CN102235498B - 一种带堵头手孔 - Google Patents

Abstract

本发明为一种带堵头手孔，所述的堵头为一个可在手孔中独立抽出的整体结构，包括面对容器(6)内部的实心板状结构的前部挡板(7)、背离容器(6)内部另一端的后部平板(8)、连接前部挡板(7)及后部平板(8)的筒形结构堵头接管(4)，所述的后部平板(8)固定连接于堵头接管(4)背离容器(6)的内部的一端；所述的手孔接管(3)在靠近其内端面的内环面处设置有环形的挡环(5)；所述的堵头与挡环(5)之间成锥面密封。本发明在实际的应用中，大大提高了带堵头手孔的密封性、整体刚性和稳定性，并便于制作和加工，减少制作工艺、节省材料，降低制作成本；检修拆卸时，法兰盖的移开空间减小，便于打开。

Description

一种带堵头手孔

技术领域

本发明涉及一种压力容器的部件，更确切的说，是一种压力容器的手孔。

背景技术

手孔是压力容器中使用广泛的部件之一，在压力容器的设计过程中，手孔的设计占有重要地位。由于为了检查压力容器在使用过程中是否产生裂纹、变形、腐蚀等缺陷，压力容器应开设检查孔。手孔就是一种重要的检查孔。需要开手孔的常见的压力容器类型有：塔、罐、球罐等。此外低压大罐或常压罐或料仓或管道等也由于检修等原因，需要开设手孔。

在石油化工厂填料塔和催化剂塔设的手孔，为了防止物料在手孔接管内积聚，已有的结构是在手孔接管内设挡板或与法兰盖焊接在一起的堵头。对于手孔接管内设挡板的结构，虽然具有结构简单的优点，但是其有两个缺点：1.手孔接管在靠近容器的一部分空间内始终充满物料，造成了这部分物料的浪费；2.挡板和手孔接管内壁间隙较大，不适合物料直径较小的情况，无法达到密封；如果在挡板和手孔接管之间设置密封垫片，则零部件多，安装过程复杂。

对于手孔接管内设堵头的结构，该结构与前者相比较的优点是残留在手孔接管中物料大大减少，但是其有如下缺点：1.由于堵头与法兰盖焊接在一起，当法兰盖开启时，需要先把和堵头焊在一起的法兰盖沿着手孔轴线方向一并完全抽出，此时由于堵头和法兰盖焊在一起，故普通的吊柱结构就不能满足法兰盖侧方旋转开启的要求，因此这种结构使得法兰盖的开启空间较大，存在开启困难等缺点。2.为了满足安装的需要，堵头外径和手孔接管内径之间需要具有一定的安装间隙，当物料直径较小时，物料容易从该间隙中漏出，造成物料的浪费和手孔接管内的物料污染。3.堵头的整体刚性差，不能承受压力。

但是，随着填料和催化剂的多样化，尤其是一些填料和催化剂的颗粒直径变得越来越小；同时由于催化剂的价格比较昂贵，故不希望物料残留在手孔接管里面的情况。此时，现有技术中的上述两种结构显然就不能满足这种要求。

经检索，与本发明最接近的现有技术是EP1717164A1。该文件公开了一种带堵头的手孔(参见附图1-8)，并具体公开了该装置包括手孔接管、手孔把手和堵头，手孔接管在容器开口处与容器相连，手孔接管具有朝向容器的内端面和背离容器的外端面，法兰在手孔接管的外端面与手孔接管固定连接，但是该文件并没有本发明权利要求1中提及的挡环以及堵头的具体结构，尤其是堵头的锥面密封结构，故与本发明有本质的不同。

发明内容

本发明的目的在于通过设计一种新型密封结构的带堵头手孔，由于该堵头采用密封圆锥面结构，达到手孔接管和堵头接管之间不会残留物料颗粒。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明的带堵头手孔，包括容器6，与容器6连接的手孔接管3，焊接在手孔接管3的法兰2，法兰盖1和堵头，其特征在于：

