专利名称：一种用于螺旋管形筒壁炉体的抗震/抗风式炉筒挡块的制作方法
技术领域：
本发明一般来说是涉及产生蒸汽的设备，更具体地说本发明涉及一种炉筒挡块，其用于传递由作用在这种设备上的地震扰动或强风所产生的负荷。地震扰动能产生一个水平负荷，该负荷是锅炉重量的函数。
典型的炉体结构具有水平补强构件，这些水平补强构件安装在炉体筒壁周边的箍套内，并且是沿炉壁的整个高度在铅直方向上间隔开(隔开的距离通常在15和40英尺之间)。炉筒挡块通常设置在两、三个水平补强构件与筒壁之间。炉筒挡块同螺旋管形筒壁和水平补强构件之间的镫形连接装置不同，其必须能传递剪切负荷。
本发明非常适用于具有螺旋管形筒壁结构的炉体。螺旋管形筒壁炉体的设计是通过减少包围炉体所需的管子的数目来增加每根管子的物质流动，而同时又不增加管子间的距离。为此使管子呈一定角度并使管子围绕炉体呈螺旋形设置。例如，如果使管子呈30°的角度设置，就可使其覆盖炉壁所需的管数减少到 1/2 。针对特定应用场合选择的角度一般是在7°和30°之间变化。螺旋管形筒壁的一个优点是每根管子都是整个筒壁的一部分，这就是说，每根管子的作用都是一个围绕燃烧室四壁的集热器。
常规的炉筒挡块是笨重且厚的焊接结构，该焊接结构被焊接到炉体筒壁上。这样的结构会产生热应力，从而导致炉体筒壁的破裂和失效。
螺旋管形筒壁炉体的动力锅炉能够极快地改变功率输出。功率输出的这种快速改变导致筒壁温度的极其迅速的变化。正因为这一原因，在设计本发明的设备(例如炉筒挡块)时特别注意到了热应力的问题。
另一个在设计中要考虑的问题是最后组装期间的现场装配问题。本发明特别适用于使炉体先在工厂内进行部分组装，然后在工作场地完成最后的组装。因为该设备的尺寸相当大，所以公差累计问题极为尖锐。
本发明的一个目的是减少或消除在锅炉部件迅速地或以不同速率改变温度时所产生的热应力的问题。
本发明的另一目的是提供能用简化的方法进行现场组装，这种组装方法基本上消除现场最后组装中出现的装配问题。
现已发现，本发明的目的可使通过一种炉筒挡块将由管子和肋片组成的炉壁以及一个水平补强构件结合来实现，该炉筒挡块包括有第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板;将第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板固定到相关筒壁上的装置，以及一个具有第一和第二对置的、大致平行的、平面的、间隔开的侧缘的U形板。第一和第二侧缘分别间隔开设置，并且大致平行于第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板。该设备还包括有将U形部件的和第一和第二侧缘分别连接到第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板上的装置，以及将U形板刚性连接到相关的水平补强构件上的装置。
将U形部件的第一和第二侧缘分别连接到第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板上的装置可允许有约0.020英寸的相对移动。将U形部件的第一和第二侧缘分别连接到第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板上的装置可以包括有多个螺栓和螺母。
按本发明的某些形式，相关的筒壁是一种具有分别通过肋片相联接的多个轴向管段的螺旋管形筒壁，将第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板固定到相关筒壁上的装置包括多个插入垫板，这些插入热板设置在沿侧向相邻的管子中间，并且其上具有和管子大致相切的外端面，将第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板焊接到多个插入垫板和筒壁的管子上。每个插入垫板都可以有逐渐变细的轴向端部。
将U形板刚性连接到相关的水平补强构件上的装置可以包括一个大致的铅直板，该铅直板垂直于第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板。该装置还可包括一第一和/或一第二大致水平板，该水平板大致平行于第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板并且焊接到该大致的铅直板上。第一和第二板可布置在大致同一个平面内。在螺栓上可装配有垫片。
按照本发明的某些实施例，相关的筒壁是一种铅直筒壁，而第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板是带边缘凹凸的板，将这些带边缘凹凸的板焊接到筒壁的铅直管子上。
通过参照下列附图及具体实施例的描述将会更好地理解本发明的结构特点及其他目的，其中
图1是表明具有螺旋管形筒壁的炉体的一个简化示意图;
图2是按照本发明的一种形式的一个水平补强构件的侧视图;
图3是沿图2中的3-3线截取的正剖面图;
图4是沿图3中4-4线截取的焊接在两个相邻管子之间的插入垫板的剖面图;
