專利名稱：高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，屬于機(jī)械裝備工程中高壓容器特別是 各類反應(yīng)器的物料內(nèi)件進(jìn)出口密封蓋、人孔蓋，同時(shí)適用于高壓換熱器管箱結(jié)構(gòu)的端部密 封。具體可用于石油煉制與化工、煤化工、化肥、核電設(shè)施裝備等等的高溫高壓開口密封上， 也可用于這些設(shè)備制造檢驗(yàn)過程的超壓試驗(yàn)工序的常溫密封上。
背景技術(shù)：
任何壓力容器均設(shè)有物料或內(nèi)件進(jìn)出口，為了檢修、清理等工作，絕大部分壓力容 器也設(shè)置人孔(最小口徑450mm)以方便進(jìn)出，這些開孔的密封一般由法蘭、墊片、密封蓋以 及連接螺栓和螺母等主要零部件組成。圖1所示的帶管箱高壓管束。其中密封蓋是一塊周 邊帶螺栓孔的圓形平板，中低壓容器的人孔密封蓋厚度不大，但高壓容器人孔密封蓋的厚 度很大。相比之下，高壓換熱器管箱結(jié)構(gòu)的端部密封蓋因其直徑最小800mm、一般達(dá) 1200mm，遠(yuǎn)比人孔大，所以其厚度更大，有的甚至只好放棄常見的密封蓋結(jié)構(gòu)而采用其他復(fù) 雜的密封結(jié)構(gòu)。石油煉制與化工、煤化工、化肥裝置高溫高壓容器和換熱器的運(yùn)行介質(zhì)絕大部分 是易燃易爆的，其開口密封是否可考是設(shè)備及裝置安全運(yùn)行的關(guān)鍵。(1)已有高壓密封的結(jié)構(gòu)功能自蒸汽機(jī)為代表的機(jī)械革命以來，人類沒有停止過高壓容器處理工藝及其密封技 術(shù)，以石油煉制及化工中加氫裝置的幾種典型高壓密封結(jié)構(gòu)為代表普通大法蘭型換熱器 密封、圖2所示的螺紋環(huán)鎖緊式換熱器，圖3所示的Ω環(huán)密封、圖4所示是一臺(tái)典型的列管 式浮頭換熱器的剖面示意圖，其管箱端部密封由橢圓封頭與管箱短節(jié)組焊而成，不便于對(duì) 管束的檢修。高溫高壓容器的開口密封結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)不同的使用條件合理地進(jìn)行選擇，選 用螺紋環(huán)鎖緊式和Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)型式較為合理。已有的幾種密封結(jié)構(gòu)功能簡(jiǎn)介如下。1)螺紋環(huán)鎖緊式換熱器管箱密封主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如果把圖4和圖5管箱端部橢圓封頭改為圖6和圖7所示的螺紋 環(huán)鎖緊式密封結(jié)構(gòu)，則適用于高溫高壓換熱器的檢修。優(yōu)點(diǎn)是a)密封性能可靠；(b)金屬用量少；(C)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。具體地 說，螺栓載荷小，故螺栓小，便于擰緊；在運(yùn)轉(zhuǎn)中如管殼程間發(fā)生串漏有消除泄漏的手段； 法蘭聯(lián)接點(diǎn)少，減少了許多可泄漏點(diǎn)。同鋼墊圈密封結(jié)構(gòu)(八角墊、橢圓墊)相比其優(yōu)點(diǎn) 密封可靠性好，可在操作運(yùn)行式上緊螺栓及時(shí)排除介質(zhì)與外部的泄漏，金屬耗量較少。與其 他不同結(jié)構(gòu)換熱器螺栓大小的對(duì)比情況在壓力17. 65MPa、溫度430°C、內(nèi)徑900mm的設(shè)計(jì) 條件下，法蘭蓋型密封的螺栓規(guī)格X數(shù)量為M85 X 20根，螺紋環(huán)鎖緊式密封的螺栓規(guī)格X 數(shù)量為M38X40根。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，公差與配合要求較嚴(yán)，設(shè)計(jì)計(jì)算繁瑣，機(jī)加工件較多，拆裝
