CN108118128A - 一种位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置 - Google Patents
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Abstract
一种位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置，主要包括有上封板、分流阻尼板、导水板、稳流层壁板、耐火喷嘴安装板、第一O型密封圈、第二O型密封圈、冷却水层、导水柱、筒节、喷嘴、进水口、外壳、螺栓A、冷却小车、螺栓B、压紧螺栓、螺母、压紧板A、压紧板B、承重台和底座。本发明结构简单、拆卸、维修方便；减弱因重力因素带来的供水压力的失衡；保证进入每个集流喷射单元的水流均匀稳定，很大程度上节约生产成本，实现了更多的核沸腾换热，高的冷却能力一定程度上保证了筒节的径向冷却均匀性；保证筒节轴向冷却均匀性，减少正火、回火和空冷等热处理工艺的次数，减少能耗，提高生产效率。
Description
技术领域 本发明涉及一种冷却装置，具体是一种位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置。
背景技术 大型筒节作为石化装备关键部件的重要组成部分，工作在高温、高压、腐蚀的恶劣环境中，其综合机械性能要求极高，筒节的轧后热处理工艺尤为关键。传统的大型筒节热处理冷却方式通常是水槽深冷、空冷、炉冷。传统淬火冷却时，由于筒节的尺寸很大，冷却速度非常缓慢，又因冷却能力有限，需加以多次正火、回火、空冷等工艺，导致生产周期长、能耗大；由于筒节结构的特殊性，传统冷却工艺易造成冷却均匀性差、尺寸精度难以控制，影响筒节的最终性能。
喷射冷却是一种有效的传热方式，具有很高的冷却能力，它是将加压水以射流形式喷射到冷却物体上，以达到热传导带走热量的目的。
发明内容 本发明的目的是提供一种改善大型筒节冷却均匀性差，并能简化热处理工序以减少能耗和提高生产效率的位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置。
本发明主要包括有上封板、分流阻尼板、导水板、稳流层壁板、耐火喷嘴安装板、第一O型密封圈、第二O型密封圈、冷却水层、导水柱、筒节、喷嘴、进水口、外壳、螺栓A、冷却小车、螺栓B、压紧螺栓、螺母、压紧板A、压紧板B、承重台和底座。
其中，底座为环形平板，在底座内环设有承重台。在底座的上表面设有若干滑轨，滑轨呈圆周分布，冷却小车沿滑轨滑动。冷却小车冷却车身可相对车座转动一定角度，致使喷嘴中心线与筒节径向可呈一定角度，每个喷嘴中心线与筒节径向所成角度一致。冷却装置包括筒节外壁冷却和筒节内壁冷却，内外壁冷却同时进行。筒节竖直放置于承重台，冷却过程中筒节随承重台匀速转动。筒节外壁冷却和筒节内壁冷却分别由沿圆周均匀分布的不同数量的相同结构的冷却小车构成。在冷却小车的外壳内设有两个隔板，两个隔板把冷却小车外壳的内部分出三个竖直排布的冷却水层，在每个冷却水层上均设有一个进水口。外壳的内部由内向外依次设有分流阻尼板、导水板、集流喷射单元，各个分流阻尼板之间设有分流水口，各个导水板之间设有导水柱。集流喷射单元为圆环形结构，从内到外依次为稳流层壁板、耐火喷嘴安装板和喷嘴，稳流层壁板为内腔外宽内窄的环状漏斗形，导水板和稳流层壁板通过固定连接在一起，稳流层壁板的出口与喷嘴的进水口紧密压靠；喷嘴竖直布置安装在耐火喷嘴安装板上，每个集流喷射单元布置多个喷嘴，布置形式是竖直布置、从上到下是由密到疏。由上到下竖直排布的所有集流喷射单元为1组，每个冷却小车冷却部分含一组集流喷射单元，筒节外壁周向均匀布置30-40个冷却小车，内壁布置20-30个冷却小车。每个喷嘴对应一个稳流层壁板所构成的环形内腔。每个导水柱的中心线与稳流层壁板环形内腔的中心线之间有一定角度。
