CN110842387B - 一种工艺塔结构及其焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工艺塔结构及其焊接工艺，涉及一种大型容器，其技术方案要点是：包括塔体、盘管，所述塔体上设有供盘管穿过的开孔，还包括用于与塔体固定的外筒、用于与盘管固定的内筒，所述内筒套设于盘管外并与盘管外壁固定密封，所述外筒套设于内筒外并与内筒固定密封，所述外筒位于开孔内，所述外筒与开孔旁的塔体表面固定并密封；所述外筒固定塔体、内筒的筒壁为相反筒壁，外筒与塔体、内筒固定的位置位于盘管长度方向的不同位置。本工艺塔结构的盘管受力时，外筒通过形变吸收了能量，并允许盘管相对于塔体的角度产生偏转，盘管与塔体的焊缝处不易开裂，减少了液体泄漏的安全隐患；本工艺塔结构便于生产制造，焊接过程也较为简便。

Description

一种工艺塔结构及其焊接工艺

技术领域

本发明涉及一种大型容器，特别涉及一种工艺塔结构及其焊接工艺。

背景技术

工艺塔指用于进行热交换、化学工艺的一种大型容器，工艺塔一般也称反应塔、冷却塔等。工艺塔一般具有较大的容积，能供大量液体集中处理。工艺塔一般由金属材料拼装焊接而成。

现有申请公开号为CN106679448A的中国发明专利申请公开了一种冷却塔盘管防冻裂温控装置，包括闭式冷却塔、盘管、温控电磁阀、自动放空阀、泵站、中频电炉、电器柜、小功率水泵、室内容器；盘管设于闭式冷却塔内部，自动放空阀设于盘管入口处，中频电炉通过管道连接盘管的入口，盘管的出口连接泵站的输入口，泵站的输出口连接对中频电炉的输入口。具有盘管的工艺塔多为冷却塔，盘管内通过液体与塔内的其它液体进行热交换，盘管的两端均通出塔外。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：盘管与塔体焊接完成后，盘管与塔体间通过焊缝形成一体固定结构，盘管通出塔体外连通其它设备。位于塔体外的盘管可能位于通道附近，与运输车、叉车存在碰撞的可能性。发生地震或盘管位于塔体外的部分受到车辆撞击时，盘管和塔体间的焊缝容易开裂，导致塔体与盘管的焊接部位产生漏水，该漏水难以制止，具有较大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种工艺塔结构，盘管受力时，塔体与盘管的焊接部位不易开裂。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种工艺塔结构，包括塔体、盘管，所述塔体上设有供盘管穿过的开孔，还包括用于与塔体固定的外筒、用于与盘管固定的内筒，所述内筒套设于盘管外并与盘管外壁固定密封，所述外筒套设于内筒外并与内筒固定密封，所述外筒位于开孔内，所述外筒与开孔旁的塔体表面固定并密封；所述外筒固定塔体、内筒的筒壁为相反筒壁，所述外筒与塔体、内筒固定的位置位于盘管长度方向的不同位置。

通过上述技术方案，塔体、盘管、外筒和内筒均通过焊接固定，焊接完成后，外筒、内筒将开孔完全封闭，塔体内的液体不会经开孔外漏。当发生地震、或盘管位于塔体外的部分受车辆撞击时，沿盘管轴向具有一定长度的外筒能通过形变的方式吸收能量，外筒变形后非轴线对称。由于外筒通过形变吸收了能量，并允许盘管相对于塔体的角度产生偏转，则焊缝处不易开裂，减少了液体泄漏的安全隐患。

优选的，所述内筒包括用于与盘管固定的套筒部、用于与外筒固定的内弧部，所述套筒部与内弧部通过端部相连且一体成型，所述套筒部通过圆柱状内壁与盘管的圆柱状外壁接触，所述内弧部背离套筒部的端部呈扩口状，所述内弧部呈圆弧形弯曲。

