快速开关盖式压力容器概要

1、 快速开关盖式压力容器 (一 3 浙江大学化工机械研究所 郑津洋 快速开关盖式压力容器 (以下简称快开式压力容器 是指将盖旋转某一角度或 锁紧件移动一定距离 , 就可完成启闭的压力容器 。由于不需要逐个拧紧或松开紧固 螺栓 , 快开式压力容器的启闭时间很短 , 物料装卸相当方便 , 因而在频繁间歇操作 场合获得广泛应用 。快开式压力容器在密封结构 、 设计方法等方面有许多特殊的地 方 。 本文将专门研究和介绍这些特殊的结构和设计方法 。 关键词 压力容器 设计 结构 快速开关盖 1 概述 111 应用领域 快开式压力容器广泛 地应用于化工 、 建材 、 食品 、 纺织 、 航天 、 医 疗 、

2、 造纸等工业领域 。 例如医院和实验室的消 毒锅 、 高压氧仓 ; 建材工业中硅酸盐制品的蒸 压釜 ; 化工工业中橡胶制品的硫化罐 ; 食品工 业中罐头制品的灭菌罐 、 食品高压杀菌釜 ; 建 材工业中的木材干馏罐 、 枕木防腐罐 ; 纺织工 业中的染色机 、 蒸煮罐等 。 目前 , 大多数快开式压力容器属于中 、 低 压容器 。 工作压力一般在 018 614M Pa 之间 , 工作温度在 200左右 。 但随着科学技术的发 展 , 对高压甚至超高压快开式压力容器也提出 了新的要求 。 例如食品 、 香料 、 中草药中有效 成分提取用的超临界二氧化碳萃取釜 ; 金属 、 陶 瓷烧结用的等静压

3、装置 ; 食品超高压杀菌装置 ; 深海探测锤试验和校正用的高压釜等等 。 这些 容器都要求在很短的时间内实现开启和关闭 。 例如一台操作压力 100M Pa , 操作温度为 5 35 , 容积为 75L 的高压釜 , 要求开内径为 310mm 的大孔 , 盖子应能由一个人在 10m in 内 开启和关闭且不需要修补密封面 。 112 基本要求 3本课题得到浙江省科委的资助 , N o . 951221; 浙江大学化 工机械研究所硕士生褚志斌参加了部分工作 。 11211 快开式压力容器的总体要求 快开式压力容器的总体要求是 : (1 采用快速开关盖装置 操作过程中加压时间较短 , 有的只有十几

4、 分钟 , 容器的启闭时间直接影响到生产效率 , 有 时甚至是生产效率的决定性因素 。 常见的带紧 固螺栓密封结构 , 如平垫密封 、 双锥密封等 , 由 于螺栓装拆困难 , 劳动强度大 , 装拆时间长 , 难 以满足快开的要求 。 因此 , 必须采用快速开关 盖装置 。 (2 抗疲劳性能好 随着操作过程中升温升压 、 降温降压的周 期性循环 , 快开式压力容器承受着交变载荷的 作用 , 有可能在局部结构不连续处产生疲劳裂 纹 , 甚至造成疲劳破坏 。 为防止疲劳破坏 , 一 方面应对单层筒体实施先漏后爆设计或选用无 深厚焊接接头的筒体 , 如扁平钢带倾角错绕式 筒体 、 焊接接头错开式多层包

5、扎筒体 ; 另一方 面应尽量减少局部结构不连续 , 采用全熔透的 焊接接头 , 并使局部结构不连续处圆滑过渡 。 (3 物料装卸方便 每次操作后 , 需将成品或残渣从快开式压 力容器中取出 , 再将原料装入 , 物料装卸速度 对生产效率也有很大的影响 。 因此 , 应探讨科 学合理的物料装卸方法 。 (4 设置安全联锁装置 03快速开关盖式压力容器 (一 频繁开关盖是快开式压力容器的使用特 点 。 在容器卸压未尽前或带压下人为打开 , 以 及端盖未完全闭合就升压 , 是快开式压力容器 爆炸的主要原因之一 。 因此 , 快开式压力容器 应设置能控制端盖开闭动作的安全联锁装置 , 使之在 端盖未完

