CN104289157A - 一种蒸压釜 - Google Patents

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刘同文
富阳
黎志熊
王敬轩
袁杰
郭晋业
张凤银
陆晓明
李素群
陈建辉
邓广新
梁东毅
熊珠苑
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/03—Pressure vessels, or vacuum vessels, having closure members or seals specially adapted therefor

Abstract

本发明属于硅酸盐加工装置领域，公开了一种蒸压釜，包括：釜体、与釜体相配合的釜盖和支座，所述釜体包括筒体与釜体法兰；所述釜盖包括球冠封头与釜盖法兰，所述釜体法兰在与所述釜盖法兰相接触的面上形成有第一排齿，相邻的两个齿之间形成有凹槽，所述釜盖法兰在与所述釜体法兰相接触的面上形成第二排齿，相邻的两个齿之间形成有凹槽，所述第一排齿与所述第二排齿相啮合，所述第一排齿和/或第二排齿的齿根位置形成有弧形凹坑。本发明的蒸压釜结构可满足强度要求，并具备一定的疲劳寿命，使结构的疲劳寿命最高，可以降低修复费用，提高修复效率。

Description

一种蒸压釜
技术领域
本发明属于硅酸盐加工装置领域，特别是涉及一种蒸压釜。
背景技术
蒸压釜是硅酸盐建筑制品(加气混凝土砌块、灰砂砖、混凝土管桩、新型轻质墙体材料等)蒸压养护的主要设备，需经历加汽升压、保压、放汽降压的蒸压养护工艺过程，是一种典型的间歇操作设备。
为了装卸养护产品，蒸压釜设置贯通式或尽头式齿啮合快开门结构。在循环压力作用下，往往会在罐体及釜盖的啮合齿根部出现较大的循环应力，在齿根部位出现裂纹，一旦出现裂纹，将影响到安全性。
现有技术的做法是对釜体进行更换，由于蒸压釜体积较大，从而浪费了原材料。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：蒸压釜罐体及釜盖的啮合齿根部出现较大的循环应力，在齿根部位出现裂纹，影响到安全性。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种蒸压釜，包括：釜体、与釜体相配合的釜盖和支座，所述釜体包括筒体与釜体法兰，所述釜盖包括球冠封头与釜盖法兰，所述釜体法兰在与所述釜盖法兰相接触的面上形成有第一排齿，所述第一排齿中相邻的两个齿之间形成有凹槽，所述釜盖法兰在与所述釜体法兰相接触的面上形成第二排齿，所述第二排齿中相邻的两个齿之间形成有凹槽，所述第一排齿与所述第二排齿相啮合，所述第一排齿和/或第二排齿的齿根位置形成有弧形凹坑。
优选地，所述第一排齿形成在所述釜体法兰的内侧，每个齿的侧面与釜体法兰的内表面有弧形过渡连接段。
优选地，所述弧形过渡连接段在与所述釜体的内表面相连接位置为流线型。
优选地，所述弧形过渡连接段包括与齿的侧面相连接的第一段以及与釜体法兰的内表面相连接的第二段，所述第一段的表面和第二段的表面形成的夹角为40-80度。
优选地，所述弧形过渡连接段的最低位置距离所述釜体法兰的内表面的深度为2-6mm。
优选地，所述第二排齿形成在所述釜盖法兰外侧，每个齿的侧面通过弧形过渡连接段与釜盖法兰外表面相连接。
优选地，所述弧形过渡连接段包括与齿的侧面相连接的第一段以及与釜盖法兰的外表面相连接的第二段，所述第一段的表面和第二段的表面形成的夹角为40-80度。
