专利名称:压力容器进出物料开口流态化接管凸缘及其压力容器的制造方法
【专利摘要】压力容器进出物料开口接管流态化凸缘及其压力容器，接管凸缘包括有凸缘本体，凸缘本体设置有内凹的环形台阶面，环形台阶面的中心开设有通孔，环形台阶面沿周向均匀分布有螺栓孔，接管凸缘的内壁面呈锥面设置、且位于通孔中心线上方的上锥面呈流线型的圆滑结构，接管凸缘与压力容器的壳体对接组焊，接管凸缘的对接结构为圆滑过渡结构。压力容器，包括有筒体、设置于筒体两端的封头以及进出物料开口，进出物料开口连接有开口接管凸缘，开口接管凸缘为上述压力容器进出物料开口流态化接管凸缘。该接管凸缘能够同时兼顾受内压、耐疲劳、不堵料、易焊接和低成本，使得压力容器既耐疲劳，而且不积聚物料堵塞进出口，使得压力容器的使用寿命延长。
【专利说明】压力容器进出物料开口流态化接管凸缘及其压力容器
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于石油炼制与化工、煤化工、化肥工业、及其它各种化工、空调、空冷、电力设施设备等中的各种高温高压反应器或换热器【技术领域】，特别涉及一种存在载荷循环或操作参数经常波动的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘及其压力容器。
【背景技术】
[0002]压力容器壳体上都有开口接管，按容器工艺参数的大小及接管功能的区别、接管结构有所不同。由于压力容器经常在高温高压下操作，或者有循环反复操作，所以开口接管必须具有持久的高强度和优良的密封性。
[0003]传统的压力容器的开口接管，仅在与压力容器的壳体焊接的一段增加了壁厚。当厚壁管所需规格不是标准尺寸时，采用相近规格的厚壁管加工而成，或者采用锻件制造。
[0004]如图1所示的传统的压力容器开口接管，压力容器的壳体I上通过角焊缝4组焊有厚壁加强段2的开口接管3，开口接管3内靠近压力容器的壳体I内壁处是直角结构5。上述结构存在以下问题:一是只能承受内压作用，不耐疲劳；二是由于开口接管3内靠近压力容器的壳体I的内壁处是一直角结构5，必将积聚物料，粘性流体易堵塞。
[0005]另外，现有技术中有将开口接管内靠近压力容器的壳体内壁处改进为圆锥形结构，其锥角由物料的自锁角决定，不会积聚物料，但是这种结构是整个圆周的圆锥形结构，不但减少了孔内靠近压力容器的壳体内壁处的有效金属，也使得螺栓孔底部与圆锥形结构内表面的有效厚度减少，明显削弱了接管凸缘的强度，对设备安全运行潜在威胁，如果通过提高材料强度来弥补削弱的接管凸缘的强度，不但使接管凸缘与压力容器的壳体之间出现异种钢焊接接头，质量不易保证，而且也出现了两种连接件之间的物理性能差异和力学性能差异，不利于耐疲劳，还增加了制造成本。容易形成表面的结构外貌削弱过度，实际的隐形刚度差异拉大，弊多利少。
[0006]因此，研发一种能够同时兼顾受内压、耐疲劳、不堵料、易焊接等技术要求和低成本的经济性要求的应用于石油化工领域反应器的物料进出开口接管与压力容器壳体之间连接结构具有重要的工程意义。
实用新型内容
[0007]本申请的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够同时兼顾受内压、耐疲劳、不堵料、易焊接和低成本的压力容器进出物料开口接管流态化凸缘及其压力容器。
[0008]本申请的目的通过以下技术方案实现:
[0009]提供了压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，所述接管凸缘包括有凸缘本体，所述凸缘本体设置有内凹的环形台阶面，所述环形台阶面的中心开设有通孔，所述环形台阶面沿周向均匀分布有螺栓孔，所述接管凸缘的内壁面呈锥面设置、且位于所述通孔中心线上方的上锥面呈流线型的圆滑结构，所述接管凸缘与压力容器的壳体对接组焊，所述接管凸缘的对接结构为圆滑过渡结构。
[0010]其中，位于所述通孔中心线下方的下锥面由锥面部分和流线型的圆滑结构部分组成。
[0011]其中，位于所述通孔中心线下方的下锥面中的锥面部分的边缘弧长为下锥面边缘总弧长的1/18?1/3。
[0012]其中，位于所述通孔中心线下方的下锥面中的锥面部分的边缘弧长为下锥面边缘总弧长的1/6?1/3。
[0013]其中，位于所述通孔中心线下方的下锥面中的锥面部分的边缘弧长为下锥面边缘总弧长的1/6。
[0014]其中，位于所述通孔中心线下方的下锥面中的流线型的圆滑结构设置于所述通孔中心线的正下方、且以竖直中心线为对称中心线。
[0015]其中，所述流线型的圆滑结构为弓形状、抛物线状或者倒圆角状。
[0016]其中，所述螺栓孔跨水平中心线和竖直中心线分布设置。
[0017]其中，所述螺栓孔的数量为四的整数倍。
[0018]还提供了压力容器，包括有筒体、设置于筒体两端的封头以及进出物料开口，所述进出物料开口连接有开口接管凸缘，其中，所述开口接管凸缘为上述任一项所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘。
