淺析帶壓密封技術(shù)研究

閆振漢，陳　慶

(吉林化工學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，吉林 吉林 132022)

20世紀(jì)50年代末期我國(guó)的帶壓密封技術(shù)成立在石油化工行業(yè),此時(shí)人們通過(guò)電焊的形式對(duì)泄漏口進(jìn)行密封.

從80年代到現(xiàn)在,我國(guó)的帶壓密封技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外獲得多種專利,并出版了多種學(xué)術(shù)專著.據(jù)目前得知消息,我國(guó)的帶壓密封技術(shù)已經(jīng)成功解決各種大型設(shè)備或中小型家庭的泄漏事故60多萬(wàn),避免了爆炸、中毒、人員死亡70萬(wàn)起,給我國(guó)各大企業(yè)都帶了很多的經(jīng)濟(jì)效益.

到目前發(fā)展看來(lái),帶壓密封技術(shù)已經(jīng)快速應(yīng)用于各種大型設(shè)備中,隨著帶壓密封技術(shù)的逐步成型,并發(fā)展成為一門學(xué)科,我們其了解也越來(lái)越深刻.

1　帶壓密封技術(shù)的定義及原理

帶壓密封技術(shù)實(shí)際上研究的是在原始密封結(jié)構(gòu)失效后,在不改變?cè)瓉?lái)工作的壓力、溫度、不停車的條件下,實(shí)現(xiàn)帶壓密封[1].

帶壓密封技術(shù)的基本組成包括夾具、密封注劑、液壓注射工具,在強(qiáng)大的人力作用下通過(guò)外力的壓強(qiáng)大于泄漏介質(zhì)的壓強(qiáng),只有兩側(cè)形成強(qiáng)大的壓強(qiáng)差才能推動(dòng)介質(zhì)不向另一個(gè)方向泄漏,從而達(dá)到重新的密封,可以理解為一種新型的檢測(cè)堵漏技術(shù)[2].

研究帶壓密封技術(shù)需要一定的理論學(xué)科基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、化學(xué)、動(dòng)力學(xué)、密封技術(shù)、粘接技術(shù)、焊接技術(shù)、流體力學(xué)等都是需要一定時(shí)間的學(xué)習(xí)[3].

2　帶壓密封技術(shù)的條件

2.1　泄漏

泄漏是指由于壓力差的作用下流體介質(zhì)經(jīng)隔離物的缺陷通道從到低壓的傳質(zhì)現(xiàn)象[4].可見(jiàn),造成泄漏根本原因在于在隔離物上面出現(xiàn)了缺陷,從而使流體介質(zhì)從一側(cè)向另一側(cè)流動(dòng),從而造成泄漏,這一推動(dòng)流體流動(dòng)的動(dòng)力取決于隔離物兩側(cè)的壓力差的大小,壓力差越大泄漏越多.由于一定的泄漏導(dǎo)致我們需要對(duì)缺陷部位進(jìn)行一定的實(shí)地考察,以及勘測(cè).

2.2　勘測(cè)

對(duì)于能否使用帶壓密封技術(shù)進(jìn)行操作,首先必須要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行一定的勘測(cè).勘測(cè)的目的在于了解現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境及情況,得知具體泄漏介質(zhì)的物理性質(zhì),化學(xué)性質(zhì),通過(guò)精準(zhǔn)的勘測(cè)達(dá)到找到精準(zhǔn)的缺陷部位,從而選擇相應(yīng)的帶壓密封方法,達(dá)到保護(hù)勘測(cè)人員的人身安全以及為以后密封做好充分準(zhǔn)備.

3　帶壓密封技術(shù)的分類

3.1　注劑式帶壓密封技術(shù)

注劑式帶壓密封技術(shù)的基本原理是向特定的封閉空腔注射密封注劑，創(chuàng)建新的密封結(jié)構(gòu)為目的的一種技術(shù)手段.