4復(fù)雜，造價(jià)昂貴；不能準(zhǔn)確排除管殼程間介質(zhì)內(nèi)漏；拆卸檢修復(fù)雜，管頭試漏需要單獨(dú)的試 壓殼體，不僅檢修不便，而且增加設(shè)備投資成本。國(guó)外一般也只在壓力高于IOMPa時(shí)，才考 慮采用。設(shè)計(jì)、使用中應(yīng)注意的問題由于它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中務(wù)必進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算； 要保證有足夠的管箱端部螺紋嚙合高度(不小于6毫米)及盡量限制螺紋嚙合高度的變 化；管束拆裝要使用專門工夾具，以保護(hù)好管箱大螺栓；使用過程務(wù)必保證管殼程間的壓 差不超過設(shè)計(jì)規(guī)定值；在檢修中，發(fā)現(xiàn)有關(guān)零件的變形或損傷超過規(guī)定值時(shí)，務(wù)必及時(shí)更 換。2) Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)這是一種新型的高壓換熱器密封結(jié)構(gòu)，在撫順石油三廠120萬噸/年加氫裝置中 使用了此結(jié)構(gòu)的加氫換熱器。以石油三廠五臺(tái)加氫換熱器為例，采用Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)同螺紋 鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)相比，重量減輕53. 38噸，節(jié)省一次性投資360萬元，達(dá)到26. 7%。此結(jié)構(gòu)與法蘭金屬環(huán)墊密封結(jié)構(gòu)外形相似，不同的是用截面形狀如同希臘字母Ω 的金屬環(huán)代替普通鋼墊圈，見示意圖8，圖9是圖8中殼體之間的Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)1，圖10是 圖8中管箱端部的Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)2。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)設(shè)備主螺栓具有較小的預(yù)緊和操作載荷，減小了設(shè)備法 蘭與主螺栓的尺寸和重量。由于Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)特殊的連接形式保證了高壓高溫?fù)Q熱器絕 對(duì)可靠的密封。同普遍采用的鋼墊圈密封結(jié)構(gòu)(八角墊、橢圓墊)、螺紋鎖緊環(huán)密封結(jié)構(gòu)相比，Ω 環(huán)密封結(jié)構(gòu)兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)拆卸檢修方便、密封絕對(duì)可靠等特點(diǎn)，同時(shí)具有制造簡(jiǎn)單、造 價(jià)低以及直徑、壓力、溫度適用范圍廣的優(yōu)勢(shì)。3)普通大法蘭型密封圖11和圖12所示是普通大法蘭型人孔或換熱器密封，其墊圈是金屬八角墊。4)蓋板封焊式換熱器焊接密縫經(jīng)常作為其他主要密封結(jié)構(gòu)的輔助手段，一般不單獨(dú)使用。如圖9和圖 10所示的Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)半C形環(huán)對(duì)口組合而成的，其頂部的組合口就需通過焊接密縫。(2)傳統(tǒng)高壓密封結(jié)構(gòu)存在的問題雖然人們?cè)诟邷馗邏喝萜鏖_口密封方面做了長(zhǎng)期的努力，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化效果還 不夠，特別隨著實(shí)踐應(yīng)用的深入，人們發(fā)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)本身也存在一些不利的地方。主要問題 是兩方面。第一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜如螺紋環(huán)鎖緊式換熱器管箱密封，圖7中的外壓桿、密封盤和頂 螺栓均是易損件。