图5是沿图4中5-5线截取的剖面图;和图6是装在一种铅直管炉壁上的、本发明另一种形式的安装板条的透视图。
现在参照图1所示，其中表示有一个炉体10，该炉体有一个螺旋管形筒壁12，筒壁12包括有多个由相应的肋片16连接的轴向管段14。通常，筒壁的上部具有铅直管13。
图2-5表示出按照本发明的一种形式的炉筒挡块组件17。因地震和风产生的负葆经由炉筒挡块组件17自螺旋管形筒壁12传递给水平补强构件20。如图3-5中清晰可见，插入垫板28是细长的并且具有圆滑的轴向端部28A(如图5清晰可见)。如图3所示，轴向端部28A也是带锥度的(逐渐变尖)，以便将其装配到轴向管段14中。它的正面28B一般是平面形的，且设置在轴向管段14上时，二者之间呈相切的关系。插入垫板28在形状上有点象用于开启啤酒罐的、口语中称之为“起子”的那种工具的形状。
由此可见，大致按水平方向分组布置有多个插入垫板28就可为两上沿大致水平方向间隔开的、平行安装的板条30提供一个安装表面。因此把安装板条30焊接在螺旋管形筒壁12和插入垫板28的上面，将在每个安装板条30的每一侧缘上形成有基本上是连续的焊接。其结果是，这种安装方式要比只在螺旋管形筒12上设置安装板条30并且只焊接与轴向管段14相切的那些部位优越得多。
为了将产生的热应力减至最小，安装板条30有一个最小的合理厚度，该厚度与针对特定应用场合预估作用力相适应。该最小厚度必须能把相应的安装板条30维持在与螺旋管形筒壁12的温度尽可能相同的温度上。
因为炉筒挡块17的其余部分具有很大的热质量而对螺旋管形筒壁12的温度反应很慢，因此强烈期望它与安装板条30基本上形成热隔离。因此，安装板条30是通过许多螺栓34和螺母36连接到一U形板32上的。这种连接还包括设在相应螺栓34上的垫片38。垫片38减少了热传导并简化了现场组装工作。
将U形板32的尺寸和形状确定成使其能和螺旋管形筒壁隔开，而形成热隔离。在水平补强构件20和U形板32之间的连接是通过铅直板41和处于同一平面内的第一和第二水平板42、43完成的。由图中可以看出，铅直板41垂直于同一平面内的水平板42、43。水平板43和水平板42一样都焊接到铅直板41上。每个板又都焊接到U形板32上，并且还要焊接到一个平面板46上。平面板46焊接到水平补强构件20上。由此可以看出，这种具体的焊接结构有很大的热质量，并且因此具有与安装杆30隔热的必要性。
应该认识到，在各个安装板条30和U形板32之间的空间、以及在U形板32和螺旋形筒壁12之间的空间提供热隔离都是很重要的，并且对于提供现场安装可调节性现场装配也是很重要的。
在安装板条30和U形板32之间使用螺栓而不采用焊接也是很重要的，因为这样做不仅减少了热传导，而且还能允许出现少量的相对移动。虽然这种相对移动可能小到0.020英寸，但本领域的技术人员应该认识到，焊接连接在类似的负荷下就可能很容易地发生破裂。
按照本发明的另一个实施例，一铅直管形筒壁50包括有铅直的轴向管段14组成，轴向管段14由相应的肋片16连接，而筒壁50具有平面的、相互平行并且间隔开的带边缘凹凸的连接板44焊接到筒壁50上。在带边缘凹凸的连接板44上设有孔44A，用于接纳螺栓34和该设备在另一实施例中设在各个安装板条30之间的其余部分。这样一来，就可在一个具有铅直管形筒壁50的炉体上体现本发明的优点。
本发明的提供有良好的现场可调节性，并且提供一种不会在筒壁12中或炉筒挡块17中引入过大热应力的结构。具体而言，本发明既可应用到螺旋管形炉壁上，又可应用到铅直管形炉壁上。
参照以上所示优选实施例所描述的本发明。该设备所属领域的技术人员可望从中取得教益，做出其它的改变。这些改变都被认为是包括在本说明书所公开的范围内，且将通过本发明以下的权利要求书来限定。
权利要求
1.一种炉筒挡块，其用将由管子及肋片组成的炉壁和水平补强构件相结合，其特征在于，该炉筒挡块包括第一和第二大致平行的且平面的、相互间隔开的板；将所述第一和第二大致平行的、平面的、相互间隔开的板固定到相关的筒壁上的装置；一个U形板，该U形板具有第一和第二对置的、大致平行的、平面的、相互隔开的侧缘，所述第一和第二侧缘相互隔开布置，并基本上平行于所述第一和第二大致平行的、平面的、相互间隔开的板；将所述U形板的所述第一和第二侧缘分别连接到所述第一和第二大致平行的、平面的、相互间隔开的板上的装置；以及将所述U形板刚性地连接到相关的水平补强构件上的装置。
2.如权利要求1所述的装置，其中，用于将所述U形板的所述第一和第二侧缘分别连接到所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板上的所述装置允许有0.020英寸左右的相对移动。
