CN1353799A - 法兰盖的柱销张紧装置 - Google Patents

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Abstract

一种可选择地将一个盖(14)固定至压力容器的一个法兰(12)上的机构(1)。可使用多个这种装置,其利用多个延伸通过法兰(12)和盖(14)中匹配孔的多个柱销头(10)。也具有每一柱销(10)均能延伸通过的开孔(20)的一块或多块可移动的锚固板(18)设置在法兰(12)或盖(14)附近。只有在锚固板(18)正确定位时,每一柱销(10)的头部才能通过锚固板(18)上与其配套的开孔(20)装配(且进入法兰(12)和盖(14)中更靠近的一个上的开孔内)。当锚固板(10)这样定位时,可驱动在柱销(10)相对端的一个活塞头(10a)远离法兰(12)和盖(14)以使柱销头(42)缩入法兰(12)或盖(14)的开孔(20)内。这样在使盖与法兰脱离时能够保护柱销(10)。可沿相反方向偏压柱销(10)以允许使锚固板(18)定位于柱销头(42)不能通过锚固板(18)的位置处,这样柱销(10)便能将法兰(12)和盖(14)夹持在一起。

Description

法兰盖的柱销张紧装置
发明领域
本发明涉及压力容器，更特别涉及一种用于将一个盖固定至这种容器的法兰上的柱销张紧装置。
发明背景
许多工业处理方法，如焦化处理或化学处理方法均使用了大型压力容器，它们通常竖直设置并具有顶部和底部封闭机构。底部封闭件通常包括一个盖，该盖通常非常笨重且通过几十个螺栓固定至容器上。为了从容器拆除所述底盖(一种有时被称为对容器进行“除盖”(unheading)的方法)，通常首先应由一个液压提升机构支承底盖，随后使其与容器分离，此时可通过液压机构使其降低。使该操作反向可重新固定盖就位。由于底盖的质量以及用于将其固定就位所需的大量螺栓，因此使底部封闭件的分离和重新接合的劳动强度非常大。
在均为Pechacek的美国专利4,820,384及5,290,072以及Pechacek等人的美国专利5,221,019披露了可拆卸式密封件的例子。例如，Pechacek的’384号专利披露了一种可遥控操作的容器盖组件，其包括一个盖10，其能够固定至环绕容器开口的法兰5上。当使盖10提升至应有的位置时，一系列插销60通过对应的压力环20的孔20f以及锁定环30的钥匙孔状孔30a装配，可使所述插销转动以便将插销60的头部60e锁定在锁定环30的后面。随后，压力致动器40施加流体压力，从而对外侧和内侧环状环40a，40b施加压力，这些环扩张以对销60和盖10预加应力。随后，转动一个斜面环50直至一系列的斜面50a牢固地接触盖10上的一系列互补斜面10b。之后，压力致动器40减压。根据Pechacek的’384号专利，斜面50a的倾斜角度应非常浅，以致斜面环50和盖10之间的摩擦力能够防止滑动。
Pechacek的’384号专利描述了一种有助于盖10的接合和拆除的机构。除单独紧固和放松大量螺栓以外，插销60可选择地锁定在锁定环30的后面。但是，在所述’384号专利中披露的机构比较复杂。例如。为了固定盖10，该机构要求首先将锁定环30固定在未受力的销60后面的位置处，随后通过复杂的压力环组件对销60施加压力，便利用一个独立的斜面环50来支承这些受压的销60。另外，在其图1中能够最清楚地看到，当使盖10与容器接触或分离时，销60便被暴露，易于由于与盖10接触而造成损坏。
另一个例子，即Fruchtbaum等人的美国专利5,228,825披露了一种压力容器密封装置，其中，一个容器V装配有一个头部组件A，该组件包括一个在通入容器V内的开孔处的下部法兰F。一个大致圆形的底盖H(盲法兰)固定在法兰F上以便通过一个适合的密封垫密封容器V。在通常的使用中，容器V通过多个弹簧14和钩12密封。钩12将一个可动卡件10固定在底盖H上。弹簧14偏压卡件10离开法兰F以张紧钩12，从而使底盖H密封在法兰F上。
在’825号专利中，设置多个缸30以朝法兰F向下牵引可动卡件10。在固定底盖H之前，使钩12扩张，如该专利的图7所示。对缸30加压以使弹簧14压缩，提升底盖H以便接合法兰F，随后，使钩12在叉形件36的下方向内转动。使缸30减压，随后弹簧14从法兰F向上偏压卡件10和钩12依次接合叉形件36并牢固地将底盖H固定抵靠在法兰F的位置上。
除使用传统的螺栓或销以外，专利5,228,825的装置利用了与一个轴向可动卡件结合的钩和叉形件。所描述的装置还要求使每一个钩能绕枢轴转动以便使它们接合在叉形件的后面或与叉形件脱离。
同样，DeLuca的美国专利2,734,824描述了一种蒸压器或压力容器，其包括一个具有底盖的竖直设置的罐10。多个螺栓46相隔一定距离绕罐10设置且在关闭盖13时接合所述盖13。每一个螺栓46均通过螺纹固定在分叉件47的上端且具有一个紧紧靠在元件47下表面的台肩48上。每一个螺栓均对应于一个在所述盖边缘的径向狭槽61’和一个在罐10的法兰65中的狭槽61。每一根螺栓46的下端均设有一个用以接合罐13下侧的螺母59和垫圈60。缸49的作用在于使它们各自的螺栓向下运动，且一系列凸轮56相互配合以使螺栓向外偏移，以便使螺栓与盖和法兰脱离，从而允许盖13的打开。
