устройство для натяжения стержня для крепления крышки к фланцу

Формула изобретения

1. Устройство (1) для избирательного крепления крышки (14) к фланцу (12) резервуара (15) высокого давления, причем каждый из элементов - крышка (14) и фланец (12) - имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие (48а, 48b), при этом отверстия (48а, 48b) выровнены, когда крышка (14) находится в положении, при котором она обращена к фланцу (12), содержащее, по меньшей мере, один поршень (34), расположенный с одной стороны крышки (14) и фланца (12) и выполненный с возможностью избирательного приведения в движение в направлении крышки (14) и фланца (12), избирательно приводимый в действие исполнительный механизм (26, 32) для приведения поршня (34) в движение в направлении крышки (14) и фланца (12), стержень (10), прикрепленный к поршню (34) и проходящий сквозь выровненные друг относительно друга отверстия (48а, 48b) крышки (14) и фланца (12), причем стержень (10) имеет головку (42) стержня, удаленную от поршня (34), так что головка (42) стержня расположена с той стороны фланца (12) и крышки (14), которая противоположна поршню (34), подвижную анкерную плиту (18), имеющую отверстие (20), через которое проходит стержень (10), когда поршень (34) приведен в движение в направлении крышки (14) и фланца (12), причем отверстие (20) имеет расширенную часть (46) и узкую часть (44), при этом анкерная плита (18) установлена с возможностью смещения между первым положением, при котором узкая часть (44) отверстия (20) выровнена с отверстиями (48а, 48b) крышки (14) и фланца (12), и вторым положением, при котором расширенная часть (46) отверстия (20) выровнена с отверстиями (48а, 48b) крышки (14) и фланца (12), и позиционирующее средство (22) для избирательного смещения анкерной плиты (18) между первым положением и вторым положением, отличающееся тем, что анкерная плита (18) расположена с той стороны фланца (12) и крышки (14), которая противоположна поршню (34), головка (42) стержня выполнена с размерами, обеспечивающими прохождение ее в продольном направлении через отверстие (48а или 48b), по меньшей мере, одного из элементов - крышки (14) и фланца (12), который находится ближе к головке (42) стержня, и через расширенную часть (46) отверстия (20) анкерной плиты (18), головка (42) стержня выполнена с размерами, не позволяющими ей проходить в продольном направлении через узкую часть (44) отверстия (20) анкерной плиты (18), и упругий элемент (16) смещает поршень (34) в сторону от крышки (14) и фланца (12) для того, чтобы сместить головку (42) стержня в направлении крышки (14) и фланца (12), когда поршень (34) не приведен в движение в сторону крышки (14) и фланца (12), причем прекращение приведения поршня (34) в движение, когда анкерная плита (18) находится в первом положении, позволяет упругому элементу (16) обеспечить поджим головки (42) стержня к анкерной плите (18) для того, чтобы зажать крышку (14) и фланец (12) вместе, прекращение приведения поршня (34) в движение, когда анкерная плита (18) находится во втором положении, позволяет упругому элементу (16) сместить головку (42) стержня в более широкую часть (46) отверстия (20) анкерной плиты, так что крышка (14) и фланец (12) могут быть отделены путем пропускания головки (42) стержня через отверстие (48а или 48b) более близко расположенного элемента из двух элементов - крышки (14) и фланца (12).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что избирательно приводимый в действие исполнительный механизм (26, 32) включает гидроцилиндр (26), предназначенный для смещения стержня, в котором поршень (34) установлен с возможностью скольжения, и средство (32) для введения рабочей жидкости в гидроцилиндр (26).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругий элемент (16) представляет собой пружинную шайбу, которая расположена рядом с поршнем (34) и через которую проходит стержень (10), причем пружинная шайба расположена с возможностью сжатия ее при смещении поршня (34) с усилием в сторону крышки (14).

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что позиционирующее средство (22) содержит гидроцилиндр, предназначенный для позиционирования плиты и прикрепленный к анкерной плите (18).

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что крышка (14) и фланец (12) имеют множества совпадающих отверстий (48а, 48b), анкерная плита (18) имеет соответствующее множество отверстий (20), и предусмотрено соответствующее множество стержней (10).