3.如权利要求2所述的装置，其中，将所述U形板的所述第一和第二侧缘分别连接到所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板上的所述装置包括有多个螺栓和螺母。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述相关的筒壁是一种螺旋管形筒壁，该筒壁具有多个通过肋片分别连接的轴向管段，而用于将所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板固定以该相关筒壁上的所述装置包括有多个插入垫板，这些插入垫板设置在沿侧向相邻的管子中间并且具有与管子大致相切的外端面，将所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板焊接到多个所述插入垫板和筒壁的管子上。
5.如权利要求1所述的装置，其中，所述相关的筒壁是一种螺旋形筒壁，该筒壁具有多个通过肋片分别连接的轴向管段，且用于将所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板固定到该相关筒壁上的所述装置包括有多个插入垫板，这些插入垫板设置在沿侧向相邻的管子中间并且具有和管子大致相切的外端面，以及将所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板焊接到多个所述插入垫板和筒壁的管子上。
6.如权利要求2所述的装置，其中，所述相关的筒壁是一种螺旋形筒壁，该筒壁具有多个通过肋片分别连接的轴向管段，且用于将所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板固定到该相关筒壁上的所述装置包括有多个插入垫板，这些插入垫板设置沿侧向相邻的管子中间并且具有和管子大致相切的外端面，以及将所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板焊接到多个所述插入垫板和筒壁的管子上。
7.如权利要求3所述的装置，其中，所述相关的筒壁是一种螺旋形筒壁，该筒壁具有多个通过肋片分别连接的轴向管段，且用于将所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板固定到该相关筒壁上的所述装置包括有多个插入垫板，这些插入垫板设置在沿侧向相邻的管子中间并且具有和管子大致相切的外端面，以及将所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板焊接到多个所述插入垫板和筒壁的管子上，所述插入垫板是大致平面的且具有用于与相关的筒壁相接合的带凹凸弯曲的轴向端部。
8.如权利要求7所述的装置，其中，每个所述插入垫板都有逐渐变细的轴向端部。
9.如权利要求8所述的装置，其中，将所述U形板刚性地连接到所述相关的水平补强构件上的所述装置包括有一第一大致铅直的板，该板大致垂直所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板。
10.如权利要求9所述的装置，其中，将所述U形板刚性地连接到所述相关的水平补强构件上的所述装置包括有一第一大致水平板，该板大致平行于所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板并且焊接到所述大致铅直板上。
11.如权利要求10所述的装置，其中，将所述U形板刚性地连接到所述相关的水平补强构件上的所述装置包括一个第二大致水平板，该板大致平行于所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板，并且焊接到所述大致铅直板上。
12.如权利要求11所述的设备，其中，所述第一和第二板大致设置在同平面内。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述设备进一步还包括设在所述螺栓上的垫片。
14.如权利要求1所述的设备，其中，相关的筒壁是一个铅直管形筒壁，而所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板是焊接到其铅直管子上的带边缘凹凸的连接板。
15.如权利要求2所述的设备，其中，相关的筒壁是一个铅直管形筒壁，而所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板是焊接到其铅直管子上的带边缘凹凸的连接板。
16.如权利要求3所述的设备，其中，相关的筒壁是一个铅直管形筒壁，而所述第一和第二大致平行的、平面的、间隔开的板是焊接到其铅直管子上的带边缘凹凸的连接板。
全文摘要
一种炉筒挡块，其用于使一个由管子和肋片组成的筒壁(12)以及水平补强构件(20)相配合，其包括有二个大致平行的、平面的、间隔开的板(42，43)；将板(42，43)固定到相关筒壁上的装置；以及一种U形板(32)，该U形板具有两个对置的大致平行的、平面的、间隔开的侧缘，各侧缘大致平行于各板(42，43)；将U形板的各侧缘分别连接到各板(42，43)上的装置(34，36)，以及将U形板刚性地连接到相关水平补强构件上的装置。
文档编号F22B37/66GK1096089SQ9312151
公开日1994年12月7日 申请日期1993年12月29日 优先权日1992年12月29日
发明者R·G·佩恩 申请人:燃烧工程有限公司