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立式气控自动开门硫化罐结构设计

文档作者：姜忠军邱先锋张东伟邵丹志		点击数：	更新时间： 2021年01月08日
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设计计算
立式气控自动开门硫化罐结构设计
姜忠军，邱先锋，张东伟，邵丹志
（辽宁省盘锦橡塑机械厂，辽宁盘锦!"#!$%）
摘要：依靠安全连锁装置，保证操作安全性，通过错齿气缸和翻转气缸使罐盖、罐口啮合与错齿，关
闭与打开，从而实现自动开门。
关键词：罐口；罐盖；啮合；气缸；配备；安全连锁
中图分类号：&amp;amp;’$(! 文献标识码：) 文章编号：!$$! * #+,-（"$$,）!! * $$"- * $"
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! 前言
在橡胶硫化设备中，一般立式硫化罐多数为半
自动开门，即错齿采用气缸驱动，而开门则采用吊车
装卸，这样不仅效率低，而且使罐盖与罐口频繁相
碰，影响设备强度和寿命。某厂研制生产的’L.!! "
M $!( 立式硫化罐，主要用于橡胶带的硫化，它实现
了全自动开门，安全可靠，运行! 年来，各项技术指
标均满足工艺要求，得到了用户的好评，现在已批量
生产。
" 设计要求及参数
本设备主要用于胶带的硫化，硫化罐如图! 所
示，通过向锥体腔通入饱和蒸汽（最大工作压力$! +
?40），向筒体内通入饱和蒸汽（最大工作压力!! ,
?40），使胶带在内外压力和温度的作用下，实现硫
化，达到工艺要求，胶带硫化一次需#$ N/2 左右，要
求开关门自动而且迅速灵活，减少能源浪费，提高生
产效率。
主要设计参数如下：直径"!"$$ NN ；有效长度
($$ NN；筒体设计压力!!# ?40；设计温度!O+ P；筒
体工作压力!! , ?40；工作温度!O( P；锥体腔设计
压力$!++ ?40；设计温度!-+ P；锥体腔工作压力
$!+ ?40；工作温度!-( P；腐蚀裕度! NN。
, 主要结构
本设备主要由裙座、罐体部分，罐盖部分、错齿
机构、翻转机构及安全联锁机构组成（见图!）。
（!）裙座部分属于非受压件，主要起支承作用，
各进排汽管线穿越裙座，裙座内设有人孔，供检修及
安装方便，+ 个地脚螺栓孔，供固定时用。
（"）罐体部分主要有罐口、筒体、封头、锥体腔、
罐盖限位装置，罐体上还设有压力表、温度计、安全
阀以及与安全联锁相配的排放口。罐口上有沿圆周
万方数据 · "- ·
均布的!" 个凹齿，供与罐盖啮合用，材质选用!"#$
锻件，保证承压的安全性，筒体、封头均采用!"#$%
板，在底封头外缘处有两个蒸汽进出口，而在底封头
内缘处也有两个蒸汽进出口。锥体腔有锥体，大法
兰和与之相连的底板，大法兰与底板靠&amp;amp; 形密封圈
密封。
图!
!’ 裙座；(’ 锥体腔；)’ 胶带胎具；*’ 胶带制品；+’ 调整行程装置；"’ 错齿汽缸；,’ 罐口；-’ 罐盖；.’ 中心轴；!/’ 翻臂；!!’ 翻臂支座；!(’ 翻臂汽
缸；!)’ 配重；!*’ 转盖板；!+’ 限位装置；!"’ 安全连锁。
（)）罐盖部分主要有盖缘、球冠封头、调整行程
装置以及上平板、转盖板、中心轴。盖缘上也设有沿
圆周均布的!" 个凸齿，与罐口上的凹齿啮合与错
开，材质也选用!"#$ 锻件，球冠形封头与盖缘采用
对焊，保证焊接质量，材质为!"#$% 板。调整装置
如图所示，与球冠形封头焊在一起，当装有胶带的胎
具放在底板上时，罐盖关闭，这时上平板，通过调整
行程装置就会紧紧压在胎具上，保证密封性。而且
调整装置与上平板也有小的&amp;amp; 形密封圈，保证紧密
性。
（*）错齿机构是通过连在气缸上的拨杆带动罐
盖上的转盖板，达到罐盖和罐口互相啮合和错开的
目的，错齿气缸型号为01(// 2 !"+ 3 4。
（+）翻转机构主要包括翻臂、翻转支座、配重部
分、翻转气缸。
翻臂与罐盖部分的中心轴连接成为一体，通过
翻转支座与罐耳相连作为的支点，在翻转气缸驱动
下，加上配重部分的作用，使罐盖部分灵活翻转与关
闭。在翻转气缸支架上设有限位装置，保证操作安
全性，翻转气缸型号为01!"/ 2 "// 3 5。
（"）安全联锁机构，用以保证整个操作过程的安
全性，主要在于灵敏度极高的零压开关，当罐内无压
时（!!/" //( #67），零压开关打开，气缸可以得到
电信号进行操作；当罐内有压时（ !"/" //( #67），
零压开关关闭，气缸得不到电信号，无法操作，这样
就保证了安全性。
* 工作原理
将需要硫化的胶带放入罐内，这时罐内显示无
压（零压开关打开），按关盖按扭，翻转气缸得到电信
号进行关盖，显示到位后，再按错齿按扭，错齿气缸
驱动使罐盖与罐口啮合，显示到位后，安全联锁投
入，销杆插入并带动连杆将阀门关闭，这时罐内已经
密闭了，通入饱和蒸气达到一定压力、温度后进行硫
化；硫化完毕进行卸压，罐内有压时，零压开关关闭，
气缸得不到电信号，无法操作，保证安全。当罐内显
示无压时（零压开关打开），按退销按扭，安全联锁插
销拨出，并带动连杆使阀门打开排出余汽，接着进行
错齿与翻转，使罐盖打开，进行下一次硫化。整个的
操作过程是相互联锁的，即上步动作没完成，下步动
作不能进行。
+ 制造、检验、试运行的注意事项
（!）制造部分的关键在于罐口（下转第)+ 页）
· (- ·
869: 立式气控自动开门硫化罐结构设计9;<(/=>;!! (//)
万方数据
条件相同。（!）宏观组织及缺陷
表" 密封焊焊接工艺参数
焊接
方法
层数
焊材直径
（##）
电流极性
电流
（$）
气流量（%&amp;amp; #’(） 送气时间（#’(）
主喷嘴附加保护提前滞后
钨极直径
（##）
氩弧焊) !!*" 直流正接)++ , )"+ )+ , )! !! , !" ! ! !-
表. 管与管板焊缝硬度测试结果
序号位置硬度值（/0）
) 焊缝!)1，!!)，!)2，!)1，!!)
