快速開關(guān)蓋式壓力容器

1、快速開關(guān)蓋式壓力容器 (一 3浙江大學(xué)化工機(jī)械研究所 鄭津洋快速開關(guān)蓋式壓力容器 (以下簡(jiǎn)稱快開式壓力容器 是指將蓋旋轉(zhuǎn)某一角度或 鎖緊件移動(dòng)一定距離 , 就可完成啟閉的壓力容器 。由于不需要逐個(gè)擰緊或松開緊固 螺栓 , 快開式壓力容器的啟閉時(shí)間很短 , 物料裝卸相當(dāng)方便 , 因而在頻繁間歇操作 場(chǎng)合獲得廣泛應(yīng)用 ?？扉_式壓力容器在密封結(jié)構(gòu) 、 設(shè)計(jì)方法等方面有許多特殊的地 方 。 本文將專門研究和介紹這些特殊的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法 。關(guān)鍵詞 壓力容器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)快速開關(guān)蓋1概述 111應(yīng)用領(lǐng)域快開式壓力容器廣泛 地應(yīng)用于化工 、 建材 、 食品 、 紡織 、 航天 、 醫(yī) 療 、 造紙等工業(yè)領(lǐng)域 。

2、例如醫(yī)院和實(shí)驗(yàn)室的消 毒鍋 、 高壓氧倉 ; 建材工業(yè)中硅酸鹽制品的蒸 壓釜 ; 化工工業(yè)中橡膠制品的硫化罐 ; 食品工 業(yè)中罐頭制品的滅菌罐 、 食品高壓殺菌釜 ; 建 材工業(yè)中的木材干餾罐 、 枕木防腐罐 ; 紡織工 業(yè)中的染色機(jī) 、 蒸煮罐等 。目前 , 大多數(shù)快開式壓力容器屬于中 、 低 壓容器 。 工作壓力一般在 018 614M Pa 之間 , 工作溫度在 200左右 。 但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā) 展 , 對(duì)高壓甚至超高壓快開式壓力容器也提出 了新的要求 。 例如食品 、 香料 、 中草藥中有效 成分提取用的超臨界二氧化碳萃取釜 ; 金屬 、 陶 瓷燒結(jié)用的等靜壓裝置 ; 食品超高壓殺菌

3、裝置 ; 深海探測(cè)錘試驗(yàn)和校正用的高壓釜等等 。 這些 容器都要求在很短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉 。 例如一臺(tái)操作壓力 100M Pa , 操作溫度為 5 35 , 容積為 75L 的高壓釜 , 要求開內(nèi)徑為 310mm 的大孔 , 蓋子應(yīng)能由一個(gè)人在 10m in 內(nèi) 開啟和關(guān)閉且不需要修補(bǔ)密封面 。 112基本要求3本課題得到浙江省科委的資助 , N o . 951221; 浙江大學(xué)化 工機(jī)械研究所碩士生褚志斌參加了部分工作 。 11211快開式壓力容器的總體要求 快開式壓力容器的總體要求是 : (1 采用快速開關(guān)蓋裝置操作過程中加壓時(shí)間較短 , 有的只有十幾 分鐘 , 容器的啟閉時(shí)間直接影

4、響到生產(chǎn)效率 , 有 時(shí)甚至是生產(chǎn)效率的決定性因素 。 常見的帶緊 固螺栓密封結(jié)構(gòu) , 如平墊密封 、 雙錐密封等 , 由 于螺栓裝拆困難 , 勞動(dòng)強(qiáng)度大 , 裝拆時(shí)間長(zhǎng) , 難 以滿足快開的要求 。 因此 , 必須采用快速開關(guān) 蓋裝置 。(2 抗疲勞性能好隨著操作過程中升溫升壓 、 降溫降壓的周 期性循環(huán) , 快開式壓力容器承受著交變載荷的 作用 , 有可能在局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)處產(chǎn)生疲勞裂 紋 , 甚至造成疲勞破壞 。 為防止疲勞破壞 , 一 方面應(yīng)對(duì)單層筒體實(shí)施先漏后爆設(shè)計(jì)或選用無 深厚焊接接頭的筒體 , 如扁平鋼帶傾角錯(cuò)繞式 筒體 、 焊接接頭錯(cuò)開式多層包扎筒體 ; 另一方 面應(yīng)盡量減少局部

5、結(jié)構(gòu)不連續(xù) , 采用全熔透的 焊接接頭 , 并使局部結(jié)構(gòu)不連續(xù)處圓滑過渡 。 (3 物料裝卸方便每次操作后 , 需將成品或殘?jiān)鼜目扉_式壓 力容器中取出 , 再將原料裝入 , 物料裝卸速度 對(duì)生產(chǎn)效率也有很大的影響 。 因此 , 應(yīng)探討科 學(xué)合理的物料裝卸方法 。(4 設(shè)置安全聯(lián)鎖裝置03快速開關(guān)蓋式壓力容器 (一 頻繁開關(guān)蓋是快開式壓力容器的使用特 點(diǎn) 。 在容器卸壓未盡前或帶壓下人為打開 , 以 及端蓋未完全閉合就升壓 , 是快開式壓力容器 爆炸的主要原因之一 。 因此 , 快開式壓力容器 應(yīng)設(shè)置能控制端蓋開閉動(dòng)作的安全聯(lián)鎖裝置 , 使之在端蓋未完全閉合之前 , 容器內(nèi)不能增壓 ; 在容器內(nèi)

6、壓力未完全泄放時(shí) , 鎖緊裝置不能松 開 。 這樣容器本身就具備防止誤操作造成事故 的能力 。 11212快開端蓋的基本要求我國的快開式壓力容器基本上是引進(jìn)國外 設(shè)備后仿制的 。 因其用途不同 、 名稱不一 , 加 之國內(nèi)行業(yè)體系的封閉性 , 設(shè)計(jì)時(shí)長(zhǎng)期套用 , 至 今還沒有設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) 。隨著快開式壓力容器使用數(shù)量的增加 , 由 于設(shè)計(jì) 、 選材 、 制造和安全等方面的原因所造成 的事故也接連發(fā)生 , 給人民生命和財(cái)產(chǎn)造成了 重大損失 。如 :1982年 10月 29日 , 北京某磚廠 蒸壓釜爆炸 , 傷亡 16人 ; 1983年 4月 28日 , 江 蘇某廠消毒鍋爆炸 , 傷亡 7人 ;