通过上述技术方案，呈扩口状的内弧部能通过板面与外筒接触，焊接完成后的稳固性高。

优选的，沿外筒的轴线方向，所述外筒的筒壁呈S形弯曲。

通过上述技术方案，呈S形弯曲的外筒受力时更易产生变形，且与折板、平板相比，S形的外筒壁形变时不易产生断裂。

优选的，所述内弧部非轴线对称，所述内弧部的下端向背离套筒部的方向延伸，所述内弧部的下端背离套筒部延伸的距离大于内弧部的上端，所述内弧部背离套筒部的端口为椭圆形。

通过上述技术方案，通过设置非对称的内弧部，内弧部的下端沿弧形的外筒壁进一步远离了套筒部，使内弧部下端壁面的切线方向趋向于水平，一方面人员焊接该位置无须仰头，较为省力，另一方面焊接时熔化的金属不易向下滴落，焊缝质量较佳。

优选的，沿所述内弧部的下端壁面的切线方向，该切线方向与水平面的夹角不大于45°。

通过上述技术方案，当内弧部下端的切线方向与水平面的夹角小于等于45°时，焊接时熔化的金属不易向下滴落的可靠性更高。

优选的，所述内筒与外筒的固定位置靠近塔体内部，所述外筒在塔体外呈内凹状。

通过上述技术方案，外筒不凸出于塔体外壁，外筒不易对人员通行产生影响。

本发明的第二目的在于提供一种焊接工艺，塔体与盘管的焊接部位不易开裂。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种焊接工艺，包括以下步骤：步骤S1：在塔体外侧，先将外筒套设于盘管外，再将内筒套于盘管外，根据开孔的位置选取好内筒相对于盘管的位置；

步骤S2：将内筒与盘管焊接固定；

步骤S3：将外筒与内筒焊接固定；

步骤S4：将外筒与塔体焊接固定。

通过上述技术方案，通过本焊接工艺，人员能完成塔体、外筒、内筒、盘管的焊接固定，操作过程简单快捷。由于采用了上述的工艺塔结构，则塔体与盘管的焊接部位不易开裂。

优选的，焊接时，在塔体内外的接缝位置均焊接成焊缝。

通过上述技术方案，塔体内外两侧均焊接焊缝，进一步提高了塔体、外筒、内筒和盘管间的固定强度。

优选的，步骤S3完成后、步骤S4开始前，使用外力驱使盘管移动位置，使外筒与开孔的轴线重合，松开外筒、盘管后，再执行步骤S4；执行步骤S4时不通过外力驱使盘管或外筒进行定位。

通过上述技术方案，人员通过人力的方式驱使盘管弯曲进行定位。盘管弯完后，盘管的弹性可能会再驱使外筒在竖直方向小幅移位，此时无需重新纠正外筒的位置，外筒的外壁与塔体仍有较大的接触面积，人员直接进行焊接。焊接完成后，由于盘管无弹性力作用于各焊缝，则能防止焊缝产生应力疲劳，进一步保证焊缝的抗裂能力。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：

1、盘管受力时，盘管与塔体的焊缝处不易开裂，减少了液体泄漏的安全隐患；

2、本工艺塔结构便于生产制造，焊接过程也较为简便；

3、焊接完成后，塔体、外筒、内筒、盘管固定的结构强度高。

附图说明

图1为实施例一的一种工艺塔结构的示意图；

图2为图1的A处放大图；

图3为实施例二的一种工艺塔结构的示意图；

图4为实施例三的焊接工艺的示意图；

图5为实施例四的焊接工艺的示意图。

图中，1、塔体；2、盘管；10、顶盖；11、开孔；3、外筒；4、内筒；41、套筒部；42、内弧部；5、焊缝。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。本具体实施方式的位置“上/下”指工艺塔安装于地面后，物体相对于地面的高度位置。