在’824号专利中的螺栓46虽然为使盖13固定就位提供了基本装置，但是，根据该专利，若缸49上的液压压力不足，则这些螺栓不能防止盖13的偶然打开。为了避免这种情况的出现，应在法兰65的上部设置在一个锁定环64。当将盖13锁紧时，每一螺栓46的上侧台肩48略微高出锁定环64的上表面。环64具有多个矩形切口部分66，且每一切口部分66的一个边缘均设有一个狭小的槽67。环64可转动至槽67接合螺栓46的栓体且与其上侧轴环48对准的锁定位置，如’824号专利的图4和5所示。另一方面，当盖13被打开时，每一元件47均可与其相关的切口部分66对准。
在’824号专利中所示的设备利用了一种相对比较复杂的机构，该机构要求螺栓46能旋转以固定和活动。另外，当罐密封时，能够起动所述旋转的相同液压传动装置必须还要承受螺栓上的向下的力。因此，必须独立使用锁定环以防止在液压失灵的情况下产生意外开启。
因此，在技术上需要这样一种可选择且可牢固地将一个盖固定至压力容器的法兰上的机构，并能够简单有效地使它们接合和分离。还需要一种具有传导性以遥控动作的机构。还需要一种不依靠液压压力便能维持所述接合的机构。在技术上另一种需要是利用螺栓或柱销可选择地将一个盖固定至一个压力容器的法兰上的机构，其中在使盖与法兰分离时，能够使螺栓或柱销缩回。
本发明的概述
我们的发明在于通过提供一种可选择地将一个盖固定至压力容器的法兰上的柱销张紧装置满足技术中的上述要求。利用多个延伸通过法兰和盖中匹配开孔的柱销能够使用多个这种装置。也具有每一柱销均能够延伸通过的孔的一块或多块锚固板设置在法兰或盖附近。只有在锚固板正确定位时，每一柱销的头部才能通过锚固板中与其配套的孔装配(且进入法兰和盖中更靠近的一个上的开孔内)。当锚固板这样定位时，在柱销相对端的一个活塞头可远离法兰和盖驱动以使柱销头缩入法兰或盖上的开孔内。这样在使盖与法兰脱离时能够保护柱销。可沿相反的方向偏压柱销以允许锚固板重新定位于柱销头不能穿过锚固板的位置，这样柱销便能够将法兰和盖夹持在一起。
本发明的每一个方面均涉及一种可选择地将一个盖固定至压力容器的一个法兰上的机构，所述盖和法兰均具有至少一个通孔，当朝法兰正确定位盖时，使所述相应的孔对准。
在本发明的一个方面，所述机构包括一个延伸通过法兰和盖中一个上的开孔的柱销。柱销在其一端具有一个柱销头，在其另一端具有一个活塞头，柱销头的尺寸应能够纵向通过法兰和盖中另一个的开孔装配。远离法兰和盖中的一个相对于法兰和盖中另一个设置一块可选择运动的锚固板。锚固板具有一个孔，当朝法兰定位盖时，柱销能够延伸通过该孔，所述孔具有(i)一个柱销头能够纵向通过的加宽部分，及(ii)一个柱销头不能纵向通过的狭窄部分。锚固板可在所述孔的狭窄部分与盖和法兰的开孔对准的第一位置和所述孔的加宽部分与盖和法兰的开孔对准的第二位置之间运动。设有一个缸，活塞头设置在该缸中以便其可大致垂直于法兰和盖中的一个滑动。缸远离锚固板相对于盖和法兰装配且包括一个机械止动件，该止动件限制了活塞头相对于所述缸朝锚固板方向的运动。当锚固板处于第一位置而活塞头抵靠在机械止动件上时，所述缸可选择地沿远离锚固板的方向相对于锚固板运动，以便牵引柱销头抵靠在锚固板上而将盖和法兰夹持在一起。当锚固板处于第二位置时，活塞头可选择地远离开机械止动件运动，以便使柱销头缩入盖和法兰中另一个的开孔内。
在本发明的另一方面，该机构所述机构包括一个液压缸，其装配至与盖和法兰中一个的相对于盖和法兰中另一个上。一个活塞可沿大致垂直于盖和法兰中的一个的方向在液压缸内滑动安装。活塞具有一个与盖或法兰的开孔对准的轴向腔且可在一个锁定位置和一个松开位置之间运动，与松开位置相比，锁定位置离盖和法兰中的一个更远。一个柱销延伸通过盖和法兰中一个的开孔且在其一端具有一个柱销头，在另一端具有一个活塞头。活塞头可在相对于活塞的延伸位置和收缩位置之间的活塞的轴向腔内滑动安装，与收缩位置相比，所述延伸位置更靠近盖和法兰中的一个。一块锚固板远离所述缸与盖和法兰中的另一个相对设置。锚固板具有一个穿孔，该孔具有一个加宽部分和一个狭窄部分，所述加宽部分的尺寸应使柱销头能够通过，所述狭窄部分的尺寸应使柱销头不能通过。锚固板可相对于盖和法兰中的另一个运动以便孔的加宽部分和狭窄部分交替与盖和法兰中另一个的开孔对准，当活塞头处于延伸位置时，(i)柱销能够延伸通过盖和法兰的开孔并通过锚固板的孔，同时如果活塞处于松开位置，柱销头则与锚固板分离，及(ii)柱销能够延伸通过盖和法兰的开孔并通过锚固板的孔，同时如果朝锁定位置偏压活塞且孔的狭窄部分与法兰的开孔对准，柱销头则夹靠在锚固板上。