密封出現(xiàn)泄漏時(shí)需人工上緊螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)補(bǔ)償。第二，需要高水平的焊接如薄壁Ω環(huán)結(jié)構(gòu)的密封焊。第三，結(jié)構(gòu)龐大如普通大法蘭型密封，法蘭和蓋板很厚，且無溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)。第四，結(jié)構(gòu)常開裂，不安全，維護(hù)困難。復(fù)雜或龐大的結(jié)構(gòu)制造周期長(zhǎng)、生產(chǎn)費(fèi)用高，裝配拆卸麻煩，維修不便。特別是裝 置大修期間，能縮短1天檢修時(shí)間都能產(chǎn)生顯著效益。圖11是容器人孔開口普通大法蘭型密封，其墊圈是金屬八角墊。圖12是換熱器管板兩側(cè)普通大法蘭密封，其兩側(cè)的墊圈均是金屬八角墊。圖13是用于人孔密封的另一種 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，用的是平墊。高溫高壓容器所有開口密封槽結(jié)構(gòu)均有嚴(yán)格的制造技術(shù)要 求，工程實(shí)際中加氫反應(yīng)器法蘭梯形密封槽存在不少問題，甚至人孔蓋密封槽底部密集裂 紋(參考文獻(xiàn)李蓉蓉，陳學(xué)東，李平瑾等.對(duì)在役加氫反應(yīng)器缺陷的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)及其成因分 析(一)——反應(yīng)器內(nèi)壁及人孔大蓋內(nèi)壁中的裂紋[J]，壓力容器，26 (3) :30-36)。2000年4月在對(duì)加氫精制反應(yīng)器定期檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在人孔法蘭T型密封槽及人孔 蓋T型密封槽中存在大量樹枝狀和網(wǎng)狀徑向裂紋沿人孔圓心放射狀分布，也有環(huán)向裂紋， 按原制造廠制訂的修理方案對(duì)裂紋進(jìn)行返修后投入運(yùn)行，2a后在相同部位又出現(xiàn)了主要為 環(huán)向的表面裂紋，呈樹枝狀和網(wǎng)狀(參考文獻(xiàn)吳育新，加氫精制反應(yīng)器密封槽開裂分析及 安全評(píng)定[J]，石油化工設(shè)備，2004，33 (3) :69-70)。2009年4月初，中國(guó)海洋石油惠州煉油加氫裂化裝置106-R-101B鍛焊反應(yīng)器 (Φ 4400mm)，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)不小于34MPa壓力的水壓試驗(yàn)檢查合格后再進(jìn)行氣密試驗(yàn)，在氮?dú)鈿?密過程中壓力略大于13MPa時(shí)發(fā)現(xiàn)多處漏點(diǎn)，包括4個(gè)Φ 200 口徑的卸料口和4個(gè)Φ 150 口徑的熱電偶插口的法蘭梯形槽面。細(xì)致檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，梯形槽密封面均較粗糙，個(gè)別槽面有很 微小的劃痕，影響法蘭的密封。其中有兩個(gè)Φ 200 口徑的梯形槽中心距偏大，一件Φ 200 口 徑的梯形槽底過渡圓角偏大，影響了與金屬八角墊的配合質(zhì)量。同期，芳烴裝置設(shè)備安裝過 程中，檢查發(fā)現(xiàn)111-R-502歧化反應(yīng)器(Φ 5300mm)的DN600開口和DN800開口、R-701異 構(gòu)化反應(yīng)器(Φ 4700mm)的DN750開口和DN950開口等一批T形密封槽面粗糙或有不同程 度的傷痕?？梢娫擃悊栴}的普遍性、嚴(yán)重性和頑固性，傳統(tǒng)高溫高壓危害介質(zhì)壓力容器的開 口密封結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)已成為當(dāng)前石油化工工程建設(shè)發(fā)展中亟待解決的問題。(3)解決傳統(tǒng)高壓密封結(jié)構(gòu)問題的技術(shù)方向關(guān)于反應(yīng)器的開口密封，人們一直在努力提高密封系統(tǒng)元件的配合質(zhì)量，主要包 括精度和堆焊質(zhì)量，但設(shè)計(jì)者認(rèn)為這還不夠。