УПЛОТНЕННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ЕМКОСТИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
PACKED STRUCTURE OF HIGH PRESSURE RESERVOIR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к уплотненной конструкции емкости высокого давления, которая содержит трубчатый корпус, имеющий дно, открытый конец и крышку, которая закрывает открытый конец, конкретно к уплотнительной конструкции емкости высокого давления, которая нагревается до высокой температуры, например приблизительно 250-400°C.
Предпосылки изобретения
В качестве устройства для полимеризации смолы используется емкость высокого давления, изображенная на фиг.2 или 3. Эта емкость высокого давления содержит полый корпус 10, имеющий дно, емкость в вертикальном положении, имеющую открытый конец 11, и крышку 20, которая закрывает открытый конец 11. Открытый конец 11 корпуса 10 емкости выполнен с наружным фланцем 14, наружная периферийная часть крышки 20 соединяется с наружным фланцем 14, и открытый конец 11 и крышка 20 соединяются вместе с помощью болтов 1 и гаек 2.
В качестве крышки 20 используются полусферическая или полуэллиптическая крышка, изображенная на фиг.2, и крышка в форме толстой пластины, изображенная на фиг.3. В любой из них, как показано на фиг.4, используются сварные кольцевые прокладки 5 для повышения эффективности уплотнения в емкости высокого давления между крышкой 20 и открытым концом 11 корпуса 10 емкости. Сварными кольцевыми прокладками 5 являются тонкие металлические кольца, которые используются в положении, в котором две прокладки перекрываются внахлестку друг с другом, наружные периферийные концы 5a, 5a на стороне прилегающих поверхностей прокладок выступают, кроме того, от частей на стороне неприлегающих поверхностей прокладок, и уплотнение полностью выполняется посредством сварки наружных периферийных концов 5a, 5a. Хотя фиг.4 изображает схематический вид, в котором крышка, изображенная на фиг.2, увеличена, те же сварные кольцевые прокладки 5 используются как раз в крышке 20, изображенной на фиг.3.
Кроме того, рубашки (не показаны), через которые проходит нагретое масло с высокой температурой, например приблизительно 250-400°, дополнительно предусмотрены на верхней поверхности крышки 20 и на наружной периферийной поверхности корпуса 10 емкости. Кроме того, во внутренней части емкости высокого давления поддерживается состояние с высокой степенью разряжения, и сырьевой материал принудительно проходит через часть крышки 20. Смола полимеризуется внутри корпуса 10 емкости из сырьевого материала, и эта смола выгружается через нижний конец корпуса 10 емкости.
Когда техническое обслуживание и ремонт, например промывание внутренней части корпуса 10 емкости, осуществляется в такой емкости высокого давления, болты 1 и гайки 2, которые закрепляют открытый конец 11 корпуса 10 емкости и крышку 20, отвинчивают и сварное соединение наружных периферийных концов 5a, 5a сварных кольцевых прокладок 5 удаляют.
Даже в устройстве для наполнения сжиженного газа или вещества под давлением используется емкость высокого давления той же конфигурации, как указанная конфигурация.
Раскрытие настоящего изобретения
Проблемы, решаемые настоящим изобретением
Емкость высокого давления расширяется при нагревании до высокой температуры, например приблизительно 250-400°C, и емкость высокого давления сжимается, когда нагревание заканчивается. Следовательно, сварные кольцевые прокладки 5, используемые между корпусом 10 емкости и крышкой 20, подвергаются тепловому расширению и сжатию.
Однако поскольку трудно равномерно регулировать температуру корпуса 10 емкости и крышки 20, верхняя и нижняя сварные кольцевые прокладки 5 отличаются степенью теплового сжатия, и в результате создается тепловое напряжение. В таком случае сварные части сварных кольцевых прокладок 5 могут растрескаться вследствие теплового напряжения, и может образоваться зазор. При прохождении окружающего воздуха в емкость высокого давления через этот зазор в смоле, полимеризованной внутри корпуса 10 емкости, будут увеличиваться неоднородные продукты, которые не имеют заданное качество, то есть будет ухудшаться качество продукта.
По этой причине емкости высокого давления, в которых форма поперечного сечения наружных периферийных концов 5a, 5a сварных кольцевых прокладок 5 выполнена круглой, сделаны таким образом, что сварные части не растрескиваются, даже если создано тепловое напряжение в сварных кольцевых прокладках 5 вследствие теплового расширения и сжатия. Однако вертикальная неравномерная усадка, вызванная в сварных кольцевых прокладках 5, установленных в емкости высокого давления большого размера, внутренний диаметр которой превышает 4 м, является большой.