7、1986年 1月 3日 , 四川某橡膠廠硫化罐爆炸 , 傷亡 10人 。 為此 , 勞動(dòng)部頒布了 快開端蓋式壓力容器 安全管理規(guī)定 , 對(duì)快開端蓋提出了基本要求 。 (1 端蓋和鎖緊件端蓋和鎖緊件應(yīng)滿足以下要求 : 1 鎖緊件 (含定位指示針 的布置 , 應(yīng)做到 用目測(cè)能夠判斷鎖緊件是否完好處于閉合位 置 。2 有多個(gè)鎖緊件的端蓋 , 應(yīng)設(shè)計(jì)加工成能 使各個(gè)鎖緊件受力均勻 , 且單個(gè)鎖緊件損壞不 會(huì)導(dǎo)致其他鎖緊件的開啟或損壞 。3 對(duì)于鎖緊件多于 3個(gè)的端蓋 , 在設(shè)計(jì)鎖 緊件載荷時(shí) , 考慮到因結(jié)構(gòu)剛性 、 加工 、 組裝 精度等原因 , 鎖緊件所受力的不均勻性 , 應(yīng)將 按實(shí)際情況從理論推

8、導(dǎo)而得出的載荷再增加 20%以上 。4 鎖緊件的結(jié)構(gòu)及分布 , 應(yīng)保證在接觸面 強(qiáng)度足夠的前提下 , 綜合考慮加工工藝等因素 , 盡量避免局部應(yīng)力集中的存在 , 減少結(jié)構(gòu)所致 的應(yīng)力集中 。5 齒嚙式端蓋法蘭與嚙合齒不得使用焊接 結(jié)構(gòu) 。6 快開端蓋未全部打開前 , 應(yīng)使得容器內(nèi) 的殘余壓力能使端蓋微微提起或撥出 , 在端蓋 與密封墊間有足夠間隙來泄放殘余壓力 。 7 應(yīng)充分考慮磨損或腐蝕引起的厚度減薄 量 。 (2 安全聯(lián)鎖裝置和報(bào)警裝置1 以手動(dòng)以外方法開閉端蓋的快開式壓力 容器 , 必須設(shè)置安全聯(lián)鎖裝置 , 并達(dá)到 :鎖 緊件未完全達(dá)到預(yù)定工作部位之前 , 容器內(nèi)不 能升壓 ; 容器內(nèi)部

9、壓力完全釋放之前 , 鎖緊 件不能松開 。 從而避免在容器卸壓未盡前或帶 壓下打開端蓋 , 以及在端蓋未完全閉合前升壓 。 2 對(duì)于手動(dòng)啟閉端蓋的快開式壓力容器 , 應(yīng)設(shè)置報(bào)警裝置 。 當(dāng)鎖緊件未完全閉合前加壓 , 或容器內(nèi)部尚有殘余壓力即松開鎖緊件時(shí) , 能 夠產(chǎn)生明顯的報(bào)警信號(hào) 。3 排放管應(yīng)與大氣相通 , 且不得有妨礙介 質(zhì)流動(dòng)的彎曲或斷面收縮 , 并能防止堵塞 。 排 放口應(yīng)在操作人員的視線范圍內(nèi) 。4 傳感器及顯示元件必須有足夠的精度和 重復(fù)使用的穩(wěn)定性 。 (3 其它表 1常用焊接用碳素鑄鋼化學(xué)成分 (%鋼號(hào)化學(xué)成分不大于C Si M n S P殘余元素總和碳當(dāng)量 CE 不大于ZG

10、2002400H ZG 2302400H ZG 2752485H 01200120012501500150015081121120104010401040104010401040130013001300130013001300130013001300115011501150105010501050180018001800138 0142 0146 13化工裝備技術(shù)第 18卷 第 1期 1997年表 2常用焊接用碳素鑄鋼的常溫力學(xué)性能鋼號(hào)公稱厚度( 熱處理狀態(tài) 抗拉強(qiáng)度( 屈服強(qiáng)度( 斷后伸長(zhǎng)率 (斷面收縮率 (沖擊功( ZG 2002400H 100退火或正火或正火加回火 400 200 25

11、 40 30ZG2302450H 100退火或正火或正火加回火 450 230 22 35 25ZG 2752485H 100退火或正火或正火加回火 485 275 20 35 22表 3常用不銹耐酸鑄鋼化學(xué)成分 (%鋼號(hào)CSiM nPSC r N iM oT iZG 1C r 1301080115 110 016 0104 010312101410ZG 0C r 18N i 9 0108 115001802100 0104 010317102010810011100ZG 00C r 18N i 10 0103 115001802100 0104 010317102010810012100ZG

12、 1C r 18N i 9T i 0112 115001802100 0104 010317102010810011100 5(C -0102 0170080200004003表 4 常用不銹耐酸鑄鋼的常溫力學(xué)性能鋼號(hào)抗拉強(qiáng)度 不小于 (M Pa 屈服強(qiáng)度 不小于 (M Pa 斷后 伸長(zhǎng)率不小于 (% 斷面 收縮率 不小于(% 沖擊功215303078 1 快開式壓力容器應(yīng)配備排水 、疏水 、排 污裝置 , 并應(yīng)裝有在操作區(qū)能見到的壓力指示 表 。 2 快開式壓力容器端蓋與法蘭 、筒體與端 部法蘭的對(duì)接焊接接頭應(yīng)做 100%射線透照檢 測(cè) , 20%的表面無損檢測(cè) 。若為角焊焊接接頭 , 則應(yīng)