所述的堵头为一个可在手孔中独立抽出的整体结构，包括面对容器6内部的实心板状结构的前部挡板7、背离容器6内部另一端的后部平板8、连接前部挡板7及后部平板8的筒形结构堵头接管4，所述的后部平板8固定连接于堵头接管4背离容器6的内部的一端；

所述的手孔接管3在靠近其内端面的内环面处设置有环形的挡环5；

所述的堵头与挡环5之间成锥面密封。

在具体实施中，

所述的堵头接管4具有朝向容器6内部的内端面以及背离容器6内部的外端面，其内端面和外端面之间设置有一个环形圆台面10，所述的环形圆台面10与堵头接管4内端面之间形成的外圆柱面为第一圆柱面，所述的环形圆台面10与堵头接管4外端面之间形成的外圆柱面为第二圆柱面，所述的第二圆柱面的直径大于第一圆柱面的直径；

所述的前部挡板7的外环周面的直径和堵头接管4的第一圆柱面的直径均小于挡环5的内环周面的最大孔径。

所述的堵头前部挡板7的外环周面在朝向容器6内部处设置有倒角，其倒角面即为外周密封圆锥面11，前部挡板7在该倒角面部分的外环周面直径沿前部挡板7的内端面方向逐渐减小；

所述的挡环5的内环周面具有与前部挡板7的外周密封圆锥面11相配合的内周密封圆锥面12；所述的前部挡板7和挡环5成锥面密封。该内周密封圆锥面12使得挡环5的部分内环周面的孔直径沿挡环5的内端面方向逐渐减小.

所述的前部挡板7的外周密封圆锥面11与其轴向中心线的夹角A即倒角为30°～80°；

相应的，所述的挡环5的内周密封圆锥面12与其轴向中心线的夹角B为30°～80°。

所述的堵头还包括后部平板8，后部平板8固定连接于堵头接管4背离容器6的内部的一端；

所述的堵头接管4与前部挡板7之间的固定连接采用焊接连接，或堵头接管4与前部挡板7为一体成形的结构。

此外

所述的堵头的后部平板8与法兰盖1之间设置还可以有压力衬垫17或弹簧或弹片。

所述的前部挡板7与堵头接管4之间可以设置第一加强板9，第一加强板9的一边与堵头接管4的内环面连接，与该边相邻的另一边与前部挡板7的外端面连接，第一加强板9与堵头接管4以及前部挡板7的连接采用焊接或螺钉连接；

所述的第一加强板9分别沿周向分布4～8个。

所述的后部平板8与堵头接管4之间可以设置第二加强板15，第二加强板15的一边与堵头接管4的内环面连接，与该边相邻的另一边与后部平板8的外端面或后部平板8的内端面连接，第二加强板15与堵头接管4以及后部平板8的连接采用焊接、螺钉或螺栓连接；

所述的第二加强板15分别沿周向分布4～8个。

所述的前部挡板7的材质与容器6的材质相同；

所述的前部挡板7与容器6开设手孔处的曲率半径相同。

通过上述实心板状结构的前部挡板7，与堵头接管端部连接锥筒状结构形成的密封面相比较而言，实心板状结构的前部挡板7大大提高了堵头的整体刚性和稳定性，并且由于前部挡板7外周密封圆锥面的密封面面积小，容易加工；且由法兰盖1和法兰2之间紧固力传递到单位面积密封面上的推压力变大，从而提高了其密封性能；挡环5固定连接于手孔接管3的内环面，与挡环5固定在手孔接管3的内端面上相比较而言，也大大提高了带堵头手孔的整体刚性和稳定性，并便于制作和加工，减少制作工艺、节省材料，降低制作成本；法兰盖1与堵头非一体成形也未固定连接在一起，使得在检修拆卸时，法兰盖1的移开空间减小，便于打开。

重要的是，法兰盖2与法兰1之间的紧固力能够有效地传递给堵头，形成堵头朝向容器6内部移动的推压力，使得堵头的前部挡板7外周密封圆锥面抵压在挡环5内周密封圆锥面上，形成有效的密封结构。

堵头接管4具有朝向容器6内部的内端面以及背离容器6内部的外端面，在堵头接管4的内端面和外端面之间设置一环形圆台面10，该环形圆台面10与挡环5的外端面相对置且具有一定的间隙；带堵头手孔在使用状态时，利用法兰盖传递的推压力使得锥面密封结构的密封性能提高。