Следовательно, целью настоящего изобретения является создание уплотнительной конструкции емкости высокого давления, выполненной с возможностью надежно поддерживать эффективность уплотнения, даже если происходят тепловое расширение и сжатие.
Способы решения проблемы
В соответствии с настоящим изобретением описывается уплотненная конструкция емкости высокого давления, которая включает в себя полый корпус, имеющий дно, открытый конец и крышку, закрывающую открытый конец. Кольцевые пазы и выступы, вставленные друг в друга, образованы на внутренней и наружной сторонах соединительных поверхностей открытого конца корпуса емкости и крышки, вентиляционное отверстие образовано между внутренним выступом и наружным выступом, отверстие для подачи воздуха для подачи инертного газа образовано в крышке или корпусе емкости, и прилегающие поверхности на внутренней стороне внутреннего выступа и внутреннего паза находятся в контакте «металл-металл», и прокладки удерживаются между выступами и пазами.
В соответствии с данной уплотнительной конструкцией емкости высокого давления кольцевые пазы и выступы, вставляемые друг в друга, образованы на внутренней и наружной сторонах прилегающих поверхностей открытого конца корпуса емкости и крышки, кольцеобразное вентиляционное отверстие, заполняемое инертным газом, образовано между внутренним выступом и наружным выступом, и прокладки удерживаются между выступами и пазами. Таким образом, отсутствует сварная часть, и даже когда происходит тепловое сжатие, уплотнение может быть надежно выполнено, так что окружающий воздух не может проходить в корпус емкости через часть, подвергаемую тепловому сжатию.
Кроме того, соединительные поверхности на внутренней стороне внутренних выступа и паза находятся в контакте «металл-металл». Таким образом, поскольку смола, которая прошла в корпус емкости, не застаивается на прилегающих поверхностях, смола может полимеризоваться без изменения. Кроме того, даже если степень закрепления является недостаточной вследствие погрешностей изготовления, прокладки, удерживаемые между двойными выступами и пазами, предотвращают прохождение окружающего воздуха в емкость высокого давления. Кроме того, даже когда инертный газ подается в вентиляционное отверстие, образованное между обоими выступами, через отверстие для подачи воздуха и этот инертный газ проходит в емкость высокого давления, окружающий воздух не будет проходить в емкость высокого давления.
Кроме того, в уплотнительной конструкции емкости высокого давления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы крышка была образована посредством выполнения за одно целое корпуса крышки и корпуса рамы, соединяемого с открытым концом корпуса емкости, и корпус рамы был образован с обоими выступами. В соответствии с данной уплотнительной конструкцией емкости высокого давления выступы образованы на корпусе рамы, выполненном за одно целое с корпусом крышки. Таким образом, выступы можно легко образовать.
Кроме того, в уплотнительной конструкции емкости высокого давления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы внутренняя часть корпуса рамы, соединенного с крышкой, была образована при помощи вогнутой криволинейной поверхности. В соответствии с данной уплотнительной конструкцией емкости высокого давления вогнутая криволинейная поверхность образована на корпусе рамы. Таким образом, угловая часть не образуется внутри корпуса крышки, и может быть предотвращено застаивание сырьевого материала, принудительно проходящего в емкость высокого давления, на пограничном участке между корпусом крышки и корпусом рамы.
Кроме того, в уплотнительной конструкции емкости высокого давления настоящего изобретения предпочтительно прокладкой, удерживаемой между внутренними выступом и пазом, является прокладка с металлической оболочкой, и прокладкой, удерживаемой между наружными выступом и пазом, является набивка сальника. В соответствии с данной уплотнительной конструкцией емкости высокого давления прокладка с металлической оболочкой, имеющая высокое тепловое сопротивление, используется в качестве прокладки, удерживаемой между внутренними выступом и пазом. Таким образом, уплотнительная конструкция почти не деформируется. В результате соединительные поверхности на внутренней стороне внутренних выступа и паза могут удерживаться в контакте металл к металлу. С другой стороны, набивка сальника, соответственно используемая на участке, к которому приложено растягивающее усилие, используется в качестве прокладки, удерживаемой между наружными выступом и пазом. Таким образом, наружные стороны корпуса емкости и крышки, закрепляемые вместе с помощью болтов и гаек, могут быть уплотнены соответствующим образом.
