专利名称：一种炉体补强构件的镫形连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于产生蒸汽设备的装置，具体地说，是涉及将补强构件连接到炉体筒壁上的装置。尽管本发明特别适用于螺旋管形筒壁的炉体结构，但应该认识到，本发明也适用于垂直管形筒壁的炉体设备。
产生蒸汽设备，例如大型通用的锅炉，要设置在一个框架内，用该框架来抗衡炉内的气体压力。当炉接近运行温度时，炉壁要在水平方向和垂直方向产生膨胀。此外，随着炉内的压力变化，即或是炉内的压力增加或是炉内的压力减小，都将引起筒壁沿水平方向向内或向外的附加弯曲。
在本领域中习惯的做法是，在炉体的相对的炉壁附近以工字形梁的形式设置补强构件，从而将补强构件固定到炉壁上，以将附近的炉壁保持在一平直状态。一般采用垂直结构和水平结构部件，它们分别称之为垂直和水平补强构件。
由于炉壁温度可从环境温度变化到400℃左右，同时补强构件基本上一直处在环境温度，因此最重要的是要采取措施允许其进行适当的膨胀。这一问题的解决是通过将补强构件装配在筒壁上以这样一种方式实现的，即装配的方式要能允许炉壁可以产生垂直膨胀。而相对的补强构件通过连接装置相互固定，连接装置是处于炉壁温度状态。
一般来说，水平补强构件置于沿炉体筒壁周边的箍套内，它们在整个炉壁高度上垂直地相互间隔开(间隔距离通常为15和40英尺之间)。在炉体的相对置的炉壁上的补强构件在水平方向上通过补强构件拉杆相互连接，以便一个补强构件的反作用力由作用在相对置的炉壁上的那个补强构件的反作用力来抵消，从而能够抗衡作用在炉壁上的压力。习惯上都设置有垂直补强构件，以借助于一可以滑动的连接装置来连接相邻的补强构件，这种滑动能在与一补强构件协同动作的炉体筒壁和补强构件本身之间产生相对的移动。当炉沿一垂直方向膨胀时，对于补强构件的各个高度的作用力是不同的。
由于在炉壁和补强构件之间存在有温度差，所以补强构件距炉壁的距离是好很小，且在其间有隔离。采用称之为镫形连接装置的设备将炉壁和补强构件之间进行这种连接。镫形连接装置在本领域中是一种公知的装置，它能允许气体压力负荷从炉体筒壁传送到补强构件系统，同时又允许锅炉筒壁包层产生不受限制的热膨胀。在美国专利4，395，860和4，059，075中公开了现有的镫形连接装置的结构。这些镫形连接装置可以连接到炉壁上，并用来支撑补强构件同时也用于防止补强构件和炉壁之间的相对的向内或向外移动。
现有技术的设计并不完全令人满意，因为它们还不能够传送由负的炉内气体压力负荷所引起的负荷。此外，常规的设计是其必须固定到一个平直的表面上。大多数设计还有另一个缺点，即，和补强构件相连的接触面积对于承载要求来说还不够大。该设计还存在有一个缺点，就是它要固定到锅炉支撑板上，这就在锅炉支撑板上产生了不期望有的额外负荷。
螺旋管形筒壁炉体的原理是，在不增加管间距离的情况下，通过减少包围炉体所需的管的数目来增加每个管的物质流动。为此将管设置成一定的角度，使管在炉周围形成螺旋形。
在螺旋管形筒壁炉体结构的习惯做法是，仅在炉体的下部提供螺旋形的管结构。炉体筒壁是一种平板和管的结构形式，这就是说这种结构的多个螺旋管是基本上处在同一平面内，并且用一中间的肋片来结合相邻的轴向管段。一般来说，螺旋形管相对于水平面成一定角度的设置，这个角度一般在7°和30°之间。如果没有附加结构来支撑管道，则炉体筒壁的整个重量就要由在相应的肋片和管的中间的焊接点来支撑。
为了避免将重量施加在相应的肋片和轴向管段之间的焊点上，习惯上要设置支撑板，这种支撑板是跨接多个管子以避免加在肋片和管子上的负荷，而加在肋片和管子上的这种负荷甚至可能会压扁通常为圆形的管子。
期望用镫形连接装置连接筒壁和补强构件。镫形连接装置允许在筒壁和补强构件系统之间有相对移动。
本发明的一个目的是提供一种设备，该设备不限制随着锅炉筒壁的热膨胀而产生的移动。
本发明的另一个目的是在补强构件和镫形连接装置之间提供一个平滑滑动的表面。
本发明的再一目的是提供一种设备，它固定到筒壁上而不必固定到一个诸如螺旋管形筒壁支撑板或避部焊接固定点上之类的平直表面上。
本发明的又一个目的是提供一种设备，它能够在正、负两个方向上由锅炉筒壁向补强构件系统传送炉内气体压力负荷。
本发明的又一目的是提供一种现场组装的简单方法，该方法在现场装配期间可对由于公差累积而产生的装配问题进行补偿，并且该方法首次提出在现场组装。
本发明的又一个目的是提供一种镫形连接装置结构，该结构能提供与筒壁的任何主要部分适当接合，因此不受特殊定位的限制。
