專利名稱：鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是用于輸油管道清管系統(tǒng)的設(shè)備，涉及管道系統(tǒng)(F17D)。
輸油管道為提高輸送能力，確保安全運(yùn)行，必須要在管道系統(tǒng)中配備清管系統(tǒng)。而盲板則是清管系統(tǒng)的主要設(shè)備。幾十年來(lái)先后在清管系統(tǒng)中采用過(guò)多種盲板，如大螺紋型、牙嵌型、卡箍型及環(huán)鎖型。環(huán)鎖型盲板與其他型相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、安全可靠、重量輕及使用方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種較好的結(jié)構(gòu)形式。但現(xiàn)用盲快尚有二點(diǎn)不足其一，鎖環(huán)斷面由于受結(jié)構(gòu)及承載能力的要求不可能太小，而鎖環(huán)又要近貼頭蓋槽底，故開閉機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)桿拉力較大，該力對(duì)頭蓋槽面產(chǎn)生較大的彎矩，并由此而產(chǎn)生較大的反力，從而又增加了調(diào)節(jié)桿的拉力，結(jié)果使調(diào)節(jié)桿的拉力很大，操縱板手費(fèi)力大；其二，現(xiàn)有盲板均用軸向開閉方案，對(duì)于某些口徑的盲板是可行的，但當(dāng)壓力加大時(shí)，其開閉操縱力也將增大，甚至到根本行不通。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種高強(qiáng)度、開閉快速、省力，且可適用于高壓大口徑管道的盲板。
環(huán)鎖型快開盲板的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要是由半球狀頭蓋〔3〕、轉(zhuǎn)臂〔2〕、兩個(gè)半園形鎖環(huán)〔4〕、筒體〔5〕、密封圈〔7〕和開閉機(jī)構(gòu)構(gòu)成的。頭蓋開啟時(shí)，鎖環(huán)利用兩個(gè)半園環(huán)端部的開閉機(jī)構(gòu)收縮至頭蓋凹槽內(nèi)，頭蓋關(guān)閉時(shí)，開閉機(jī)構(gòu)將鎖環(huán)放松，且撐開至貼緊。
環(huán)鎖的開閉機(jī)構(gòu)由雙向開閉調(diào)節(jié)桿〔1〕、活節(jié)塊〔8〕、支架〔12〕以及鎖環(huán)〔4〕組成。當(dāng)需要打開頭蓋時(shí)，擰轉(zhuǎn)雙向開閉調(diào)節(jié)桿使兩端活節(jié)塊產(chǎn)生軸向位移，鎖環(huán)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是先平移，隨后便轉(zhuǎn)成為單支點(diǎn)非均勻彎曲，最后為部分均勻彎曲。鎖環(huán)平移只需要克服鎖環(huán)與頭蓋、筒體間的摩擦力，此力較小。從單支點(diǎn)非均勻彎曲到部分均勻彎曲階段，除了上述摩擦力外，還要克服鎖環(huán)的彎矩，故所需調(diào)節(jié)桿拉力較大。要減少開閉機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)桿的拉力，就是要減小鎖環(huán)的彎矩。其辦法有在鎖環(huán)與頭蓋槽底間加襯板、徑向開閉及齒狀錐環(huán)鎖三種方案。同時(shí)，為了提高強(qiáng)度安全系數(shù)，此三種方案的頭蓋和筒體的材質(zhì)均可采用鍛鋼。
在鎖環(huán)與頭蓋槽底間加襯板，主要是為了克服鎖環(huán)在單支點(diǎn)非均勻彎曲到部分均勻彎曲階段彎矩大的不足。襯板的外形為弧狀板條，貼于頭蓋槽底，且在對(duì)應(yīng)于鎖環(huán)〔4〕的中心部位。襯板的寬度與鎖環(huán)相近。厚度要考慮開頭蓋時(shí)鎖環(huán)加襯板的厚度能收入頭蓋槽底，且不致使槽底太深而影響頭蓋的強(qiáng)度。襯板的弧長(zhǎng)也應(yīng)恰當(dāng)擇擇，與鎖環(huán)等長(zhǎng)，則等于未加，太短了又減小操縱力有限。一般選擇襯板弧長(zhǎng)在鎖環(huán)弧長(zhǎng)的 1/4 到 2/3 。襯板的材質(zhì)一般用帶鋼，也可用其他硬金屬材料。