在另一个方面，所述机构包括一块相邻盖和法兰中的一个可移动设置的锚固板。锚固板具有一通孔，所述孔具有一个加宽部分和一个狭窄部分。锚固板可在孔的狭窄部分与盖和法兰的开孔对准的第一位置和孔的加宽部分与盖和法兰的开孔对准的第二位置之间运动。至少一个活塞固定在盖和法兰中的另一个上以便在与所述开孔对准的情况下可沿大致垂直于盖和法兰中另一个的方向滑动。一个活塞头可相对于活塞滑动安装。一个柱销从活塞头伸出并通过盖和法兰中另一个上的开口，柱销具有一个远离活塞头的柱销头，以便当盖处于面向法兰的位置时，柱销头可定位在远离活塞的法兰和盖的相对侧。柱销头的尺寸应能够纵向通过盖和法兰中一个的孔且通过锚固板的孔的加宽部分装配，但是柱销头的尺寸应不能纵向通过锚固板的孔的狭窄部分装配。一个弹性件远离盖和法兰中的另一个偏压活塞，以便朝盖和法兰中的一个偏压柱销头。一第一可选择驱动的致动器克服弹性件的偏压而使活塞朝盖和法兰中的另一个运动并迫使活塞头相对于活塞朝盖和法兰中的另一个运动。一第二可选择驱动的致动器相对于活塞远离盖和法兰中的另一个偏压活塞头。在锚固板位于第一位置且柱销头远离活塞与锚固板相对的情况下，释放第一致动器允许弹性件将柱销头偏压至锚固板上以使盖和法兰夹持在一起。在锚固板位于第二位置的情况下，释放第一致动器并起动第二致动器使柱销头经锚固板孔的加宽部分缩回并缩入盖和法兰中一个上的开孔内，以便能够使盖和法兰分离。
在另一个方面，所述机构包括一根延伸通过盖和法兰中一个上的开孔的柱销。柱销在其一端具有一个柱销头，在其另一端具有一个活塞头，柱销头的尺寸应能够纵向通过盖和法兰中另一个上的开孔装配。至少一个活塞装配至盖和法兰中的一个上以便可沿大致垂直于盖和法兰中一个的方向滑动。柱销的活塞头可在活塞内沿活塞的运动方向滑动安装。当朝法兰定位所述盖时，柱销头和活塞可位于盖和法兰的相对侧。一块锚固板远离活塞相对于盖和法兰设置且具有一个穿孔，当朝向法兰定位所述盖时，柱销能够伸入该孔内。孔具有(i)一个柱销头能够纵向通过的加宽部分，及(ii)一个柱销头不能纵向通过的狭窄部分。锚固板可在孔的狭窄部分与盖和法兰的孔对准的第一位置和孔的加宽部分与盖和法兰的孔对准的第二位置之间运动。一个弹性件远离盖和法兰偏压活塞。一第一可选择驱动的致动器克服弹性件的偏压而使活塞朝盖和法兰运动并迫使活塞头相对于活塞朝盖和法兰运动。一第二选择驱动的致动器相对于活塞远离盖和法兰偏压活塞头。在锚固板位于第一位置时，释放第一致动器允许弹性件将柱销头偏压至锚固板上，从而将盖和法兰夹持在一起。在锚固板位于第二位置时，释放第一致动器并起动第二致动器牵引柱销头通过锚固板孔的加宽部分进入盖或法兰中另一个上的开孔内，以便能够使盖和法兰分离。
通过参照后面附图的以下的论述将会更清楚地理解本发明的这些和其它的目的、特点和优点，其中相同的附图标记表示相同的元件。
附图的简要说明
图1A和1B为本发明一个实施例的法兰盖封闭机构的局部剖面示意性正视图。
图2为沿图1A中线2-2所示的示意图。
图3为一个焦炭鼓下端的顶部示意性剖面图，该焦炭鼓使用了多个与图1A所示的机构相似的法兰封闭机构。
图4为图3所示的封闭机构和焦炭鼓下部的侧视图。
图5为图3中所示的封闭机构和焦炭鼓的底部平面图。
图6为本发明另一实施例的封闭机构的局部剖面示意性正视图。
图7A和7B为一种与本发明的法兰盖封闭机构一起使用的液压控制机构的示意性说明图。
图8A和8B为本发明的封闭机构另一实施例的示意性说明图。
最佳实施例的详细描述
图1A和1B示意性地说明了一种法兰盖封闭机构1，根据本发明的一个实施例，该法兰盖封闭机构用于封闭一个压力容器15的开口。在本申请可结合使用还未审定的美国专利申请NO.09/170,191披露该实施例的封闭机构的多个特征。
与一个盖14啮合的法兰12环绕压力容器15的开口设置。最好是，垫圈13位于法兰12和盖14之间。法兰12和盖14具有匹配的纵向开孔48a、48b，当盖14处于面向法兰12的位置时这些孔是对准的。柱销10通过匹配开孔48a、48b纵向延伸按以下所述那样使法兰12和盖14固定在一起。
柱销10具有一个杆体40，该杆体在其一个端部具有一个头部42。可被固定至柱销10或与柱销10一体形成的头部42的横截面大于杆体40，但是应足够小以穿过至少一个法兰12和盖14中的开孔48a或48b装配，如下面更详细说明的那样。最好头部42为被拧接至柱销10上的六角螺母或类似物。这样便提供了一种方便的装置，该装置用于实现头部12相对于机构1中其它元件的位置微调。活塞头10a位于柱销10的杆体40的另一端。活塞头10a可被固定至柱销10上或与其一体形成。柱销头42和活塞头10a如图1A所示，可位于法兰12和盖14的相对侧。
在所说明的实施例中，活塞头10a可滑动地装配在一个缸10b内，该缸依次由活塞34中的纵向腔形成。活塞34如图所示，也可位于柱销头42的法兰12和盖14的相对侧。
通过一个机械止动件，如形成在缸10b的台肩10c相对于在一端的活塞34限制活塞头10a的运动的范围R。台肩10c形成在从缸10b的较宽部分(活塞头10a存在于其上)至缸10b的狭窄部分(柱销杆体40能够延伸通过)的收缩部。如后面将论述的那样，通过柱销头42限制了活塞头10a沿另一个方向的运动范围R。