13、 100%表面無損檢測(cè) 。113材料快開式壓力容器可采用一般壓力容器用材 料 。 端蓋和端部法蘭通常采用鍛件 。 為節(jié)省制造 成本 , 對(duì)于設(shè)計(jì)壓力不超過 1M Pa 的快開式壓 力容器 , 也可采用鑄鋼 。根據(jù)壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程的規(guī) 定 , 鑄鋼受壓元件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)許用應(yīng)力為抗拉 強(qiáng)度除以安全系數(shù) 410, 并采用不超過 019的鑄 造系數(shù) 。我國壓力容器常用鑄鋼的化學(xué)成分和力學(xué)圖 1卡箍聯(lián)接結(jié)構(gòu)1頂蓋 2襯環(huán) 3密封圈 4卡箍 5密封環(huán)6筒體端部法蘭 7連接螺栓 8螺母性能見表 1表 4。焊接用碳素鑄鋼中實(shí)際碳含23快速開關(guān)蓋式壓力容器 (一 量比表 1中碳上限每減少 0101%, 允

14、許實(shí)際錳 含量超出表 1中錳含量上限 0104%, 但 ZG 2002400H 不得大于 1100%, 其余二種鑄鋼不得大于 1120%。 碳當(dāng)量的計(jì)算式為 CE (% =C +M n 6+(C r +M o +V 5+(N i +Cu 15。 2快速開關(guān)蓋裝置的結(jié)構(gòu)快速開關(guān)蓋裝置的結(jié)構(gòu)形式很多 , 但按其 基本原理大致可分為卡箍式 、齒嚙式 、壓緊式 、 剖分環(huán)式和移動(dòng)式五大類 。211卡箍式快開裝置傳統(tǒng)的卡箍聯(lián)接結(jié)構(gòu)如圖 1所示 。 卡箍?jī)?nèi) 面有兩個(gè)錐面分別與頂蓋和筒體端部法蘭的錐 面相接觸 , 承擔(dān)由頂蓋傳遞過來的軸向力 。 通過 逐個(gè)擰緊和松開連接螺栓實(shí)現(xiàn)容器的開關(guān) 。 容 器啟閉時(shí)間

15、仍較長(zhǎng) , 難以達(dá)到快開的要求 。 下面 介紹幾種典型的卡箍式快速開關(guān)蓋裝置 。手搖式快速開關(guān)蓋裝置如圖 2所示 , 它采 用絲桿帶動(dòng)卡箍在托板上滑動(dòng) 。 絲桿上兩段螺 紋的旋向相反 , 分別與兩部分卡箍上的螺母相 聯(lián)接 。 當(dāng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) , 兩部分卡箍沿相反方向在圖 2手搖式快速開關(guān)蓋裝置1上 、下法蘭 2托板 3螺母 4卡環(huán)5絲桿 6手柄托板上滑動(dòng) , 從而使卡箍合攏或松開 , 達(dá)到快速開關(guān)蓋的目的 。 絲桿可用手動(dòng) 、 電動(dòng)或液動(dòng)等方 式操作 , 開關(guān)相當(dāng)方便 。圖 4卡箍式快開人孔1上 、下卡板 2懸臂 3平衡塊 4人孔蓋 5擋板6擋圈 7密封圈 8擋圈在開啟時(shí)位置9擋圈在關(guān)閉時(shí)位置

16、10圈座 11板手 12銷軸圖 3所示的結(jié)構(gòu)是 GB 4982夾緊型真空快 卸法蘭 所規(guī)定的真空快卸法蘭結(jié)構(gòu) 。 它通過擰 緊或松開蝶形螺母來壓緊和松開卡箍 , 操作非 常簡(jiǎn)便 、 快捷 , 其密封采用 O 形橡膠密封圈 , 屬 強(qiáng)制密封 , 適用于公稱直徑為 10 40mm 的低 、 中 、 高真空管路 。圖 4所示的卡箍式快開人孔操作方便 。 操 作方法見圖中 A 向示意 。 卡箍打開后 , 人孔蓋 由平衡塊自動(dòng)開啟 。 該結(jié)構(gòu)僅適用于壓力小于 等于 016M Pa 、 直徑不大于 600mm 的場(chǎng)合 。 212齒嚙式快開裝置 圖 5是在大型蒸壓釜 、 浸漆罐等中得到廣 泛應(yīng)用的中 、 低

17、壓齒嚙式快速開關(guān)蓋裝置 。 頂蓋 法蘭和端部法蘭在圓周方向加工出均布的齒 , 通過將頂蓋法蘭旋轉(zhuǎn)某一角度 , 可實(shí)現(xiàn)頂蓋法圖 5中 、 低壓齒嚙式快開裝置1頂蓋 2頂蓋法蘭 3端部法蘭 4密封圈5筒體 6端部法蘭齒 7頂蓋法蘭齒蘭齒和端部法蘭齒之間的嚙合和錯(cuò)開 , 從而達(dá) 到快速開關(guān)蓋的目的 。 頂蓋關(guān)閉并鎖緊后 , 在 A 口通入一定壓力的水 (或其它介質(zhì) , 就可實(shí)現(xiàn) 密封 。當(dāng)壓力很高時(shí) , 一般不再采用頂蓋和頂蓋 法蘭對(duì)接焊結(jié)構(gòu) , 而直接用平蓋代替 , 如圖 6(a 所示 。在有的場(chǎng)合 , 也可在整體或二瓣組合 卡箍上加工出均布的齒 , 由卡箍來承擔(dān)介質(zhì)作(b 圖 6高壓齒嚙式快開裝

18、置1平蓋 2密封圈 3端部法蘭 4卡箍圖 7臥式容器的齒嚙式快開裝置1轉(zhuǎn)圈油缸 2油缸支架 3轉(zhuǎn)圈定位裝置 4撐腳 5轉(zhuǎn)圈 6鎖緊塊 7凸塊 8固定板 9液動(dòng)軸承 用在頂蓋上的軸向力 , 如圖 6(b 所示 。 圖 7圖 9都是典型的齒嚙式結(jié)構(gòu) , 但頂 蓋的開啟機(jī)構(gòu)和適用場(chǎng)合有所不同 。 圖 7是利 用轉(zhuǎn)圈油缸將轉(zhuǎn)圈旋轉(zhuǎn)一定角度 , 使鎖緊塊與 頂蓋上的齒嚙合或錯(cuò)位 。 轉(zhuǎn)圈定位裝置是用以 保持轉(zhuǎn)圈和釜體的相對(duì)軸向位置 , 即限制轉(zhuǎn)圈 在軸向的移動(dòng) , 如視圖 B B 所示 。 密封結(jié)構(gòu)見 視圖 , 它采用特制的 V 型橡膠圈 , 利用釜內(nèi) 壓力使密封圈緊貼密封面實(shí)現(xiàn)自緊密封 。 圖 8是利