Преимущество настоящего изобретения
В соответствии с уплотнительной конструкцией емкости высокого давления кольцеобразные пазы и выступы, вставляемые друг в друга, образованы на внутренней и наружной сторонах соединительных поверхностей открытого конца корпуса емкости и крышки, кольцеобразное вентиляционное отверстие, заполняемое инертным газом, образовано между внутренним выступом и наружным выступом, и прокладки удерживаются между выступами и пазами. Таким образом, эффективность уплотнения может повыситься, даже когда прокладки не сварены, и может быть предотвращено прохождение окружающего воздуха в корпус емкости даже при тепловом сжатии. Следовательно, поскольку сырьевой материал, принудительно прошедший в емкость высокого давления, нагревается в состоянии, в котором окружающий воздух не проходит в емкость высокого давления, могут быть получены продукты, имеющие заданное качество, и эффективность может быть увеличена.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает увеличенный вид в разрезе основных элементов, иллюстрирующий один вариант осуществления уплотнительной конструкции емкости высокого давления настоящего изобретения.
Фиг.2 изображает схематический вид в разрезе, иллюстрирующий пример емкости высокого давления.
Фиг.3 изображает схематический вид в разрезе, иллюстрирующий пример емкости высокого давления, отличный от указанной емкости высокого давления.
Фиг.4 изображает увеличенный вид в разрезе основных элементов, иллюстрирующий уплотнительную конструкцию обычной емкости высокого давления.
Ссылочные номера
10 - корпус емкости
11 - открытый конец
11a - паз
11b - паз
20 - крышка
20a - корпус крышки
21 - корпус рамы
21a - выступ
21b - выступ
30 - вентиляционное отверстие
31 - отверстие для подачи воздуха
51a - прокладка
51b - прокладка
Предпочтительные варианты осуществления для выполнения настоящего изобретения
Один вариант осуществления уплотнительной конструкции емкости высокого давления настоящего изобретения будет описан со ссылкой на чертежи. Необходимо отметить, что описание будет сделано посредством обозначения подобными ссылочными номерами в качестве общепринятых ссылочных номеров подобных элементов. Как показано на фиг.2 или 3, данная емкость высокого давления также содержит корпус 10, имеющий дно, емкость в вертикальном положении, выполненную с открытым концом 11, крышку 20, которая закрывает открытый конец 11, и наружный фланец 14, образованный на открытом конце 11 корпуса 10 емкости, который с наружным периферийным участком крышки 20 закреплен с помощью болтов 1 и гаек 2.
Кроме того, для надежного поддержания эффективности уплотнения в корпусе 10 емкости корпус 10 емкости имеет уплотнительную конструкцию, изображенную на фиг.1. Эта уплотнительная конструкция выполнена на каждой из прилегающих поверхностей открытого конца 11 корпуса 10 емкости и крышки 20 и выполнена вокруг двойных кольцеобразных пазов 11a и 11b и выступов 21a и 21b, которые вставлены друг в друга.
Кольцеобразные пазы 11a и 11b образованы на прилегающей поверхности открытого конца 11 корпуса 10 емкости, и кольцеобразные выступы 21a и 21b образованы на корпусе 21 рамы, предусмотренной в корпусе 20a крышки. Корпус 21 рамы имеет тот же внутренний диаметр, что и внутренний диаметр открытого конца 11 корпуса 10 емкости, и соединен с корпусом 20a крышки посредством сварки и т.п. Когда выступы 21a, 21b образованы на корпусе 21 рамы и соединены с корпусом 20a крышки, выступы 21a и 21b могут быть легко образованы на корпусе 20a крышки.
Кроме того, в положении, в котором выступы 21a и 21b соответственно вставлены в пазы 11a и 11b, между внутренним выступом 21a и наружным выступом 21b образуется кольцеобразное вентиляционное отверстие 30. Внутренняя часть вентиляционного отверстия 30 выполнена с возможностью заполнения инертным газом, например азотом, который подается через отверстие 31 для подачи воздуха. Отверстие 31 для подачи воздуха открыто на поверхности крышки 20 и соединено с трубкой (не показана). Отверстие 31 для подачи воздуха образовано на открытом конце 11 корпуса 10 емкости вместо крышки 20.
Кроме того, прилегающие поверхности корпуса 21 рамы крышки 20 и открытого конца 11 корпуса 10 емкости соединены вместе на внутренней стороне внутренних выступа 21a и паза 11a посредством контакта «металл-металл». Поскольку прилегающие поверхности приведены в плотный контакт друг с другом посредством контакта по металлу, предотвращено застаивание сырьевого металла, который прошел в емкость высокого давления, между корпусом 21 рамы крышки 20 и открытым концом 11 корпуса 10 емкости.
