齿啮式快开压力容器的设计
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２１ ００年 第 ８ 期 第 ３ 卷 总第 ２ ８ ７ ０ 期
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齿 啮 式快 开压 力 容器 的设 计
刘 炜 （ 佛山市南海化工机械厂 ，广东 佛山 ５ ８３） ２ ２ １
【 要】 摘 文章以工程设计为例，讨论了齿啮式快开容器的设计计算。
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【 关键词艟 啮式快开容器；应力 ；设计
量 譬【 分 类学 Ｈ 中圈
【 文献标识鹤】 Ａ
［ 文章ｍ￣１ ０： ６（ｏ０ ８ １ － １ ７１ ５ １） － ８ ０ ０ ８ ２ ００ ６３
Ｄｅｉｎｏ ｏ ｔ— ｃ ｅ ｉｋＣｌｓ ｒ ｒｓｕ ｅ ｅｓｌ ｓ ｆ ｏｈｌ ｋ ｄＱｕｃ ｏｕ ｅ ｅｓ ｒ ｓｅ ｇ Ｔ ｏ Ｐ Ｖ
快开门式压力容器 ， 是指进 出容器通道的端盖或者 封头和 主体 间带有互相嵌套 的快速密封锁紧装置 的容器…。 快开门式 压力容器广泛地 应用于化 工、建材 、食品、纺织、航天、医疗、 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 业中罐头树 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 。 类容器操作过程 中加压时间较短 ， 的只有十几分钟 ， 这 有 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。 传统 的紧 固件配合垫片的密 封结构 ， 如平垫密封、 八角垫密封等 ， 由于需要逐个拧紧或松开 紧固件 ， 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。 齿啮式快开盖装置 由于其启 闭快、适用压力范围广 、 承压 能力强等优点 ，成为快开 式压力容器 中最为常用的结构形 式。 齿啮式快开盖装置 的工作原理简单 ， 即沿快开装置 的圆周方 向 加工出均布的齿 ， 通过齿 间的啮合和错开 ， 而达 到快速启 闭 从 的目的。齿 啮式快开容器需要频繁启闭 ，承受关闭、升压、升 温 ，降温、降压 、开启 的过程 ，这对容器 的强度和疲劳提 出了 较高的要求。
一
齿 啮式快开容器大致可分为两类 ： 一类是带平盖封头的齿 啮合 式快开装置 ， 对于这一类 日本制定 了高压和超高压快速启 闭密封装置 的设计标准 ，Ａ ＭＥ Ｓ 有卡 箍连接件设计规则 ；另一 类是带 凸形封头 的齿啮式快开装置 ， 到 目前为止 ， 但 这一类仍 没有设计标准 。 在实 际设计中 ， 一般 是先 比照 已有设备 的结构 尺 寸， 初步设计时对齿啮式法兰进行较 为保 守的设计 ， 然后再 进行应力分析及强度校核。因此 ， 设计 时合理 的确定各参数的 尺 寸和准确 的计算 ， 对降低法兰整体应力 ，以提高其疲劳寿命 是极为重要 的。 文章结合南海化工机械厂设计的一 台胶管硫化罐 ， 对带球 冠形封头 的齿啮式快开容器进行设 计分析 ， 以供相关工程技 术 人员和管理人 员参考 。
图 １ 硫 化 罐 主 要 结构
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硫化罐的快开盖装置主要 由球冠形封头、端盖法兰 、 筒体 法兰和筒体 四部分组成 。 球冠形封头与端盖法 兰之 间采 用对接 焊结构 ， 筒体 法兰 上加工密封槽 ，通过孔Ａ与简体 内部相通 在 实现端盖、筒体法兰 问的自紧密封 ，见 图２ 。 １２１设计计算原理 ．． 对于端盖法 兰， 基于整体法兰设计原理 ， 根据整体法兰分 析中所运用的铁 木辛柯计算方法 ， 求出法兰颈 和法兰环连接处 的边缘力矩和边缘剪力 ，对法兰进 行应 力校核 ；对于卡箍 ， 取
１ 结 构 设 计
１１主 要结构 ．
普通 的硫化罐主要 由罐体 、封头、鞍座、安全联锁控制装 置、传动装置、快开盖装置 等组成 ，并 附有蒸汽分布管、捧污 管、安全附件接管等 ，见图１ 。 硫化罐的设计主要包括快开盖装置 、 安全联锁装置、传动 装置及其他附件等 。