19、用齒條來帶動(dòng)鎖緊塊轉(zhuǎn)動(dòng) , 從而 實(shí)現(xiàn)鎖緊和松開的 。如 B 向視圖所示 , 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng) 手柄時(shí) , 在蝸桿的作用下 , 齒條將作逆時(shí)針方 向旋轉(zhuǎn) , 使鎖緊塊的虎頭鉗與筒體和頂蓋上的 齒錯(cuò)開 , 借助平衡錘重量即可將蓋打開 , 操作 簡(jiǎn)單 。密封面采用 V 型橡膠密封環(huán) , 在端部法 蘭下部圓周上均勻布置幾個(gè)進(jìn)氣孔 , 向密封圈 內(nèi)通入稍大于容器內(nèi)壓力的水 , 使密封環(huán)緊貼 密封面 , 達(dá)到很好地密封 。圖 9也是利用轉(zhuǎn)圈油缸旋轉(zhuǎn)平蓋以實(shí)現(xiàn)快 速開關(guān)的 。 但該結(jié)構(gòu)采用的是自緊式密封環(huán) , 適 用于壓力很高的場(chǎng)合 。 213壓緊式快開裝置壓緊式結(jié)構(gòu)主要是利用活節(jié)螺栓 、 旋柄 、 手 輪 、 凸

20、輪等快速擰緊或松開門蓋來達(dá)到快開的 目的 。 一般采用強(qiáng)制式密封結(jié)構(gòu) , 即通過活節(jié) 螺栓 、 旋柄的擰緊或凸輪的壓緊來達(dá)到預(yù)緊密 封 , 因此其承壓能力不高 , 一般只適用于常壓 、 圖 8立式容器的齒嚙式快開裝置1平衡塊座 2平衡塊 3鎖緊塊 4軸承 5蝸桿 6齒條 7滾輪 8襯墊 圖 10撐擋式快速開關(guān)蓋裝置1手輪 2鍵 3罩 4絲桿 5螺母 6撐擋盤 7撐擋 8壓塊 9門蓋 10密封圈 11筒體 低壓或真空容器 。消毒鍋上用得較多的壓緊式快速開關(guān)蓋裝 置如圖 10所示 。 轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 , 通過鍵使螺母旋轉(zhuǎn) , 帶動(dòng)撐擋盤和撐擋運(yùn)動(dòng) 。 撐擋的一端插入筒體 的孔內(nèi) , 另一端和撐擋盤相連

21、。 當(dāng)撐擋盤和撐 擋運(yùn)動(dòng)時(shí) , 則可實(shí)現(xiàn)壓緊或松開門蓋 。圖 11是旋柄快開裝置的結(jié)構(gòu)示圖 。 它利用 旋柄的下壓來達(dá)到強(qiáng)制密封的要求 , 其軸向力 圖 13常壓快開裝置1活節(jié)螺栓 2手柄 3架鐵 4銷軸 5卡板 6托架 圖 15剖分環(huán)式快開裝置1筒體端部 2剖分環(huán) 3平蓋 4襯環(huán) 5 O 形圈通過橫梁傳遞至螺栓 , 由螺栓承擔(dān) 。 該裝置適用 于 壓 力 P 0. 3M Pa 、 公 稱 直 徑 DN =150 250mm 的場(chǎng)合 。 圖 12、 圖 13是采用單臂活節(jié)螺栓結(jié)構(gòu)的 常壓快開裝置 。 旋緊活節(jié)螺栓 , 預(yù)緊力由架鐵傳 遞至快開蓋 , 實(shí)現(xiàn)初始密封 ; 旋松活節(jié)螺栓 , 即 可打

22、開蓋子 。 該結(jié)構(gòu)裝拆方便 、 制造簡(jiǎn)單 , 最大 直徑可達(dá) 800mm 。圖 14所示結(jié)構(gòu)與圖 12和圖 13所示結(jié)構(gòu) 非常相似 , 均采用單臂式壓緊結(jié)構(gòu) , 但用偏心輪 壓緊機(jī)構(gòu)代替了活節(jié)螺栓 。 當(dāng)偏心輪手柄處于 圖示位置時(shí) , 偏心輪嵌入壓條的槽中 , 對(duì)壓條產(chǎn) 生一定的預(yù)緊力 , 由凹形板傳至蓋 , 軸向力由拉 條承擔(dān) ; 當(dāng)偏心輪手柄由圖示位置向順時(shí)針轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí) , 偏心輪將從壓條的槽中滑出 , 從而可將壓 條隨同蓋一起打開 。 跟活節(jié)螺栓結(jié)構(gòu)相比 , 該結(jié) 構(gòu)裝拆更為簡(jiǎn)便 、 結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單 。 它適用于常壓 、 密封性要求不高及要求清潔的場(chǎng)合 。 214剖分環(huán)式快開裝置剖分環(huán)式快開結(jié)

