CN211401969U - 一种压力容器的热气循环试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力容器的热气循环试验系统，包括管道加热器、风机和加补热两用阀组，管道加热器的出风口通过外部热气管道与一个加补热两用阀组连接，管道加热器的进风口连接在风机的出风口上，风机的进风口通过外部热气管道与另一个加补热两用阀组连接，两个加补热两用阀组之间通过柔性补热管道连接，每个加补热两用阀组上均连接有一个阀杆推动器。本实用新型通过在压力容器内设置两个加补热两用阀组，能灵活切换阀组实现对压力容器的加热和补热，可以安全的将压力容器内部均匀加热至预设温度，能有效提高试验效率，提高试验结果的可靠性，有助于发现压力容器的质量问题，降低了产品服役过程中发生破坏失效的概率，便于推广使用。

Description

一种压力容器的热气循环试验系统

技术领域

本实用新型属于容器热气循环试验技术领域，具体涉及一种压力容器的热气循环试验系统。

背景技术

随着化工工业的迅速发展，钛、锆、钽等稀有金属越来越多的被应用于压力容器制造，为了节约成本，厚壁压力容器会采用复合板制造加工。但由于复合板复层与基层之间存在性能差异很大，故需要进行一些模拟试验来检测复合板设备的性能，热气循环试验是广泛应用于复合板压力容器设备常见的一种模拟试验。但传统的热气循环试验通常是在大型炉体内进行加热试验，但受限于炉体尺寸难以适用于大型的复合板设备，且费用会很高。传统试验方式还有外部铺设加热带加热，接热带加热容易导致局部过热，影响复合板质量，且传统试样为外部加热法，但是设备实际运行是在内部加热的，因此外部加热不能很好的模拟实际工况。本装置可以适用于不同尺寸的压力容器，通过内部加热良好的模拟设备实际使用工况，可以良好的解决传统热气循环试验存在的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种压力容器的热气循环试验系统，其结构设计合理，适应性广，便于装配，通过在压力容器内设置两个加补热两用阀组，能灵活切换阀组实现对压力容器的加热和补热，可以安全的将压力容器内部均匀加热至预设温度，能有效提高试验效率，提高试验结果的可靠性，有助于发现压力容器的质量问题，降低了产品服役过程中发生破坏失效的概率，使用效果良好，可以进行多次周转使用，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：包括管道加热器、风机和两个设置在压力容器内部的加补热两用阀组，所述管道加热器的出风口通过外部热气管道与一个加补热两用阀组连接，所述管道加热器的进风口连接在风机的出风口上，所述风机的进风口通过外部热气管道与另一个加补热两用阀组连接，两个所述加补热两用阀组之间通过两个柔性补热管道连接，每个所述加补热两用阀组上均连接有一个阀杆推动器，所述压力容器上连接有与其内腔相互连通的加压管路，所述加压管路上安装有用于测量压力容器内腔温度的温度传感器和用于测量压力容器内腔压力的压力传感器，所述管道加热器、风机、阀杆推动器、温度传感器和压力传感器均与控制器连接。

上述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述加补热两用阀组包括与外部热气管道连接的阀组热气管道，所述阀组热气管道的一端伸出至压力容器后与外部热气管道连接，所述阀组热气管道的另一端设置有相互配合的阀体和锥形阀芯。

上述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀体为连接在阀组热气管道端部的锥形管道，所述阀组热气管道的直径由靠近阀组热气管道的一端向远离阀组热气管道的一端逐渐向内收缩。

上述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆推动器布设在压力容器的外侧且其与锥形阀芯之间通过阀杆连接，所述阀杆的一端固定在锥形阀芯上，所述阀杆的另一端穿过整个阀组热气管道后与阀杆推动器相互连接。

上述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀组热气管道上对称连接有两个供柔性补热管道连接的管道接头，所述管道接头布设在压力容器内，所述阀组热气管道上的两个管道接头分别通过一个柔性补热管道与另一个阀组热气管道上的两个管道接头相互连通，两个所述柔性补热管道相对布设。

上述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述管道接头为弯管接头，所述管道接头的一端通过法兰安装在阀组热气管道上，所述管道接头的另一端连接在柔性补热管道的端部。

上述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆上安装有用于启闭管道接头的环形换向体，所述环形换向体位于阀组热气管道内。

上述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆推动器为气缸，所述阀杆伸出至压力容器外的一端连接在阀杆推动器的活塞上。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过外部热气管道在压力容器上连接风机和管道加热器，能够将压力容器内的空气抽出加热后再送回至压力容器内，能够实现对压力容器内部空气的循环加热，相比于传统热气循环实验所使用的加热炉内加热或加热带包裹罐体加热等措施，可以杜绝局部超温对容器产生的不良影响，同时，管道加热器可直接控制进入压力容器内部的气体温度，保证热空气温度不超过350℃，可以安全的将压力容器内部均匀加热至预设温度。