在所说明的实施例中，活塞34可滑动地设置在一个外部液压缸26内，所述外部液压缸被固定至盖14的下侧。通过一个常规的固定托架和螺栓(在图1A和1B未示出)或类似部件能够将外部液压缸26固定至盖14上。活塞头10a、活塞34和外部液压缸26最好均由如低合金碳素钢这样的具有较高强度的材料形成。也可按所需用本领域熟知的其它适宜的材料代替，如不锈钢或其它高合金钢。
弹性件16在远离法兰12和盖14的方向纵向地压活塞34，以便柱销头42压向所述法兰和盖。通过外部缸26的顶端26a限制活塞34沿这一方向的运动。在所说明的实施例中，弹性件16为设置在活塞34和盖14之间的在外部缸26内的一个弹簧垫圈或多个弹簧垫圈，以使柱销10能够延伸穿过其间。
在这一实施例中，机构1如图所示，具有柱销10，所述柱销10具有朝法兰12定位的柱销头42和固定在缸26中的活塞34，所述缸26固定在盖14上。如果需要的话，可以使该结构逆向设置，即活塞34朝盖14可滑动地固定至法兰12和柱销头42上。但是，在如焦炭鼓密封件这样的应用中，在鼓附近的温度会非常高。因此，如果逆向设置所述结构，则必须采取措施使液压元件和弹簧垫圈16与高温隔离。
与定位无关，柱销头42的尺寸应能穿过更靠近柱销头42的法兰12和盖14中的一个的开孔48a或48b装配(在附图所示的实施例中为法兰12的孔48a)。在远离活塞34的法兰12和盖14的相对端设置一块锚固板18。可相对于法兰12和盖14运动的锚固板18具有一个柱销10延伸穿过的孔20。孔20包括至少两个不同尺寸的区域，这些区域与法兰和盖的开孔48a或48b交替对准：柱销头42不能纵向穿过装配的一个狭窄部分44，以及柱销头42能够纵向穿过装配的一个加宽部分46。能够以几种方式中的任意一种形成所述孔20。在图2所示的实施例中，孔20为钥匙孔形，其具有一个大致圆形的加大部分46和一个邻近的长条状狭窄部分44。
可在这一实施例中的盖14和外部缸26之间(或如果使柱销10的定位逆向，则在法兰12和外部缸26之间)使用一个散热隔离件56。在延迟焦化操作周期的时间中，盖14将会达到非常高的温度。通过使用该散热隔离件56，能够使弹簧垫圈16和液压元件保持在可接受的温度范围内。散热隔离件56可与外部缸26整体形成或可作为一个独立件。较理想的是散热隔离件56由合金钢(与通常用于焦炭鼓的盲孔盖的材料相同)形成，以在高温下确保足够的强度，但是也可采用其它适宜的材料，如低合金碳钢或铸铁。在这一实施例中，散热隔离件56利用散热片58来增加表面面积并更好地进行散热。可纵向、环形或以其它方式设置这些散热片58，或可一起省去这些散热片。
一个导引止动件62从活塞34伸出。在这一实施例中，该导引止动件62包围并限定了缸10b的大部分，在这部分缸中柱销活塞头10a能够滑动并在驱动活塞34时，还能导引弹簧垫圈16。可在纵向选择导引件62的长度以便限定活塞34运动的上端极限。当活塞34朝盖14运动时，在导引件62抵靠在外部液压缸26的近端(上端)26b时，活塞34将停止。这样便限制了在每一周期中能够压缩弹簧垫圈16的程度。如本领域技术人员所理解的那样，其有助于保护垫圈16防止出现由于反复的大幅度压缩而造成的早期损坏。
导引件62可以与活塞34一体形成或固定至活塞34上。如果独立形成，导引件应由如强度非常高的低合金碳钢这样的材料制成。也可使用多种这样的材料代替，如不锈钢或其它的高合金钢。虽可使用通常在机械设计应用的其它材料，如铸铁，但是缸10b的内表面应由适于用作活塞头10a的承载面的材料形成。
在所说明的实施例中，一个在活塞34周缘的密封件34a提供了与外部缸26内部密封的可滑动的配合。同样，一个密封件10d提供了与形成在导引件62内部的缸10b的密封的可滑动的配合。当然，如果需要，可使用更多或更少的密封件。
图2显示了在孔20的狭窄部分44与柱销头42以及法兰12和盖14的匹配孔48a，48b对齐位置处的锚固板18。因此，包围孔20的狭窄部分44的锚固板18的部分为柱销头42提供了一个支承面。能够使锚固板18移动以便孔20的加宽部分46取而代之与柱销头42以及法兰12和盖14的匹配孔48a，48b对齐。
在所说明的实施例中，通过将增压液压流体经在活塞34末端侧的口32a引入外部缸26内部，以相同的方向(朝向盖的方向)驱动活塞34和10a。另一个液压口34b是为驱动活塞头10a离开缸10b的台肩10c而设置的。
经口32a引入增压液压流体克服弹性件-弹簧垫圈16的偏压作用朝法兰12和盖14驱动活塞34，在这一实施例中，弹簧垫圈16由活塞34压缩。其还能够朝缸10b的台肩10c(即，更接近法兰12和盖14)驱动活塞10a。这样，便使柱销10和头42远离法兰12和盖14延伸，以使头部42离开锚固板18，如图1A所示。当柱销头42这样定位时，可相对于盖14和法兰12使锚固板18运动。通过孔20内柱销杆体40约束锚固板18的运动范围。
当在锚固板处于图2所示的位置的情况下，通过弹性件16的偏压(即，在口32a没有引入增压液压液体时)允许活塞34返回时，机构1起作用以将法兰12和盖14夹持在一起。由于锚固板18被这样定位以致孔20的狭窄部分44与开孔48a，48b对准，因此柱销头42不能穿过孔20。当弹性件16迫使活塞34离开法兰12和盖14时，通过缸10b中的台肩10c以相同方向对活塞头10a施加压力。柱销头42依次抵靠在锚固板18上，从而防止活塞34更远地离开锚固板18运动。因此，弹性件16的力将法兰12和盖14夹持在一起，从而在它们之间压缩垫圈13。