6、全闭合之前 , 容器内不能增压 ; 在容器内压力未完全泄放时 , 锁紧装置不能松 开 。 这样容器本身就具备防止误操作造成事故 的能力 。 11212 快开端盖的基本要求 我国的快开式压力容器基本上是引进国外 设备后仿制的 。 因其用途不同 、 名称不一 , 加 之国内行业体系的封闭性 , 设计时长期套用 , 至 今还没有设计规范标准 。 随着快开式压力容器使用数量的增加 , 由 于设计 、 选材 、 制造和安全等方面的原因所造成 的事故也接连发生 , 给人民生命和财产造成了 重大损失 。如 :1982年 10月 29日 , 北京某砖厂 蒸压釜爆炸 , 伤亡 16人 ; 1983年 4月 28

7、日 , 江 苏某厂消毒锅爆炸 , 伤亡 7人 ; 1986年 1月 3日 , 四川某橡胶厂硫化罐爆炸 , 伤亡 10人 。 为此 , 劳动部颁布了 快开端盖式压力容器 安全管理规定 , 对快开端盖提出了基本要求 。 (1 端盖和锁紧件 端盖和锁紧件应满足以下要求 : 1 锁紧件 (含定位指示针 的布置 , 应做到 用目测能够判断锁紧件是否完好处于闭合位 置 。 2 有多个锁紧件的端盖 , 应设计加工成能 使各个锁紧件受力均匀 , 且单个锁紧件损坏不 会导致其他锁紧件的开启或损坏 。 3 对于锁紧件多于 3个的端盖 , 在设计锁 紧件载荷时 , 考虑到因结构刚性 、 加工 、 组装 精度等原因

8、, 锁紧件所受力的不均匀性 , 应将 按实际情况从理论推导而得出的载荷再增加 20%以上 。 4 锁紧件的结构及分布 , 应保证在接触面 强度足够的前提下 , 综合考虑加工工艺等因素 , 尽量避免局部应力集中的存在 , 减少结构所致 的应力集中 。 5 齿啮式端盖法兰与啮合齿不得使用焊接 结构 。 6 快开端盖未全部打开前 , 应使得容器内 的残余压力能使端盖微微提起或拨出 , 在端盖 与密封垫间有足够间隙来泄放残余压力 。 7 应充分考虑磨损或腐蚀引起的厚度减薄 量 。 (2 安全联锁装置和报警装置 1 以手动以外方法开闭端盖的快开式压力 容器 , 必须设置安全联锁装置 , 并达到 :锁 紧

9、件未完全达到预定工作部位之前 , 容器内不 能升压 ; 容器内部压力完全释放之前 , 锁紧 件不能松开 。 从而避免在容器卸压未尽前或带 压下打开端盖 , 以及在端盖未完全闭合前升压 。 2 对于手动启闭端盖的快开式压力容器 , 应设置报警装置 。 当锁紧件未完全闭合前加压 , 或容器内部尚有残余压力即松开锁紧件时 , 能 够产生明显的报警信号 。 3 排放管应与大气相通 , 且不得有妨碍介 质流动的弯曲或断面收缩 , 并能防止堵塞 。 排 放口应在操作人员的视线范围内 。 4 传感器及显示元件必须有足够的精度和 重复使用的稳定性 。 (3 其它 表 1常用焊接用碳素铸钢化学成分 (% 钢号

10、化学成分不大于 C Si M n S P 残余元素 总和 碳当量 CE 不大于 ZG2002400H ZG 2302400H ZG 2752485H 0120 0120 0125 0150 0150 0150 8 112 112 0104 0104 0104 0104 0104 0104 0130 0130 0130 0130 0130 0130 0130 0130 0130 0115 0115 0115 0105 0105 0105 0180 0180 0180 0138 0142 0146 13化工装备技术第 18卷第 1期年 1997 2 表 常用焊接用碳素铸钢的常温力学性能 钢号 公称

11、厚度 ( 热处理状态 抗拉强度 ( 屈服强度 ( 断后伸长率 ( 断面收缩率 ( 冲击功 ( ZG 2002400H 100 退火或正火或正火加回火 400 200 25 40 30 ZG2302450H 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 常用不锈耐酸铸钢化学成分 (% 钢 号 C Si M n P S C r N i M o T i ZG 1C r 1301080115 110 016 0104 010312101410 ZG 0C r 18N i 9 0108 115