注劑式帶壓密封技術(shù)的基本組成：密封注劑、夾具設(shè)計(jì)、注劑工具和現(xiàn)場(chǎng)操作方法[5].

用人工的方式將油推進(jìn)腔內(nèi),從而擠壓活塞向內(nèi)部推動(dòng),密封注劑經(jīng)過(guò)閥門打開(kāi)后進(jìn)入夾具中[6],這一整個(gè)過(guò)程均存在壓力差,從而會(huì)形成一種推動(dòng)力,將在夾具中的密封注劑填滿夾具內(nèi)部,從而實(shí)現(xiàn)完整的密封(圖1).

圖1　 注劑式帶壓密封技術(shù)示意圖

應(yīng)用注劑式帶壓密封技術(shù),能保證密封人員的安全性,并且使用范圍很廣泛,經(jīng)濟(jì)效益高,消除泄漏速度很顯著.

3.2　帶壓填塞粘接技術(shù)

帶壓填塞粘接技術(shù)基本原理是：依靠人工的方法,將先前準(zhǔn)備的某種膠粘劑作用在缺陷部位上,形成一層保護(hù)膜,使膠粘劑在缺陷部位經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間,達(dá)到固化,實(shí)現(xiàn)了膠粘劑與泄漏介質(zhì)平衡的狀態(tài).

帶壓填塞粘接技術(shù)分類：熱熔膠填塞粘接技術(shù)、堵漏膠填塞粘接技術(shù)和密封膠填塞粘接技術(shù)[7].以密封膠填塞粘接技術(shù)為例.

(a)

(b)

(c) 圖2　密封膠填塞粘接技術(shù)示意圖

根據(jù)泄漏介質(zhì)的性質(zhì)從而選擇密封膠的種類,首先對(duì)泄漏缺陷部位進(jìn)行一定的清理,這樣為接下來(lái)密封膠與泄漏本體直接接觸做鋪墊,將調(diào)配好的密封膠直接作用在缺陷處(如圖2a),等到密封膠固化后,撤出外力(如圖2b),止住泄漏,最后進(jìn)行二次處理,進(jìn)行一定的粘接不強(qiáng)(如圖2c).

這種方法使用簡(jiǎn)單,應(yīng)用范圍廣泛,可拆性好,安全有效,價(jià)格便宜,成效速度快.

3.3　強(qiáng)磁帶壓密封技術(shù)

強(qiáng)磁帶壓密封技術(shù)的基本原理是借助磁鐵產(chǎn)生的強(qiáng)大吸力，使涂有膠粘劑或堵漏膠的非磁性材料與泄漏部位粘合，實(shí)現(xiàn)帶壓密封的目的.

通過(guò)磁鐵強(qiáng)大的磁力將非磁性材料上的密封膠與缺陷牢牢的吸住，在外層增加一個(gè)二次密封，從而更能有效提高效率(圖3).

(a)

(b)

(c)圖3　帶壓磁力壓固粘接技術(shù)示意圖

應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性高，但是使用范圍有局限性，例如適用于有磁性材料引發(fā)的缺陷[8].

4　帶壓密封技術(shù)的創(chuàng)新

由于帶壓密封技術(shù)使用領(lǐng)域比較廣，在化工、航天、電磁場(chǎng)等一系列設(shè)備上都有應(yīng)用，而且我國(guó)科學(xué)技術(shù)的時(shí)時(shí)進(jìn)步，學(xué)者的不斷研究，我們對(duì)帶壓密封技術(shù)進(jìn)行了一系列的改造與創(chuàng)新[9].因此，這里列舉兩種不同技術(shù)下的密封創(chuàng)新與應(yīng)用，注劑式帶壓密封技術(shù)的創(chuàng)新主要來(lái)源于密封夾具的創(chuàng)新；磁力壓固粘接技術(shù)的創(chuàng)新來(lái)源于對(duì)新型磁性材料的選擇[10].