另一方面，当锚固板18中孔20的加大部分46与柱销头42对准时，在允许活塞34返回时，弹性件16将活塞34压向外部缸26的末端26a。活塞34牵引柱销头进入孔的加大部分46内。此时，柱销头42没有任何障碍地穿过法兰12的孔48a以便能够将法兰12和盖14分离。最好在进行这一步骤之前，能够经口32b引入流体以偏压活塞头10a离开盖14。这样将会牵引柱销头42通过法兰12的开孔48a。
图1B说明了具有处于其缩进位置的柱销10的本发明封闭机构的实施例。已使盖14与容器的法兰分离(图中省略了法兰和锚固板)，且已使柱销10缩入盖14和外部缸26内。活塞34抵靠在外部缸26的末端(下端)26a，活塞头10a已移动离开台肩10c以便柱销头42与盖14接触。
优选的是，活塞头10a在该方向上(远离盖的方向)的运动范围受到柱销10的长度和活塞34的缸10b长度的限制。应选择这些相应的长度，以便柱销10将在同一方向持续运动，直至柱销头42在孔48b处抵靠在盖14上。通过这一结构，柱销10能够几乎完全缩入盖14和外部缸26内，仅暴露出柱销10的外部，即包括柱销头42的部分，如图1B所示。因此，当从法兰12中移出盖14时，保护了柱销10。在该最佳实施例中，必须以短暂的时间间隔通过口32b对外部缸26注入液体。一旦柱销10缩回，其将保持缩回状态直至通过口32a引入增压液体而使其延伸。
根据本发明能够使用多个这样的机构1来确保盲孔盖与焦炭鼓的法兰的牢固及可靠的密封。图3-5显示了这样一种盲孔盖14，其通过多个这样的机构固定在焦炭鼓15的底部。图3为焦炭下端的顶部示意剖面图。图4和5分别为一个侧视图和底部平面图。图5显示了四条液压管线64，每一条液压管线通向能够驱动柱销10的外部液压缸26的输入口32a的四分之一。相近的液压管线对输入口32b供料。为了清楚起见，已从附图中省略了这些管线，但是它们的结构对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。由于外部液压缸26是串接至管线64的，因此，在串联接连的液压缸26之间将会存在略微的滞后。增加管线64的数目并因此降低每一管线中液压缸26的数目将会使这些滞后的累积效应降至最小，从而产生液压缸26的更同步的操作。
法兰12和盖14均分别具有一系列的开孔48a、48b，在盖处于法兰之上的位置时这些开孔是对准的。锚固板18具有一个匹配的串联孔20，每一个孔均具有一个狭窄部分44和一个加宽部分46，如上所述。狭窄部分44和加宽部分46可交替与孔48a、48b对准。这种结构能够用于远距离地且可选择地将法兰12固定至盖14上，且一旦接合后便能确保充分地螺紧封闭。该装置能够与标准的焦炭鼓除盖(unheading)设备结合以能够简单地完成焦炭鼓底部法兰盖去除的遥控。
从图3中能够最清楚地得知，该实施例的锚固板18为可相对于压力容器转动的环状件。所述实施例的锚固板18在锁定位置和松开位置之间作圆周运动。图3描述了处于锁定位置的带有锚固板18的机构1。锚固板18可直接支撑在所示的法兰12上或可支承在支承座上。竖直导向件18a(图4)可用螺栓紧固在板18或法兰12的周边以在板18运动时对其进行导引。假如是圆形容器，则这种环状结构对于锚固板18是有利的。但是，锚固板18可采用其它的形状，绕容器的周边可使用多块锚固板，而不是一块环状锚固板。重要的是锚固板18可在柱销头42锁定在锚固板后面的位置和柱销头42能穿过锚固板的位置之间运动。
在最佳实施例中，通过至少一个液压缸22使锚固板18运动。最理想的是使用至少两个这样的液压缸22，这些液压缸绕锚固板周边相距均等的间隔，以便能够以平稳可靠的方式使锚固板18转动。在所说明的实施例中，利用两个(最好为双向作用的)液压缸22沿圆周方向驱动锚固板18。可使液压缸22直接接合锚固板，或通过任意适合的装置，如从锚固板18伸出的伸出部24使液压缸22接合锚固板。
一旦锚固板18处于图3所示的位置，则能够释放缸26的口32a的液压压力，从而允许弹簧垫圈16沿离开法兰12和盖14的方向移动活塞34。如上面所述的那样，随后，弹簧垫圈16的全部压力夹持在法兰12和盖14之间的法兰垫圈13上。另外，弹簧垫圈16在柱销10中施加张力，从而保持法兰12和盖14牢固地夹紧在一起且连接处不产生泄漏。因此，无需液压压力来保持密封。为了释放柱销的张力并打开密封，通过口32a对每一个外部缸26加压并使锚固板18转动，以使孔20的加大部分46与柱销头42对准。
通过这样定位的致动器锚固板18，经口32a的压力能够释放以允许弹簧垫圈16将柱销头42引入孔20内。随后，通过短暂地经口32b注入增压流体，能够使柱销10缩回。
