平垫密封分强制式和自紧式二种,强制式平垫密封(下称平垫密封)的结构与一般法兰连接密封相同,由于工作压力较高,密封面一般都采用凹凸型或榫槽型,也有在密封面上加工几道同心圆密封沟槽(图2-29)。
平垫密封结构简单,使用时间较长,经验比较成熟,垫片及密封面加工容易,多用于温度不高、直径较小、压力较低的容器上。当压力容器的压力升高,直径变大时,端盖和筒体法兰均需相应地增厚加大,从而变得笨重,连接螺栓的规格亦需加大,数量增多,造成加工和装配都不方便。所以,在大直径的高压容器上不宜采用平垫密封。此外,在温度较高(200℃以上)和压力、温度波动较大的工况条件下平垫密封也不可靠。其推荐使用范围可查阅《钢制压力容器》;平垫密封所使用的垫片可选用退火铝、退火紫铜和10号钢制作。
平垫密封虽然结构简单,但需要有较大的紧固力,所以端盖和连接螺栓的尺寸都较大,为了减轻端盖与筒体端部连接螺栓的载荷,有些高压容器采用了带压紧环的平垫密封结构(见图2-30)。这种密封是在平垫圈的上面装有一个压紧环和若干个压紧螺栓,垫圈下面装有托板。容器的密封是通过拧、压紧螺栓加力于压紧环而压紧平垫来实现的,从而具有端盖与筒体端部的连接螺栓,可不承受垫圈的压紧力及垫圈易于预紧等优点。
自紧式平垫密封是依靠容器介质的压力作用在顶盖上压紧平垫片来实现的,其结构如图2-31所示。它减少了笨重而复杂的法兰螺栓连接结构,顶盖与筒体端部以螺纹连接,密封可靠。由于顶盖可以在一定范围内移动,所以在温度、压力波动时仍能保持良好的密封性能。这种结构的缺点是拆卸较困难,对大直径容器拧紧其螺纹套筒也有困难,所以不宜用于大直径的高压容器。