12、001802100 0104 010317102010810011100ZG 00C r 18N i 10 0103 115001802100 0104 010317102010810012100 ZG 1C r 18N i 9T i 0112 115001802100 0104 010317102010810011100 5(C -0102 0170 018900815008020000400317020080012005(-002 070018122008150 080200004003 1601901101302003005(-002 070 表 4 常用不锈耐酸铸钢的常温力学性能 钢号

13、 抗拉强度 不小于 (M Pa 屈服强度 不小于 (M Pa 断后 伸长率 不小于 (% 断面 收缩率 不小于 (% 冲击功 不小于 (J ZG 1C r 13550390205064ZG 0C r 18N i 9440195253278ZG 00C r 18N i 10390175253278ZG 1C r 18N i 9T i 4401952532780189440195253278018122490 215 30 30 78 1 快开式压力容器应配备排水 、疏水 、排 污装置 , 并应装有在操作区能见到的压力指示 表 。 2 快开式压力容器端盖与法兰 、筒体与端 部法兰的对接焊接接头应做

14、 100%射线透照检 测 , 20%的表面无损检测 。若为角焊焊接接头 , 则应 100%表面无损检测 。 113 材料 快开式压力容器可采用一般压力容器用材 料 。 端盖和端部法兰通常采用锻件 。 为节省制造 成本 , 对于设计压力不超过 1M Pa 的快开式压 力容器 , 也可采用铸钢 。 根据压力容器安全技术监察规程的规 定 , 铸钢受压元件的强度设计许用应力为抗拉 强度除以安全系数 410, 并采用不超过 019的铸 造系数 。 我国压力容器常用铸钢的化学成分和力学 图 1 卡箍联接结构 1顶盖 2衬环 3密封圈 4卡箍 5密封环 6筒体端部法兰 7连接螺栓 8螺母 性能见表 1表 4

15、。焊接用碳素铸钢中实际碳含 2 3快速开关盖式压力容器 (一 量比表 1中碳上限每减少 0101%, 允许实际锰 含量超出表 1中锰含量上限 0104%, 但 ZG 2002400H 不得大于 1100%, 其余二种铸钢不得大于 1120%。 碳当量的计算式为 CE (% =C +M n 6+(C r +M o +V 5+(N i +Cu 15。 2 快速开关盖装置的结构 快速开关盖装置的结构形式很多 , 但按其 基本原理大致可分为卡箍式 、齿啮式 、压紧式 、 剖分环式和移动式五大类 。 211 卡箍式快开装置 传统的卡箍联接结构如图 1所示 。 卡箍内 面有两个锥面分别与顶盖和筒体端部法兰

16、的锥 面相接触 , 承担由顶盖传递过来的轴向力 。 通过 逐个拧紧和松开连接螺栓实现容器的开关 。 容 器启闭时间仍较长 , 难以达到快开的要求 。 下面 介绍几种典型的卡箍式快速开关盖装置 。 手摇式快速开关盖装置如图 2所示 , 它采 用丝杆带动卡箍在托板上滑动 。 丝杆上两段螺 纹的旋向相反 , 分别与两部分卡箍上的螺母相 联接 。 当丝杆转动时 , 两部分卡箍沿相反方向在 图 2 手摇式快速开关盖装置 1上 、下法兰 2托板 3螺母 4卡环 5丝杆 6手柄 托板上滑动 , 从而使卡箍合拢或松开 , 达到快速 开关盖的目的 。 丝杆可用手动 、 电动或液动等方 式操作 , 开关相当方便

17、。 图 4 卡箍式快开人孔 1上 、下卡板 2悬臂 3平衡块 4人孔盖 5挡板 6挡圈 7密封圈 8挡圈在开启时位置 9挡圈在关闭时位置 10圈座 11板手 12销轴 图 3所示的结构是 GB 4982夹紧型真空快 卸法兰 所规定的真空快卸法兰结构 。 它通过拧 紧或松开蝶形螺母来压紧和松开卡箍 , 操作非 常简便 、 快捷 , 其密封采用 O 形橡胶密封圈 , 属 强制密封 , 适用于公称直径为 10 40mm 的低 、 中 、 高真空管路 。 图 4所示的卡箍式快开人孔操作方便 。 操 作方法见图中 A 向示意 。 卡箍打开后 , 人孔盖 由平衡块自动开启 。 该结构仅适用于压力小于 等于