总而言之，本发明的带堵头手孔突出的优点是，

1.由于采用了堵头与手孔接管在内端面的密封圆锥面结构，当物料颗粒直径较小时，从而避免了物料的浪费和外界环境的污染，对于易结焦物料，其防止了手孔接管和堵头接管之间由于结焦物料的存在而导致的分离困难；

2.堵头与手孔接管在内端面的密封是通过圆锥面的密封方式实现，避免采用多重的密封垫结构，提高了检修效率以及降低了生产成本；

3.堵头是中空结构，可减轻其重量，便于堵头在检修过程中取出或安装；

4.由于堵头靠近容器内部的端部采用的是实心板式结构的挡板，其形成的堵头整体刚性好、能够承压；重要的是，其形成的外周密封圆锥面的密封面面积小，便于密封面的加工，在相同的推压力下，单位密封面承受的压力大，提高了密封性能；

5堵头接管采用筒状结构、挡环连接在手孔接管的内环面上，这些均增强了带堵头手孔的结构稳定性和承压能力以及加工制作的便捷性，同时提高了堵头的承压能力；

6.对于催化剂或填料处于流化床状态的塔，这种密封结构能较好的避免物料颗粒和壳体摩擦起静电的可能，从而更大程度上保证设备长周期安全运行；

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

图1本发明带堵头手孔的结构示意图

图2图1中I处的密封面圆锥面局部放大图

图3本发明带堵头手孔带压力衬垫的结构示意图

图4本发明带堵头手孔带弹簧的结构示意图

具体实施方式

结合附图1-2所示，本发明的带堵头手孔，其公称直径为450～800，包括法兰盖1、法兰2、手孔接管3、挡环5、手孔吊柱18、堵头。堵头包括前部挡板7、后部平板8、堵头接管4和加强板9。

手孔接管3在容器6开口处与容器6焊接相连并向容器外侧轴向延伸，手孔接管3具有朝向容器6内部的内端面和背离容器6内部的外端面，法兰2焊接于手孔接管3的外端部，法兰2也具有朝向容器内部的内端面和背离容器6内部的外端面。手孔接管3在靠近其内端面的内环面处焊接有环形的挡环5，挡环5具有朝向容器6内部的内端面和背离容器6内部的外端面。

堵头接管4具有朝向容器的内端面和背离容器内部的外端面，堵头接管4的外径小于手孔接管3的内径，以使堵头接管4能够容纳在手孔接管3内。在堵头接管4靠近容器内部一端具有环形圆台面10，在堵头接管4靠近容器6内部的一端焊接有前部挡板7，在堵头接管4背离容器6内部的一端焊接有后部平板8，由此，包括实心板状结构的前部挡板7、筒形结构的堵头接管4和后部平板8的堵头形成可以一起抽出的整体部件。

前部挡板7具有朝向容器内部的内端面和背离容器内部的外端面，前部挡板7的外环周面朝向容器内部处倒角形成外周密封圆锥面11，该外周密封圆锥面11使得前部挡板7的直径沿容器内部方向逐渐减小，挡环5的内环周面具有与前部挡板7的外周密封圆锥面11相配合的内周密封圆锥面12，该内周密封圆锥面12使得挡环5的内孔直径沿容器6内部方向逐渐减小，带堵头手孔在使用状态时，法兰盖1与法兰2之间的紧固力，使得法兰盖1朝向容器内部方向直接或间接推压堵头，由于法兰盖1紧力的作用，挡环5的内周密封圆锥面12与前部挡板7的外周密封圆锥面11紧密配合，从而达到密封的作用。

法兰盖1置于堵头和法兰2的外端侧，法兰盖1与法兰2通过螺栓13固定在一起，在法兰2和法兰盖1相对处设置一环形密封衬垫14，带堵头手孔处于使用状态时，堵头接管4的环形圆台面10与挡环5的外端面相对置并留有一定间隙。由此，在螺栓紧力的作用下，法兰盖1的内端面推压堵头的外端面，使得在该推力的作用下，前部挡板7的外周密封圆锥面11与挡环5的内周密封圆锥面12紧密配合，起到了密封物料的作用。