实施例一：

参照图1，为本发明公开的一种工艺塔结构，包括塔体1、盘管2，塔体1和盘管2均由钢材制成，塔体1为筒形。塔体1包括位于顶部的顶盖10，顶盖10与塔体1可进行拆装，塔体1具有较大的尺寸，顶盖10安装前人员能进入塔体1内进行工作。盘管2在塔体1内呈S形弯折状，盘管2的两端穿出塔体1外，盘管2通过U形抱箍固定于塔体1内壁。为便于盘管2与塔体1的组装，盘管2由多根子管在塔体1内相接并焊接而成。

参照图1和图2，塔体1的外壁设有供盘管2下端穿过的开孔11，开孔11为圆孔，开孔11靠近塔体1的底部，开孔11的直径远大于盘管2的外径。

本工艺塔结构还包括用于与塔体1固定的外筒3、用于与盘管2固定的内筒4，外筒3、内筒4均为圆筒状，外筒3、内筒4均两端贯通，外筒3、内筒4的两端直径不同形成喇叭形。外筒3、内筒4均由钢板冲压而成。

内筒4包括用于与盘管2固定的套筒部41、用于与外筒3固定的内弧部42，套筒部41与内弧部42通过端部相连且一体成型，套筒部41通过圆柱状内壁与盘管2的圆柱状外壁接触，内弧部42背离套筒部41的端部呈扩口状，内弧部42呈圆弧形弯曲。内筒4套设于盘管2外，内筒4通过套筒部41与盘管2外壁固定密封，内弧部42背离套筒部41的端部直径小于开孔11。

外筒3位于开孔11内，沿外筒3的轴线方向，外筒3的筒壁呈S形弯曲。外筒3的小端直径小于内筒4的大端直径，外筒3通过小端内壁套设于内筒4外并与内筒4固定密封；外筒3的大端直径大于开孔11，外筒3通过大端外壁与开孔11旁的塔体1表面固定并密封。外筒3固定塔体1、内筒4的筒壁为相反筒壁，外筒3与塔体1、内筒4固定的位置位于盘管2长度方向的不同位置。

外筒3通过靠近端部的板面边缘与塔体1或内筒4的板面边缘接触，其接触面均为环形面。内筒4与外筒3的固定位置靠近塔体1内部，外筒3在塔体1外呈内凹状。

塔体1、盘管2、外筒3和内筒4均通过焊接固定，焊接完成后，外筒3、内筒4将开孔11完全封闭，塔体1内的液体不会经开孔11外漏。当发生地震、或盘管2位于塔体1外的部分受车辆撞击时，沿盘管2轴向具有一定长度的外筒3能通过形变的方式吸收能量，外筒3变形后非轴线对称。由于外筒3通过形变吸收了能量，并允许盘管2相对于塔体1的角度产生偏转，则焊缝处不易开裂，减少了液体泄漏的安全隐患。

实施例二：

参照图3，一种工艺塔结构，实施例二与实施例一的区别点在于：内弧部42非轴线对称，内弧部42的下端向背离套筒部41的方向延伸，内弧部42的下端背离套筒部41延伸的距离大于内弧部42的上端，内弧部42背离套筒部41的端口为椭圆形。沿内弧部42的下端壁面的切线方向b，该切线方向b与水平面c的夹角θ不大于45°。

公知，对物体底部焊接的难度较高，且焊缝5质量较差，受力时容易产生开裂问题。通过设置非对称的内弧部42，内弧部42的下端沿弧形的外筒3壁进一步远离了套筒部41，使内弧部42下端壁面的切线方向b趋向于水平，一方面人员焊接该位置无须仰头，较为省力，另一方面焊接时熔化的金属不易向下滴落，焊缝5质量较佳。