! 管板
母材
热影响区
!)!，!)+，!+3
)1+，)1!，)1-
- 管子
母材
热影响区
)1.，)14，)1-
)14，)11，!+-
)）" 块样，)! 个检查剖面，均无宏观裂纹和未熔
合；
!）熔深（##）：!*!，!*4，!*!，!*+，)*1，!*-，!*)，
-*+，!*!，!*+，!*)，!*"，!*+，!*)，!*+，)*1；平均熔深
"平5 !*)1 ##。
检查结果符合技术条件中的无宏观可见缺陷、
焊缝平均熔深不小于!*+ ## 的要求。
（-）金相组织及缺陷
焊缝与热影响区均无显微裂纹；焊缝无非正常
组织。
由力学性能试验数据可知，所选工艺参数合适，
满足设计要求。为验证密封焊后的强度，做了! 个
试样的拉脱力试验，试验数据见表2。
由拉脱时的拉力可知，密封焊强度满足678$
要求，进一步验证了坡口型式及其焊接工艺参数的
合理性。
" 结语
按照上述确定的工艺参数进行了设备管箱筒
体、换热管与管板的焊接，焊缝成形美观。所有焊接
部分一次合格，焊缝颜色为光亮的银白色，再次验证
了各项工艺参数的合理性和准确性。对产品试板各
项性能试验及组织检查的结果，均符合$987、制造
技术条件的要求。
同时，设备制造过程中锆材的焊接技术，对今后
的设备制造具有借鉴作用，主要表现在：
（)）!.*" ## 厚锆板的焊接成功，改变了国内只
能进行薄板焊接的现状，使得国内对锆材的焊接又
有新的突破；
表2 密封焊拉脱力试验结果
拉力（:;） 断裂位置备注
"-*2+ 管与管板的焊缝拉脱
"4*"+ 管与管板的焊缝拉脱
（!）锆换热管与锆复合管板的焊接技术的突破，
为锆制设备的国产化提供了经验。
该台设备自)111 年投入使用至今，几次检验均
未发现腐蚀现象，设备运转正常，进一步证明设备制
造过程中，采取的工艺参数合理、可靠。
参考文献：
［)］ 美国焊接学会# 焊接手册［8］#
［!］ 美国6<=$ 公司# 锆焊接技术介绍［8］#
［-］ 曾乐# 现代焊接技术手册［8］# 上海：上海科学技术出
版社#
［"］ 黄嘉琥编# 压力容器材料实用手册—特种材料［8］# 北
京：化学工业出版社#
收稿日期：!++- > +3 > !+
作者简介：葛新生（)14. > ），男，工程师，主要从事工程设备
的监理和监造、高耐蚀性金属材料的应用与腐蚀性能研究等
工作，通讯地址：安徽省合肥市长江西路333 号，合肥通用机
械研究所。
（上接第!3 页）与罐盖装配的准确度，保证开关灵活
可靠。中心轴与罐盖为焊后二次加工，可确保同轴
度，翻转气缸装配时，气缸行程需留有. ## 裕量，
这样可以保证翻转关闭时，罐盖与罐口能够相接触。
（!）对锥体腔的压力试验需进行气压，把底板与
大法兰紧固后，用丝堵将底板封住，装入一定量的
水，从底封头内通入压缩气体，如果水没有冒泡，便
证明焊接处没有泄漏。
（-）水压试验合格后进行试运行时，必须将裙座
的地脚螺栓固定住，避免运行时，罐体偏心而失稳。
配重铁应逐渐增加，直到保证操作平稳灵活为止。
收稿日期：!++- > )+ > )+ 修稿日期：!++- > )+ > !.
作者简介：姜忠军（)14+ > ），男，工程师，毕业于抚顺石油学
院化工设备与机械专业，从事压力容器、锅炉的设计与制造
工作，通讯地址：辽宁省盘锦橡塑机械厂。
· -. ·
第!+ 卷第)) 期压力容器总第)-! 期

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