracof“压绪石棉纤维垫片。另一种是”Klingerit“压缩石棉像胶垫片。这两种络片实际上差异很小,它们几乎是按同样的材料规范制造的。仅仅是石栩含t不同,因而耐热性能也不同罢了。
        压绷石棉垫片山于含株胶里甚少和像胶垫片相比儿乎是无弹性的。因此,播要较高的密封压紧力。它还有一个特点是,当沮度升高后,垫片的热序胀有助于更好的密封。
    为了承受这种较大的密封压紧力和热毖胀力,框架和板片郁必须重断设计,以保证足够的强度,从带有这种垫片的”APV“ R5T型和”Alfa一Laval/ De Laval“ P35塑板式换热器的外形可见(图6一7),其惬架都很牢固(50, T0, 204)。
        1.   'Paracof”压缩石棉纤维垫片    1965年,英国“APV”公司提出用压缩石棉纤维(C.A.F)创造板式换热器的幻。1970。年,在伦软举行的囚际化工与石油工程展览会上,*次展出了该公司翻造的fl1 “Paracof” JE缩石棉纤维垫片密封的R5T型板式换热器(50)。目前,“APV.公司爪析设计7两种标准的”井流。( Paraflow)型板片。一种是HX型(见图6一)阶梯形断而平PI波坟板,每片换热面$10.11米i,另一种是R5型波浪形波纹板(见图9一5B),每片换热面积0.62米。。为了漪足较大的压缩力,框架也作了新的设计。采用HX型板片的新设备是HXC- 8型和HXU- 8型,它们的zui大操作压力为T公斤/41米。。采用R5型版片的新设备是R57,zui大操作压力10公斤/瓦米。。这代工作压力都梢低于橡胶垫片((T0. 151)。
        “Paracof”垫“安全操作遇度zui高可达5000 F(260t)。操作实践证明,这种垫片是满意的。报据英臼标准B.S,2815(压缩石棉纤维垫片)和B.S.1832(耐油压缩石棉纤维垫片〕规定,这种龟片的组成中包括粘结剂和石棉纤维。其中石棉纤维的含暇,按重且算应不少于70%.热片的其它性能要求    用标准的压缩石挑纤维来侧造板式换热器垫片的一个困难是,这种材料一般都呈薄板形式,zui大厚度仅1/8.。但板式换热器通常的板间距都大于此效,大多数为一1/二。因此,必须用两层或更多层数的石棉板。板片的镶片枯底具有过渡园角,以通免冲压时产生过渡变形。而垫片又是从薄板材料中切创的。不可能与垫片相严奋配合。当板片受轴向压皿力成者受流遭间介质内压时。对垫片将产生一个剪切力,驱使镶片上层向外移动,为了克服这些缺点。0APV”公司提出了一个制透这种垫片的。该提出的创造方法是。用两层成多层的压缩石棉纤维板制造垫片,其中一层比图。一g睦片在势片相中的位,其他层窄。较窄的一层放在娘片怕底两个园角之间的平坦部分。其它层紧旅在镇片拍的两个侧壁上,如图6一。所示。
    各层垫片间用粘胶枯结成一体。这样,整个垫片都完全限制在拍内,不能作侧向位移,而月能够抵抗流道内压所产生的剪切力〔99)。
        乐缩石福奸维垫片与板片较配时。其基称于密封拍外的我面上涂有一层脱棋荆离荆),以防止与相邻板片粘结。据悉这种其有特殊组分的脱棋剂,涂一次后可以保持多次操作后仍然有效。但实际上,为保证良好的密封,在每次折卸时,仍应再涂一次〔50)。
    2.  “Klingerit·压缩石棉橡胶垫片    ”Klingerit.是英国一Richard  Klinger  Ltd.公司生产的版缩石棉株胶热片的商品名称。该公司在两德、奥地利和澳大利亚都设有分公司。在艘典和西德等国,“Klingerit”被广泛的用作板式换热器的热片材料,其安全使用温度zui高可达  (50,幻,136)。用这种材料制作板式换热器的密封热圈,是用蔺板材料切制还是单行耳棋。尚不清楚。按公司样本介绍,这种垫片材料的主要性能如表6一6所示。制造的势片符合T J规范:ASTM  DITTO  Grade P一1832。而实际上。样本中标定的“Klingerit”的主里桥带护标比土述钊料规范规定的要高(80)。表。一6中列III的俄高适用温度一'000 F(5380)和zui大择作压力41111?磅/时,(140公斤/匣米。),显然不是用作板式换热器娘片的技术衍标,而足用作其他设备垫片时的般高适用条件。