現(xiàn)有盲板開閉機(jī)構(gòu)是在軸向布局，這種結(jié)構(gòu)在開閉時(shí)，鎖環(huán)所受彎矩大，針對(duì)此問(wèn)題，本實(shí)用新型的第二種方案是將盲板的開閉機(jī)構(gòu)設(shè)置在筒體的徑向，且頭蓋與筒體均用鍛鋼。開閉機(jī)構(gòu)徑向布局的具體結(jié)構(gòu)有二種其一如圖3、圖4所示，是支架〔12〕固連于鎖環(huán)〔4〕的端頭，并伸出筒體〔5〕外，對(duì)應(yīng)處的筒體上留有缺口(如圖1所示)，支架端頭開槽，槽內(nèi)夾有帶螺母的活節(jié)塊〔8〕，活節(jié)塊與支架槽壁由定位螺釘〔9〕定位，調(diào)節(jié)桿〔1〕穿過(guò)兩根鎖環(huán)端頭的活節(jié)塊上的雙向螺母。其二如圖5、圖6所示，是直接在鎖環(huán)端頭開槽，槽內(nèi)有帶螺母的活節(jié)塊〔8〕，活節(jié)塊通過(guò)兩根螺釘〔9〕與鎖環(huán)鉸鏈，調(diào)節(jié)桿穿過(guò)兩個(gè)鎖環(huán)端的活節(jié)塊上的雙向螺母，對(duì)應(yīng)開閉機(jī)構(gòu)處的筒體上留有合適的缺口。
徑向布局的開閉機(jī)構(gòu)的開閉力等于環(huán)鎖的開閉力，克服了有害的附加彎矩，同時(shí)，由于開閉機(jī)構(gòu)在徑向，調(diào)節(jié)桿開閉力之力臂增加了，相當(dāng)于又增加了一個(gè)有益的彎矩，相應(yīng)地減小了原環(huán)鎖開閉力。而且由于鎖環(huán)與開閉機(jī)構(gòu)交接處的彎矩較小，這對(duì)于環(huán)鎖張開時(shí)保證與筒體接觸面的均勻性要求來(lái)說(shuō)，是十分有利的。
本實(shí)用新型的第三種方案是用齒狀錐環(huán)作鎖環(huán)，但這必須是在鎖環(huán)強(qiáng)度允許的前提下。具體是在鎖環(huán)的外側(cè)加工若干缺口，以降低鎖環(huán)的剛性，從而減小環(huán)鎖的開閉力。鎖環(huán)外側(cè)的缺口數(shù)和缺口深度受環(huán)鎖強(qiáng)度的限制，不能太多、太深；但缺口數(shù)太少，或缺口太淺則減小開閉力又太小。一般來(lái)說(shuō)缺口數(shù)最少為二個(gè)，其布局可以是均勻分布，也可采用鎖環(huán)中部比兩端的密度大。缺口一般不宜開口太大，否則會(huì)影響盲板的閉鎖性能。其形狀為園弧狀。而缺口的深度最大不超過(guò)鎖環(huán)厚度的 1/2 。
上述三種減小開閉機(jī)構(gòu)操縱力的方案，適用于高壓及各種口徑的管道。同時(shí)，此三種方案對(duì)盲板密封的設(shè)計(jì)無(wú)影響，密封圈可以設(shè)計(jì)成多種形式，使密封效果最佳。
在進(jìn)行盲板的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不能用常規(guī)材料力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算，必須采用符合客觀實(shí)際的多彈性體接觸問(wèn)題的有限元混合法，同時(shí)要考慮疲勞斷裂問(wèn)題。用這種方法分析得知，快開盲板的頭蓋、筒體與鎖環(huán)接觸區(qū)周圍的環(huán)槽根部是危險(xiǎn)區(qū)域，在設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)解決的是合理地選擇上述減小開閉力的方案以及頭蓋、筒體和環(huán)鎖的幾何尺寸的合理匹配，并從結(jié)構(gòu)上盡量減小峰值應(yīng)力及適當(dāng)?shù)膭偠取?br> 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是使環(huán)鎖型快開盲板的強(qiáng)度安全系數(shù)增大，密封性能好，開閉機(jī)構(gòu)的開閉力減小，使操縱力減小，加快了開閉速度，并可承受疲勞載荷；如果采用本實(shí)用新型所列二種以上方案的組合時(shí)，則效果會(huì)更佳；該實(shí)用新型可適用于高壓及各種口徑的管道，且?guī)追N方案的加工制造都較容易。


