Синтез минералов Том 1 - Хаджи В.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Непроницаемость затвора обеспечивается тем, что в рабочем состоянии уплотняемые поверхности воспринимают нормальное удельное усилие Q или удельное давление q, величина которых не меньше определенного значения [Q] или [?/] в зависимости от способа уплотнения. В затворах и уплотнениях с прокладкой из мягкого материала ее необходимо довести до пластического состояния. В упругих затворах требуется обеспечение минимальной величины нормального удельного усилия или давления. Эту величину выбирают из опытных данных в зависимости от ряда факторов (давления, среды и ее свойств, твердости и чистоты обработки уплотняемых поверхностей, ширины уплотнения и т. д.). Усилия, воспринимаемые уплотнением при затяжке и в рабочих режимах, определяются из условия герметичности и могут являться исходными при расчете деталей затвора на прочность.
Основными расчетными нагрузками для сосудов гидротермального синтеза являются: а) внутреннее давление; б) температурные воздействия; в) местные нагрузки на уплотнительных поверхностях и в резьбовых соединениях.
Основными расчетными случаями являются: а) затяжка шпилек; б) пуск (останов) в режим; в) стационарный режим; г) гидравлическое испытание.
Методики расчета на прочность затворных деталей сосудов высокого давления в действующей нормативно-технической документации как при выборе основных размеров, так и при поверочном расчете основаны на использовании классических аналитических решений соответствующих модельных задач теории упругости и пластичности. Опыт эксплуатации конструкций и результаты прочностных испытаний в этом случае учитываются с помощью поправочных коэффициентов. Такой подход к расчету в нормативно-технической документации не позволяет установить действительное напряженное и деформированное состояние ответственных деталей. Знание этих напряжений необходимо не только при расчете деталей сосуда на прочность, герметичность и оценку возможной концентрации напряжений, но и для расчета конструкции при циклическом нагружении, на сопротивление хрупкому разрушению, при рассмотрении вопросов коррозионно-механического разрушения и т. п.
Одним из возможных подходов к определению более достоверной картины распределения напряжений и деформаций в де-
15* 227 талях затворного узла являются численные методы, например метод конечных элементов. Эти методы в настоящее время хорошо разработаны, созданы пакеты прикладных программ для решения плоских и осесимметричных задач термоупругопла-стичности, в частности, для прочностных расчетов несущих сосудов установок синтеза. При этом следует иметь в виду, что достоверность результатов расчета численными методами в значительной мере определяется правильным выбором расчетных схем и заданием граничных условий, что не может быть сделано без тщательного изучения механизма работы того или иного варианта затворного узла. Кроме того, для оценки достоверности результатов расчетов численными методами желательно иметь возможность сравнить их с приближенными аналитическими решениями.
Приближенные методы расчета затвора с двухконусным обтюратором
Надежная эксплуатация сосудов высокого давления в значительной степени определяется работоспособностью затворной части (обтюратора, фланца, крышки и крепежных элементов). В настоящее время в установках гидротермального синтеза наибольшее распространение получил затвор с двухконусным обтюратором (см. гл. 9). Ниже приводятся результаты теоретического и экспериментального исследований механизма работы затвора с двухконусным обтюратором и методики уточненного прочностного расчета деталей затворной части, а именно двух-конусного обтюратора и фланца.
Работа затвора с двухконусным обтюратором характеризуется двумя основными стадиями: предварительной затяжки и
и при действии в сосуде внутреннего давления. Предварительная затяжка распределяется на свободную затяжку в пределах радиального зазора 6о (между внутренней поверхностью обтюратора и упорным буртом крышки) и на затяжку в контакте с упорным буртом (рис. 72). При действии внутреннего давления следует различать начальный участок подъема давления, характеризующийся изменением условий трения на уплотнительных поверхностях, и основной, рабочий участок, в пределах которого имеется однозначная связь между осевыми, нормальными и радиальными усилиями.
228
Рис. 72. Затворный узел: 1 — тензорезистор И его номер. D р — расчетный днаметр уплотнения; Dh— наружный диаметр обтюратора; D1 — внутренний диаметр обтюратора. Высоты обтюратора: общая; /гн—неопёр-
той части; h р — расчетная в — переменная толщина стен кн обтюратора Начальный участок подъема рассматривается с учетом постепенного изменения характера трения уплотнительных поверхностей. Кроме этого, в расчет введена податливость затворной части корпуса (фланца), уточнены зависимости деформационных характеристик и действующих усилий от геометрических размеров узла уплотнения, анализа основных усилий выполнен для осевого и радиального направлений. Минимальное усилие предварительной затяжки определено из условия обеспечения непроницаемости соединения.