23、構(gòu)的特點(diǎn)是由剖分環(huán)承受 內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向力 , 采用全自緊式密封結(jié)構(gòu) , 通 過張開和收攏剖分環(huán)實(shí)現(xiàn)快開 , 如圖 15所示 。 該結(jié)構(gòu)可用于壓力很高的場(chǎng)合 。圖 16 是一種大直徑高壓容器快開裝置的圖 16錐形環(huán)快開裝置1加強(qiáng)環(huán) 2筒體端部法蘭 3錐形環(huán) 4密封圈 5平蓋 圖 18 底部自動(dòng)快開裝置圖 17移動(dòng)式快開裝置1門 2鉤耳 3橫梁 4鉸鏈 5密封墊 6絲桿 7手把結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 , 它由加強(qiáng)環(huán) 、 筒體端部法蘭 、 錐形環(huán) 、 密封圈 、 平蓋和開啟機(jī)構(gòu)組成 。 加強(qiáng)環(huán)用熱套方 法固定在筒體端部法蘭上 , 主要有兩個(gè)作用 : 平蓋的鎖緊機(jī)構(gòu)與加強(qiáng)環(huán)相連 ; 使筒體端部 法蘭高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生殘余

24、壓應(yīng)力 , 提高裝置的疲 勞壽命 。 錐形環(huán)由兩個(gè) 180的半圓形環(huán)組成 , 環(huán)的端部焊接一加長(zhǎng)段 , 加長(zhǎng)段上開有水平方 向的螺孔 , 螺孔上穿有帶兩段旋向相反螺紋的 螺紋桿 , 轉(zhuǎn)動(dòng)螺紋桿 , 就可使錐形環(huán)張開或合 攏 , 從而實(shí)現(xiàn)密封和開啟 。 215移動(dòng)式快開裝置圖 17是一種典型的移動(dòng)式快開裝置 , 其特 點(diǎn)是門可以沿軌道水平移動(dòng) , 而不象前面介紹 的快開裝置那樣 , 需要用起吊裝置將蓋吊出 , 或者用平衡錘使蓋轉(zhuǎn)動(dòng) 。 絲桿為右旋螺紋 , 當(dāng)手把 向右旋轉(zhuǎn)時(shí) , 絲桿帶動(dòng)橫梁上升 , 橫梁兩端頂著 鉤耳時(shí) , 繼續(xù)旋轉(zhuǎn)手把就把門關(guān)緊 , 反之把門打 開 。 該結(jié)構(gòu)適用于低壓場(chǎng)合

25、。以上介紹的快開裝置大都適用于臥式容器 的封頭 , 立式容器的頂部封頭和人孔等 。 在實(shí)際 生產(chǎn)中還經(jīng)常會(huì)碰到某些低壓容器的底部需要 快開 。 圖 18是一種底部自動(dòng)快開裝置 , 由兩只 液壓缸實(shí)現(xiàn)底蓋的開啟和關(guān)閉 , 采用 O 形環(huán)和 V 形環(huán)的組合密封結(jié)構(gòu) , 在與快開蓋接觸的端 面上實(shí)現(xiàn)了自緊密封 。(未完待續(xù) ZSM 系列高強(qiáng)度耐蝕鋼及其泵閥和配件由楊州市永進(jìn)泵閥廠研制開發(fā)的 ZS M 系列高強(qiáng) 度耐蝕鋼及其泵閥和配件 , 最近在楊州通過了江蘇省 科委組織的技術(shù)鑒定 。 ZS M 系列高強(qiáng)度耐蝕鋼的開 發(fā) , 主要是針對(duì)在化工 、 石化 、 農(nóng)藥 、 制藥等行業(yè)中泵 、 閥 、 混合器

26、 、 擴(kuò)散器等設(shè)備及機(jī)械在稀硫酸 、 鹽酸 、 磷酸 和氟硅酸等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)下使用壽命短的狀況而研制的 。 主要在國外材料 316L 的基礎(chǔ)上增加了適當(dāng)?shù)暮辖?元素和含碳量 , 有效地提高了其耐腐蝕和耐磨蝕性能 ; 其次在耐酸泵上改進(jìn)了密封結(jié)構(gòu) , 有效地提高了泵的 密封性能 。 防止了泄漏 , 顯著地提高了泵的使用壽命 。ZS M 鋼與 316L 、鈦泵 、 氟塑料和陶瓷泵相比 , 既有相同 的耐強(qiáng)腐蝕性 , 又有其它所沒有的耐熱性和優(yōu)良的綜 合機(jī)械性能 。 經(jīng)檢索 , ZS M 鋼與美國耐硫酸不銹鋼機(jī) 械性能相近 , 為國內(nèi)一種新型耐腐蝕材料 。 (江鎮(zhèn)海 快速開關(guān)蓋式壓力容器 (二 浙江大

27、學(xué)化工機(jī)械研究所鄭津洋 (承上期 3、 間接作用式安全聯(lián) 鎖裝置和組合式安全聯(lián)鎖裝置三種 。311直接作用式安全聯(lián)鎖裝置 直接作用式安全聯(lián)鎖裝置是依靠容器內(nèi)的 壓力實(shí)現(xiàn)連鎖動(dòng)作的 , 具有整體靈活可靠、 成 本低 、 壽命長(zhǎng)和可靠性好等優(yōu)點(diǎn) 。 但較難完全 實(shí)現(xiàn)本章第一節(jié)中所要求達(dá)到的連鎖功能 。 圖 19圖 21是三種適用于齒嚙式快開裝 置的安全聯(lián)鎖裝置 。在圖 19中 , 固定板焊接在 可轉(zhuǎn)動(dòng)的齒圈上 ; 基架焊接在容器筒體外表面 。 進(jìn)氣管通過球閥和筒體接通 ; 出氣管的一端接 球閥 , 另一端接三通 , 分別通過警告笛和排空 管與大氣相通 。 固定銷在襯套內(nèi)沿軸向可作往 復(fù)運(yùn)動(dòng) , 并

28、可插入固定板上的孔內(nèi) 。 圖 19齒嚙式快開裝置的安全聯(lián)鎖裝置 (一 1固定板 2導(dǎo)向套 3襯套 4固定銷 5進(jìn)氣管 6滑柱 7手柄 8出氣管 9球閥 10閥芯旋轉(zhuǎn)桿11基架 12筒體 13齒圈 14三通15警告笛 16排空管:在關(guān)閉快開端蓋過程中 , 若 , 固定銷被固定板擋住 , 球 閥無法關(guān)閉 , 容器內(nèi)無法升壓 。 只有當(dāng)齒圈完 全嚙合到位 , 固定銷剛好插入固定板上的孔內(nèi) , 球閥才能關(guān)閉 , 容器內(nèi)才能升壓 。 同時(shí) , 齒圈 亦被固定銷固定而無法轉(zhuǎn)動(dòng) , 從而保證工作時(shí) 端蓋不被打開 。 要想打開端蓋 , 只有先打開球 閥 , 退出插銷 , 此時(shí)容器內(nèi)帶壓氣體亦經(jīng)球閥 由排空管排