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что предусмотрено множество поршней (34) и соответствующий один из стержней (10) прикреплен к одному из поршней (34).

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что избирательно приводимый в действие исполнительный механизм (26, 32) включает приводящий поршни в движение элемент (50), предназначенный для одновременного приведения более чем одного из поршней (34) в движение в сторону крышки (14) и фланца (12).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что анкерная плита (18) и приводящий поршни в движение элемент (50) выполнены по существу кольцевыми и приводящий поршни в движение элемент (50) одновременно приводит в движение все из множества поршней (34).

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анкерная плита (18) имеет по существу кольцевую форму и выполнена с возможностью поворота в окружном направлении относительно резервуара (15) высокого давления между первым и вторым положениями.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит втулку (60), проходящую через выровненные отверстия (48а, 48b) крышки (14) и фланца (12), причем втулка (60) имеет удлиненное отверстие, через которое проходит стержень (10).

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что анкерная плита (18) опирается на резервуар рядом с фланцем (12) и избирательно приводимый в действие исполнительный механизм (26, 32) включает гидроцилиндр (26), в котором установлен поршень (34) с возможностью скольжения и который прикреплен к крышке (14), причем устройство дополнительно содержит проставку (56), расположенную между цилиндром (26) и крышкой (14).

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что цилиндр (26) и проставка (56) образуют выполненный за одно целое узел.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что проставка (56) содержит теплоотводящий элемент.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что теплоотводящий элемент содержит ребра (58).

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что избирательно приводимый в действие исполнительный механизм (26, 32) включает гидроцилиндр (26), в котором поршень (34) расположен с возможностью скольжения, причем устройство дополнительно содержит удлиненный упор (62), расположенный внутри цилиндра (26) так, чтобы блокировать приближение поршня (34) при смещении больше, чем на заданное расстояние от более близко расположенного одного из элементов - крышки (14) и фланца (12).

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что упругий элемент (16) представляет собой пружинную шайбу, упор (62) выполнен цилиндрическим и проходит через пружинную шайбу и стержень (10) проходит через упор (62).

Описание изобретения к патенту

Область изобретения

Данное изобретение относится к резервуарам высокого давления и, более точно, относится к устройству для натяжения стержня, предназначенному для крепления крышки к фланцу такого резервуара.

Предпосылки изобретения

Во многих технологических процессах в промышленности, таких как процессы коксования или процессы химической обработки, используются резервуары высокого давления, часто расположенные вертикально и имеющие верхнее и нижнее закрывающие средства. Верхнее закрывающее средство обычно включает крышку, которая, в основном, является довольно массивной и крепится к резервуару с помощью нескольких дюжин болтов. Чтобы снять нижнюю крышку с резервуара (процесс, часто называемый "снятие крышки с резервуара"), нижнюю крышку сначала подпирают гидравлическим подъемным механизмом, затем отсоединяют от резервуара, и после отсоединения нижняя крышка может быть опущена гидравлическим механизмом. Операцию выполняют в обратной последовательности для повторной установки крышки на место и крепления ее. Отсоединение и повторное присоединение нижней крышки может представлять собой довольно трудоемкую операцию, принимая во внимание массу нижней крышки и многочисленные болты, которые удерживают ее на месте.

Примеры съемных крышек показаны в патентах США 4820384 и 5290072, которые оба выданы на имя Pechacek, и в патенте США 5221019, выданном на имя Pechacek et al. Например, в выданном на имя Pechacek патенте "384 описано дистанционно управляемое закрывающее устройство для резервуара, включающее крышку 10, которая может быть прикреплена к фланцу 5, окружающему отверстие в резервуаре. Когда крышка 10 поднята в заданное положение, ряд соединительных стержней 60 проходит через соответствующие отверстия 20f в прижимном кольце 20 и отверстия 30а, имеющие форму отверстий под ключ, в запирающем кольце 30, которое повернуто таким образом, что головки 60е соединительных стержней фиксируется за запирающим кольцом 30. После этого на силовой привод 40 подается давление текучей среды, действующее на внутреннее и наружное кольца 40а, 40b, которые расширяются для создания предварительных напряжений в стержнях 60 и крышке. После этого кольцо 50 со скошенными элементами поворачивается до тех пор, пока ряд скошенных элементов 50а не войдет в прочный контакт с рядом сопряженных скошенных элементов 10b на крышке 10. Затем давление с силового привода 40 снимают. В соответствии с выданным на имя Pechacek патентом "384 угол наклона скошенных элементов является сравнительно небольшим, так что трение между кольцом 50 со скошенными элементами и крышкой 10 предотвращает проскальзывание.