在图1A，1B和2所示的最佳实施例中，每个柱销10均使用了一个独立的活塞型致动器。液压流体经连接至口32a、32b的管线注入外部缸26内。在另一个图6中示出的实施例中，可使用单一活塞致动器沿任一或所有方向驱动至少两个、最好是所有的活塞。例如，活塞致动器50a可以是对应于环状锚固板的环状。在所示的实施例中，活塞致动器50由一个上侧部件52和一个下侧部件54构成，在这两个部件之间具有一个O型环35。对应于每一柱销10设有一个独立活塞34和一个独立活塞10a。最好通过相同的环状活塞致动器50朝延伸位置同步驱动所有的活塞34、10a。(在图6中，为简化说明，省略了用于通过口32b缩回每一活塞10的公用致动器。)
图7A和7B示意性地说明了一种利用传统的液压设备来控制用于驱动本发明液压传动装置所需的流体压力的方法。在这一方法中，使用了单一液压动力装置(HPU)和单一液压储油器以本领域熟知的方式控制整个焦炭鼓机构中的增压流体的流动。在多鼓延迟焦化器中，每一焦炭鼓均可独立地从管线上取下以便从其上除去焦炭。在图7B中所示的图表为能够用于起动和停止整个机构的逻辑控制例子。隔离阀“SPx”，在图7A中未示出，用于隔离多鼓延迟焦化系统中的各个焦炭鼓，以便可使它们打开并除去焦炭。
液压传动装置的控制应被设计为这样，当锚固板18中孔的狭窄部分44与开孔48a、48b对准时，能够阻止液压流体经孔32b的注入。如果柱销头42锁定在锚固板18后面且由弹性件16压紧，则往往会朝远离盖的方向压向活塞头10a的液压流体经孔32b的注入将会不必要地增加螺栓10上的力。
由于未使用液压压力而将盖和法兰夹持在一起，因此上述结构是优选的。因此，即使失去液压传动装置中的压力，容器15也将保持密封状态。但是，其它不太理想的实施方案也应落入本发明的保护范围内。例如，本发明的一个方面，可选择地使活塞头10a缩回或延伸，不必专门地以上面描述的方式与另一个活塞结合利用。在一个例子中，柱销10不必相对于活塞34可滑动，反而可与活塞34一体形成或固定至活塞34上。缸26的结构应允许活塞34能够进行充分的纵向运动(远离盖的方向)以使柱销10缩入盖10内。在这一结构中，可将活塞34设计成完全与弹性件16脱离。因此，必须小心避免弹性件产生取向紊乱的问题。
在图8A和8B中说明了两个其它的实施例。在图8A中，柱销10(包括柱销头42和活塞头10a)、法兰12、盖14及锚固板18的结构在许多方面与在上面描述的最佳实施例的结构相同。活塞头10a可滑动地装配在一个液压缸26’内，液压缸26’装配至盖14上。在缸26’内的台肩10c’限制了活塞头10a朝向盖方向的运动。在活塞头10a的末端可使用均未被说明的偏压装置，如液压流体或压缩弹簧，以朝向盖的方向(如图8A中所示)偏压活塞头10a，从而允许锚固板18转动。
通过这种结构，可利用经口32’注入的增压液体或使柱销头42压紧锚固板18或使柱销头42通过法兰12缩回。锚固板18的位置决定这两个操作中哪一个发生。
作为一种选择方案，可使用一个机构有选择地朝远离法兰的方向压向锚固板18(分别沿箭头A和A’所示的方向在锚固板和法兰上施加相对的压力)。其可通过任意数量的机构实现，如与锚固板和法兰接合的弹簧或液压缸，或如Pechacek的’384号专利中所示的压力环组件实现，这些机构可在此处用作参考。
在这种结构中，当将柱销头42锁定在锚固板18的后面时，可沿方向A压锚固板18以将盖和法兰夹在一起。当将锚固板18定位以允许柱销头42通过其中时，能够通过液压口32’注入液压流体以远离盖的方向压向活塞头10a并使柱销10缩入盖内。
在图8B中，柱销10(包括柱销头42和活塞头10a)、法兰12、盖14及锚固板18的结构在许多方面与在上面描述的最佳实施例的结构相同。在远离锚固板18的盖和法兰的相对侧设有一块可选择地在远离盖的方向上施压(沿箭头B和B’所示的方向在板70和盖上施加相对压力)的辅助锁定板70。通过任意的其它机构，如弹簧、液压活塞、如Pechacek的’384号专利中所示的压力环组件也能够实现该锁定板的运动。活塞头10a可滑动地装配在一个液压缸26”内，将液压缸26”装配至锁定板70上。在缸26”内的台肩10c”限制了活塞头10a朝向锁定板70方向的运动。在活塞头10a的末端可使用在图中均未示出的偏压装置，如液压流体或压缩弹簧，以便朝锁定板70的方向(如图8B中所示)压向活塞头10a，从而允许锚固板18转动。
当将柱销头42锁定在锚固板18的后面时，可沿方向B偏压锚固板18以使盖14和法兰12夹在一起。当锚固板18定位以允许柱销头42穿过其中时，能够通过液压口32”注入液压流体以在远离盖的方向上偏压活塞头10a离开盖并使柱销10缩入盖内。
虽然已根据目前被认为是最佳实施例的内容对本发明进行了描述，但应理解本发明不应局限于所披露的实施例。相反，如上所述，本发明覆盖包括在权利要求思想和范围内的各种改进和等同的结构。例如，如本领域技术人员所能理解的那样，不采用液压压力驱动活塞34和/或锚固板18，而可代之以使用不同的机械装置。同样，可使用任意多种的已知弹簧型元件作为弹性件16，而不是可压缩的弹簧垫圈。另外，本发明的封闭机构可被用于其它的环境中，如高压灭菌器或其它的压力容器。因此，后面的权利要求的范围限定为与最宽的合理解释相一致以便包含所有的这些改进和等同结构及功能。