分析上述密封結(jié)構(gòu)，均沒把作用在端蓋上的內(nèi) 壓轉(zhuǎn)化為螺栓的拉載荷，端蓋在內(nèi)壓作用下承受較大彎曲載荷，端蓋的彎曲載荷再變成螺 栓的彎曲載荷，螺栓同時(shí)承受拉載荷和彎曲載荷兩種作用，由于螺栓是細(xì)長(zhǎng)的桿狀結(jié)構(gòu)且 表面有容易引起應(yīng)力集中斷裂的螺紋，承受彎曲載荷正是螺栓的弱點(diǎn)。因此端蓋必須設(shè)計(jì) 得很厚，螺栓必須設(shè)計(jì)得很粗。由此可見，應(yīng)從結(jié)構(gòu)上根本地改善密封平板圓蓋的受力狀況，特別是改變密封蓋 結(jié)構(gòu)以降低其內(nèi)壓引起的彎矩，避免該彎矩在密封槽底轉(zhuǎn)角引起張開效應(yīng)，避免產(chǎn)生裂紋。 結(jié)合傳統(tǒng)高壓密封結(jié)構(gòu)存在的問題進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便的新結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng) 的工程意義。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是關(guān)于一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，目的在于克服現(xiàn)有高壓密封技術(shù) 及結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)與不足。密封蓋密封結(jié)構(gòu)由容器端部法蘭、墊片、密封蓋以及連接螺栓和螺母 等主要零部件組成，其關(guān)鍵部件是無矩蓋上的密封碗或密封筒。密封碗(無矩蓋)結(jié)構(gòu)之 一種可由周邊的墊片(圈)和中間的拱蓋兩部分結(jié)構(gòu)組成，密封墊片不是傳統(tǒng)的圓圈圓環(huán) 狀，而是碗形，即帶拱形封頭的圓盤狀。密封碗(無矩蓋)結(jié)構(gòu)之第二種可只由中間拱蓋而統(tǒng)單獨(dú)的墊片(圈)形式，而密封筒則是密封碗 拱形封頭的變形。新型密封盤既能避免高壓介質(zhì)作用在密封蓋上引起彎矩，改善密封系統(tǒng) 的受力，從而能減薄密封蓋的厚度提高密封效果，又可能起到傳統(tǒng)墊片(圈)的作用，確保 大尺寸開口高壓設(shè)備安全運(yùn)行。圖14、圖15和圖16分別是密封碗(無矩蓋)結(jié)構(gòu)形式之 一，其功能原理見附圖及有關(guān)說明。具體說明如下(1)組成密封碗(無矩蓋)的周邊墊片(圈)和中間拱蓋可以是整體原料制造的， 由鍛件毛坯或一塊很厚的鋼板車削加工而成，也可以是一塊較厚的鋼板中間壓成拱蓋、周 邊車削加工成墊片(圈)，還可以是若干層較薄的鋼板疊在一起中間壓成多層拱蓋、周邊焊 接一起車削加工成墊片(圈)。(2)組成密封碗(無矩蓋)的周邊墊片(圈)和中間拱蓋可以是分開兩件相同或 不同的原料制造的，但密封碗(無矩蓋)周邊的墊片(圈)是金屬基的，可與中間的拱蓋由 同一塊材料連體制成，也可以單獨(dú)制成后再與中間的拱蓋焊接在一起，其結(jié)構(gòu)形式可以是 光滑平面、波齒面、線條密封面，也可以是這些密封面與石墨等其他非金屬填料的組合。(3)組成密封碗(無矩蓋)的周邊墊片(圈)和中間拱蓋可以是分開兩件相同或 不同的原料制造的，但密封碗(無矩蓋)中間的拱蓋是金屬基的，可與周邊的墊片(圈)由 同一塊材料連體制成，也可以單獨(dú)制成后再可與周邊的墊片(圈)焊接，其結(jié)構(gòu)形式可以是 球蓋、橢圓蓋、圓筒蓋，也可以是幾種結(jié)構(gòu)形式的組合；可以是一塊很厚的鋼板壓成的單層 拱蓋，也可以是若干層較薄的鋼板疊在一起壓成的多層拱蓋。(4)密封碗(無矩蓋)中間拱蓋的拱內(nèi)可不加筋，也可加筋，但筋條一般不與密封 蓋內(nèi)側(cè)面接觸，如果拱蓋是高度大于直徑的圓筒狀蓋，則筋條可與密封蓋內(nèi)側(cè)面焊接在一 起。