CN1425862A

CN1425862A - D形轴向抗剪螺栓压力容器端盖密封装置

Info

Publication number: CN1425862A
Application number: CN 02156886
Authority: CN
Inventors: 陈平; 钱才富
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Jiangsu Shengwei Gas Technology Co ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-06-25
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: CN1282840C

Abstract

D形轴向抗剪螺栓压力容器密封装置，具有装拆迅速方便、重量轻、密封可靠、加工方便，可适用于各种高压容器的密封装置。在技术方案中，法兰1与顶盖2之间的环形间隙沿周向均布安装有D形螺栓3以承受容器的内压力；方案特点是D形螺栓的截面呈“D”形，安装时，顶盖通过定位面7和定位销8固定在法兰内，旋转D形螺栓90°，法兰和顶盖彼此联接上，反转90°，顶盖卸下；D形螺栓可始终固定在顶盖上的螺孔中，不必单独卸下，预紧螺钉4被安装在D形螺栓圆柱轴芯上；反之，D形螺栓可固定在法兰上的螺孔中、预紧螺钉则固定在顶盖上；预紧螺钉下方有压垫5和密封垫6，密封垫有轴向C形环、三角环及O形环，由金属或橡胶等材质制成。

Description

D形轴向抗剪螺栓压力容器端盖密封装置

所属技术领域

本发明属于化工、石油、锅炉及核能电站的压力容器，涉及压力容器中的端盖密封结构装置。

技术背景

关于压力容器端盖密封结构装置，在现有技术中应用于35Mpa以下压力容器端盖密封的结构装置主要有：大螺栓平垫、双锥环结构；卡扎里(Casalc)式密封结构，其密封垫采用密封效果可单独预紧调节的三角环；伍得式(Uhdc)密封结构，无主螺栓，密封垫是楔形垫圈；卡箍联接自紧式径向C形环或O形环密封结构和一般轴向抗剪螺栓高压密封结构以及发明人本人中国专利ZL 94217230.2采用的扁平轴向抗剪螺栓等密封结构形式(参看《过程设备设计》，郑津洋等主编，化学工业出版社，2001年；和《钢制压力容器》国家标准GB150-89，全国压力容器标准化技术委员会，学苑出版社，1989.11，p220-252等)。其中后两种属于轴向抗剪螺栓类联接结构，其容器端部法兰，顶盖和联接件(联接螺栓)的位置关系与上述其它结构形式相比是最为紧凑，总重量最轻的，如其结构总体重量一般是前几种结构的60％～70％。但现有的轴向抗剪螺栓高压密封结构也存在着一些问题，如一般轴向抗剪螺栓装拆较为不便，尤其是经常发生螺纹“咬死”现象，这就限制了该技术的推广应用，其密封垫一般采用轴向C形环或O形环，其中C形环的装拆及更换也是较困难的。对于扁平螺栓结构，虽然这种联接螺栓具有拆装较容易、加工方便，且能避免螺纹“咬死”现象发生等优点，但存在的主要问题是：安装时需将螺栓逐个对中拧上，拆卸时也是逐个卸下，这对于φ40～φ150mm直径，重达几斤至数十公斤一个的大螺栓来说，其装拆过程还是较麻烦的，不仅影响装拆效率，而且安装时逐个对中也不易；另一方面，该技术在法兰和顶盖之间设计了较大宽度(相当于扁平螺栓宽度)的环缝，这就存在较大的螺栓倾复力矩作用在端部法兰上，从而需增加一定的法兰尺寸厚度，相应地增加了法兰重量。