[0019]本申请的有益效果:与现有技术相比，接管凸缘的内壁面为锥面设置，且位于所述通孔中心线上方的上锥面呈流线型的圆滑结构，既使靠近压力容器的壳体内壁处圆滑、降低应力集中，又可最大程度保留有效金属，使得接管凸缘高度可适当降低，缓和接管凸缘与压力容器的壳体之间的结构突变程度，有利于接管凸缘承受疲劳载荷，承受内压，同时作为进出物料开口的接管凸缘的内壁上锥面为流线型的圆滑结构，使得物料在流线圆滑方向改变流动方向产生轻微的扰流漩涡在惯性作用下更易进出，提高物料进出效率不堵塞进出口，而又不会诱导急剧的流态变化，不会引起物料和流道的强烈摩擦和冲刷，下锥面不全部做圆滑处理，而是最低部分锥面保留圆锥面，最大程度保留其结构的稳定性，同时物料在最低部分锥面无法自锁。本申请的压力容器由于采用上述接管凸缘使得该压力容器既耐疲劳，而且不积聚物料堵塞进出口，使得压力容器的使用寿命延长。
【附图说明】
[0020]利用附图对本申请作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本申请的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
[0021]图1是现有传统技术中的配对法兰的结构示意图。
[0022]图2是本申请的一种压力容器进出物料开口流态化接管凸缘的一个视角的结构示意图。
[0023]图3是本申请的一种压力容器进出物料开口流态化接管凸缘的另一视角的局部结构示意图。
[0024]在图1、图2和图3中包括有:
[0025]压力容器的壳体1、厚壁加强段2、开口接管3、角焊缝4、直角结构5 ;
[0026]凸缘本体6、环形台阶面7、螺栓孔8、通孔9、上锥面10、下锥面11、圆滑过渡12、通孔中心线13、竖直中心线14、水平中心线15、下锥面的锥面部分16、对接组焊缝17、
[0027]凸缘高度h、凸缘本体的外圆D1、过渡坡口的外圆D2、壳体的内直径Φ。
【具体实施方式】
[0028]结合以下实施例对本申请作进一步详细描述。
[0029]实施例1。
[0030]压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，如图2和图3所示，其为中心线水平、凸缘密封面竖直安装结构，所述接管凸缘与压力容器的壳体I通过对接组焊缝17焊接，所述接管凸缘的对接结构为圆滑过渡12，所述接管凸缘包括有凸缘本体6，所述凸缘本体6设置有内凹的环形台阶面7，所述环形台阶面7的中心开设有通孔9，所述环形台阶面7沿周向均匀分布有螺栓孔8，所述接管凸缘的内壁面呈锥面设置、且位于所述通孔中心线13上方的上锥面10呈流线型的圆滑结构。其中，开口接管凸缘与压力容器的壳体I采用对接组焊焊接的方式，相比现有技术中的角焊缝更容易焊头，而且也能通过目前的检测手段检查焊缝内部的质量。开口接管凸缘可以采用锻件或者厚壁管的结构，大规格尺寸的接管凸缘一般以锻件为主。与现有技术相比，接管凸缘的内壁面为锥面设置，且位于所述通孔中心线13上方的上锥面10呈流线型的圆滑结构，既使靠近压力容器的壳体I内壁处圆滑、降低应力集中，又可最大程度保留有效金属，使得接管凸缘高度h可适当降低，缓和接管凸缘与压力容器的壳体I之间的结构突变程度，有利于接管凸缘承受疲劳载荷，承受内压，同时作为进出物料开口的接管凸缘的内壁上锥面10为流线型的圆滑结构，使得物料在流线圆滑方向改变流动方向产生轻微的扰流漩涡在惯性作用下更易进出，提高物料进出效率不堵塞进出口，也避免物料急剧转弯引起碰撞粉碎或强烈冲刷损伤内壁，下锥面11不做圆滑处理最大程度保留其结构的稳定性。
[0031]另，接管凸缘上对接组焊缝17的圆滑的过渡坡口 12的外圆D2与其凸缘本体6的外圆Dl的差为60-100mmo
[0032]具体的，位于所述通孔中心线13下方的下锥面11由锥面部分16和流线型的圆滑结构部分组成。在下锥面11保留一部分的锥面即可，使得物料在自重作用下往下流，没必要整个圆周都设置自锁角的圆锥面，不仅能够保证不积聚物料，而且还节省工艺和成本。
[0033]具体的，位于所述通孔中心线13下方的下锥面11中的锥面部分16的边缘弧长为下锥面11边缘总弧长的1/18?1/3。在下锥面11保留一部分的锥面即可，使得物料在自重作用下往下流，没必要整个圆周都设置自锁角的圆锥面，不仅能够保证不积聚物料，而且还节省工艺和成本。
[0034]具体的，位于所述通孔中心线13下方的下锥面11中的锥面部分16的边缘弧长为下锥面11边缘总弧长的1/6?1/3。在下锥面11保留一小部分的锥面即可，使得物料在自重作用下往下流，没必要整个圆周都设置自锁角的圆锥面，不仅能够保证不积聚物料，而且还节省工艺和成本。
[0035]具体的，位于所述通孔中心线13下方的下锥面11中的锥面部分16的边缘弧长为下锥面11边缘总弧长的1/6。最优技术方案，使得物料在自重作用下往下流，没必要整个圆周都设置自锁角的圆锥面，不仅能够保证不积聚物料，而且还节省工艺和成本。