(5)密封碗(無矩蓋)周邊的墊片(圈)和中間的拱蓋兩部分焊接組成一體成為 無縫隙缺陷的熔合結(jié)構(gòu)，或者密封碗(無矩蓋)中間拱蓋和圓形平板端蓋兩部分焊接組成 一體成為無縫隙缺陷的熔合結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)形式的高壓密封蓋所受內(nèi)壓作用通過中間的拱 蓋向四周傳遞給了周邊的墊片(圈)，密封蓋中不再出現(xiàn)或只出現(xiàn)很微小的彎矩作用，變?yōu)?無彎矩密封。(6)如果密封碗(無矩蓋)周邊的墊片(圈)和中間的拱蓋兩部分焊接組成一體 后，兩者成為無縫隙缺陷的熔合結(jié)構(gòu)，高壓密封蓋所受內(nèi)壓介質(zhì)無法通過中間的拱蓋穿透 到密封蓋，墊片(圈)與密封蓋之間的密封不再出現(xiàn)介質(zhì)泄漏，將原來墊片(圈)必須的兩 面密封性能改變?yōu)橹粷M足墊片(圈)與容器端部法蘭之間的單面密封即可。(7)當(dāng)容器的設(shè)計(jì)溫度或操作溫度與密封碗(無矩蓋)安裝時(shí)的室溫相比變化較 大，密封碗(無矩蓋)的拱蓋與密封蓋之間形成的密閉空間也較大時(shí)，需對(duì)該密閉空間設(shè)計(jì) 有條件地與容器或大氣貫通的孔道，或者在該密閉空間內(nèi)填塞受溫度變化影響不大的泡沫 塑料以減少可受熱膨脹產(chǎn)生壓力的空氣。(8)密封碗(無矩蓋)中間拱蓋可以不是類似橢圓封頭或碗形封頭的形狀，而是分 解為小筒體和密封拱蓋兩件零件組焊而成，即拱蓋變成為筒蓋。(9)密封碗(無矩蓋)中間的拱蓋受溫度變化影響可受熱膨脹產(chǎn)生徑向增大的趨 勢(shì)，與容器開孔法蘭或端部法蘭受熱膨脹產(chǎn)生徑向增大的趨勢(shì)保持一致。[0047]作用在端蓋上的內(nèi)壓轉(zhuǎn)化為螺栓的拉載荷及其簡(jiǎn)便的制造工藝是本技術(shù)創(chuàng)新的 最大特色。與傳統(tǒng)的相比，由于端蓋在內(nèi)壓作用下不再承受較大彎曲載荷，因此端蓋可以設(shè) 計(jì)得較薄；螺栓不再承受端蓋的彎曲載荷后，也可設(shè)計(jì)得較細(xì)；管箱端部筒體厚度或法蘭 厚度也可明顯減薄。傳統(tǒng)高壓換熱器已在各種煉油、化工、化肥、空冷等熱交換器中廣泛長(zhǎng)久地應(yīng)用， 并且產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。密封碗(無矩蓋)這種新的結(jié)構(gòu)原理及制造技術(shù)，必將也產(chǎn) 生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。近幾年來，隨著原油劣質(zhì)化及能源危機(jī)，國(guó)家加強(qiáng)對(duì)節(jié)能減排的管理， 企業(yè)在挖潛增效中對(duì)高效換熱新技術(shù)及其應(yīng)用非常重視，這為該項(xiàng)專利技術(shù)的應(yīng)用提供了 很好的條件。

圖1是一臺(tái)典型的列管式浮頭換熱器，由換熱管22組成管束23，再與殼體24、管 箱25等組成整體，其管箱端部密封由橢圓封頭與管箱短節(jié)組焊而成。圖2所示的螺紋環(huán)鎖緊式管箱密封結(jié)構(gòu)，1-管箱殼體；2-固定螺栓；3-固定螺栓； 4-管箱蓋；5-墊片壓板；6-固定環(huán)；7-螺紋鎖緊環(huán)；8-壓緊環(huán)；9-管程墊片；10-三合環(huán)； 11-內(nèi)法蘭；12-管程開口接管；13-密封裝置；14-管板；15-傳熱管；16-殼體；17-殼程開 口接管；18-殼程墊片；19-分程隔板；20-內(nèi)部固定螺栓；21-內(nèi)套筒。圖3是Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)，由于密封金屬環(huán)的截面形狀如同希臘字母Ω而得名。圖 中殼體之間的Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)26詳見示意圖，管箱端部的Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)27詳見示意圖5。圖4是圖3中殼體之間的Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)放大圖，圖中28是Ω環(huán)。