在外壳、分流阻尼板、导水板和喷嘴安装板的上端设有矩形上封板1，上封板上设有分别与外壳、分流阻尼板、导水板、喷嘴安装板5对应的通孔，上封板上与外壳、分流阻尼板、导水板、喷嘴安装板通过对应的通孔固定。外壳、分流阻尼板、导水板和喷嘴安装板的下端通过压紧板A和压紧板B固定，集流喷射单元通过压紧板A和压紧板B紧密压靠在一起；压紧板A通过螺栓A固定在外壳上，外壳与螺栓A之间设有第一O型密封圈；压紧板A上设有压紧螺栓A和螺母A，压紧螺栓A的端部与压紧板B相接触；所述压紧板B通过螺栓B固定在耐火喷嘴安装板上,耐火喷嘴安装板和螺栓B之间设有第二O型密封圈；压紧板A和压紧板B之间设有密封垫片。
优选地，每个导水柱的中心线与稳流层壁板环形内腔的中心线的角度范围为10～30°。
优选地，喷嘴中心线与筒节径向呈角度调节范围为0～30°。
优选地，喷嘴为不锈钢圆锥形喷嘴。
本发明在使用时，把冷却小车沿导轨置于距筒节合适的距离范围内，调整喷嘴与筒节径向的角度，筒节随承重台匀速转动；由高压泵站供水，冷却水经调压阀调压和流量计监测选择合适的工作压力(0.5～1Mpa)；具有一定压力的冷却水经冷却小车进水口到冷却水层，并充满冷却水层，再由导水柱进入稳流层壁板形成的环形腔蓄水、稳流；最后冷却水由喷嘴喷射向筒节表面对筒节进行冷却。期间，由激光测温仪监测筒节温度。此装置由高压泵站供水，流经调压阀，实现压力可调、流量可控；最后经喷嘴喷射对筒节进行冷却，喷嘴采用某公司不锈钢圆锥型喷嘴标件，公称压力1.5Mpa,喷射角度65°，最大流量50L/min。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明结构简单、拆卸、维修方便；
2、本发明设置多个供水管层，减弱了因重力因素带来的供水压力的失衡；
3、本发明设置了分流阻尼板，每个分流阻尼板有若干个分流水口，对强压水起阻尼和均匀分配的作用，保证进入每个集流喷射单元的水流均匀稳定，为每个喷嘴的均匀出水提供条件；
4、本发明的导水板上设置了若干个导水柱，具有一定压力的水以一定角度高速进入稳流层壁板形成的漏斗形腔体内，在与稳流层壁板的撞击下形成高速的旋转紊流；由于因为稳流层壁板接近外宽内窄的漏斗形，可以延长水流的停留时间，并辅助高速旋转的紊流向稳流状态过渡；稳流层壁板到喷嘴安装板喷嘴口处由外向内宽度逐渐变小，可以使喷射出的水具有螺旋向前的趋势，从而使冷却水沿筒节壁流经长度相对较长，水流充分被利用，很大程度上节约了生产成本；
5、本发明采用内外壁同时冷却；且高压冷却水可以击破筒节壁上的蒸汽膜，使冷却水与筒节壁完全接触，实现了更多的核沸腾换热，高的冷却能力一定程度上保证了筒节的径向冷却均匀性；
6、本发明的喷嘴从上到下由密到疏布置，一定程度上弥补了筒节壁面越靠上接触冷却水量越少的问题，从而一定程度上保证了筒节轴向冷却均匀性；