29、出 , 警告笛也隨之響起 。 只有當(dāng)容 器內(nèi)壓力降至零時(shí) , 警告笛才息聲 , 此時(shí)端蓋 才能被打開 , 也即用警告笛的笛聲提示操作人 員正確操作 , 保證容器安全操作 。圖 20所示的安全聯(lián)鎖裝置 , 由角尺擋塊 、圖 20齒嚙式快開裝置的安全聯(lián)鎖裝置 (二 1角尺擋塊 2旋蓋 3圓形止推盤 4主閥芯 主閥 6副閥芯 7橡膠密封圈 8副閥 9固定板 10進(jìn)氣管 11排氣管 12快開蓋 13卡箍 14旋轉(zhuǎn)環(huán)手動(dòng)單向閥 、 圓形止推盤 、 進(jìn)氣管和排氣管等 組成 。 角尺擋塊由水平端面和垂直端面兩部分 組成 , 并焊接在容器的旋轉(zhuǎn)環(huán)上 。 角尺擋塊水 平端面與圓形止推盤相鄰處有一圓弧段 。 手動(dòng)

30、單向閥由主閥和副閥組合而成 。 進(jìn)氣管的兩端 分別與筒體和主閥相連接 。 排氣管和副閥相連 通 , 副閥芯上裝有橡膠密封圈 。其工作原理為 :, , , 圓形止推 , 旋蓋不能下旋推進(jìn)主閥芯關(guān)閉閥口 , 如這時(shí)容 器進(jìn)氣 , 則氣體經(jīng)進(jìn)氣管 、 主閥閥口 、 副閥閥 口和排氣管排出 , 因此容器無法升壓 ; 只有快 開門關(guān)閉到完全嚙合位置時(shí) , 圓形止推盤與角 尺 擋塊水平端面圓弧 段 相 鄰 , 兩 者 間 隙 為 015 1mm 左右 , 轉(zhuǎn)動(dòng)旋蓋才能使圓形止推盤 和主閥芯一起向下推進(jìn) , 直至主閥芯關(guān)閉閥口 , 這時(shí)容器內(nèi)方能升壓 。 由于圓形止推盤擋住角 尺擋塊 , 旋轉(zhuǎn)環(huán)無法轉(zhuǎn)動(dòng) ,

31、 快開門蓋無法打開 。 當(dāng)容器工作完畢時(shí) , 可轉(zhuǎn)動(dòng)旋蓋 , 帶動(dòng)圓形止 推盤和主閥芯向上脫離閥口 。 容器內(nèi)的帶壓氣 體經(jīng)進(jìn)氣管 、 主閥閥口沖出 , 瞬間推動(dòng)副閥芯 伸出角尺擋塊垂直端面之外 , 擋住角尺擋塊 , 氣 體從排氣管放出 。 由于副閥芯擋住角尺擋塊 , 旋 轉(zhuǎn)蓋便無法轉(zhuǎn)動(dòng) , 即防止容器內(nèi)壓力未卸盡前 打開快開門蓋 。 副閥芯伸出時(shí) , 橡膠密封圈緊 貼在副閥的閥蓋上 , 起到密封作用 , 使容器內(nèi) 的帶壓氣體只能從排氣管放出 。 待容器內(nèi)壓力 下降至零后 , 副閥芯才能用手推回 , 這時(shí)可順 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)環(huán) , 打開快開門蓋 。上述兩種安全聯(lián)鎖裝置都難以反映很低的 殘余壓力

32、, 即有可能在容器內(nèi)存在低的殘余壓 力時(shí) , 就進(jìn)行開門操作而釀成事故 。 例如 , 一 臺(tái)內(nèi) 直 徑 為 2500mm 的 蒸 壓 鍋 , 即 使 只 有 01005M Pa 的殘余壓力 , 作用在快開門蓋上的 力也達(dá) 24531N 。圖 21所示的安全聯(lián)鎖裝置就是針對(duì)上述 問題而提出的 , 它利用壓力大小和水位高度的 對(duì)應(yīng)關(guān)系 , 即 011M Pa 表壓對(duì)應(yīng)于約 10m 高的 水位 , 將微弱的殘余壓力值轉(zhuǎn)換為直觀的水位 高度 。圖 21齒嚙式快開裝置的安全聯(lián)鎖裝置 (三 1進(jìn)水管 2大水槽 3小水槽 4浮筒 5止動(dòng)板 6叉桿 7導(dǎo)向塊 8法蘭蓋 9杠桿10支撐桿 11調(diào)節(jié)塊 12接管大

33、水槽和小水槽在底部相通 。 浮筒上端面 與法蘭蓋之間有一特殊的自緊式密封裝置 (未 畫出 , 當(dāng)浮筒上升到極限高度時(shí)密封裝置進(jìn)入 工作狀態(tài) , 大 、 小水槽成為密閉容器 , 設(shè)備即 能升壓 。 浮筒上的導(dǎo)向桿與叉桿之間為剛性連 結(jié) , 叉桿隨浮筒的上下浮動(dòng)而同步上下移動(dòng) 。 導(dǎo) 向塊焊在設(shè)備的端部 , 引導(dǎo)叉桿的上下移動(dòng)并 承受由叉桿傳遞來的制動(dòng)力 。 止動(dòng)板固定在門 蓋上 , 其上下兩個(gè)卡槽之間的距離對(duì)應(yīng)于門蓋 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)嚙合齒的距離 , 且上下槽分別對(duì)應(yīng)于 快開門的關(guān)閉和開啟位置 , 當(dāng)叉桿進(jìn)入槽內(nèi)時(shí) , 門蓋不能開啟或關(guān)閉 , 而只有當(dāng)叉桿處于弧形 槽上下緣之間時(shí) , 門蓋才能動(dòng) 。裝置