圖5是圖3中管箱端部的Ω環(huán)密封結(jié)構(gòu)放大圖，圖中28是Ω環(huán)，29是管箱端部， 30是密封蓋，31是螺柱，32是螺母。圖6是換熱器管箱端部或容器人孔開口普通大法蘭型密封，圖中29是管箱端部， 30是密封蓋，31是螺柱，32是螺母，33墊圈是金屬八角墊。圖7所示是換熱器管板兩側(cè)普通大法蘭密封，其兩側(cè)的墊圈均是金屬八角墊，圖 中31是螺柱，32是螺母，33墊圈是金屬八角墊，34是換熱器管板。圖8是主要用于人孔密封的另一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式示意圖，由法蘭29、密封蓋30 以及連接螺栓31和螺母32、墊片35等主要零部件組成，密封蓋30的內(nèi)側(cè)面BD段承受內(nèi)壓 P引起的彎矩M作用。圖9是密封碗(無矩蓋)密封結(jié)構(gòu)形式之一軸對(duì)稱半邊示意圖，由法蘭29、密封 蓋30以及連接螺栓31和螺母32、墊片35、橢圓封頭36等主要零部件組成，主要用于殼體 端部密封，因橢圓封頭36的結(jié)構(gòu)形狀象一個(gè)碗，為避免與容器筒體端部的橢圓封頭重名引 起混淆，故通俗易懂地稱之為密封碗(無矩蓋)。圖中墊片35由原來的寬度AB擴(kuò)展為密封碗(無矩蓋)ABC后，密封蓋30的內(nèi)側(cè) 面BD原來承受內(nèi)壓P引起的彎矩M就不再存在，密封蓋30的厚度可大大減薄；BD原來承 受的內(nèi)壓P改由密封碗(無矩蓋)的BC段來承受，并且最終形成一個(gè)集中載荷作用在密封 蓋30內(nèi)側(cè)的B點(diǎn)處，由于B點(diǎn)離螺栓31的距離很近、較中心線離螺栓31的距離短了半徑 R，因此螺栓受到的彎曲力矩很小，螺栓也可設(shè)計(jì)得較細(xì)；對(duì)等相配合的法蘭29(或管箱端 部筒體)的厚度也可明顯減薄。
8[0059]圖10是密封碗(無矩蓋)密封結(jié)構(gòu)另一形式之軸對(duì)稱半邊示意圖，與圖9的唯一 區(qū)別是密封碗(無矩蓋)不是與周邊的金屬墊片半成品相焊，而是與平蓋在B處相焊接。圖11是應(yīng)用本實(shí)用新型技術(shù)原理對(duì)圖8人孔密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)、或圖9和圖10 的變形創(chuàng)新形式，由法蘭29、密封蓋30以及連接螺栓31和螺母32、墊片35、容器筒體36、 密封蓋小筒體37、密封拱蓋38等主要零部件組成，通常情況下密封蓋小筒體內(nèi)填塞受溫度 變化影響不大的泡沫塑料(特殊情況下密封蓋小筒體37上才開有與容器貫通的孔道39)。 密封拱蓋38承受內(nèi)壓P的作用，由于小筒體37的長(zhǎng)度不小于其直徑，內(nèi)壓P的作用不會(huì)在 密封蓋上引起彎矩M。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型是通過密封碗(無矩蓋)取代密封墊達(dá)到簡(jiǎn)化簡(jiǎn)薄密封結(jié)構(gòu)的目的， 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但是本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限 于此。實(shí)施例1首先，對(duì)原來的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行新的受力分析，通過密封碗(無矩蓋)結(jié)構(gòu)的功能作 用，計(jì)算出降低或消除彎矩后，密封平板圓蓋的厚度。根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》標(biāo) 準(zhǔn)，原來密封結(jié)構(gòu)的平板圓蓋厚度需按下式并從該標(biāo)準(zhǔn)的表7-7中選取系數(shù)K來計(jì)算 設(shè)計(jì)者認(rèn)為，密封碗(無矩蓋)結(jié)構(gòu)的平板圓蓋周邊需與法蘭通過螺栓聯(lián)接，其厚 度可按GB150標(biāo)準(zhǔn)中寬面法蘭厚度式計(jì)算 第二，設(shè)計(jì)密封碗(無矩蓋)中間的拱蓋，就是圖9中件號(hào)36橢圓封頭的設(shè)計(jì)計(jì) 算，對(duì)于內(nèi)壓容器，該碗相當(dāng)于受外壓作用，視具體結(jié)構(gòu)形狀，可按GB150標(biāo)準(zhǔn)中的橢圓封 頭或碗形封頭的計(jì)算。