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１２ 快开盖 装置 ．
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１ 头 ；２鞍座 ；３设备 法 兰 ；４罐体 ；５安 全联 锁报警 系 统 ；６安装 罐内导 轨 用的垫板 ；７ 动装置 ；８安全联 锁 装置 ；９快 开盖装 置 ． 封 － － － － － 传 一 －
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快开门式压力容器 ， 是指进 出容器通道的端盖或者 封头和 主体 间带有互相嵌套 的快速密封锁紧装置 的容器…。 快开门式 压力容器广泛地 应用于化 工、建材 、食品、纺织、航天、医疗、 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 业中罐头树 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 。 类容器操作过程 中加压时间较短 ， 的只有十几分钟 ， 这 有 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。 传统 的紧 固件配合垫片的密 封结构 ， 如平垫密封、 八角垫密封等 ， 由于需要逐个拧紧或松开 紧固件 ， 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。 齿啮式快开盖装置 由于其启 闭快、适用压力范围广 、 承压 能力强等优点 ，成为快开 式压力容器 中最为常用的结构形 式。 齿啮式快开盖装置 的工作原理简单 ， 即沿快开装置 的圆周方 向 加工出均布的齿 ， 通过齿 间的啮合和错开 ， 而达 到快速启 闭 从 的目的。齿 啮式快开容器需要频繁启闭 ，承受关闭、升压、升 温 ，降温、降压 、开启 的过程 ，这对容器 的强度和疲劳提 出了 较高的要求。
一
齿 啮式快开容器大致可分为两类 ： 一类是带平盖封头的齿 啮合 式快开装置 ， 对于这一类 日本制定 了高压和超高压快速启 闭密封装置 的设计标准 ，Ａ ＭＥ Ｓ 有卡 箍连接件设计规则 ；另一 类是带 凸形封头 的齿啮式快开装置 ， 到 目前为止 ， 但 这一类仍 没有设计标准 。 在实 际设计中 ， 一般 是先 比照 已有设备 的结构 尺 寸， 初步设计时对齿啮式法兰进行较 为保 守的设计 ， 然后再 进行应力分析及强度校核。因此 ， 设计 时合理 的确定各参数的 尺 寸和准确 的计算 ， 对降低法兰整体应力 ，以提高其疲劳寿命 是极为重要 的。 文章结合南海化工机械厂设计的一 台胶管硫化罐 ， 对带球 冠形封头 的齿啮式快开容器进行设 计分析 ， 以供相关工程技 术 人员和管理人 员参考 。
图 １ 硫 化 罐 主 要 结构
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硫化罐的快开盖装置主要 由球冠形封头、端盖法兰 、 筒体 法兰和筒体 四部分组成 。 球冠形封头与端盖法 兰之 间采 用对接 焊结构 ， 筒体 法兰 上加工密封槽 ，通过孔Ａ与简体 内部相通 在 实现端盖、筒体法兰 问的自紧密封 ，见 图２ 。 １２１设计计算原理 ．． 对于端盖法 兰， 基于整体法兰设计原理 ， 根据整体法兰分 析中所运用的铁 木辛柯计算方法 ， 求出法兰颈 和法兰环连接处 的边缘力矩和边缘剪力 ，对法兰进 行应 力校核 ；对于卡箍 ， 取
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１１主 要结构 ．
普通 的硫化罐主要 由罐体 、封头、鞍座、安全联锁控制装 置、传动装置、快开盖装置 等组成 ，并 附有蒸汽分布管、捧污 管、安全附件接管等 ，见图１ 。 硫化罐的设计主要包括快开盖装置 、 安全联锁装置、传动 装置及其他附件等 。
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