4.1　復(fù)合式帶壓密封夾具

復(fù)合式帶壓密封夾具是一種在注劑式帶壓密封技術(shù)的創(chuàng)新，其主要目的是為了在進(jìn)行帶壓密封的過(guò)程中，更有效的防止密封注劑從間隙通道中泄漏的缺陷.

在兩個(gè)對(duì)稱的半圓夾板兩側(cè)增加凸耳結(jié)構(gòu)，從而使螺栓墊片螺母能夠達(dá)到充分的連接作用，在內(nèi)部增添多個(gè)鑲嵌槽與注射孔，并相互連通，從而達(dá)到更有效的密封形式(圖4).

圖4　復(fù)合式帶壓密封夾具結(jié)構(gòu)圖

這種新型的夾具創(chuàng)新可以有效的減小測(cè)量誤差的尺寸，以及由于泄漏間距過(guò)大而導(dǎo)致夾具變形過(guò)大的問(wèn)題，從而充分完成密封的作用[11].

4.2　一種磁吸式帶壓密封裝置

一種磁吸式帶壓密封裝置通過(guò)使用永磁材料大幅度提高了密封的安全性,并解決了普遍磁力固壓帶壓容器存在三個(gè)問(wèn)題：一是磁力不足，二是不易定位，三是不易拆卸.

由于添加了永磁性材料，添加在密封罩的開(kāi)口設(shè)置中，從而使得可以增強(qiáng)磁性，并使用把手及旋轉(zhuǎn)工具隨時(shí)控制磁性的大小，達(dá)到更有效果的密封(圖5).

圖5　一種磁吸式帶壓密封裝置

這一裝置具有很多優(yōu)點(diǎn)，由于永磁材料的加入使得磁力吸附能力增強(qiáng)，有旋轉(zhuǎn)工具隨意控制大小，從而有效的完場(chǎng)了定位不準(zhǔn)的創(chuàng)新；由于設(shè)置了到此橡膠密封板，使得密封效果比之前要好很多；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易拆裝[12-17].

5　帶壓密封技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

如今的帶壓密封技術(shù)已經(jīng)達(dá)到成熟的水平,在注劑式帶壓密封技術(shù)中,對(duì)于不同形狀的泄漏口應(yīng)用不同的夾具進(jìn)行密封,已經(jīng)可以達(dá)到解決,但是對(duì)于密封注劑而言,由于工作條件(如高溫高壓、是否有毒、是否與泄漏物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng))的不同,而選擇不同的注劑是比較困難的.從而能提高更快的工作時(shí)間,調(diào)工作效率.

在強(qiáng)磁帶壓密封技術(shù)中,應(yīng)用范圍的局限性還有待提高,如何能讓非磁性材料也能產(chǎn)生磁性材料的特性,是在這項(xiàng)技術(shù)中比較難以突破的地方.

6　結(jié)　　論

“帶壓密封技術(shù)”作為一個(gè)即將發(fā)展的新學(xué)科,還有需要很長(zhǎng)時(shí)間的研究與探索,從而更高效的達(dá)到密封要求.

(1) 對(duì)于“帶壓密封技術(shù)”的條件而言,泄漏與勘測(cè)仍然是一個(gè)很艱巨的任務(wù),對(duì)于泄漏缺陷的準(zhǔn)確定位性能以及對(duì)每一個(gè)勘測(cè)人員的人身安全,都需要進(jìn)一步探索與防護(hù).

(2) 有關(guān)“帶壓密封技術(shù)”的方法還有很多,本文只介紹了三種,對(duì)于原理和應(yīng)用介紹還存在一定局限性.

(3) 每一個(gè)新型“帶壓密封技術(shù)”的創(chuàng)新都會(huì)帶來(lái)一定的科技進(jìn)步,目前我國(guó)創(chuàng)新的內(nèi)容很片面,不能完全滿足大型設(shè)備的需求.

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