為進(jìn)一步減薄封頭的厚度或提高封頭的剛性，可在封頭的凹面(即 碗內(nèi))加設(shè)筋板。第三，密封碗(無矩蓋)中間的拱蓋既可冷壓也可熱壓成形，成形的中間的拱蓋經(jīng) 檢查合格后與周邊的金屬墊片半成品相焊，焊后再對(duì)焊縫進(jìn)行PT等無損檢測(cè)，檢測(cè)合格后 再把金屬墊片半成品加工成成品。第四，按平蓋原來的加工步驟繼續(xù)加工有關(guān)封面和螺栓孔等結(jié)構(gòu)。第五，按平蓋原來的步驟裝配平蓋和密封碗(無矩蓋)到壓力容器上。實(shí)施例2本實(shí)施例除以下技術(shù)特征外，其他同實(shí)施例1 (1)成形的密封碗(無矩蓋)中間拱蓋經(jīng)檢查合格后不是與周邊的金屬墊片半成 品相焊，而是如圖10所示與平蓋相焊接，焊后再對(duì)焊縫進(jìn)行PT等無損檢測(cè)。(2)密封碗(無矩蓋)應(yīng)設(shè)計(jì)有試壓管嘴，通過該專門設(shè)計(jì)的試壓管嘴對(duì)中間拱蓋 與平蓋形成的碗形密封腔進(jìn)行壓力試驗(yàn)和氣密試驗(yàn)，以檢查碗形密封腔的強(qiáng)度和氣密性， 合格后用堵頭并通過密封焊封住試壓管嘴。[0075]實(shí)施例3本實(shí)施例除以下技術(shù)特征外，其他同實(shí)施例1 密封碗(無矩蓋)中間拱蓋不是圖9中件號(hào)36橢圓封頭或碗形封頭，而是分解為 圖11的密封蓋小筒體37、密封拱蓋38兩件零件組成，即拱蓋變成為筒蓋。封蓋小筒體37、 密封拱蓋38兩件零件均按GB150標(biāo)準(zhǔn)中的承受外零件壓設(shè)計(jì)。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，其中實(shí)施例1是優(yōu)選的實(shí)施方式，但 本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制(例如把本實(shí)用新型用于中低壓容器或 應(yīng)用該結(jié)構(gòu)于非改善受力狀況的場(chǎng)合等等)，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與 原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，密封蓋密封結(jié)構(gòu)由容器端部法蘭、墊片、密封蓋以及連接螺栓和螺母等主要零部件組成，其關(guān)鍵部件是無矩蓋上的密封碗或密封筒；其特征是無彎矩密封碗結(jié)構(gòu)由周邊的墊片和中間的拱蓋兩部分結(jié)構(gòu)組成，密封墊片不是傳統(tǒng)的圓圈圓環(huán)狀，而是碗形，即帶拱形封頭的圓盤狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是無彎矩密封碗結(jié)構(gòu)由 中間拱蓋和分離的周邊墊片組成，墊片仍是傳統(tǒng)單獨(dú)的墊片形式，而密封筒則是密封碗拱 形封頭的變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 周邊墊片和中間拱蓋是整體原料制造的，由鍛件毛坯或一塊很厚的鋼板車削加工而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成密封碗的周邊墊 片和中間拱蓋是一塊較厚的鋼板中間壓成拱蓋、周邊車削加工成墊片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 周邊墊片和中間拱蓋是若干層較薄的鋼板疊在一起中間壓成多層拱蓋、周邊焊接一起車削 加工成墊片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 周邊墊片和中間拱蓋是由同一塊材料連體制成，但密封碗周邊的墊片其結(jié)構(gòu)形式是光滑平 面、波齒面、線條密封面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 