[Conocimientos sobre sellado] Sistema de conexión de brida con junta y perno

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Empaquetadora: Una junta es una pieza de sellado única sujeta entre un par de superficies de sellado de brida. Durante la instalación, se aplica una fuerza externa a la brida apretando los pernos y la fuerza externa se transmite a la junta, lo que provoca que la junta sufra deformación por compresión. Partiendo del concepto de energía, el trabajo realizado por la fuerza externa que actúa sobre la junta, sin considerar ninguna pérdida de energía, se convertirá en energía de deformación y se almacenará en la junta. Durante el funcionamiento, la presión del fluido sellador fuerza a que la superficie de sellado de la brida se separe y la carga de la junta comprimida se elimina parcialmente. La deformación almacenada en la junta se puede restaurar realizando trabajo, es decir, la junta libera su energía. Si la energía de deformación almacenada permanece, la junta y la superficie de sellado de la brida seguirán en contacto y la brida no tendrá fugas. Por lo tanto, una junta también se describe como "un dispositivo que se sella entre dos superficies y almacena energía". 1. Si el sistema de conexión de brida de perno es técnica y económicamente factible, puede crear una superficie de unión muy suave y fina entre las dos partes conectadas y conectarlas con pernos para que las dos superficies de unión estén siempre en contacto. Entonces no es necesario colocar juntas entre las superficies de las juntas. Este tipo de conexión de perno se llama juntas de perno sin junta y se usa comúnmente en automóviles, aviones, estructuras de acero, equipos pesados ​​y otros campos. Sin embargo, debido a las limitaciones de la estructura y el tamaño del equipo, es difícil obtener una superficie de junta lisa ideal durante el procesamiento y la instalación. ； En segundo lugar, la superficie de la junta también se corroerá o desgastará con el tiempo y perderá su suavidad. Por lo tanto, es necesario instalar juntas como elementos de transición en el medio de estas superficies de unión para formar un contacto cercano con las superficies de la unión, proporcionar el sellado necesario para la conexión y poder lograr un sellado económico con cargas de perno más bajas en comparación con uniones de perno sin acolchado. Este tipo de conexión de perno se llama juntas de perno con junta, que son las conexiones desmontables más utilizadas y más utilizadas para tuberías de presión, recipientes a presión y equipos a presión. Dado que las piezas conectadas suelen utilizar un par de bridas, un extremo de la brida se conecta a la carcasa o tubería y se utiliza un conjunto de pernos para sujetar las dos bridas. Este tipo de conexión atornillada generalmente se denomina conexión bridada atornillada (BFC) o junta bridada atornillada (BFJ), como se muestra en la Figura 3.18. Se puede observar que BFC es un conjunto compuesto por bridas, pernos, juntas y otros componentes. Las dos bridas pueden ser bridas del mismo tipo y material, bridas de diferente tipo y/o material, o una de ellas puede ser una tapa plana unida mediante pernos. Y las juntas siempre están hechas de un material más blando que los sellos de brida. 2. Dos tipos de conexiones de brida de perno Según el principio de sellado, las conexiones de brida de perno se dividen en dos categorías: conexiones de brida de perno de tipo flotante (FL) o sin contacto de metal a metal (contacto no metal con metal) y conexiones de brida de perno de contacto de metal a metal (MMC). Como se muestra en la Figura 3.19(a), la conexión de brida con perno flotante significa que la junta está sujeta entre las dos superficies de unión de un par de bridas. Desde la instalación de los pernos pretensados, las superficies de la junta de brida no tendrán ningún contacto durante toda la vida útil de la conexión de brida. Por lo tanto, la carga de preapriete del perno actúa completamente sobre la junta. Después de entrar en funcionamiento, la carga inicial de la junta aumentará o disminuirá con la carga externa y la distribución de carga sobre la junta también será desigual. La conexión de brida de perno de tipo contacto metal con metal (en lo sucesivo denominada "MMC") puede usar la misma brida que la conexión de brida de perno flotante, excepto que algunos tipos de dispositivos limitadores de compresión se colocan en la superficie de la junta de brida dentro del círculo central del perno. El dispositivo limitador de compresión secundario también puede ser parte de la junta o un componente independiente, funcionando como un limitador, como se muestra en la Figura 3.19 (b). Por lo tanto, cuando el perno está preapretado, se produce contacto mecánico entre el metal de las dos superficies de unión de la brida o el metal de la superficie de unión de la brida y el metal del limitador de compresión. En comparación con el tipo flotante, la característica principal de la conexión de brida atornillada tipo MMC es que los pernos deben aplicarse a una carga suficientemente alta, excepto cuando llegan a la conexión de metal, y garantizar que bajo cualquier carga externa posterior, el contacto de metal siempre se mantendrá sin desacoplamiento durante todo el ciclo de vida de la conexión de brida, de modo que la carga en la junta siempre permanecerá fija y distribuida uniformemente circunferencialmente. El limitador de compresión desempeña un papel en la absorción de cargas externas y proporciona el mejor rendimiento de sellado de la junta de brida. Por lo tanto, la principal diferencia entre las conexiones atornilladas con brida flotante y MMC es que cualquier cambio en el entorno de la junta no conlleva el riesgo de alterar la magnitud y distribución de la carga de la junta, porque estas perturbaciones, incluidas cargas como el peso muerto, la presión del fluido, los momentos de flexión externos y los cambios de temperatura, y sus fluctuaciones se transfieren a los pernos y las piezas de contacto mecánico. En segundo lugar, las conexiones atornilladas con brida MMC también reducen el riesgo de fatiga o aflojamiento de los pernos debido a cargas cíclicas. Además, mejora la rigidez de la brida y reduce la esquina de la misma. 3. La carga de la conexión de brida atornillada se muestra en la Figura 3.20. La carga que actúa sobre la conexión de brida atornillada es la siguiente. ①Carga de presión P: La presión interna del medio actúa uniformemente sobre la pared interior de la brida y la superficie circular interior de la junta en dirección radial. ②Carga final W: La carga axial generada por la presión en el medio en el extremo de la brida hace que la brida se separe axialmente. ③Carga del perno F: La fuerza que estira el perno cuando se aprieta la tuerca, y esta fuerza de reacción se utiliza para comprimir la brida. ④Carga de la junta G: La brida actúa sobre la fuerza de compresión de la junta. Parte de la carga de compresión ejercida sobre la junta se utiliza para hacer que el material de la junta fluya y llene las picaduras y otros defectos de forma irregular en la superficie de sellado de la brida. La parte restante se utiliza para compensar la separación de las superficies de sellado causada por la presión interna, diferencias de expansión térmica entre la brida y los pernos, etc., para evitar fugas del medio sellador. ⑤Fuerza externa T y distancia de fuerza externa M: Es la fuerza axial externa o (y) en el plano y el momento de fuerza en el plano que actúa sobre la brida desde el equipo y las tuberías conectadas a la brida. Por lo general, las fugas en la junta se producen debido a canales de fuga en la propia junta (fuga interna) o fugas a través de los canales entre la superficie de la junta y la superficie de sellado de la brida (fuga en la interfaz). Cuando se aprietan los pernos de la brida, después de apretar las superficies superior e inferior de la junta, el canal de fuga interno tiende a cerrarse y la deformación de la superficie bloquea el canal de fuga en la interfaz. Por lo tanto, el tamaño y la distribución de la carga de preapriete de los pernos o la tensión de preapriete de la junta son los factores más directos e importantes que afectan la capacidad de sellado de las conexiones de bridas de pernos.