根据ASTM Dim Grade P1161A规定,这种乐缩石棉梅胶垫片中,拈结荆为R型像胶(天然橡胶、回收橡胶、苯乙烯或与此相当的其他像胶)。其压缩指效为6一'%(按ASTM  F36规定的程序G,总的压软为磅/时。)。主要性能指标3.组合密封件    板式换热器面临的工艺范旧相当广泛,操作条件和工作介质多种多样。单一的密封垫片往往难以满足要求。因此,近年来发展了很多断的密封结构和析的密封元件。这方面的文献报导很多,这里仅简单介绍几种组合密封件。这种密封件(垫片)通常由两种或两种以。卜的材料作成。它们一般用在那些现有的协片材料都不能满足要求的情况下。
    有些组合龟片由于其内剐性环的作用特别耐压。有些期由于其外的保护层特别耐蚀。这种旗片的缺点是侧造麻烦。
        西德曾提出一种密封结构的:在板片间放入两块硬材料密封元件(园形、矩形或异形截面〕。板片与硬密封元件间再放入软密封元件,并且使外密封件(硬材料)的FT.度作得稍tw-o.以斌成搜形空间,利用介质的压力贴9软密封件(50)。
        英旧“APV”公司制造了一种带有保护套的组合垫片,用在对像胶娘片有腐蚀的场合下。这种龟片的芯子仍为橡胶,其外包有用附蚀台成材料制造的外管。外管厚度很薄。仅为0.01.-0.03。外管材料可用奴化乙烤丙挤树脂,对于腐蚀较轻的条件,也可用尼龙、聚乙烯或聚撅乙场。制作时,先将管状垫片作成适当长度的几段。其后用铜套以电感应加热的方法将各段连接起来,然后再加热成型(肠钓。
        介绍了另外两种组合密封件的结构。
    (a)是美国的一个设计。普通的板式换热器是把密封件压紧在板与板之间,热能与内压将使密封件与金属分离。客易发生沮泄。所提出的密封方法正是为了克服这一缺点,其工作压力可比现有板式换热器大大提离。[此外。新方法可使密封件成地更换,十分简便。其苍本结构是把密封材料贴合在一个刚性环(金属环)上。
    图上示出了四种贴合方法,前两种(a:和a,)为贴合。后两种(a。和。。)为镇合。密封材料的高度比刚性环略高。这种复合密封件放在两块换热板之间,枕成为图a:所示的结构。其中,1为换热板片,2为刚性环,3为密封材料,4为园钥,’为密封材料彼压缩后形成的鼓起形状。因此,内压越高,密封性能越好。由于有了刚性环的作用,这种板式换热器的工作压力比普通的高,密封材料的使用寿命也廷长了。由于密封材料受到的初压力有一定限度,板与板之间的接触又是金肠与金属的接触,故操作时板边密封区城内的弹性变形较小。因此。这种结构还有一种好处是,不浦施加很大的密封所铭的初压力(即通过拉杆成顶杆施加在压板上的力)。图a。中的密封件是一种兵有足以起密封作用的弹性或“回弹”的金月件,用焊接成其它方法同板1结合。它的腿6与板面接触后,有轻橄的变形。口T由千它的高度比垂宜的支承肠8略高,装配后。有较大变形,但由于腿。的限侧,变形A也不会过大。密封情况如图上的a,所示。从右面来的内压力将皿6及,张开。有助于提高密封性能。
 (b)示出了瑞典“A B  Separator”公司在英国申请的一个组合密封的设计。此结构中,密封口是一个金属框架,其上开有两个对称的沟抽(垫圈相)。密封材料(垫圈)放入此抽中。图b,示出了装配后的清况。标号I、2为相邻两板片,3是金属框架1415是垫圈相,6.7是垫圈(密封材料),8为板片边缘的折边。组较后,在外压力下,板片一方面与垫圈贴爪,起密封作用,另一方面又与金属棍架接触。以保持的板间距。施加的外压力主要由金属框架承受,9,10为支承面。金属框架的故面也可以作成阶梯形的。即是框架很薄的时候也可如此。这时,垫圈内侧(接触介质的一侧)的框架表面如11和12虚线所示。它们不再与板片接触、而与板片间形成一狭窄的间陌,框架与板片接触的支承面只是垫圈外侧的一面。图b:到b。分别示出了几种金属框架的横截面。
        值得指出,板式换热器的密封问超在国外并末完全解决。虽然压缩石棉垫片在一定程度上提高了操作温度。从而扩大了使用范围,但至少有一篇文献谈到。这种垫片的枯结还没有完全解决〔‘幻。所以。娘片问通今后仍将故当作一个孟要课瓜加以研究。

 
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