2、本实用新型通过在压力容器内安装两个加补热两用阀组用于连接外部热气管道，通过阀组的转换可以控制热气直接进入容器或者进入柔性补热管道，当热气直接进去压力容器的内腔时，可以通过热气加热压力容器，当压力容器的温度达到预设温度时，则将热气导入柔性补热管道可长时间维持预设温度。

3、本实用新型通过在压力容器上连接有与容器内腔相互连通的加压管路，可以通过加压管路向压力容器内充气加压，模拟容器使用工况，适用范围广泛，试验结果可靠。

4、本实用新型通过将柔性补热管道、外部热气管道、加压管路和加补热两用阀组均采用钛合金材质，避免了传统容器在试验过程中铁离子被引入容器，从而影响钛、锆等容器的腐蚀性能。

综上所述，本实用新型结构设计合理，适应性广，便于装配，通过在压力容器内设置两个加补热两用阀组，能灵活切换阀组实现对压力容器的加热和补热，可以安全的将压力容器内部均匀加热至预设温度，能有效提高试验效率，提高试验结果的可靠性，有助于发现压力容器的质量问题，降低了产品服役过程中发生破坏失效的概率，使用效果良好，可以进行多次周转使用，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型加热状态下的结构示意图。

图2为图1的A处放大图。

图3为本实用新型环形换向体的结构示意图。

图4为本实用新型补热或保温状态下的结构示意图。

图5为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—管道加热器； 2—风机； 3—阀杆推动器；

4—压力容器； 5—柔性补热管道； 6—加压管路；

7—外部热气管道； 8—阀组热气管道； 9—阀体；

10—锥形阀芯； 11—阀杆； 12—环形换向体；

12-1—圆形套筒； 12-2—固定板； 13—管道接头；

14—温度传感器； 15—压力传感器； 16—控制器；

17—压力阀。

具体实施方式

如图1、图2和图5所示，本实用新型包括管道加热器1、风机2和两个设置在压力容器4内部的加补热两用阀组，所述管道加热器1的出风口通过外部热气管道7与一个加补热两用阀组连接，所述管道加热器1的进风口连接在风机2的出风口上，所述风机2的进风口通过外部热气管道7与另一个加补热两用阀组连接，两个所述加补热两用阀组之间通过两个柔性补热管道5连接，每个所述加补热两用阀组上均连接有一个阀杆推动器3，所述压力容器4上连接有与其内腔相互连通的加压管路6，所述加压管路6上安装有用于测量压力容器4内腔温度的温度传感器14和用于测量压力容器4内腔压力的压力传感器15，所述管道加热器1、风机2、阀杆推动器3、温度传感器14和压力传感器15均与控制器16连接。

实际使用时，管道加热器1优选的为可调节温度的型号为GDK-460W的管道加热器，功率460kW，管道加热器1的温度调节范围为50℃～350℃，精度为±3℃，通过外部热气管道7在压力容器4上连接风机2和管道加热器1，能够将压力容器4内的空气抽出加热后再送回至压力容器4内，能够实现对压力容器4内部空气的循环加热，相比于传统热气循环实验所使用的加热炉内加热或加热带包裹罐体加热等措施，可以杜绝局部超温对容器产生的不良影响，如复合板局部超温导致基层复层分离，同时，管道加热器1可直接控制进入压力容器4内部的气体温度，保证热空气温度不超过350℃，可以安全的将压力容器4内部均匀加热至预设温度。

本实施例中，柔性补热管道5为长度可变的柔性钛合金金属管，且其由长度为300mm、500mm或1000mm的短节拼接而成，方便从狭小的人孔中放入容器内腔，并可以根据容器尺寸设定柔性补热管道5长度，适应性极好。

实际使用时，通过在压力容器4内安装两个加补热两用阀组用于连接外部热气管道7，通过阀组的转换可以控制热气直接进入容器或者进入柔性补热管道5，当热气直接进去压力容器4的内腔时，可以通过热气加热压力容器4，当压力容器4的温度达到预设温度时，则将热气导入柔性补热管道5可长时间维持预设温度。

需要说明的是，所述加压管路6为耐压管道且其最高耐压为10MPa，加压管路6为钛合金管路，可以根据试验条件要求进行充气加压，通过在压力容器4上连接有与容器内腔相互连通的加压管路6，可以通过加压管路6向压力容器4内充气加压，模拟容器使用工况，适用范围广泛，试验结果可靠。