18、 016M Pa 、 直径不大于 600mm 的场合 。 212 齿啮式快开装置 图 5是在大型蒸压釜 、 浸漆罐等中得到广 泛应用的中 、 低压齿啮式快速开关盖装置 。 顶盖 法兰和端部法兰在圆周方向加工出均布的齿 , 通过将顶盖法兰旋转某一角度 , 可实现顶盖法 图 5 中 、 低压齿啮式快开装置 1顶盖 2顶盖法兰 3端部法兰 4密封圈 5筒体 6端部法兰齿 7顶盖法兰齿 兰齿和端部法兰齿之间的啮合和错开 , 从而达 到快速开关盖的目的 。 顶盖关 密封就可实现或其它介质口通入一定压力的水在闭并锁紧后 , A ( , 。 当压力很高时 , 一般不再采用顶盖和顶盖 法兰对接焊结构 , 而直

19、接用平盖代替 , 如图 6(a 所示 。在有的场合 , 也可在整体或二瓣组合 卡箍上加工出均布的齿 , 由卡箍来承担介质作 (b 图 6 高压齿啮式快开装置 1平盖 2密封圈 3端部法兰 4卡箍 图 7 卧式容器的齿啮式快开装置 1转圈油缸 2油缸支架 3转圈定位装置 4撑脚 5转圈 6锁紧块 7凸块 8固定板 9液动轴承 用在顶盖上的轴向力 , 如图 6(b 所示 。 图 7图 9都是典型的齿啮式结构 , 但顶 盖的开启机构和适用场合有所 不同 。 图 7是利 用转圈油缸将转圈旋转一定角度 , 使锁紧块与 顶盖上的齿啮合或错位 。 转圈定位装置是用以 保持转圈和釜体的相对轴向位置 , 即限制

20、转圈 在轴向的移动 , 如视图 B B 所示 。 密封结构见 视图 , 它采用特制的 V 型橡胶圈 , 利用釜内 压力使密封圈紧贴密封面实现自紧密封 。 图 8是利用齿条来带动锁紧块转动 , 从而 实现锁紧和松开的 。如 B 向视图所示 , 当转动 手柄时 , 在蜗杆的作用下 , 齿条将作逆时针方 向旋转 , 使锁紧块的虎头钳与筒体和顶盖上的 齿错开 , 借助平衡锤重量即可将盖打开 , 操作 简单 。密封面采用 V 型橡胶密封环 , 在端部法 兰下部圆周上均匀布置几个进气孔 , 向密封圈 内通入稍大于容器内压力的水 , 使密封环紧贴 密封面 , 达到很好地密封 。 图 9也是利用转圈油缸旋转平

21、盖以实现快 速开关的 。 但该结构采用的是自紧式密封环 , 适 用于压力很高的场合 。 213 压紧式快开装置 压紧式结构主要是利用活节螺栓 、 旋柄 、 手 轮 、 凸轮等快速拧紧或松开门盖来达到快开的 目的 。 一般采用强制式密封结构 , 即通过活节 螺栓 、 旋柄的拧紧或凸轮的压紧来达到预紧密 封 , 因此其承压能力不高 , 一般只适用于常压 、 图 8 立式容器的齿啮式快开装置 1平衡块座 2平衡块 3锁紧块 4轴承 5蜗杆 6齿条 7 滚轮 8衬垫 图 10 撑挡式快速开关盖装置 1手轮 2键 3罩 4丝杆 5螺母 6撑挡盘 7撑挡 8压块 9门盖 10密封圈 11筒体 低压或真空容

22、器 。 消毒锅上用得较多的压紧式快速开关盖装 置如图 10所示 。 转动手轮 , 通过键使螺母旋转 , 带动撑挡盘和撑挡运动 。 撑挡的一端插入筒体 的孔内 , 另一端和撑挡盘相连 。 当撑挡盘和撑 挡运动时 , 则可实现压紧或松开门盖 。 图 11是旋柄快开装置的结构示图 。 它利用 旋柄的下压来达到强制密封的要求 , 其轴向力 图 13 常压快开装置 1活节螺栓 2手柄 3架铁 4销轴 5卡板 6托架 15 剖分环式快开装置图 形圈 O 4衬环 5筒体端部 2剖分环 3平盖 1 公力 P 0. 3M Pa 、 。 该装置适用 于压 , 通过横梁传递至螺栓由螺栓承担是采用单臂活节螺栓结构图