现已发现，本发明的这些目的和其它目的可以在一个产生蒸汽的设备中实现，该设备包括一个炉体，该炉体具有一个筒壁和至少一个垂直补强构件，该补强构件靠近螺旋管形筒壁的外表面设置。该设备包括衣一个在螺旋管形筒壁和垂直补强构件之间传送力的镫形连接装置。该镫形连接装置包括一个U形板和一个柱形部件，用于将柱形部件安装到垂直补强构件上的装置包括有相互隔开地固定在垂直补强构件上的第一和第二凸块。柱形部件在互相隔开第一和第二凸块之间固定到垂直补强构件上。该设备还包括有将U形板安装在筒壁上的装置。
在本发明的某些形式中，凸块一般是平面形的，并且大致平行地设置。U形板可以包括至少一个大致平面形的面。按照本发明的某些形式，U形板还包括一第二和一第三大致平面形的面。第二和第三大致平面形的面可以相对地隔开设置。第一、第二、和第三大致平面形的面可以大致为正方形。
在本发明的某些形式中，筒壁是一种螺旋管形的筒壁，且用于将U形板安装到螺旋管形筒壁上的装置包括有多个带边缘凹凸的安装片，这些带边缘凹凸的安装片的尺寸和形状制成适合于与螺旋管形筒壁接合的形式。这些带边缘凹凸的安装片可以有两个弧形部分，此两个弧形部分的尺寸和形状制成适合于与螺旋管形筒壁中的相邻的管相接合。
下面通过参照附图及具体实施例将会更好地理解本发明，其中
图1是一种螺旋管形筒壁炉体的简化透视图;
图2是具有在轴向管段之间延伸的支撑板的螺旋管形筒壁的一部分的部分前视图;
图3是一个侧视图，其表示一个断开的垂直补强构件和用于支撑板的支撑片;
图4是一个平面图，其表示出用于按照本发明的一种形式的镫形连接装置的支撑片，并且具体地表示出其与垂直补强构件的配合关系;
图5是一个安装在一个垂直管形筒壁上的镫形连接装置的平面图;
图6是一个现有技术设备的平面图;和图7是图6所示现有技术设备的一个侧视图。
现在参照图1所示，其中表示出一具有螺旋管形筒壁12的炉体10，筒壁12包括有多个通过相应的肋片16连接的轴向管段14。习惯上，炉体的上部有垂直管部13。按照本发明的设备在锅炉筒壁12和水平补强构件系统之间设有一个连接装置，用以抗衡炉内的气压负荷。
现在参照图6和图7所示，其中表示出一个与垂直补强构架22和一螺旋管形筒壁12相结合的现有技术的镫形连接装置。轴向管段14包括有多个相应的管段，它们是由相应的肋片16间隔开。一V形板132固定到多个板上，这些板的外表面设置成与螺旋管形筒壁12中对应的轴向管段14相切。对于这种现有技术结构而言，这种基本上平直的表面是必要的。V形板132还有一个衬套139，衬套139围绕一个带端帽的销钉138设置。该带端帽的销钉138装入位于槽形固定件136的两对置的侧缘内的相应的槽141中。这种结构的一个缺点就是在带端帽的销钉138和槽141的侧缘的厚度约为 3/8 英寸，因此侧缘和带端帽的销钉138只有线接触，只接触带端帽的销钉138的一个极小的轴向部分。
现在参照图2-4所示，垂直补强构件22置于环境温度状态，因此没有任何热膨胀。要求镫形连接装置20能够处理筒壁12和垂直补强构件22的不同的热膨胀。通过在垂直补强构件22的表面上滑动U形板32来调节水平膨胀，即沿水平方向在螺旋管形筒壁12的平面内的膨胀。如图3清晰可见，U形板32有三个大致正方形的平面。换言之，每个面的宽度基本上就是它的高度。三个面包括一个靠近垂直补强构件22的中心面32B。两个相对置的侧面从中心面延伸出，并通过安装片33接合到螺旋管形筒壁12上。
正的和负的炉内气体压力负荷，即沿垂直于螺旋管形筒壁12平面的方向的负荷，都是从螺旋管形筒壁12传送到垂直补强构件22上。柱形部件38通过与两个凸块36的组合安装在垂直补强构件22上，在两个凸块36之间夹持着柱形部件38。柱形部件38和两个凸块36能抗衡任何负的炉内气体压力负荷。具体地说，U形板32与柱形部件38以及螺旋管形筒壁12接合。在U形板32和垂直补强构件22之间的接触能抗衡来自正的炉内气体的负荷。
U形板32最好是固定到螺旋管形筒壁12上，其中不加入支撑板30，支撑板30是装在螺旋管形筒壁12上的。支撑板30是用来支撑螺旋管形筒壁12的。在不存在支撑板30的情况下，相应的肋片16支撑的单个轴向管段14的重量可能是比较大的。虽然很容易将一镫形连接装置连接到支撑板30上，但由于支撑板的30不能支持附加负荷，因此这样的连接是不必要的。
因此，本发明的优选实施例包括有多个带边缘凹凸的安装片33，该安装片33将U型板32连接到螺旋管形筒壁12上。在优选实施例中，每个安装片33具有两个圆弧面，如图3中清晰可见，圆弧面的尺寸和形状设置成适于和两个现邻的轴向管段14相接合。