本实施例中，柔性补热管道5、外部热气管道7、加压管路6和加补热两用阀组均采用钛合金材质，避免了传统容器在试验过程中铁离子被引入容器，从而影响钛、锆等容器的腐蚀性能。

本实施例中，风机2为变频离心风机，可以调节风压风量，风量可控范围为8000～20000标方，风压可控范围为0.06MPa～0.12MPa。

本实施例中，温度传感器14优选的为K型铠装热偶，压力传感器15优选的为FAG3051压力传感器，量程0～10MPa，控制器16为计算机，温度传感器14和压力传感器15的设置，可以随时监测压力容器4内的温度和压力，保证试验安全。

实际使用时，加压管路6上设置有压力阀17，温度传感器14和压力传感器15安装在压力阀17和压力容器4之间，保证温度传感器14和压力传感器15能够对压力容器4内的温度和压力进行实时监测。

本实施例中，所述加补热两用阀组包括与外部热气管道7连接的阀组热气管道8，所述阀组热气管道8的一端伸出至压力容器4后与外部热气管道7连接，所述阀组热气管道8的另一端设置有相互配合的阀体9和锥形阀芯10。

实际使用时，阀组热气管道8和外部热气管道7均为圆形管道且其通过法兰连接，通过在阀组热气管道8的端部设置相互配合的阀体9和锥形阀芯10，结构简单，能够快速实现外部热气管道7与压力容器4内腔的通断，便于实现对压力容器4的加热和保温。

本实施例中，所述阀体9为连接在阀组热气管道8端部的锥形管道，所述阀组热气管道8的直径由靠近阀组热气管道8的一端向远离阀组热气管道8的一端逐渐向内收缩。

实际使用时，阀体9为横截面为圆形的渐缩管，锥形阀芯10直径较大的一端可以卡在阀体9的外部对阀体9的开口进行封闭。

本实施例中，所述阀杆推动器3布设在压力容器4的外侧且其与锥形阀芯10之间通过阀杆11连接，所述阀杆11的一端固定在锥形阀芯10上，所述阀杆11的另一端穿过整个阀组热气管道8后与阀杆推动器3相互连接。

实际使用时，阀杆11连接在锥形阀芯10上直径较小的一端，阀杆11与阀组热气管道8呈同轴布设。

本实施例中，外部热气管道7为弯管，阀杆11与阀杆推动器3连接时，阀杆11需要依次穿过阀组热气管道8和外部热气管道7上与阀组热气管道8同轴布设的节段后再与阀杆推动器3连接，阀组热气管道8和外部热气管道7上供阀杆11穿过的部位均进行密封处理。

本实施例中，所述阀组热气管道8上对称连接有两个供柔性补热管道5连接的管道接头13，所述管道接头13布设在压力容器4内，所述阀组热气管道8上的两个管道接头13分别通过一个柔性补热管道5与另一个阀组热气管道8上的两个管道接头13相互连通，两个所述柔性补热管道5相对布设。

实际使用时，所述阀组热气管道8上对称设置有两个气管，两个气管均与阀组热气管道8相互垂直布设，管道接头13的一端法兰连接在气管上，管道接头13的另一端与柔性补热管道5法兰连接。

本实施例中，两个柔性补热管道5对称布设在阀组热气管道8的两侧且其与阀组热气管道8相互平行布设；通过在阀组热气管道8上对称连接有两个管道接头13，当阀芯缩回至阀体时，两个阀组热气管道8之间通过两个柔性补热管道5连接形成两个补热支路，能够对压力容器4进行热辐射补热或保温。

本实施例中，所述管道接头13为弯管接头，所述管道接头13的一端通过法兰安装在阀组热气管道8上，所述管道接头13的另一端连接在柔性补热管道5的端部。

本实施例中，所述阀杆11上安装有用于启闭管道接头13的环形换向体12，所述环形换向体12位于阀组热气管道8内。

如图3所示，实际使用时，环形换向体12包括圆形套筒12-1，圆形套筒12-1的外径略小于阀组热气管道8的内径，保证圆形套筒12-1与阀组热气管道8的内壁紧密接触，圆形套筒12-1内沿其周向设置有四个用于与阀杆11固定连接的固定板12-2，所述圆形套筒12-1通过多个固定板12-2套装在阀杆11上，圆形套筒12-1与阀杆11呈同轴布设，固定板12-2与阀杆11之间和固定板12-2与圆形套筒12-1之间均焊接固定。

需要说明的是，当需要加热，锥形阀芯10推出至阀体9外，环形换向体12移动至阀组热气管道8上的两个管道接头13位置处对其接口进行封堵；当需要保温或补热时，锥形阀芯10缩回至阀体9内，环形换向体12离开管道接头13位置，阀组热气管道8与管道接头13连通。