发明内容

本发明是要改进现有技术，既能保持法兰顶盖密封结构紧凑、重量轻、加工经济方便等特点，又能改善联接，密封结构更协调、更可靠、拆装更方便迅速、且密封垫形式多样合理，适用范围更广等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：承受内压的D形螺栓3安装在法兰1与顶盖2之间的环形螺孔中，其沿周向均布，顶盖2上装有预紧螺钉4与压垫5和密封垫6连接。本发明结构方案的主要特点是：顶盖和法兰的轴向抗剪螺栓截面形状采用“D”形，即只在抗剪螺栓轴向一侧削平约1/4圈螺纹弧长。目的是在顶盖上保留相应的约1/4圈螺纹弧长的一段联接螺孔，将这些螺栓在顶盖和法兰安装之前预先安装固定在另一侧的法兰内圆周上的约3/4圈缺口螺孔中。在顶盖直接装入法兰内部，并通过定位面7和定位销8将顶盖和法兰螺孔对中后，旋转固定在法兰上的D形螺栓约90°便可将顶盖和法兰连接上。拆卸顶盖时，也只要反向旋转D形螺栓约90°便可将顶盖直接卸下。在安装和拆卸顶盖的过程中可不必将D形螺栓直接卸下；反之，可将D形螺栓安装固定在顶盖上，仅保留法兰内圆周上相配合的约1/4圈弧长的一段螺纹孔；可调预紧螺钉4安装在D形螺栓3的芯部，两者在同一圆柱轴线上，必要时也可均布安装在顶盖圆周上；在预紧螺钉下方有压垫5，压垫下面与密封垫6相抵，在密封垫上有密封接触面。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是D形螺栓结构示意图；

图2是法兰与顶盖采用D形螺栓联接的结构纵向剖面示意图；

图3是D形螺栓安装固定在顶盖侧的顶盖与法兰联接结构顶视图；

图4是图3中D形螺栓联接部位I局部放大图；

图5是D形螺栓安装固定在法兰侧的顶盖与法兰连接结构顶视图；

图6是图5中D形螺栓联接部位II局部放大图；

图7是方案的实施例1的结构示意图；

图8是方案的实施例1的局部顶视图；

图9是方案的实施例1的密封垫部位局部放大图；

图10是方案的实施例2的结构示意图；

图11是方案的实施例3的结构示意图；

图12是方案的实施例2的密封垫部位局部放大图；

图13是方案的实施例3的密封垫部位局部放大图；

图14是方案的实施例4的结构示意图；

图15是方案的实施例5的结构示意图；

图16是方案的实施例4、例5的密封垫部位局部放大图；

具体实施方式

参照附图说明方案的原理及实施例

如图1所示，D形螺栓3的截面呈“D”形，即螺纹轴向的一侧削平约1/4圈螺纹弧长；

图2所示是D形螺栓安装在法兰1和顶盖2之间的环形螺孔中，其沿周向均布；

图3所示是D形螺栓安装固定在顶盖侧螺孔中，顶盖与法兰螺纹孔的周向由定位销8定位，预紧螺钉4穿过D形螺栓芯部；

图5所示是D形螺栓安装固定在法兰侧螺孔中，顶盖与法兰螺纹孔的周向由定位销8定位，预紧螺钉4均布安装在顶盖圆周上；

图4、图6分别是图3和图5的D形螺栓局部联接放大图；

例1：

如图7、8、9所示，密封结构由法兰1、顶盖2、D形螺栓3、预紧螺钉4、压垫5、密封垫6、定位面7、定位销8、定位环9组成。其中预紧螺钉4安装在螺栓螺纹圆柱芯部，预紧螺钉4下端抵触压垫5，密封垫6是轴向C形环，压垫5和C形环6从顶盖与法兰之间留有一定宽度(比C形环径向宽度略宽)的缝隙10装拆和更换；D形螺栓由定位环9安装固定在顶盖侧，定位环9的定位螺孔是含缺口的螺孔，其与法兰顶盖螺孔应是一次性定位加工完成，定位环9的外径可与法兰内径基本一致。轴向C形环的凹槽具有密封自紧作用，内压越高，自紧作用越大。环的材料可用金属或密封塑料等制成。

例2：

如图10所示密封结构由法兰1、顶盖2、D形螺栓3、预紧螺钉4、压垫5、密封垫6、定位面7、定位销8组成。其中D形螺栓被安装固定在法兰侧，预紧螺钉4均布安装在顶盖上，螺钉下端抵触压垫5，压垫环底部内侧有一锥面，锥面压紧密封垫6。密封垫环截面呈三角形，由软金属制成。定位面7靠密封压垫外侧。

例3：

如图11所示，该密封结构与上述实施例2方案基本相似，只是将D形螺栓3安装固定在顶盖侧，预紧螺钉4安装在螺栓的芯部，密封压垫5和密封垫6结构形状与实施例2一样，被放置在预紧螺钉的下面。定位面7靠密封垫内侧。