周邊墊片和中間拱蓋是分開兩件相同或不同的原料制造的，但密封碗周邊的墊片是由金屬 單獨(dú)制成后再與中間的拱蓋焊接在一起，其結(jié)構(gòu)形式是光滑平面、波齒面、線條密封面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是無彎矩密封碗周邊的 墊片其結(jié)構(gòu)形式是光滑平面、波齒面、線條密封面與其表面涂抹填充的石墨的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 中間拱蓋和周邊墊片是分開兩件相同或不同的原料制造的，但密封碗中間的拱蓋是金屬基 的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 中間拱蓋單獨(dú)制成后再與周邊的墊片焊接，中間拱蓋結(jié)構(gòu)形式包括球蓋、橢圓蓋、圓筒蓋。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 中間拱蓋是球蓋、橢圓蓋、圓筒蓋幾種結(jié)構(gòu)形式的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 中間拱蓋是一塊很厚的鋼板壓成的單層拱蓋。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是組成無彎矩密封碗的 中間拱蓋是若干層較薄的鋼板疊在一起壓成的多層拱蓋。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是無彎矩密封碗中間拱 蓋的拱內(nèi)不加筋。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是無彎矩密封碗中間拱 蓋的拱內(nèi)加有筋條，如果拱蓋是高度大于直徑的圓筒狀蓋，則筋條與密封蓋內(nèi)側(cè)面焊接在一起。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是無彎矩密封碗中間拱蓋和圓形平板端蓋兩部分焊接組成一體成為無縫隙缺陷的熔合結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是無彎矩密封碗的拱蓋 與密封蓋之間形成的密閉空間內(nèi)填塞受溫度變化影響不大的泡沫塑料。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高壓密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，其特征是無彎矩密封碗中間拱 蓋由小筒體和密封拱蓋兩件零件組焊而成，拱蓋變成為筒蓋。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于高壓容器密封蓋無彎矩結(jié)構(gòu)，由容器端部法蘭、墊片、密封蓋以及連接螺栓和螺母等主要零部件組成，其關(guān)鍵部件是無矩蓋上的密封碗或密封筒。密封碗結(jié)構(gòu)之一種可由周邊的墊片和中間的拱蓋兩部分結(jié)構(gòu)組成，密封墊片不是傳統(tǒng)的圓圈圓環(huán)狀，而是碗形，即帶拱形封頭的圓盤狀。密封碗結(jié)構(gòu)之第二種可只由中間拱蓋而沒有周邊的墊片，墊片仍是傳統(tǒng)單獨(dú)的墊片形式。密封筒則是密封碗拱形封頭的變形，兩種結(jié)構(gòu)都可以是多層板或帶加強(qiáng)筋組成。新型密封既能避免高壓介質(zhì)作用在傳統(tǒng)平板圓形密封蓋上引起的彎矩，改善密封系統(tǒng)的受力，從而能減薄密封蓋的厚度提高密封效果，又可能起到傳統(tǒng)墊片的作用，確保大尺寸開口高壓設(shè)備安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)F16J15/08GK201666367SQ20092015072
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2009年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月26日
發(fā)明者陳孫藝 申請(qǐng)人:茂名重力石化機(jī)械制造有限公司;陳孫藝