23、13 12、 的场合 。 图称 直 径 DN =150 250mm ; 实现初始密封 递至快开盖 , 。 旋紧活节螺栓 , 预紧力由架铁传 的常压快开装置 直径可达最大 、 制造简单 , 旋松活节螺栓 , 即可打开盖子 。 该结构装拆方便 。800mm 均采用单臂式压紧结非常相似 , 13所示结构 和图 图 14所示结构与图 12偏心 , 当偏心轮手柄处于 图示位置时但用偏心轮 压紧机构代替了活节螺栓 。 , 构条承轴向力由拉 生一定的预紧力 , 由凹形板传至盖 , 轮嵌入压条的槽中 , 对压条产从而 , 动时 , 偏心轮将从压条的槽中滑出 ; 担当偏心轮手柄由图示位置向顺时针转 结构、构装拆

24、更为简便该结跟活节螺栓结构相比。条随同盖一起打开可将压 , 更简单 。 它适用于常压 、 密封性要求不高及要求清洁的场合 。 214 剖分环式快开装置 剖分环式快开结构的特点是由剖分环承受 内压产生的轴向力 , 采用全自紧式密封结构 , 通 过张开和收拢剖分环实现快开 , 如图 15所示 。 该结构可用于压力很高的场合 。 图 16 是一种大直径高压容器快开装置的 图 16 锥形环快开装置 1加强环 2筒体端部法兰 3锥形环 4密封圈 5平盖 图 18 底部自动快开装置 图 17 移动式快开装置 1门 2钩耳 3横梁 4铰链 5密封垫 6丝杆 7手把 结构简图 , 它由加强环 、 筒体端部法兰

25、 、 锥形环 、 密封圈 、 平盖和开启机构组成 。 加强环用热套方 法固定在筒体端部法兰上 , 主要有两个作用 : 平盖的锁紧机构与加强环相连 ; 使筒体端部 法兰高应力区产生残余压应力 , 提高装置的疲 劳寿命 。 锥形环由两个 180的半圆形环组成 , 环的端部焊接一加长段 , 加长段上开有水平方 向的螺孔 , 螺孔上穿有带两段旋向相反螺纹的 螺纹杆 , 转动螺纹杆 , 就可使锥形环张开或合 拢 , 从而实现密封和开启 。 215 移动式快开装置 图 17是一种典型的移动式快开装置 , 其特 点是门可以沿轨道水平移动 , 而不象前面介绍 的快开装置那样 , 需要用起吊装置将盖吊出 , 或

26、 者用平衡锤使盖转动 。 丝杆为右旋螺纹 , 当手把 向右旋转时 , 丝杆带动横梁上升 , 横梁两端顶着 钩耳时 , 继续旋转手把就把门关紧 , 反之把门打 开 。 该结构适用于低压场合 。 以上介绍的快开装置大都适用于卧式容器 的封头 , 立式容器的顶部封头和人孔等 。 在实际 生产中还经常会碰到某些低压容器的底部需要 快开 。 图 18是一种底部自动快开装置 , 由两只 液压缸实现底盖的开启和关闭 , 采用 O 形环和 V 形环的组合密封结构 , 在与快开盖接触的端 面上实现了自紧密封 。 (未完待续 ZSM 系列高强度耐蚀钢及其泵阀和配件 由杨州市永进泵阀厂研制开发的 ZS M 系列高强

27、 度耐蚀钢及其泵阀和配件 , 最近在杨州通过了江苏省 科委组织的技术鉴定 。 ZS M 系列高强度耐蚀钢的开 发 , 主要是针对在化工 、 石化 、 农药 、 制药等行业中泵 、 阀 、 混合器 、 扩散器等 设备及机械在稀硫酸 、 盐酸 、 磷酸 和氟硅酸等强腐蚀介质下使用寿命短的状况而研制 的 。 主要在国外材料 316L 的基础上增加了适当的合金 元素和含碳量 , 有效地提高了其耐腐蚀和耐磨蚀性能 ; 其次在耐酸泵上改进了密封结构 , 有效地提高了泵的 密封性能 。 防止了泄漏 , 显著地提高了泵的使用寿命 。 ZS M 钢与 316L 、 钛泵 、 氟塑料和陶瓷泵相比 , 既有相同 的