本实施例中，所述阀杆推动器3为气缸，所述阀杆11伸出至压力容器4外的一端连接在阀杆推动器3的活塞上。

本实用新型实际使用时，当需要对压力容器4加热时，关闭加压管路6，如图1、图2和图5所示，通过控制器16启动阀杆推动器3，使阀杆推动器3推动阀杆11，阀组热气管道8与压力容器4的内腔连通，通过控制器16控制风机2启动，压力容器4内腔的空气在风机2的作用下经一个阀组热气管道8进入管道加热器1加热后，通过另一个阀组热气管道8进入压力容器4内，使压力容器4内部温度升高，当温度传感器15采集到的数据达到预设温度时，如图4和图5所示，通过控制器16启动阀杆推动器3，使阀杆推动器3拉动阀杆11，两个阀组热气管道8均通过管道接头13与柔性补热管道5相互连通，两个柔性补热管道5内的空气在风机2的作用下经一个阀组热气管道8进入管道加热器1加热后，通过另一个阀组热气管道8再次进入两个柔性补热管道5内，通过柔性补热管道5对压力容器4进行热辐射保温；

当需要对压力容器4加压时，通过控制器16打开压力阀17，通过加压管路6向压力容器4内充入氮气，当压力传感器15采集的压力数值达到预设压力时，关闭压力阀17，停止加压，此时压力容器4内的温度低于预设温度；

当需要对压力容器4补温时，通过控制器16提高风机2的转速，压力容器4内腔温度在柔性补热管道5的热辐射作用下逐渐升高，当温度传感器14采集的温度数值达到预设温度时，通过控制器16降低风机2的转速至初始转速。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：包括管道加热器(1)、风机(2)和两个设置在压力容器(4)内部的加补热两用阀组，所述管道加热器(1)的出风口通过外部热气管道(7)与一个加补热两用阀组连接，所述管道加热器(1)的进风口连接在风机(2)的出风口上，所述风机(2)的进风口通过外部热气管道(7)与另一个加补热两用阀组连接，两个所述加补热两用阀组之间通过两个柔性补热管道(5)连接，每个所述加补热两用阀组上均连接有一个阀杆推动器(3)，所述压力容器(4)上连接有与压力容器(4)内腔相互连通的加压管路(6)，所述加压管路(6)上安装有用于测量压力容器(4)内腔温度的温度传感器(14)和用于测量压力容器(4)内腔压力的压力传感器(15)，所述管道加热器(1)、风机(2)、阀杆推动器(3)、温度传感器(14)和压力传感器(15)均与控制器(16)连接。

2.按照权利要求1所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述加补热两用阀组包括与外部热气管道(7)连接的阀组热气管道(8)，所述阀组热气管道(8)的一端伸出至压力容器(4)后与外部热气管道(7)连接，所述阀组热气管道(8)的另一端设置有相互配合的阀体(9)和锥形阀芯(10)。

3.按照权利要求2所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀体(9)为连接在阀组热气管道(8)端部的锥形管道，所述阀组热气管道(8)的直径由靠近阀组热气管道(8)的一端向远离阀组热气管道(8)的一端逐渐向内收缩。

4.按照权利要求2所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆推动器(3)布设在压力容器(4)的外侧且其与锥形阀芯(10)之间通过阀杆(11)连接，所述阀杆(11)的一端固定在锥形阀芯(10)上，所述阀杆(11)的另一端穿过整个阀组热气管道(8)后与阀杆推动器(3)相互连接。

5.按照权利要求4所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀组热气管道(8)上对称连接有两个供柔性补热管道(5)连接的管道接头(13)，所述管道接头(13)布设在压力容器(4)内，所述阀组热气管道(8)上的两个管道接头(13)分别通过一个柔性补热管道(5)与另一个阀组热气管道(8)上的两个管道接头(13)相互连通，两个所述柔性补热管道(5)相对布设。

6.按照权利要求5所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述管道接头(13)为弯管接头，所述管道接头(13)的一端通过法兰安装在阀组热气管道(8)上，所述管道接头(13)的另一端连接在柔性补热管道(5)的端部。

7.按照权利要求5所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆(11)上安装有用于启闭管道接头(13)的环形换向体(12)，所述环形换向体(12)位于阀组热气管道(8)内。

8.按照权利要求1所述的一种压力容器的热气循环试验系统，其特征在于：所述阀杆推动器(3)为气缸，所述阀杆(11)伸出至压力容器(4)外的一端连接在阀杆推动器(3)的活塞上。

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