34、的工作過程如下 :在進(jìn)入狀態(tài)之前 , 經(jīng) 進(jìn)水管向裝置內(nèi)滲水至水位高度與進(jìn)水管法蘭 53化工裝備技術(shù) 第 18卷 第 2期 1997年密封面齊平 , 調(diào)整調(diào)節(jié)塊在杠桿上的位置 , 使 浮筒中間面與液面重合 , 叉桿處于動(dòng)板上弧形 槽中間 , 裝置進(jìn)入工作狀態(tài) (只有在裝置進(jìn)入工 作狀態(tài)后 , 浮筒上端的密封裝置才能起作用 , 設(shè) 備也才可能升壓 。隨著設(shè)備內(nèi)壓力的升高 , 大水槽內(nèi)的水被 壓到小水槽中使其液位上升 ,著上升 。, 。 這時(shí) , , 確保門蓋不能轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 浮筒上升的最大高度決定裝置的精度 。 當(dāng)門蓋未完全關(guān)閉時(shí) , 叉桿處于止動(dòng)板上 下兩卡槽之間的弧形槽內(nèi) , 若此時(shí)設(shè)備開始進(jìn)

35、 氣 , 則浮筒上升到一定位置后 , 叉桿即被弧形 槽上緣擋住而不能繼續(xù)上升 , 浮筒頂部的密封 不能起作用 , 不能升壓 。設(shè)備完成一個(gè)工作過程 , 壓力降到幾乎接 近于零時(shí) , 小水槽內(nèi)水位回落 , 浮筒帶動(dòng)叉桿 向下移動(dòng) 。 待叉桿下移到弧形槽內(nèi)時(shí) , 方可進(jìn) 行開門操作 。312間接作用式安全聯(lián)鎖裝置間接作用式安全聯(lián)鎖裝置是利用外來能量 實(shí)現(xiàn)連鎖動(dòng)作的 , 常采用自動(dòng)控制儀表 、 微機(jī) 等來控制 , 具有精度高 、 反應(yīng)靈敏 、 易于實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn) 。 但受停電或電子元件失效 等的影響 , 壽命較短 、 成本較高 。圖 22是一種壓緊式快開裝置的安全聯(lián)鎖 裝置 , 它由自鎖輪

36、9、 電磁閥 R 1、 電磁鐵 R 2、 繼 電器 J 1和 J 2、 限位開關(guān) K 1、 開關(guān) K 2、 電接點(diǎn)壓 力表 P 以及指示燈 D 1和 D 2組成 。自鎖輪 9固 定在螺紋的內(nèi)端面 , 電磁鐵 R 2固定在撐擋盤內(nèi) 端面上 , 其芯銷與自鎖輪上的齒口相對(duì)應(yīng) 。 在 容器外殼上對(duì)應(yīng)其中一根撐擋桿的一端處安裝 限位開關(guān) K 1。 電磁閥 R 1串在容器的進(jìn)氣管中 。 電接點(diǎn)壓力表 P 安裝在容器外殼上 , 與容器內(nèi) 腔連通 。電氣控制盒內(nèi)安裝繼電器 J 1、 J 2, 面板 上接開關(guān) K 2和指示燈 D 1、 D 2。 交流電源輸入端 串接限位開關(guān) K 1后 , 分別連接繼電器 J

37、1、 J 2線 圈的并接點(diǎn)和電接點(diǎn)壓力表 P 的固定接點(diǎn) 。繼 電器 J 1、 J 2的并接點(diǎn)和電接點(diǎn)壓力表 P 的固定 接點(diǎn)之間并聯(lián)電磁鐵 R 2繼電器 J 2的常 J 2-1K 2、 1、 J 1-1、 指 J 1、 J 2線圈的另一 P 的額定壓力值接 點(diǎn)和壓力零值接點(diǎn) 。 如圖 23所示 。圖 23安全連鎖裝置的電路圖該裝置的工作原理是 :使用時(shí) , 先移動(dòng)手 輪帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn) , 撐擋桿壓緊蓋并觸動(dòng)限位開 關(guān) K 1, 電源接通 , 再打開開關(guān) K 2, 指示燈 D 1亮 , 同時(shí)接通電磁閥 R 1電源而動(dòng)作 , 容器內(nèi)開 始進(jìn)氣 。 當(dāng)容器內(nèi)氣壓大于零時(shí) , 電接點(diǎn)壓力 表 P 活動(dòng)

38、觸片離開零值接點(diǎn) , 斷開繼電器 J 2線 圈電源 , 其常閉觸點(diǎn) J 2-1閉合 , 指示燈 D 2亮 , 同 時(shí)接通電磁鐵 R 2線圈電源而推動(dòng)其芯銷插入63快速開關(guān)蓋式壓力容器 (二 自鎖輪的齒口內(nèi) , 使螺母不能回轉(zhuǎn)而達(dá)到蓋只能壓緊 、 不能松開的自鎖目的 。 當(dāng)容器內(nèi)氣壓 達(dá)到額定值時(shí) , 電接點(diǎn)壓力表 P 活動(dòng)觸片接通 額定壓力值接點(diǎn) , 繼電器 J 1線圈接通電源 , 其 常閉觸點(diǎn) J 1-1斷開 , 指示燈 D 1滅 , 斷開電磁閥 R 1電源而停止進(jìn)氣 。開門時(shí) , 先斷開開關(guān) K 2,待容器內(nèi)氣體排盡時(shí) , 電接點(diǎn)壓力表 P 片回至壓力零值接點(diǎn) , J 2流 , 其常閉觸點(diǎn)