各个安装片33被焊接到相应的轴向管段14上以及U型板32上，如从图3和图4清晰可见两个这样的安装片33设置在U型板32的外侧边上，支撑板30与多个支撑板安装片31安装在一起，支撑板安装片31和安装片33相类似，并被焊接到相应的轴向管段14和支撑板30之一个上，在优选实施例中两个安装片31安装到两个支撑板30上。
通过柱形部件38来调节垂直膨胀的差别变化，且在U型板32和设置在柱形部件38的轴向端部的两个凸块36之间提供间隙。
按照本发明的装置考虑到相对于连接至筒壁12和连接至垂直补强构件的现场安装的可调整性，本发明提供一种连接至筒壁12不需要诸如支撑板30一类的平面，且不需要承载螺旋管形筒壁的支撑板30。本发明的还一个优点是，其可沿正、负两个方向平衡负荷。
现参见图5所示，其中表示出本发明的另一个实施例，其与一垂直管形筒壁13相结合。在图5表示的本发明的实施例中，U型板32和轴向管段14焊接一起，而不需要带边缘凹凸的板，应当理解，在图5的实施例中，垂直管形筒壁13具有垂直管。
在图2-4的实施例中，安装片33和U形板32之间的焊接可在一定高度范围内进行。这是基于尺寸偏差考虑的。具体而论，这是针对使镫形连接装置20沿螺旋管形筒壁12的平面的水平方向和垂直方向的位置定位的。
可将柱形部件38和凸块36的组合件定位在垂直补强构件22上，从而不管U形部件32固定到螺旋管形筒壁12的什么部件都能提供膨胀的合适间隙。这和现有技术需要V形板132的设计相反，V形板132要固定在一个平直的表面上，即将一个或多个板焊接在管的中间从而得到一个平直的表面。这就要求在制造期间对镫形连接装置进行精确的定位。按照本发明的改进设计则可固定在筒壁的任何位置，因为可将带边缘凹凸板安装片33放在两个轴管段14之间并且该安装片33还可在某一位置接触到U形板32，以便进行充分的焊接。
如果不必把镫形连接装置20固定到支撑板30上，则可将装置20固定在任何一个位置。根据不存在炉内气体压力在支撑板30上产生的不期望的负荷分量。
由于安装片33直接焊接到螺旋管形筒壁12上，因此这个镫形连接装置20能够从筒壁向补强构件传送正的和负的负荷。
上面已经参照所示的优选实施例描述了本发明。该设备所属领域的技术人员可能会从中获得教益并做出其它的改变。但这些改变都被认为是包括在该说明书公开的内容的范围内，本发明将进一步由下述的权利要求书限定。
权利要求
1.一种产生蒸汽的设备，其包括一个炉体，该炉体具有一个筒壁和至少一个垂直补强构件，该补强构件靠近所述螺旋管形筒壁的外表面；一个镫形连接装置，用于在所述螺旋管形筒壁和所述垂直补强构件之间传送力，所述镫形连接装置包括有一个U形板和一个柱形部件，用于将所述柱形部件安装在所述垂直补强构件上的装置包括有相互间隔开地固定到所述垂直补强构件上的第一和第二凸块，所述柱形部件在间隔开的所述第一和第二凸块之间固定到所述垂直补强构件上；以及用于将所述U形板固定到所述筒壁上的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述凸块大致为平面形的并且大致相互平行。
3.如权利要求2所述的设备，其中，所述U形板包括有至少一个大致为平面形的面。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述U形板包括有一个第二大致为平面形的面。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述U形板包括有一个第三大致为平面形的面。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述第二和第三大致为平面形的面相互隔开并对置设置。
7.如权利要求6所述的设备，其进一步包括所述第一大致为平面形的面大致为正方形。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述第二和第三大致为平面形的面大致为正方形。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述筒壁是一种螺旋管形筒壁，将所述U形板安装在所述螺旋管形筒壁上的所述装置包括有一个带边缘凹凸的安装片，安装片的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁接合。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述带边缘凹凸的安装片具有两个弧形部分，弧形部分的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁中的相邻的管接合。