Claims (31)

1.一种可选择地将一个盖固定至压力容器的一个法兰上的机构，所述盖和法兰均具有至少一个通孔，当面向法兰正确定位盖时，使所述相应的孔对准，所述机构包括：
一个穿过法兰和盖中的一个的开孔延伸的柱销，所述柱销在其一端具有一个柱销头，在其另一端具有一个活塞头，柱销头的尺寸应能够纵向地穿过法兰和盖中的另一个的开孔装配；
一块可选择运动的锚固板，其相对于法兰和盖的另一端设置在与法兰和盖的一端相反的位置上，锚固板具有一个孔，当面向法兰定位盖时，柱销能够穿过该孔延伸，所述孔具有(i)一个柱销头能够纵向通过的加宽部分，及(ii)一个柱销头不能纵向通过的狭窄部分，锚固板可在所述孔的狭窄部分与盖和法兰的开孔对准的第一位置和所述孔的加宽部分与盖和法兰的开孔对准的第二位置之间运动；及
一个缸，活塞头设置在该缸中以便其可大致垂直于法兰和盖中的一个滑动，所述缸相对于盖和法兰装配在与锚固板相反的位置上，且包括一个机械止动件，该止动件限制了活塞头相对于所述缸朝锚固板方向的运动；
当锚固板处于第一位置而活塞头抵靠在机械止动件上时，所述缸可选择地沿远离锚固板的方向相对于锚固板运动，以便牵引柱销头抵靠在锚固板上而将盖和法兰夹在一起；及
当锚固板处于第二位置时，活塞头可选择地朝远离机械止动件的方向移动，以便使柱销头缩入盖和法兰中另一个的开孔内。
2.根据权利要求1所述的机构，其还包括：一个所述缸形成在其中的活塞。
3.根据权利要求2所述的机构，其还包括：一个所述活塞可滑动地装配在其中的外部缸。
4.根据权利要求3所述的机构，其还包括：一对通入外部缸内的液压流体口，所述液压流体口设置在活塞的相对侧。
5.根据权利要求2所述的机构，其还包括：一个弹性件，其远离盖和法兰中的一个偏压活塞。
6.根据权利要求5所述的机构，其特征在于：所述弹性件为一个弹簧垫圈，其与活塞相邻且柱销延伸通过该弹簧垫圈，所述弹簧垫圈这样设置，即当迫使活塞朝盖或法兰运动时，能够压缩该弹簧垫圈。
7.根据权利要求1所述的机构，其特征在于：从其中布置有所述活塞头的缸的加宽部分至柱销能延伸通过的缸的狭窄部分的收缩部形成所述机械止动件。
8.一种可选择地将一个盖固定至压力容器的一个法兰上的机构，所述盖和法兰均具有至少一个通孔，当面向法兰正确定位盖时，使所述相应的孔对准，所述机构包括：
一个液压缸，其装配至与盖和法兰中另一个相对的盖和法兰中的一个上；
一个活塞，其可沿大致垂直于盖和法兰中的一个的方向在液压缸内滑动地安装，活塞具有一个与盖或法兰的开孔对准的轴向腔且可在一个锁定位置和一个松开位置之间运动，与松开位置相比，锁定位置离盖和法兰中的一个更远；
一个柱销，该柱销延伸通过盖和法兰中一个的开孔且在其一端具有一个柱销头，在另一端具有一个活塞头，活塞头可在相对于所述活塞的延伸位置和缩回位置之间在活塞的轴向腔内滑动安装，与缩回位置相比，所述延伸位置更靠近盖和法兰中的一个；及
一块锚固板，其离开所述缸与盖和法兰中的另一个相对设置，锚固板具有一个通孔，该孔具有一个加宽部分和一个狭窄部分，所述加宽部分的尺寸应使柱销头能够通过，所述狭窄部分的尺寸应使柱销头不能通过，锚固板可相对于盖和法兰中的另一个运动以便孔的加宽部分和狭窄部分交替与盖和法兰中另一个的开孔对准，
其中，当活塞头处于延伸位置时，(i)柱销能够延伸通过盖和法兰的开孔并通过锚固板的孔，同时如果活塞处于松开位置，柱销头则与锚固板分离，及(ii)柱销能够延伸通过盖和法兰的开孔并通过锚固板的孔，同时如果朝锁定位置偏压活塞且孔的狭窄部分与法兰的开孔对准时，柱销头则夹靠在锚固板上。
9.根据权利要求8所述的机构，其还包括：一个机械止动件，其设置在活塞的轴向腔内，以避免活塞头朝盖和法兰的方向相对于活塞超出延伸位置的运动。
10.根据权利要求9所述的机构，其特征在于：在从其中布置有所述活塞头的缸的加宽部分至柱销延伸通过的缸的狭窄部分的收缩部形成所述机械止动件。
11.根据权利要求8所述的机构，其还包括：一个朝锁定位置偏压活塞的弹性件。
12.根据权利要求11所述的机构，其特征在于：所述弹性件为一个弹簧垫圈，其与活塞相邻且柱销延伸通过该弹簧垫圈，所述弹簧垫圈这样设置，即当迫使活塞朝松开位置运动时，能够压缩该弹簧垫圈。
13.根据权利要求8所述的机构，其还包括：一对进入液压缸内的液压流体口，这些口设置在活塞的相对侧。
14.一种可选择地将一个盖固定至压力容器的一个法兰上的机构，所述盖和法兰均具有至少一个通孔，当朝法兰正确定位盖时，使所述孔对准，所述机构包括：
一块与盖和法兰中的一个相邻的可移动地设置的锚固板，所述锚固板具有一通孔，所述孔具有一个加宽部分和一个狭窄部分，锚固板可在孔的狭窄部分与盖和法兰的开孔对准的第一位置和孔的加宽部分与盖和法兰的开孔对准的第二位置之间运动；
至少一个活塞，其固定在盖和法兰中的另一个上以便在与所述开孔对准的情况下，可沿大致垂直于盖和法兰中另一个的方向滑动；
一个可相对于活塞滑动装配的活塞头；
一个柱销，其从活塞头伸出并延伸通过盖和法兰中另一个的开口，柱销具有一个远离活塞头的柱销头，以便当盖处于面对法兰的位置时，柱销头可定位在远离活塞的法兰和盖的相对侧，柱销头的尺寸应能够纵向通过盖和法兰中一个的孔装配且通过锚固板的孔的加宽部分，柱销头的尺寸应不能纵向通过锚固板的孔的狭窄部分装配；