28、耐强腐蚀性 , 又有其它所没有的耐热性和优良的综 合机械性能 。 经检索 , ZS M 钢与美国耐硫酸不锈钢机 械性能相近 , 为国内一种新型耐腐蚀材料 。 (江镇海 快速开关盖式压力容器 (二 浙江大学化工机械研究所 郑津洋 (承上期 3、 间接作用式安全联 锁装置和组合式安全联锁装置三种 。 311 直接作用式安全联锁装置 直接作用式安全联锁装置是依靠容器内的 压力实现连锁动作的 , 具有整体灵活可靠 、 成 本低 、 寿命长和可靠性好等优点 。 但较难完全 实现本章第一节中所要求达到的连锁功能 。 图 19图 21是三种适用于齿啮式快开装 置的安全联锁装置 。在图 19中 , 固定板焊接

29、在 可转动的齿圈上 ; 基架焊接在容器筒体外表面 。 进气管通过球阀和筒体接通 ; 出气管的一端接 球阀 , 另一端接三通 , 分别通过警告笛和排空 管与大气相通 。 固定销在衬套内沿轴向可作往 复运动 , 并可插入固定板上的孔内 。 图 19 齿啮式快开装置的安全联锁装置 (一 1固定板 2导向套 3衬套 4固定销 5进气管 6滑柱 7手柄 8出气管 9球阀 10阀芯旋转杆 11基架 12筒体 13齿圈 14三通 15警告笛 16排空管 :在关闭快开端盖过程中 , 若 , 固定销被固定板挡住 , 球 阀无法关闭 , 容器内无法升压 。 只有当齿圈完 全啮合到位 , 固定销刚好插入固定板上的孔

30、内 , 球阀才能关闭 , 容器内才能升压 。 同时 , 齿圈 亦被固定销固定而无法转动 , 从而保证工作时 端盖不被打开 。 要想打开端盖 , 只有先打开球 阀 , 退出插销 , 此时容器内带压气体亦经球阀 由排空管排出 , 警告笛也随之响起 。 只有当容 器内压力降至零时 , 警告笛才息声 , 此时端盖 才能被打开 , 也即用警告笛的笛声提示操作人 员正确操作 , 保证容器安全操作 。 图 20所示的安全联锁装置 , 由角尺挡块 、 图 20 齿啮式快开装置的安全联锁装置 (二 1角尺挡块 2旋盖 3圆形止推盘 4主阀芯 主阀 6副阀芯 7橡胶密封圈 8副阀 9固定板 10进气管 11排气管

31、 12快开盖 13卡箍 14旋转环 手动单向阀 、 圆形止推盘 、 进气管和排气管等 组成 。 角尺挡块由水平端面和垂直端面两部分 组成 , 并焊接在容器的旋转环上 。 角尺挡块水 平端面与圆形止推盘相邻处有一圆弧段 。 手动 单向阀由主阀和副阀组合而成 。 进气管的两端 分别与筒体和主阀相连接 。 排气管和副阀相连 通 , 副阀芯上装有橡胶密封圈 。 其工作原理为 :, , , 圆形止推 , 旋盖不能下旋推进主阀芯关闭阀口 , 如这时容 器进气 , 则气体经进气管 、 主阀阀口 、 副阀阀 口和排气管排出 , 因此容器无法升压 ; 只有快 开门关闭到完全啮合位置时 , 圆形止推盘与角 尺 挡

32、块水平端面圆弧 段 相 邻 , 两 者 间 隙 为 015 1mm 左右 , 转动旋盖才能使圆形止推盘 和主阀芯一起向下推进 , 直至主阀芯关闭阀口 , 这时容器内方能升压 。 由于圆形止推盘挡住角 尺挡块 , 旋转环无法转动 , 快开门盖无法打开 。 当容器工作完毕时 , 可转动旋盖 , 带动圆形止 推盘和主阀芯向上脱离阀口 。 容器内的带压气 体经进气管 、 主阀阀口冲出 , 瞬间推动副阀芯 伸出角尺挡块垂直端面之外 , 挡住角尺挡块 , 气 体从排气管放出 。 由于副阀芯挡住角尺挡块 , 旋 转盖便无法转动 , 即防止容器内压力未卸尽前 打开快开门盖 。 副阀芯伸出时 , 橡胶密封圈紧

