因過渡圓弧半徑遠小于球體半徑,故其受力狀況較上述兩種封頭差,通常只用于壓力較低、直徑較大的容器。
無折邊球形封頭是一塊深度較小的球面體,結構簡單、制造方便。但在它與筒體的連接處由于形狀突變而存在很高的局部應力,故只適用于直徑較小、壓力較低的容器上。
2、錐形封頭:介質中含有顆粒狀、粉末狀物質或粘稠液體的容器,為便于物料匯集及卸料,容器底部常采用錐形封頭;有時為保證氣體介質在容器中均勻分布或改變流體流速,也采用錐形封頭。錐形封頭有帶折邊和無折邊等三種(圖2—7略)。無折邊錐形封頭是一段圓錐體,圓錐體與圓筒體直接連接造成形狀突變而引起局部應力過高,故適用于壓力較低且錐體半頂角小于300的場合。帶折邊的錐形封頭是在錐體與圓筒體之間有一圓弧的折邊,可以降低局部應力。
3、平板封頭:受力時強度最低,相同直徑、相同壓力下所需厚度最大,除用作人孔蓋、手孔蓋外,一般很少采用。
管殼式熱交換器的管板起著殼程封頭的作用。
三、法蘭
由于生產工藝需要和安裝檢修的方便,不少容器需采用可拆的連接結構,如壓力容器的端蓋與筒體之間、接管與管道之間的連接。這時通常采用法蘭結構。法蘭通過螺栓、楔口等連接件壓緊密封件保證容器的密封。故法蘭連接是由法蘭、螺栓、螺母及密封元件所組成的密封連接件。
法蘭按照所連接的部件可分為容器法蘭及管法蘭。前者用于容器的端蓋與筒體連接;后者用于接管(管道)與管道之間的連接。法蘭按其整體性程度分成三種形式:整體法蘭、松式法蘭和任意式法蘭。法蘭按其密封面形式又可分為平面法蘭、凹凸面法蘭及榫槽面法蘭。
密封元件放在兩肝蘭接觸面之間或封頭與筒體頂部的接觸面之間,借助于螺栓等連接件壓緊力可達到密封的目的。按其所用材料的不同分為非金屬密封元件(石棉墊、橡膠O型環等)、金屬密封元件(紫銅墊、鋁墊、軟鋼墊等)和組合式密封元件(鐵包石棉墊、鋼絲纏繞石棉墊等)。按其截面形狀又可分為平墊片、三角形墊片、八角形墊片、透鏡式墊片等。
不同的密封元件和不同的連接件相組配,構成了各種不同的密封結構。
1、強制密封:通過堅固端蓋與筒體法蘭的聯接螺栓等強制方式將密封面壓緊,從而達到密封的目的,如平墊密封、卡扎里密封等。
2、自緊密封:利用容器內介質的壓力使密封面產生壓緊力來達到密封目的。它的密封力隨著介質壓力的增大而增大,因而在較高的壓力下也能保持可靠的密封性能,如組合式密封、“O”形環密封、“C”形環密封、“B”形環密封、楔形密封、八角墊和橢圓墊密封、平墊自緊密封、伍德密封、氮氣式密封等。
3、半自緊密封:既利用容器內介質的壓力,又利用堅固件的聯接使密封面產生壓緊力來達到密封的目的,如雙錐密封就屬于此。
四、接管
為適應壓力容器安全運行及生產工藝的需要而設置于封頭(端蓋)及筒體上,用于介質的進出、安全附件的安裝等。
五、人孔、手孔
根據結構、介質等情況,壓力容器需設置人孔或手孔等檢查孔,用于容器的定期檢驗、檢查或清除污物。人孔和手孔按其其形狀可分為圓形及橢圓形兩種;按其封閉形式可分為外閉式及內閉式兩種。
六、支座