为了便于取出堵头，在后部平板8上可设置螺栓孔或其它便于抓取的孔，也可在后部平板8上设置一吊环或凸耳。

为了使得前部挡板7或后部平板8与堵头接管4的连接紧固牢靠，可在前部挡板7或后部平板8与堵头接管4之间加设加强板9、15，加强板9、15的直角边的其中一边与堵头接管4的内环面连接，另一边与前部挡板7的外端面或后部平板8的内端面连接，加强板9、15与堵头接管4、前部挡板7、后部平板8的连接可采用焊接或螺栓连接的方式。加强板9、15可分别沿周向分布多个，优选4～8个，加强板9、15的材质可与容器的材质相同，其厚度可与容器的厚度相同。同样地，为了提高手孔接管3与容器6连接的牢固性，也可在手孔接管和容器连接处加设加强板16，该加强板16的一边与容器外部相连，与该边相邻的另一边与手孔接管3的外周面相连，连接方式可采用焊接或螺栓连接，加强板16可沿周向分布多个，优选4～8个。

考虑到加工的难易程度以及密封性能，前部挡板7的外周密封圆锥面11与其轴向中心线的夹角可设在30°～80°；挡环5的内周密封圆锥面12与其轴向中心线的夹角可设在30°～80°。

由于前部挡板7采用了板状结构，可提高带堵头手孔的承压能力，并且提高了堵头的整体稳固牢靠性，使得加工制作工艺简便、零部件少。另外，前部挡板7的材质可与容器材质相同，其厚度可为容器开设手孔处的容器厚度，并且前部挡板7可进行弯制，其弯曲的曲率半径为开设手孔处的容器曲率半径，以减少容器内各种物料的阻力损失。

挡环5焊接在手孔接管3靠近其内端面的内环面上而非手孔接管3的内端面上，这样设置可以使得挡环5在手孔接管上的固定更加牢靠，提高了法兰的整体刚性。前部挡板7为具有一定厚度的挡板状结构，其外周密封圆锥面11与挡环5的内周密封圆锥面12相配合，使得前部挡板7的加工制作简单，与堵头接管的连接稳固可靠。

堵头的轴向长度略短时，可如附图3所示，在堵头与法兰盖1之间设置压力衬垫17，带堵头手孔在使用状态时，法兰盖1与法兰2之间的紧固力，使得法兰盖1朝向容器内部方向推压压力衬垫17，并由此推压堵头，该推压力使得前部挡板7的外周密封圆锥面11抵压在挡环5的内周密封圆锥面12上形成锥面密封结构。

如附图4所示，在堵头与法兰盖1之间设置弹簧或弹片，带堵头手孔在使用状态时，法兰盖1与法兰2之间的紧固力，使得法兰盖1朝向朝向容器内部方向推压弹簧或弹片，并由此推压堵头，该推压力使得前部挡板7的外周密封圆锥面11抵压在挡环5的内周密封圆锥面12上形成锥面密封结构。该弹簧或弹片可固定连接于法兰盖1或堵头上。

挡环5的内端面、前部挡板7的内端面均与容器6的内壁平齐，以减少容器内物料流动的阻力损失、减少堵头在抽出时带出物料以及防止物料在挡环内环面内的存积。

堵头接管4采用筒状结构提高了堵头的整体刚性。

对于有特殊保温性能要求的容器，可在法兰的前部挡板7和后部平板8之间或后部平板8与法兰盖1之间填塞保温材料。

法兰2和手孔接管3可以采用一体成形的结构。

堵头接管4和前部挡板7也可采用一体成形的结构，堵头也可以省略后部平板8和其上的加强板15。

Claims (9)

1.一种带堵头手孔，包括容器（6），与容器（6）连接的手孔接管（3），焊接在手孔接管（3）的法兰（2），法兰盖（1）和堵头，其特征在于： 

所述的堵头为一个可在手孔中独立抽出的整体结构，包括面对容器（6）内部的实心板状结构的前部挡板（7）、背离容器（6）内部另一端的后部平板（8）、连接前部挡板（7）及后部平板（8）的筒形结构堵头接管（4），所述的后部平板（8）固定连接于堵头接管（4）背离容器（6）的内部的一端； 