11.如权利要求2所述的设备，其中，所述筒壁是一种螺旋管形筒壁，且将所述U形板安装在所述螺旋管形筒壁上的所述装置包括有多个带边缘凹凸的安装片，安装片的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁接合，所述带边缘凹凸的安装片具有两个弧形部分，弧形部分的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁中的相邻的管接合。
12.如权利要求3所述的设备，其中，所述筒壁是一种螺旋管形筒壁，且将所述U形板安装在所述螺旋管形筒壁上的所述装置包括有多个带边缘凹凸的安装片，安装片的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁接合，所述带边缘凹凸的安装片具有两个弧形部分，弧形部分的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁中的相邻的管接合。
13.如权利要求4所述的设备，其中，所述筒壁是一种螺旋管形筒壁，且将所述U形板安装在所述螺旋管形筒壁上的所述装置包括有多个带边缘凹凸的安装片，安装片的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁接合，所述带边缘凹凸的安装片具有两个弧形部分，弧形部分的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁中的相邻的管接合。
14.如权利要求5所述的设备，其中，所述筒壁是一种螺旋管形筒壁，且将所述U形板安装在所述螺旋管形筒壁上的所述装置包括有多个带边缘凹凸的安装片，安装片的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁接合，所述带边缘凹凸的安装片具有两个弧形部分，弧形部分的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁中的相邻的管接合。
15.如权利要求6所述的设备，其中，所述筒壁是一种螺旋管形筒壁，且将所述U形板安装在所述螺旋管形筒壁上的所述装置包括有多个带边缘凹凸的安装片，安装片的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁接合，所述带边缘凹凸的安装片具有两个弧形部分，弧形部分的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁中的相邻的管接合。
16.如权利要求7所述的设备，其中，所述筒壁是一种螺旋管形筒壁，且将所述U形板安装在所述螺旋管形筒壁上的所述装置包括有多个带边缘凹凸的安装片，安装片的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁接合，所述带边缘凹凸的安装片具有两个弧形部分，弧形部分的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁中的相邻的管接合。
17.如权利要求8所述的设备，其中，所述筒壁是一种螺旋管形筒壁，且将所述U形板安装在所述螺旋管形筒壁上的所述装置包括有多个带边缘凹凸的安装片，安装片的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁接合，所述带边缘凹凸的安装片具有两个弧形部分，弧形部分的尺寸和形状制成适合于与所述螺旋管形筒壁中的相邻的管接合。
全文摘要
一种产生蒸汽的设备，该设备包括一炉体(10)，和一个镫形连接装置(20)，镫形连接装置用于在螺旋管形筒壁(12)和垂直补强构件(22)之间传送力，该装置包括有U形板(32)和柱形部件(38)，将柱形部件(38)安装到垂直补强构件上的装置包括有间隔开固定到垂直补强构件上的第一和第二凸块(36)；柱形部件(38)在凸块(36)之间固定到垂直补强构件上；以及将U形板(32)安装到筒壁上的装置。
文档编号F22B37/20GK1096091SQ9312151
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