7、本发明喷嘴角度的设置和喷水压力的可调使获得较高的冷速，较高的冷速使材料在极短的时间内迅速通过奥氏体相区，为获得理想的相变组织和材料性能提供了重要条件，一定程度上减少了正火、回火和空冷等热处理工艺的次数，减少了能耗，提高了生产效率。
附图说明
图1为筒节喷射冷却装置的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1局部喷射部分示意图；
图4为筒节冷却***简图；
图中，1-上封板；2-分流阻尼板；3-导水板；4-稳流层壁板；5-耐火喷嘴安装板；6-第一O型密封圈；7-第二O型密封圈；8-冷却水层；9-导水柱；10-筒节；11-喷嘴；12-进水口；13-外壳；14-螺栓A；15-冷却小车；16-螺栓B；17-压紧螺栓；18-螺母；19-压紧板A；20-压紧板B；21-承重台；22-底座。
具体实施方式
实施例1
所采用的筒节的规格为：外径d1＝5830mm，内径d2＝4798mm，宽度h＝3700mm。
在图1、图2、图3和图4所示的本发明的示意简图中，底座22为环形平板，在底座内环设有承重台21。在底座的上表面设有滑轨，滑轨呈圆周分布，冷却小车15沿滑轨滑动。冷却装置包括筒节外壁冷却和筒节内壁冷却，内外壁冷却同时进行。筒节竖直放置于承重台，冷却过程中筒节随承重台匀速转动。筒节外壁冷却和筒节内壁冷却分别由沿圆周均匀分布的不同数量的相同结构的冷却小车构成。在冷却小车的外壳内设有两个隔板，两个隔板把冷却小车外壳的内部分出三个竖直排布的冷却水层8，在每个冷却水层上均设有一个进水口12。外壳的内部由内向外依次设有分流阻尼板2、导水板3、集流喷射单元，各个分流阻尼板之间设有分流水口，各个导水板之间设有导水柱9。集流喷射单元为圆环形结构，从内到外依次为稳流层壁板4、耐火喷嘴安装板5和喷嘴11，稳流层壁板4为内腔外宽内窄的环状漏斗形，导水板3和稳流层壁板4通过固定连接在一起，稳流层壁板4的出口与喷嘴11的进水口紧密压靠；喷嘴11竖直布置安装在耐火喷嘴安装板5上，每个集流喷射单元布置多个喷嘴，布置形式是竖直布置、从上到下是由密到疏。由上到下竖直排布的所有集流喷射单元为1组，每个冷却小车冷却部分含一组集流喷射单元。每个喷嘴对应一个稳流层壁板所构成的环形内腔。每个导水柱的中心线与稳流层壁板环形内腔的中心线之间有一定角度。
在外壳13、分流阻尼板2、导水板3和喷嘴安装板5的上端设有矩形上封板1，上封板上设有分别与外壳13、分流阻尼板2、导水板3、喷嘴安装板5对应的通孔，上封板上与外壳13、分流阻尼板2、导水板3、喷嘴安装板5通过对应的通孔固定。外壳13、分流阻尼板2、导水板3和喷嘴安装板5的下端通过压紧板A19和压紧板B20固定，集流喷射单元通过压紧板A和压紧板B紧密压靠在一起；压紧板A通过螺栓A14固定在外壳上，外壳与螺栓A之间设有第一O型密封圈6；压紧板A上设有压紧螺栓17和螺母18，压紧螺栓A的端部与压紧板B20相接触；所述压紧板B通过螺栓B16固定在耐火喷嘴安装板上,耐火喷嘴安装板和螺栓B之间设有第二O型密封圈7；压紧板A和压紧板B之间设有密封垫片。
筒节外壁冷却部分沿圆周均匀布置30个冷却小车，筒节内壁冷却部分沿圆周均匀布置24个冷却小车，喷嘴与筒节壁面的距离为1000mm～1500mm，冷却小车可沿滑轨滑动，来调节喷嘴到筒节壁面的距离。
每个导水柱的中心线L1与稳流层壁板环形内腔的中心线L2成一定的角度，所述角度范围为10°；所述冷却小车冷却车身可相对车座转动一定角度，致使喷嘴中心线与筒节径向可呈一定角度，角度调节范围为15°，每个喷嘴中心线与筒节径向所成角度一致。