实施例三：

参照图4，一种焊接工艺，包括以下步骤：

步骤S1：在塔体1外侧，先将外筒3套设于盘管2外，再将内筒4套于盘管2外，根据开孔11的位置选取好内筒4相对于盘管2的位置。

步骤S2：将内筒4与盘管2焊接固定。

步骤S3：将外筒3与内筒4焊接固定。焊接完成后，使用外力驱使盘管2移动位置，使外筒3与开孔11的轴线重合，松开外筒3、盘管2。

步骤S4：将外筒3与塔体1焊接固定，焊接时不通过外力驱使盘管2或外筒3进行定位。

步骤S2~步骤S4时，在塔体1内外的接缝位置均焊接形成焊缝5。

由于开孔11的直径远大于盘管2，则盘管2相对于开孔11的位置难以直接定位，当盘管2外依次焊好内筒4、外筒3后，盘管2能通过外筒3的端部方便地与开孔11进行定位。通过人力的方式驱使盘管2弯曲进行定位。盘管2弯完后，盘管2的弹性可能会再驱使外筒3在竖直方向小幅移位，此时无需重新纠正外筒3的位置，外筒3的外壁与塔体1仍有较大的接触面积，人员直接进行焊接，焊接完成后也不会影响外观的对称性。焊接完成后，由于盘管2无弹性力作用于各焊缝5，则能防止焊缝5产生应力疲劳，进一步保证焊缝5的抗裂能力。

实施例四：

一种焊接工艺，用于对实施例二的工艺塔结构进行焊接，其工艺步骤与实施例三相同。内弧部42下端处形成的焊缝5如图5所示。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种工艺塔结构，包括塔体(1)、盘管(2)，所述塔体(1)上设有供盘管(2)穿过的开孔(11)，其特征是：还包括用于与塔体(1)固定的外筒(3)、用于与盘管(2)固定的内筒(4)，所述内筒(4)套设于盘管(2)外并与盘管(2)外壁固定密封，所述外筒(3)套设于内筒(4)外并与内筒(4)固定密封，所述外筒(3)位于开孔(11)内，所述外筒(3)与开孔(11)旁的塔体(1)表面固定并密封；所述外筒(3)固定塔体(1)、内筒(4)的筒壁为相反筒壁，所述外筒(3)与塔体(1)、内筒(4)固定的位置位于盘管(2)长度方向的不同位置；

所述内筒(4)包括用于与盘管(2)固定的套筒部(41)、用于与外筒(3)固定的内弧部(42)，所述套筒部(41)与内弧部(42)通过端部相连且一体成型，所述套筒部(41)通过圆柱状内壁与盘管(2)的圆柱状外壁接触，所述内弧部(42)背离套筒部(41)的端部呈扩口状，所述内弧部(42)呈圆弧形弯曲；沿外筒(3)的轴线方向，所述外筒(3)的筒壁呈S形弯曲；

所述内弧部(42)非轴线对称，所述内弧部(42)的下端向背离套筒部(41)的方向延伸，所述内弧部(42)的下端背离套筒部(41)延伸的距离大于内弧部(42)的上端，所述内弧部(42)背离套筒部(41)的端口为椭圆形；沿所述内弧部(42)的下端壁面的切线方向，该切线方向与水平面的夹角不大于45°。

2.根据权利要求1所述的一种工艺塔结构，其特征是：所述内筒(4)与外筒(3)的固定位置靠近塔体(1)内部，所述外筒(3)在塔体(1)外呈内凹状。

3.一种用于焊接权利要求1~2任意一项所述的工艺塔结构的焊接工艺，其特征是：包括以下步骤：

步骤S1：在塔体(1)外侧，先将外筒(3)套设于盘管(2)外，再将内筒(4)套于盘管(2)外，根据开孔(11)的位置选取好内筒(4)相对于盘管(2)的位置；

步骤S2：将内筒(4)与盘管(2)焊接固定；

步骤S3：将外筒(3)与内筒(4)焊接固定；

步骤S4：将外筒(3)与塔体(1)焊接固定。

4.根据权利要求3所述的焊接工艺，其特征是：焊接时，在塔体(1)内外的接缝位置均焊接成焊缝(5)。

5.根据权利要求3所述的焊接工艺，其特征是：步骤S3完成后、步骤S4开始前，使用外力驱使盘管(2)移动位置，使外筒(3)与开孔(11)的轴线重合，松开外筒(3)、盘管(2)后，再执行步骤S4；执行步骤S4时不通过外力驱使盘管(2)或外筒(3)进行定位。

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