[其他]压力容器扁形螺钉自紧密封装置

说明书

“压力容器扁形螺钉自紧密封装置”适用于中压、高压和超高压压力容器的顶盖密封装置。该装置采用骑缝扁形螺钉连接容器的顶盖和法兰；采用预紧螺栓拉紧锥环塞以压紧密封环实现密封作用。本密封装置具有结构紧凑、重量轻、用材省、加工方便、拆装容易，以及密封性能可靠，便于调节预紧程度，且有良好的自紧密封功能，使密封性能适应容器内介质压力与温度的变化。

本发明属于压力容器顶盖处的密封装置。

该技术领域的密封装置主要由承受容器内压作用的承力构件和法兰与顶盖之间的密封元件所组成。

在已有技术中承力构件形式主要有：

1.大螺栓大螺母结构形式：即用大螺栓大螺母联接顶盖和法兰。这种形式结构庞大笨重，加工困难，费材费工，成本高昂，拆装不便，需大型扳手或专用液压扳手，工人劳动强度大，拆装时间长。

2.卡扎里大螺纹套筒结构形式：顶盖和套筒采用凹凸槽的间断螺纹，虽然拆装还较方便，但加工复杂，结构也庞大，需用大型机床才能进行加工，成本高昂。

3.伍德式法兰凸肩结构：这种形式法兰特别庞大，顶盖也很笨重，且还有复杂的四合环，加工精度要求高，成本昂贵。

4.分块卡箍结构：此结构形式对较大直径压力容器的密封也显得复杂笨重，加工困难，制造成本亦高。

5.骑缝轴向抗剪螺栓结构形式：该结构形式螺栓直径一般较小，容易加工，但在装拆时往往容易发生咬死现象，即使有一个螺钉咬死，也将使顶盖拆装十分困难。

密封元件形式一般有：平垫、双锥环、三角形环、O形环、n形环等多种形式。为了达到预紧密封作用，伍德式密封用吊环螺栓来拉紧顶盖，但顶盖球面与楔型垫加工要求高，且内压作用力全部由顶盖的密封部位支承，很易发生压溃破坏，又如卡扎里密封的顶丝压坏，该方案缺点是预紧方向与内压作用方向相反，其密封性对于容器内部介质温度，压力变化的适应性较差，还有兰州石油化工机械研究所1982年汇编的“高压容器”里记载一种轴向抗剪螺栓O形环密封装置，是依靠顶盖和法兰对密封元件的过盈配合来实现预紧密封作用，该装置预紧程度难以掌握，即使加工精度要求很高，密封仍然不易实现，往往只得拆开重新处理后再装，且还不一定能保证密封效果。又如我国从法国引进的年产30万吨氨合成塔所用大螺栓双锥环密封装置，由于在使用中未能保证密封性，经我国机械工业部通过机械研究所在其双锥环上加几道银丝以后才解决了该装置的泄漏问题。该项改进曾获我国科学发明奖，但由于对该密封装置基本结构形式未作任何改变。故如前所述的大螺栓双锥密封装置结构庞大、制造困难、装拆不便、成本高昂的固有缺点仍然存在。

综上所述已有技术存在的问题，本发明的任务是设计一种构件小、加工容易、密封可靠、装拆方便、制造成本低，可用于氨合成塔、甲醇合成塔、加氢反应器、尿素合成塔以及核反应堆等的中压、高压和超高压压力容器顶盖处的密封装置。

本发明中心内容如附图所示，承受内压力的构件采用扇形螺钉2，该螺钉安装于顶盖5与法兰1之间的环形间隙6沿周向均布的螺孔13中。这种扁形骑缝螺钉，只需用普通工具转动90即可脱离螺纹连接，能避免螺纹咬死，便于顶盖拆装，螺钉构件较小，螺纹攻丝排屑方便，用普通机床即可进行加工;密封元件采用装在顶盖上的预紧螺栓4拉紧锥环塞10挤压密封环8或内、外密封圈11、12，以实现预紧密封的作用，便于调节，随着容器内部介质的升压又能使锥环塞压缩密封环产生自紧密封作用，介质温度，压力愈高其自紧密封作用愈强。

本发明的压力容器密封装置与上述几种已有技术结构形式相比，较好地解决了结构紧凑、重量减轻、节省材料、加工方便、拆装容易、密封可靠、预紧程度便于调节以及制造成本低廉，可广泛用于各种中压、高压压力容器，特别适用于大直径高压容器，如造价高昂的核反应堆等密封装置。

本发明有如下附图：

图1为该压力容器密封装置装配示意图;

图2为环形间隙6，扁形螺孔13及销孔7的局部视图;

图3为锥环塞10与密封环8配合剖面图;

图4为锥环塞10与内、外密封图11、12配合剖面图。