一个弹性件，其偏压活塞远离盖和法兰中的另一个，以便朝盖和法兰中的一个偏压柱销头；
一第一可选择驱动的致动器，其用于克服弹性件的偏压而使活塞朝盖和法兰中的另一个运动并迫使活塞头相对于活塞朝盖和法兰中的另一个运动；及
一第二可选择驱动的致动器，其用于相对于活塞偏压活塞头远离盖和法兰中的另一个；
其中，在锚固板位于第一位置且柱销头远离活塞与锚固板相对的情况下，释放第一致动器允许弹性件将柱销头偏压至锚固板上以使盖和法兰夹持在一起，及
在锚固板位于第二位置的情况下，释放第一致动器并起动第二致动器使柱销头经锚固板孔的加宽部分缩回并缩入盖和法兰中一个上的开孔内，以便能够使盖和法兰分离。
15.根据权利要求14所述的机构，其还包括：一个柱销-偏压液压缸，所述活塞可滑动地装配在该液压缸中，其中，第一和第二可选择驱动的致动器包括用于将液压流体注入液压缸内的在活塞相对侧上的装置。
16.根据权利要求14所述的机构，其特征在于：所述弹性件为一个弹簧垫圈，其与活塞相邻且柱销延伸通过该弹簧垫圈，所述弹簧垫圈应这样设置，即当迫使活塞朝盖和法兰中另一个运动时，能够压缩该弹簧垫圈。
17.根据权利要求14所述的机构，其特征在于：所述定位装置包括一个固定至锚固板上的板定位液压缸。
18.根据权利要求14所述的机构，其特征在于：盖和法兰具有匹配的多个开孔，锚固板具有对应的多个孔，所述机构包括对应的多根柱销。
19.根据权利要求18所述的机构，其特征在于：所述机构包括多个活塞，每一个柱销均固定至一个不同的活塞上。
20.根据权利要求19所述的机构，其特征在于：可选择驱动的致动器中的至少一个包括一个活塞致动器，其可同步与不止一个活塞接合。
21.根据权利要求20所述的机构，其特征在于：锚固板和活塞致动器大致为环状，活塞致动器同步地与所有的多个活塞接合。
22.根据权利要求14所述的机构，其特征在于：锚固板大致为环状，且可在第一和第二位置之间相对于压力容器周向地转动。
23.一种可选择地将一个盖固定至压力容器的一个法兰上的机构，所述盖和法兰均具有至少一个通孔，当朝法兰正确定位盖时，使所述相应的孔对准，所述机构包括：
一根延伸通过盖和法兰中的一个上的开孔的柱销，所述柱销在其一端具有一个柱销头，在其另一端具有一个活塞头，柱销头的尺寸应能够纵向通过盖和法兰中另一个上的开孔装配；
至少一个活塞，其装配至盖和法兰中的一个上以便可沿大致垂直于盖和法兰中一个的方向滑动，柱销的活塞头可在活塞内沿活塞的运动方向滑动安装，当朝法兰定位所述盖时，柱销头和活塞可位于盖和法兰的相对侧；
一块锚固板，其远离活塞相对于盖和法兰设置，且具有一个穿孔，当朝向法兰定位所述盖时，柱销能够伸入该孔内，孔具有(i)一个柱销头能够纵向通过的加宽部分，及(ii)一个柱销头不能纵向通过的狭窄部分，锚固板可在孔的狭窄部分与盖和法兰的孔对准的第一位置和孔的加宽部分与盖和法兰的孔对准的第二位置之间运动；及
一个偏压活塞远离盖和法兰的弹性件；
一第一可选择驱动的致动器，其用于克服弹性件的偏压而使活塞朝盖和法兰运动并迫使活塞头相对于活塞朝盖和法兰运动；及
一第二选择驱动的致动器，其用于相对于活塞偏压活塞头远离盖和法兰；
其中，在锚固板位于第一位置时，释放第一致动器允许弹性件将柱销头偏压至锚固板上，从而将盖和法兰夹持在一起，及
在锚固板位于第二位置时，释放第一致动器并起动第二致动器牵引柱销头通过锚固板孔的加宽部分进入盖和法兰中另一个上的开孔内，以便能够使盖和法兰分离。
24.根据权利要求23所述的机构，其还包括：一个柱销-偏压液压缸，所述活塞可滑动地装配在该液压缸中，其中，第一和第二可选择驱动的致动器包括用于将液压流体注入液压缸内的位于活塞相对侧上的装置。
25.根据权利要求23所述的机构，其特征在于：所述弹性件包括一个弹簧垫圈，其与活塞相邻且柱销延伸通过该弹簧垫圈，所述弹簧垫圈这样设置，即当迫使活塞朝盖和法兰运动时，能够压缩该弹簧垫圈。
26.根据权利要求23所述的机构，其特征在于：所述锚固板大致为环状且可在第一和第二位置之间相对于压力容器周向地转动。
27.根据权利要求23所述的机构，其特征在于：所述定位装置包括一个固定至锚固板上的板定位液压缸。
28.根据权利要求23所述的机构，其特征在于：盖和法兰具有匹配的多个开孔，锚固板具有对应的多个孔，所述机构包括对应的多个柱销。
29.根据权利要求28所述的机构，其特征在于：所述机构包括多个活塞，每一个柱销均固定至一个不同的活塞上。
30.根据权利要求29所述的机构，其特征在于：可选择驱动的致动器中的至少一个包括一个活塞致动器，其可同步与不止一个活塞接合。
31.根据权利要求30所述的机构，其特征在于：压力容器和盖的横截面均大致为圆形，
法兰和锚固板均大致为环状，
开孔，孔和柱销绕压力容器的周边分布，及
活塞致动器大致为环状且同步接合所有的活塞。
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