33、贴在副阀的阀盖上 , 起到密封作用 , 使容器内 的带压气体只能从排气管放出 。 待容器内压力 下降至零后 , 副阀芯才能用手推回 , 这时可顺 时针转动旋转环 , 打开快开门盖 。 上述两种安全联锁装置都难以反映很低的 残余压力 , 即有可能在容器内存在低的残余压 力时 , 就进行开门操作而酿成事故 。 例如 , 一 台内 直 径 为 2500mm 的 蒸 压 锅 , 即 使 只 有 01005M Pa 的残余压力 , 作用在快开门盖上的 力也达 24531N 。 图 21所示的安全联锁装置就是针对上述 问题而提出的 , 它利用压力大小和水位高度的 对应关系 , 即 011M Pa 表压对应

34、于约 10m 高的 水位 , 将微弱的残余压力值转换为直观的水位 高度 。 图 21 齿啮式快开装置的安全联锁装置 (三 1进水管 2大水槽 3小水槽 4浮筒 5止动板 6叉杆 7导向块 8法兰盖 9杠杆 10支撑杆 11调节块 12接管 大水槽和小水槽在底部相通 。 浮筒上端面 与法兰盖之间有一特殊的自紧式密封装置 (未 画出 , 当浮筒上升到极限高度时密封装置进入 工作状态 , 大 、 小水槽成为密闭容器 , 设备即 能升压 。 浮筒上的导向杆与叉杆之间为刚性连 结 , 叉杆随浮筒的上下浮动而同步上下移动 。 导 向块焊在设备的端部 , 引导叉杆的上下移动并 承受由叉杆传递来的制动力 。

35、止动板固定在门 盖上 , 其上下两个卡槽之间的距离对应于门盖 转动一个啮合齿的距离 , 且上下槽分别对应于 快开门的关闭和开启位置 , 当叉杆进入槽内时 , 门盖不能开启或关闭 , 而只有当叉杆处于弧形 槽上下缘之间时 , 门盖才能动 。 装置的工作过程如下 :在进入状态之前 , 经 进水管向装置内渗水至水位高度与进水管法兰 53 化工装备技术 第 18卷 第 2期 1997年 密封面齐平 , 调整调节块在杠杆上的位置 , 使 浮筒中间面与液面重合 , 叉杆处于动板上弧形 槽中间 , 装置进入工作状态 (只有在装置进入工 作状态后 , 浮筒上端的密封装置才能起作用 , 设 备也才可能升压 。

36、随着设备内压力的升高 , 大水槽内的水被 压到小水槽中使其液位上升 , 着上升 。 , 。 这时 , , 确保门盖不能转 动 。 浮筒上升的最大高度决定装置的精度 。 当门盖未完全关闭时 , 叉杆处于止动板上 下两卡槽之间的弧形槽内 , 若此时设备开始进 气 , 则浮筒上升到一定位置后 , 叉杆即被弧形 槽上缘挡住而不能继续上升 , 浮筒顶部的密封 不能起作用 , 不能升压 。 设备完成一个工作过程 , 压力降到几乎接 近于零时 , 小水槽内水位回落 , 浮筒带动叉杆 向下移动 。 待叉杆下移到弧形槽内时 , 方可进 行开门操作 。 312 间接作用式安全联锁装置 间接作用式安全联锁装置是利用

37、外来能量 实现连锁动作的 , 常采用自动控制仪表 、 微机 等来控制 , 具有精度高 、 反应灵敏 、 易于实现 自动化控制等优点 。 但受停电或电子元件失效 等的影响 , 寿命较短 、 成本较高 。 图 22是一种压紧式快开装置的安全联锁 装置 , 它由自锁轮 9、 电磁阀 R 1、 电磁铁 R 2、 继 电器 J 1和 J 2、 限位开关 K 1、 开关 K 2、 电接点压 力表 P 以及指示灯 D 1和 D 2组成 。自锁轮 9固 定在螺纹的内端面 , 电磁铁 R 2固定在撑挡盘内 端面上 , 其芯销与自锁轮上的齿口相对应 。 在 容器外壳上对应其中一根撑挡杆的一端处安装 限位开关 K