例4：

如图14所示，密封结构由法兰1、顶盖2、D形螺栓3、密封O形环垫6、定位面7、定位销8和托环11组成。其中D形螺栓安装固定在法兰侧，结构不需预紧螺钉，密封垫6是O形环，密封作用通过O形环密封接触面的过盈配合实现，由一托环11安装固定。O形环一般由金属制成，也可以是橡胶等材质制的。

例5：

如图15所示，密封结构与上述方案实施例4相类似，只是将D形螺栓安装固定在顶盖侧，其它一样。

必要时，以上实施例中对D形联接螺栓可加简单的防松机构。

本发明由于采用D形联接螺栓及多种形式密封垫，除保持一般轴向抗剪螺栓结构紧凑、重量轻等特点外，还具有以下有益效果：1.装拆更迅速方便

由于上述密封结构实施例中大多采用螺栓联接与密封单独预紧调节的结构形式，密封预紧力相对较小，同时D形螺栓在容器顶盖装拆过程中不必从顶盖或法兰上单独卸下，因此，容器顶盖法兰联接螺栓的装拆只利用小工具便能实现，免除较贵重的液压板手、拉伸机等安装拆卸工具，且其装拆过程将更加迅速方便，不仅节省时间，劳动强度也可大大减轻。2.承力结构更趣合理

与双面扁平螺栓结构相比，D形轴向抗剪联接螺栓削扁仅有一侧，不仅减少切削量，而且在螺栓和法兰的承力性能上也有所改善。由于法兰和顶盖之间的环隙减小，螺栓的倾复力矩对法兰的作用也相应减小。3.密封垫结构形式多样，适合各种应用

可选密封垫有多种，根据其特点可适合各种应用场合。轴向C形环垫因具有密封自紧作用，不仅可应用在一般高压场合(35Mpa以下)，还可适用于更高压力、甚至超高压及温度压力变化较大的苛刻工况。三角环密封垫因其安装加工较方便，能适用于一般高压或温度压力有一定波动的应用场合，是比较经济的一种结构。而O形环密封，由于不必预紧调节，能适用于要求快开快拆较频繁的密封场合。

Claims

1.D形轴向抗剪螺栓压力容器密封装置，有D形轴向抗剪螺栓[3]装在法兰[1]与顶盖[2]之间沿周向均布的环形间隙螺孔中，顶盖上装有预紧螺钉[4]连接压垫[5]和密封垫[6]，其特征是D形轴向抗剪螺栓[3]的截面呈“D”形，即在螺纹轴向的一侧削平约1/4圈圆周弧长，顶盖[2]通过定位面[7]和定位销[8]安装固定在法兰[1]内，旋转D形螺栓[3]90°，法兰[1]和顶盖[2]彼此联接上，能承当内压轴向力；反转90°，顶盖[2]卸下，D形螺栓[3]可始终不必单独卸下，预紧螺钉[4]下方有压垫[5]，压垫[5]下面是有密封接触面的密封垫[6]。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征是D形螺栓[3]被安装固定在顶盖[2]一侧的螺孔中，相对应的法兰[1]内圆周上的螺孔的螺纹弧长保持约1/4圈；D形螺栓[3]的芯部安装有预紧螺钉[4]。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征是D形螺栓被[3]安装固定在法兰[1]一侧的螺孔中，相对应的顶盖[2]外圆周上的螺孔的弧长保留约1/4圈；顶盖[2]上周向均布安装预紧螺钉[4]。

4.根据权利要求1和2所述的密封装置，其特征是密封垫[6]的截面呈轴向C形，压垫[5]是方形截面圆环；C形环和压垫从顶盖[2]和法兰[1]之间的环缝中装拆和更换；D形螺栓通过定位环[9]上与顶盖一致的缺口螺纹孔安装固定在顶盖[2]上。

5.根据权利要求1、2和3所述的密封装置，其特征是压垫[5]是一个内锥形环；密封垫[6]是一个三角环，由软金属制成。

6.根据权利要求1、2和3所述的密封装置，其特征是密封垫[6]的截面呈O形；不要求可调预紧螺钉[4]和压垫[5]，O形环与顶盖[2]和法兰[1]密封接触面是过盈配合。