39、 J 2-12源 , , 再轉(zhuǎn)動(dòng)手 , , 蓋方可打開 。 某帶安全聯(lián)鎖裝置的齒嚙式硫化罐裝置如 圖 24所示。 氣缸活塞 供帶動(dòng)齒圈的旋轉(zhuǎn) , 使圖 24齒嚙式硫化罐裝置的安全聯(lián)鎖原理圖 1氣缸活塞 2二位二通電磁閥 3氣缸活塞 4球面鉸鏈 5把手 6球閥 7圓缺盤機(jī)構(gòu)8氣缸活塞 9指示燈罐體法蘭和罐蓋嚙合和錯(cuò)開 ; 氣缸活塞 帶動(dòng) 罐蓋的開啟和關(guān)閉之用 ; 氣缸活塞 供帶動(dòng)球 閥的打開與關(guān)閉 。 三個(gè)氣缸活塞有電氣聯(lián)鎖裝 置 , 能確保在同一時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)活塞動(dòng)作 。 蒸 汽通過二位二通電磁閥 A (常閉耐 180 進(jìn)入 罐內(nèi) , 該閥與氣缸活塞用電氣聯(lián)鎖 , 當(dāng)氣缸活塞使齒圈轉(zhuǎn)動(dòng)而夾緊罐

40、體法蘭和罐蓋后 , 才能 打開 , 即蒸汽才能進(jìn)入罐內(nèi) 。 在打開時(shí) , 先由 氣缸活塞 通過圓缺盤機(jī)構(gòu)將與罐體連通的球 閥打開 , 氣缸活塞 , 再由氣缸 。裝置的缺點(diǎn) , 綜合保留它們的優(yōu)點(diǎn) , 出現(xiàn)了以 機(jī)械控制為主 、 電器控制為輔的組合式安全聯(lián) 鎖裝置 。圖 25是一種典型的組合式安全聯(lián)鎖裝置 , 它主要由機(jī)械插銷驅(qū)動(dòng)器 、 行程開關(guān) 、 電磁鐵 、 接觸器等零部件組成 , 主要由機(jī)械插銷驅(qū)動(dòng)器 實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖動(dòng)作 , 由電器插銷驅(qū)動(dòng)器來補(bǔ)償 機(jī)械控制的不足 。圖 25機(jī)電控制安全聯(lián)鎖裝置結(jié)構(gòu)原理圖1安全插銷 2電磁鐵 3安全插銷插入到位行程開關(guān)4齒圈 5釜蓋 6平衡塊 7杠桿8安全插

41、銷退出到位行程開關(guān) 9機(jī)械插銷驅(qū)動(dòng)器10進(jìn)氣管該裝置的工作原理是 :當(dāng)快開式壓力容器 關(guān)鎖到位 , 齒圈完全嚙合時(shí)按下電器插銷驅(qū)動(dòng) 器起動(dòng)按鈕 , 安全插銷插入到位 。 此時(shí) , 碰到 安全插銷插入到位行程開關(guān) , 行程開關(guān)接通并 發(fā) 出進(jìn)氣指令后方能 升 壓 運(yùn) 行 。 待 升 壓 到 01003M Pa 微壓時(shí) , 機(jī)械插銷驅(qū)動(dòng)器便自動(dòng)起73化工裝備技術(shù) 第 18卷 第 2期 1997年動(dòng) 。 與此同時(shí) , 電器插銷驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)關(guān)閉 。 由 此當(dāng)容器內(nèi)壓超過 01003M Pa 時(shí) , 安全插銷插 入聯(lián)鎖 , 具有雙保險(xiǎn)功能 。 此時(shí) , 即使停電或 電子元件失效 , 機(jī)械插銷驅(qū)動(dòng)器可借助容

42、器內(nèi) 自身壓力將安全插銷插入到位后 , 才能升壓 。 壓 力容器卸壓過程中 , 當(dāng)壓力降至低于 010002 010008M Pa 時(shí) , 機(jī)械插銷驅(qū)動(dòng)器將安全插銷退 出到位 。 此時(shí)接通安全插銷退出到位開關(guān) , 發(fā) 出打 開 指 令 。 當(dāng) 容 器 內(nèi) 余 壓 超 過 010002 010008M Pa 時(shí) , 開鎖具有雙保險(xiǎn)功能 。即安全 插銷插入到位可防止開鎖 ; 安全插銷處于插入 狀態(tài)時(shí)開鎖電機(jī)被行程開關(guān)鎖住而不能開鎖 。 因此 , 該裝置即使在停電或電子元件失效時(shí) , 機(jī) 械插銷驅(qū)動(dòng)器也能保證只有當(dāng)容器內(nèi)壓力降至 010002 010008M Pa 時(shí)才能開鎖 。(未完待續(xù) 超臨界態(tài)

43、液氧玻璃鋼容器浙江大學(xué) 王春森邵浩平潘仁云梁樹德就超臨界態(tài)液氧玻璃鋼壓力容器在低溫 (-186玻璃鋼 夾層的真空保持方法 , , 能滿足強(qiáng)度 、 剛度要求 , , 。關(guān)鍵詞1引言近代航天 、 航空事業(yè)的發(fā)展 , 采用壓力容 器儲(chǔ)運(yùn)液化氣體 (液氧 、 液氫 作燃料 , 其對(duì)壓力 容器要求甚高 , 尤其是要求重量輕 , 因而選用 比強(qiáng)度高的玻璃鋼來制造儲(chǔ)運(yùn) (超臨界態(tài) 液氧 的低溫容器 。超臨界態(tài)液氧玻璃鋼壓力容器結(jié)構(gòu)如圖 1所示 。 其儲(chǔ)存液氧的內(nèi)殼體由不銹鋼內(nèi)襯纏繞 玻璃鋼而制成 , 其外殼體由模壓成形的玻璃鋼 封頭及采用玻璃布 、 帶纏繞而成的筒體組成 ; 內(nèi) 外殼體之間是多層式絕熱層 , 上下及四周用玻 璃鋼及聚酰亞胺球支承 。 容器技術(shù)指標(biāo)如下 :公稱容積 :100L充滿率 :95%容器凈重 :48kg外形尺寸 :高 1300mm , 寬 900mm 自然蒸發(fā)率 :1, 則 表明最大軸向彎曲應(yīng)力在錐頸小端 ; f =1, 則最 大軸向彎曲應(yīng)力在端部法蘭錐頸