支座是用于支承容器重量并將它固定在基礎上的附加部件,其結構形式決定于容器的安裝方式,容器重量及其他載荷,一般分為三大類:即立式容器支座、臥式容器支座及球形容器支座。立式支座中最常見的有懸掛式支座(耳式支座)、支承式支座及裙式支座主要用于高大的直立容器(塔類)。臥式容器支座的結構形式主要有鞍式支座、支承式支座等。支承式支座只適用于小型容器;鞍式支座常用于大中型容器;圈座適用于薄壁容器及多于兩個支承的長容器。球容器中常見的有裙式支座和柱式支座。裙式支座一般用于小型的球型容器。
第三節  幾種典型壓力容器結構介紹
一、攪拌式反應鍋
攪拌式反應鍋是應用比較廣泛的一種容器,通常稱作反應容器,其結構如圖2—13所示略。
攪拌反應鍋通常由鍋體、夾套或蛇形管、攪拌器、傳動裝置等組成。其操作一般是間歇式的。一種或幾種反應物料由端蓋上加料口加入,在攪拌器攪拌的條件下加速混合,完成物理、化學反應。如果因工藝需要加熱或冷卻,可在夾套或蛇形管內通入加熱蒸汽或冷卻水、冷凍劑。反應完成后物料由下部出料口排出。
1、反應鍋體
鍋體的筒體部分為圓筒形結構,端蓋及下部封頭(鍋底)大多采用橢圓封頭,也有時為半球形封頭。端蓋與筒體之間利用容器法蘭連接。為適應生產工藝需要,端蓋上設置進料口、窺視鏡、照明燈孔、安全附件接口、備用接口等,下封頭底部設置出料口。鍋體一般由碳鋼制成;對需承受高溫、高壓的鍋體可采用耐高溫及高強度的材料制造;對于有腐蝕性或有特殊要求的介質常用不銹鋼制造或采用搪瓷的方法。
2、加熱(冷卻)裝置
為適應生產工藝需要,保證反應過程的順利進行,經常需加熱或冷卻。反應鍋是一種供加熱或冷卻的容器。它通常采用夾套結構,在夾套內通加熱流體或冷卻水(冷凍劑),有時還在鍋內設置加熱(冷卻)蛇形管。夾套一般采用碳鋼制作,夾套筒體亦為圓筒形。鍋體下封頭采用橢圓形或半球形封頭。夾套體上設置加熱(冷卻)流體進、出口、測溫孔等。蛇形管安裝于鍋內與物料直接接觸,對于腐蝕性介質應采用耐腐蝕鋼管制作。
3、攪拌裝置(攪拌器)
攪拌裝置也是攪拌式反應鍋的重要組成部分。攪拌的效果直接關系到化學反應的速度。針對物料性質的不同,采用的攪拌器形式也各不相同,常用的有錨式、槳式、渦輪式、推進式等。
4、傳動裝置
傳動裝置由電動機及減速機組成,它為攪拌裝置提供動力。基型號、功率決定于工藝要求。
5、攪拌式反應鍋用的支座有兩種:一是耳式支座;另一是支承式支座。具體可按安裝位置而定。
二、列管式換熱器
列管式換熱器屬于管殼式換熱器;冷、熱流體從管內(管程)及管間(殼程)流過,達到間接換熱的目的。它是換熱容器中常用的一種。
列管式換熱器的種類很多,根據結構特點的不同可分為剛性和具有溫差補償的兩在類。對于溫差不大的多采用剛性結構的固定管板式換熱器,這是最常見的一各結構形式。當管壁與殼壁溫度相差較大時,必須裝設補償裝置,常用的有帶膨脹節的固定管板式、浮頭式、填料涵式及U形管式換熱器。
列管式換熱器主要由筒體、管板、管束、封頭(端蓋)等部分組成。
1、筒體
換熱器的筒體通常用鋼板卷制焊接而成,根據介質特性可用碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、有色金屬制作,并設有流體進出口接管、儀表接管等。
2、管束
管束由無縫管組成,材質通常為優質碳素鋼或不銹鋼,管壁為冷熱流體熱量交換的界面。