38、1。 电磁阀 R 1串在容器的进气管中 。 电接点压力表 P 安装在容器外壳上 , 与容器内 腔连通 。 电气控制盒内安装继电器 J 1、 J 2, 面板 上接开关 K 2和指示灯 D 1、 D 2。 交流电源输入端 串接限位开关 K 1后 , 分别连接继电器 J 1、 J 2线 圈的并接点和电接点压力表 P 的固定接点 。继 电器 J 1、 J 2的并接点和电接点压力表 P 的固定 接点之间并联电磁铁 R 2继电器 J 2的常 J 2-1K 2、 1、 J 1-1、 指 J 1、 J 2线圈的另一 P 的额定压力值接 点和压力零值接点 。 如图 23所示 。 图 23 安全连锁装置的电路图

39、该装置的工作原理是 :使用时 , 先移动手 轮带动螺母旋转 , 撑挡杆压紧盖并触动限位开 关 K 1, 电源接通 , 再打开开关 K 2, 指示灯 D 1亮 , 同时接通电磁阀 R 1电源而动作 , 容器内开 始进气 。 当容器内气压大于零时 , 电接点压力 表 P 活动触片离开零值接点 , 断开继电器 J 2线 圈电源 , 其常闭触点 J 2-1闭合 , 指示灯 D 2亮 , 同 时接通电磁铁 R 2线圈电源而推动其芯销插入 63快速开关盖式压力容器 (二 自锁轮的齿口内 , 使螺母不能回转而达到盖只 能压紧 、 不能松开的自锁目的 。 当容器内气压 达到额定值时 , 电接点压力表 P 活动

40、触片接通 额定压力值接点 , 继电器 J 1线圈接通电源 , 其 常闭触点 J 1-1断开 , 指示灯 D 1灭 , 断开电磁阀 R 1电源而停止进气 。开门时 , 先断开开关 K 2, 待容器内气体排尽时 , 电接点压力表 P 片回至压力零值接点 , J 2流 , 其常闭触点 J 2-12源 , , 再转动手 , , 盖方可打开 。 某带安全联锁装置的齿啮式硫化罐装置如 图 24所示。 气缸活塞 供带动齿圈的旋转 , 使 图 24 齿啮式硫化罐装置的安全联锁原理图 1气缸活塞 2二位二通电磁阀 3气缸活塞 4球面铰链 5把手 6球阀 7圆缺盘机构 8气缸活塞 9指示灯 罐体法兰和罐盖啮合和错

41、开 ; 气缸活塞 带动 罐盖的开启和关闭之用 ; 气缸活塞 供带动球 阀的打开与关闭 。 三个气缸活塞有电气联锁装 置 , 能确保在同一时间内只有一个活塞动作 。 蒸 汽通过二位二通电磁阀 A (常闭耐 180 进入 罐内 , 该阀与气缸活塞用电气联锁 , 当气缸活 塞使齿圈转动而夹紧罐体法兰和罐盖后 , 才能 打开 , 即蒸汽才能进入罐内 。 在打开时 , 先由 气缸活塞 通过圆缺盘机构将与罐体连通的球 阀打开 , 气缸活塞 , 再由气缸 。 装置的缺点 , 综合保留它们的优点 , 出现了以 机械控制为主 、 电器控制为辅的组合式安全联 锁装置 。 图 25是一种典型的组合式安全联锁装置 , 它主要由机械插销驱动器 、 行程开关 、 电磁铁 、 接触器等零部件组成 , 主要由机械插销驱动器 实现安全联锁动作 , 由电器插销驱动器来补偿 机械控制的不足 。 图 25 机电控制安全联锁装置结构原理图 1安全插销 2电磁铁 3安全插销插入到位行程开关 4齿圈 5釜盖 6平衡块 7杠杆 8安全插销退出到位行程开关 9机械插销驱动器 10进气管 该装置的工作原理是 :当快开式压力容器 关锁到位 , 齿圈完全啮合时按下电器插销驱动 器起动按钮 , 安全插销插入到位 。