圖1帶襯板的快開盲板端面圖圖2帶襯板的快開盲板剖面圖圖3帶支架的徑向開閉機(jī)構(gòu)圖圖4帶支架的徑向開閉機(jī)構(gòu)剖視圖圖5鎖環(huán)端頭徑向開閉機(jī)構(gòu)圖圖6鎖環(huán)端頭徑向開閉機(jī)構(gòu)剖視圖圖7齒狀錐環(huán)鎖其中1調(diào)節(jié)桿2轉(zhuǎn)臂3頭蓋4環(huán)鎖5筒體6襯板7密封圈8活節(jié)塊9螺釘10螺母11缺口12支架
權(quán)利要求1.一種由頭蓋、環(huán)鎖、筒體和開閉機(jī)構(gòu)構(gòu)成的鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板，其特征是(1)在環(huán)鎖與頭蓋槽底間加有襯板；(2)開閉機(jī)構(gòu)為徑向布局；(3)鎖環(huán)的外側(cè)成齒狀。
2.如權(quán)利要求1所述的鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板，其特征是襯板位于每只鎖環(huán)的中心部，其材質(zhì)為鋼材或其他硬金屬。
3.如權(quán)利要求1和2所述的鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板，其特征是襯板為弧狀板條，其寬度與鎖環(huán)相近，長(zhǎng)度為鎖環(huán)的1／4到2／3。
4.如權(quán)利要求1所述的鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板，其特征是支架固連于鎖環(huán)端頭，并伸出筒體外，支架端頭開槽，槽內(nèi)夾有帶螺母的活節(jié)塊，活節(jié)塊與槽側(cè)壁有定位螺釘。
5.如權(quán)利要求1所述的鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板，其特征是在鎖環(huán)端頭開槽，槽內(nèi)有帶螺母的活節(jié)塊，活節(jié)塊通過(guò)兩根螺釘與鎖環(huán)槽壁鉸鏈。
6.如權(quán)利要求1所述的鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板，其特征是鎖環(huán)外側(cè)的缺口為園弧狀，其深度最大不超過(guò)鎖環(huán)厚度的1／2。
7.如權(quán)利要求1和6所述的鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板，其特征是每個(gè)鎖環(huán)上的缺口在二個(gè)以上，其位置為均勻布局。
8.如權(quán)利要求1和6所述的鍛鋼環(huán)鎖型快開盲板，其特征是每個(gè)鎖環(huán)上的缺口在二個(gè)以上，其位置布局是鎖環(huán)中部密度較兩端為大。
專利摘要本實(shí)用新型是用于輸油管道清管系統(tǒng)的快開盲板。它主要由鍛鋼制的頭蓋、筒體、鎖環(huán)和開閉機(jī)構(gòu)構(gòu)成。為減少開閉機(jī)構(gòu)操縱力，本實(shí)用新型公開了三種實(shí)用方案，即在鎖環(huán)與頭蓋槽底間加襯板、開閉機(jī)構(gòu)徑向布局和鎖環(huán)采用齒狀錐環(huán)。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有環(huán)鎖快開盲板的不足，使強(qiáng)度安全系數(shù)增大，密封性能好，開閉操縱力減小，從而加快了開閉速度，并可承受疲勞載荷。
文檔編號(hào)F17D1/00GK2033081SQ8820273
公開日1989年2月22日 申請(qǐng)日期1988年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月2日
發(fā)明者趙廣森, 劉崇德, 秦義, 黃昌華, 李文綺 申請(qǐng)人:石油工業(yè)部管道勘察設(shè)計(jì)院, 重慶大學(xué)