优选地，所述釜盖通过摆动装置与所述釜体相连接，所述釜体底部设有固定支座和活动支座，所述釜体中设有轨道。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：本发明的蒸压釜结构可满足强度要求，并具备一定的疲劳寿命，使结构的疲劳寿命最高，该修复方案可以降低修复费用，提高修复效率。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为图1的局部截面图；
图4为本发明一种实施例的釜体法兰的釜齿处的示意图；
图5为本发明一种实施例的凹坑的应力分布图；
图6为本发明一种实施例的不同打磨圆弧半径下各路径的应力强度；
图7为本发明另一种实施例的不同打磨圆弧半径下各路径的应力强度；
图8为本发明的凹坑在不同打磨进深结构的疲劳寿命比较图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-3所示，为本发明一种实施例的结构示意图，本实施例的蒸压釜包括：釜体3、与釜体相配合的釜盖1和支座，所述釜体包括筒体与釜体法兰，所述釜盖包括球冠封头与釜盖法兰，所述釜体法兰在与所述釜盖法兰相接触的面上形成有第一排齿(图中未示意出)，所述第一排齿中相邻的两个齿之间形成有凹槽，所述釜盖法兰在与所述釜体法兰相接触的面上形成第二排齿11，所述第二排齿中相邻的两个齿之间形成有凹槽，所述第一排齿与所述第二排齿相啮合，所述第一排齿和/或第二排齿的齿根位置形成有弧形凹坑。
本发明的蒸压釜结构可满足强度要求，并具备一定的疲劳寿命，使结构的疲劳寿命最高，该修复方案可以降低修复费用，提高修复效率。
本发明的所述釜盖1通过摆动装置2与所述釜体3相连接，摆动装置用于驱动所述釜盖与所述釜体的配合。在一实施例中，摆动装置包括摆臂、挡板和吊臂，吊臂连接釜盖，摆臂驱动吊臂移动，挡板在釜盖和釜体结合后，挡住釜盖。在釜体的端部还形成了端部支座4。所述釜体底部设有固定支座6和活动支座5。如图3所示，在所述釜体中还设有轨道7，所述轨道活动设置在所述釜体，具体可以是通过限位杆进行固定，从而可以在釜体中可移动。
本发明的釜体法兰上的第一排齿的齿根位置形成有弧形凹坑，根据应力分析可知，第一排齿在与釜盖法兰进行配合时，出现较大的循环应力，在齿根部位出现裂纹。为此，本发明在第一排齿中的各个齿的齿根位置形成了弧形凹坑。所述第一排齿形成在所述釜体法兰的内表面上，每个齿的侧面通过弧形过渡连接段与釜体法兰的内表面相连接。
本实施例的所述弧形过渡连接段在与所述釜体法兰的内表面相连接位置为流线型，从而使得弧形连接段与釜体的内表面连接处为平缓过渡，从而减少了应力，提高了使用寿命。本实施例的弧形过渡连接段包括与齿的侧面相连接的第一段以及与釜体法兰的内表面相连接的第二段，所述第一段的表面和第二段的表面形成的夹角为40-80度。优选地，所述弧形过渡连接段的最低位置距离所述釜体的内表面的深度为2-6mm。
本发明的釜盖法兰上的第二排齿的齿根位置形成有弧形凹坑，根据应力分析可知，第二排齿在与釜体法兰进行配合时，出现较大的循环应力，在齿根部位出现裂纹。为此，本发明在第二排齿中的各个齿的齿根位置形成了弧形凹坑。所述第二排齿形成在所述釜盖法兰上的外表面上，每个齿的侧面通过弧形过渡连接段与釜盖法兰的外表面相连接。
本实施例的所述弧形过渡连接段在与所述釜盖的外表面相连接位置为流线型，从而使得弧形过渡连接段与釜盖法兰的外表面连接处为平缓过渡，从而减少了应力，提高了使用寿命。本实施例的弧形过渡连接段包括与齿的侧面相连接的第一段以及与釜盖法兰的外表面相连接的第二段，所述第一段的表面和第二段的表面形成的圆心角夹角为40-80度。优选地，所述弧形过渡连接段的最低位置距离所述釜盖的外表面的深度为2-6mm。