每个冷却小车冷却部分含一组集流喷射单元，每组集流喷射单元布置8个喷嘴11，布置形式是竖直布置、从上到下是由密到疏，两个喷嘴的间距从上到下依次均匀递增。
Claims (4)
1.一种位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置，主要包括有上封板、分流阻尼板、导水板、稳流层壁板、耐火喷嘴安装板、第一O型密封圈、第二O型密封圈、冷却水层、导水柱、筒节、喷嘴、进水口、外壳、螺栓A、冷却小车、螺栓B、压紧螺栓、螺母、压紧板A、压紧板B、承重台和底座，其特征在于：底座为环形平板，在底座内环设有承重台，在底座的上表面设有滑轨，滑轨呈圆周分布，冷却小车沿滑轨滑动，冷却小车冷却车身可相对车座转动角度，每个喷嘴中心线与筒节径向所成角度一致，冷却装置包括筒节外壁冷却和筒节内壁冷却，内外壁冷却同时进行，筒节竖直放置于承重台，冷却过程中筒节随承重台匀速转动，筒节外壁冷却和筒节内壁冷却分别由沿圆周均匀分布的冷却小车构成，在冷却小车的外壳内设有两个隔板，两个隔板把冷却小车外壳的内部分出三个竖直排布的冷却水层，在每个冷却水层上均设有一个进水口，外壳的内部由内向外依次设有分流阻尼板、导水板、集流喷射单元，各个分流阻尼板之间设有分流水口，各个导水板之间设有导水柱，集流喷射单元为圆环形结构，从内到外依次为稳流层壁板、耐火喷嘴安装板和喷嘴，稳流层壁板为内腔外宽内窄的环状漏斗形，导水板和稳流层壁板通过固定连接在一起，稳流层壁板的出口与喷嘴的进水口紧密压靠；喷嘴竖直布置安装在耐火喷嘴安装板上，每个集流喷射单元布置多个喷嘴，布置形式是竖直布置、从上到下是由密到疏，由上到下竖直排布的所有集流喷射单元为1组，每个冷却小车冷却部分含一组集流喷射单元，筒节外壁周向均匀布置30-40个冷却小车，内壁布置20-30个冷却小车，每个喷嘴对应一个稳流层壁板所构成的环形内腔，每个导水柱的中心线与稳流层壁板环形内腔的中心线之间有角度。在外壳、分流阻尼板、导水板和喷嘴安装板的上端设有矩形上封板，上封板上设有分别与外壳、分流阻尼板、导水板、喷嘴安装板对应的通孔，上封板上与外壳、分流阻尼板、导水板、喷嘴安装板通过对应的通孔固定，外壳、分流阻尼板、导水板和喷嘴安装板的下端通过压紧板A和压紧板B固定，集流喷射单元通过压紧板A和压紧板B紧密压靠在一起；压紧板A通过螺栓A固定在外壳上，外壳与螺栓A之间设有第一O型密封圈；压紧板A上设有压紧螺栓A和螺母A，压紧螺栓A的端部与压紧板B相接触；所述压紧板B通过螺栓B固定在耐火喷嘴安装板上,耐火喷嘴安装板和螺栓B之间设有第二O型密封圈；压紧板A和压紧板B之间设有密封垫片。
2.根据权利要求1所述的一种位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置，其特征在于：每个导水柱的中心线与稳流层壁板环形内腔的中心线的角度范围为10～30°。
3.根据权利要求1所述的一种位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置，其特征在于：喷嘴中心线与筒节径向呈角度调节范围为0～30°。
4.根据权利要求1所述的一种位置可调的组合式大型筒节的喷射冷却装置，其特征在于：喷嘴为不锈钢圆锥形喷嘴。
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