[0036]具体的，位于所述通孔中心线13下方的下锥面11中的流线型的圆滑结构设置于所述通孔中心线13的正下方、且以竖直中心线14为对称中心线。受力均匀。
[0037]具体的，所述流线型的圆滑结构为弓形状、抛物线状或者倒圆角状。能够使靠近压力容器的壳体I内壁处圆滑、降低应力集中，又可最大程度保留有效金属，使得接管凸缘高度h可适当降低，缓和接管凸缘与压力容器的壳体I之间的结构突变程度，有利于接管凸缘承受疲劳载荷，受内压，而且不易积聚物料堵塞进出口。
[0038]具体的，所述螺栓孔8跨水平中心线15和竖直中心线14分布设置。与外管线连接的螺栓孔8跨中线均布，整体改善凸缘的受力状况，耐疲劳，延长使用寿命。
[0039]具体的，所述螺栓孔8的数量为四的整数倍。优选的，所述螺栓孔88的数量为八个。改善手里状况、稳定性好，利于耐受内压的作用的影响，延长使用寿命。
[0040]本压力容器进出物料开口流态化接管凸缘的制造过程:
[0041](I)按图2初步设计接管凸缘结构尺寸，根据压力容器工艺参数对初步凸缘结构进行应力分析，调整细部尺寸使应力分布均匀，且疲劳校核通过；
[0042](2)选择锻件，制造锻件毛坯，对毛坯进行热处理，粗加工后经无损检测合格；
[0043](3)精加工接管凸缘，通过模板检测半径为R的流线形的圆滑结构，但是其与壳体I的内直径Φ配合成一体的内圆弧面适当留有余量；
[0044](4)组焊接管凸缘与壳体1，当壳体I实际内直径变化时，通过手工打磨凸缘留下的余量，使其与壳体I内壁圆滑一致；
[0045](5)检测接管凸缘与壳体I的组焊焊缝，合格后对对接组焊缝17进行消除应力热处理。
[0046]所述压力容器进出物料开口流态化接管凸缘为安装上述制造方法所得。
[0047]实施例2。
[0048]一种压力容器，包括有筒体、设置于筒体两端的封头以及进出物料开口，所述进出物料开口连接有开口接管凸缘，其中，所述开口接管凸缘为实施例1所述的一种压力容器进出物料开口流态化接管凸缘。该压力容器既耐疲劳，而且不积聚物料堵塞进出口，使得压力容器的使用寿命延长。
[0049]最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。
【权利要求】
1.压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于:所述接管凸缘包括有凸缘本体，所述凸缘本体设置有内凹的环形台阶面，所述环形台阶面的中心开设有通孔，所述环形台阶面沿周向均匀分布有螺栓孔，所述接管凸缘的内壁面呈锥面设置、且位于所述通孔中心线上方的上锥面呈流线型的圆滑结构，所述接管凸缘与压力容器的壳体对接组焊，所述接管凸缘的对接结构为圆滑过渡结构。2.根据权利要求1所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于:位于所述通孔中心线下方的下锥面由锥面部分和流线型的圆滑结构部分组成。3.根据权利要求2所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于:位于所述通孔中心线下方的下锥面中的锥面部分的边缘弧长为下锥面边缘总弧长的1/18?1/3。4.根据权利要求3所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于--位于所述通孔中心线下方的下锥面中的锥面部分的边缘弧长为下锥面边缘总弧长的1/6?1/3。5.根据权利要求4所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于:位于所述通孔中心线下方的下锥面中的锥面部分的边缘弧长为下锥面边缘总弧长的1/6。6.根据权利要求2至5中任意一项所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于:位于所述通孔中心线下方的下锥面中的流线型的圆滑结构设置于所述通孔中心线的正下方、且以竖直中心线为对称中心线。7.根据权利要求6所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于:所述流线型的圆滑结构为弓形状、抛物线状或者倒圆角状。8.根据权利要求1所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于:所述螺栓孔跨水平中心线和竖直中心线分布设置。9.根据权利要求1所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘，其特征在于:所述螺栓孔的数量为四的整数倍。10.压力容器，包括有筒体、设置于筒体两端的封头以及进出物料开口，所述进出物料开口连接有开口接管凸缘，其特征在于:所述开口接管凸缘为权利要求1至9中任意一项所述的压力容器进出物料开口流态化接管凸缘。
【文档编号】F16J12-00GK204284426SQ201420641452
【发明者】陈孙艺 [申请人]茂名重力石化机械制造有限公司