实施例一：蒸压釜快开门啮合齿结构尺寸如图2所示，啮合齿齿数40。蒸压釜设计压力为1.45MPa，设计温度200℃，设计疲劳寿命为15000次；蒸压釜筒体和球冠形封头为Q345R，法兰为16Mn锻件。设计温度下釜体和封头部分的设计应力强度为160MPa，法兰锻件的设计应力强度为143MPa，材料弹性模量Et＝196GPa，泊松比μ＝0.3。齿侧裂纹深度约2mm，打磨圆弧半径为5mm，打磨圆弧形状如图4所示。
对结构进行弹性有限元计算，应力强度云图如图5所示。最大应力强度出现在啮合齿接触部位，最大应力强度值为579.819MPa。釜盖法兰最大应力强度出现在齿侧，最大应力强度值为488.412MPa。采用线处理法对结构的危险部位进行评定，应力线性化分析路径应力强度评定条件为
一次局部薄膜应力强度
SII＝PL≤1.5Sm
一次加二次总应力强度
SIII＝PL+Pb≤1.5Sm
按照评定条件对应力强度进行评定，其结果见表1，可见各路径
均满足强度要求。
表1应力强度评定结果
注：允许应力强度值由JB4732-95《钢制压力容器-分析设计标准》查得。
尽管齿啮合部位最大应力强度值为579.819MPa，但由于此处存在的是接触压应力，并不会导致疲劳破坏。为此，根据齿根部位的最大应力强度值488.412MPa确定循环应力幅
S a = S max 2 E E t = 488.412 2 · 210 196 = 261.65 MPa
在该循环应力幅下，齿根部位的允许循环数[N]为10045次。
改变打磨圆弧半径，各应力处理路径的应力强度SII及SIII如图6-图7所示，可见在不同的打磨圆弧半径下，结构均能满足强度要求。
不同的打磨圆弧半径下，结构疲劳寿命如图8所示，可见，允许的循环次数[N]随打磨圆弧半径增大，先升高，后降低，在4mm处允许的循环次数[N]最大，为17018次。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种蒸压釜，其特征在于，包括：釜体、与釜体相配合的釜盖和支座，所述釜体包括筒体与釜体法兰，所述釜盖包括球冠封头与釜盖法兰，所述釜体法兰在与所述釜盖法兰相接触的面上形成有第一排齿，所述第一排齿中相邻的两个齿之间形成有凹槽，所述釜盖法兰在与所述釜体法兰相接触的面上形成第二排齿，所述第二排齿中相邻的两个齿之间形成有凹槽，所述第一排齿与所述第二排齿相啮合，所述第一排齿和/或第二排齿的齿根位置形成有弧形凹坑。
2.根据权利要求1所述的蒸压釜，其特征在于，所述第一排齿形成在所述釜体法兰的内侧，每个齿的侧面与釜体法兰的内表面有弧形过渡连接段。
3.根据权利要求2所述的蒸压釜，其特征在于，所述弧形过渡连接段在与所述釜体的内表面相连接位置为流线型。
4.根据权利要求2所述的蒸压釜，其特征在于，所述弧形过渡连接段包括与齿的侧面相连接的第一段以及与釜体法兰的内表面相连接的第二段，所述第一段的表面和第二段的表面形成的圆心夹角为40-80度。
5.根据权利要求2所述的蒸压釜，其特征在于，所述弧形过渡连接段的最低位置距离所述釜体法兰的内表面的深度为2-6mm。
6.根据权利要求1所述的蒸压釜，其特征在于，所述第二排齿形成在所述釜盖法兰外侧，每个齿的侧面通过弧形过渡连接段与釜盖法兰外表面相连接。
7.根据权利要求6所述的蒸压釜，其特征在于，所述弧形过渡连接段包括与齿的侧面相连接的第一段以及与釜盖法兰的外表面相连接的第二段，所述第一段的表面和第二段的表面形成的夹角为40-80度。
8.根据权利要求1-7任何一项所述的蒸压釜，其特征在于，所述釜盖通过摆动装置与所述釜体相连接，所述釜体底部设有固定支座和活动支座，所述釜体中设有轨道。
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