所述的手孔接管（3）在靠近其内端面的内环面处设置有环形的挡环（5）； 

所述的堵头与挡环（5）之间成锥面密封； 

所述的堵头接管（4）具有朝向容器（6）内部的内端面以及背离容器（6）内部的外端面，其内端面和外端面之间设置有一个环形圆台面（10），所述的环形圆台面（10）与堵头接管（4）内端面之间形成的外圆柱面为第一圆柱面，所述的环形圆台面（10）与堵头接管（4）外端面之间形成的外圆柱面为第二圆柱面，所述的第二圆柱面的直径大于第一圆柱面的直径； 

所述的前部挡板（7）的外环周面的直径和堵头接管（4）的第一圆柱面的直径均小于挡环（5）的内环周面的最大孔径。 

2.如权利要求1所述的带堵头手孔，其特征在于： 

所述的堵头前部挡板（7）的外环周面在朝向容器（6）内部处设置有倒角，其倒角面即为外周密封圆锥面（11），前部挡板（7）在该倒角面部分的外环周面直径沿前部挡板（7）的内端面方向逐渐减小； 

所述的挡环（5）内环周面具有与前部挡板（7）外周密封圆锥面（11）相 配合的内周密封圆锥面（12）；所述的前部挡板（7）和挡环（5）成锥面密封。 

3.如权利要求2所述的带堵头手孔，其特征在于： 

所述的前部挡板（7）的外周密封圆锥面（11）与其轴向中心线的夹角A即倒角为30°～80°； 

相应的，所述的挡环（5）的内周密封圆锥面（12）与其轴向中心线的夹角B为30°～80°。 

4.如权利要求3所述的带堵头手孔，其特征在于： 

所述的堵头接管（4）与前部挡板（7）之间的固定连接采用焊接连接，或堵头接管（4）与前部挡板（7）为一体成形的结构。 

5.如权利要求1～4之任一所述的带堵头手孔，其特征在于： 

所述的堵头的后部平板（8）与法兰盖（1）之间设置有压力衬垫（17）或弹簧或弹片。 

6.如权利要求5所述的带堵头手孔，其特征在于： 

所述的前部挡板（7）与堵头接管（4）之间有第一加强板（9），第一加强板（9）的一边与堵头接管（4）的内环面连接，与该边相邻的另一边与前部挡板（7）的外端面连接，第一加强板（9）与堵头接管（4）以及前部挡板（7）的连接采用焊接或螺钉连接； 

所述的第一加强板（9）分别沿周向分布4～8个。 

7.如权利要求5所述的带堵头手孔，其特征在于： 

所述的后部平板（8）与堵头接管（4）之间有第二加强板（15），第二加强板（15）的一边与堵头接管（4）的内环面连接，与该边相邻的另一边与后部平板（8）的外端面或后部平板（8）的内端面连接，第二加强板（15）与堵头接管（4）以及后部平板（8）的连接采用焊接、螺钉或螺栓连接； 

所述的第二加强板（15）分别沿周向分布4～8个。 

8.如权利要求5所述的带堵头手孔，其特征在于： 

所述的前部挡板（7）的材质与容器（6）的材质相同； 

所述的前部挡板（7）与容器（6）开设手孔处的曲率半径相同。 

9.如权利要求6所述的带堵头手孔，其特征在于： 

所述的后部平板（8）与堵头接管（4）之间加设第二加强板（15），第二加强板（15）的一边与堵头接管（4）的内环面连接，与该边相邻的另一边与后部平板（8）的外端面或后部平板（8）的内端面连接，第二加强板（15）与堵头接管（4）以及后部平板（8）的连接采用焊接、螺钉或螺栓连接； 

所述的第二加强板（15）分别沿周向分布4～8个； 

所述的前部挡板（7）的材质与容器（6）的材质相同； 

所述的前部挡板（7）与容器（6）开设手孔处的曲率半径相同。 

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