Кроме того, прокладки 51a и 51b удерживаются между выступами 21a и 21b и пазами 11a и 11b. Даже если степень закрепления прокладок является недостаточной вследствие погрешностей изготовления, прокладки 51a и 51b предотвращают прохождение окружающего воздуха в емкость высокого давления. Кроме того, пазы 11a и 11b образованы на прилегающих поверхностях открытого конца 11 корпуса 10 емкости, и прокладки 51a и 51b вставляются в пазы 11a и 11b с возможностью спуска в них. Таким образом, прокладки 51a и 51b не смещаются.
В качестве внутренней прокладки 51a, например, используется прокладка с металлической оболочкой, чтобы можно было поддерживать контакт по металлу. Прокладкой с металлической оболочкой является прокладка, полученная посредством покрытия внутренней части, например, выполненной из неасбестового амортизирующего материала, тонкой металлической пленкой, например, из мягкой стали, меди, никеля или алюминия, которая содержит элемент, тепловое сопротивление которого является высоким.
С другой стороны, в качестве наружной прокладки 51b, например, используется набивка сальника, чтобы наружная сторона, на которой болты 1 и гайки 2 закрепляются вместе, могла уплотняться соответствующим образом. Набивка сальника представляет собой набивку сальника, формованную из различных типов присадок для смазочных масел и спекания с использованием неорганических волокон или органических волокон в качестве основного компонента, и используется при приложении силы натяжения.
Кроме того, внутренняя периферия корпуса 21 рамы образована при помощи вогнутой криволинейной поверхности таким образом, что угол не образуется на пограничном участке между корпусом рамы и корпусом 20a крышки. Вогнутая криволинейная поверхность предотвращает застаивание жидкого сырьевого материала, принудительно проходящего в емкость высокого давления, на внутреннем угле крышки 20.
При закрытии крышкой 20 открытого конца 11 корпуса 10 емкости в емкости высокого давления, выполненного с такой уплотнительной конструкцией, выступы 21a и 21b вставляются в пазы 11a и 11b с прокладками 51a и 51b, удерживаемыми между ними, и болты 1 и гайки 2 закрепляются вместе с внутренними прилегающими поверхностями, находящимися в контакте «металл-металл». Кроме того, при подаче инертного газа в вентиляционное отверстие 30 через отверстие 31 для подачи воздуха жидкий сырьевой материал принудительно проходит в корпус 10 емкости через часть крышки 20. Поскольку этот сырьевой материал, который принудительно прошел в корпус емкости, не застаивается благодаря контакту «металл-металл», между корпусом 21 рамы и открытым концом 11 корпуса 10 емкости или вогнутой криволинейной поверхности корпуса 21 рамы полимеризуется смола высокого качества без образования в ней геля.
Кроме того, даже когда корпус 10 емкости и крышка 20 расширяются при нагревании емкости высокого давления и сжимаются при окончании нагревания, то поскольку пазы 11a и 11b и выступы 21a и 21b вставляются друг в друга и прокладки 51a и 51b удерживаются между выступами и пазами 21a, 21b, 11a и 11b, зазор не образуется между корпусом 10 емкости и крышкой 20. Кроме того, поскольку инертный газ не проходит в корпус 10 емкости через вентиляционное отверстие 30, окружающий воздух не проходит в корпус емкости. Таким образом, в емкости высокого давления полимеризуется смола высокого качества.
Во время технического обслуживания и ремонта, например промывания внутренней части корпуса 10 емкости, болты 1 и гайки 2, которые закрепляют вместе корпус 10 емкости и крышку 20, развинчивают и крышку 20 снимают. При этом прокладки 51a и 51b могут быть удалены из открытого конца 11 корпуса 10 емкости.
Настоящее изобретение не ограничивается указанным вариантом осуществления, и возможны различные изменения в объеме подробного описания настоящего изобретения, изложенного в формуле изобретения. Например, данная емкость высокого давления также может быть использована не только в качестве устройства для производства полимеров, но и в качестве устройства, которое заполняется сжиженным газом или веществом под давлением.
Кроме того, емкость высокого давления может быть выполнена подобным образом не в вертикальном положении, а в горизонтальном положении и в наклонном положении. Кроме того, выступы 21a и 21b и пазы 11a и 11b могут быть образованы не только в количестве двух, но и трех или более.
Применяемость в производственных условиях
Уплотнительная конструкция емкости высокого давления настоящего изобретения может эффективно использоваться для емкости высокого давления, которая используется в качестве устройства для полимеризации смолы при высокой температуре 250-400°C или устройства, которое заполняется сжиженным газом или веществом под давлением.