В выданном на имя Pechacek патенте "384 показан механизм, предназначенный для облегчения присоединения и снятия крышки. В отличие от затягивания и ослабления большого числа болтов по отдельности соединительные стержни избирательно зажимаются за анкерной плитой. Однако устройство, раскрытое в этом патенте, является довольно сложным. Например, чтобы закрепить крышку при использовании данного устройства, требуется сначала установить анкерную плиту в заданное положение за ненапряженными стержнями, затем создать напряжения в стержнях с помощью сложного устройства с компрессионными кольцами и затем использовать отдельное кольцо со скошенными элементами для фиксации стержней после создания в них напряжений.

Другим примером является патент США 5228825, выданный на имя Fruchtbaum et al., в котором описано закрывающее устройство для резервуара высокого давления, при этом резервуар V снабжен верхним узлом А, который включает нижний фланец F, расположенный у отверстия в резервуар V. По существу круглая нижняя головка Н (глухой фланец) прикреплена к фланцу F для герметизации резервуара V с помощью соответствующей прокладки. При обычном использовании уплотнение резервуара V обеспечивается с помощью множества пружин 14 и крюков 12. Крюки 12 обеспечивают крепление подвижного удерживающего элемента 10 к нижней головке Н. Пружины 14 отклоняют удерживающий элемент 10 в сторону от фланца F для натяжения крюков 12 с целью герметизации места соединения между нижней головкой Н и фланцем F.

В устройстве по патенту "825 имеется множество цилиндров 30, которые установлены для перемещения подвижного удерживающего элемента 10 вниз в направлении фланца F. Перед прикреплением к нижней головке Н крюки 12 раздвигаются, как показано на фиг.7 этого патента. В цилиндры 30 подается давление для сжатия пружин 14, нижняя головка Н поднимается для обеспечения контакта с фланцем F и затем крюки 12 поворачиваются внутрь под вилкообразными элементами 36. Давление в цилиндрах 30 сбрасывается и затем пружины 14 отклоняют удерживающий элемент 10 вверх, в сторону от фланца F, а крюки 12, в свою очередь, сцепляются с вилкообразными элементами 36 и обеспечивают надежную фиксацию нижней головки Н в заданном положении относительно фланца F.

В отличие от традиционных болтов или стержней в устройстве по патенту "825 используются крюки и вилкообразные элементы в сочетании с выполненным с возможностью смещения в осевом направлении удерживающим элементом. При использовании описанного устройства также требуется повернуть каждый из крюков, чтобы зацепить их за вилкообразные элементы или отцепить от вилкообразных элементов.

Аналогичным образом в выданном на имя DeLuca патенте США N 2734824 показан автоклав или сосуд высокого давления, который включает расположенный вертикально резервуар 10, имеющий нижнюю крышку. Вокруг резервуара 10 расположено множество болтов 46, которые предназначены для обеспечения контакта с крышкой 13, когда крышка 13 закрыта. Каждый болт 46 с помощью резьбового соединения прикреплен у своего верхнего конца к вилкообразному элементу 47 и имеет буртик 48, который опирается на нижнюю поверхность элемента 47 с обеспечением плотного контакта с ней. Каждому болту соответствует радиальный паз 61" на крае крышки и паз 61 во фланце 65 резервуара. На нижнем конце каждого болта 56 имеются гайка 59 и шайба 60, предназначенная для обеспечения контакта с нижней стороной крышки 13. Цилиндры 49 служат для смещения соответствующих им болтов вниз при работе цилиндров, и ряд кулачков 56 взаимодействует друг с другом для поворота болтов наружу с тем, чтобы вывести болты из контакта с крышкой и фланцем для обеспечения возможности открытия крышки 13.

Несмотря на то что используемые в устройстве по патенту "824 болты 46 представляют собой основное средство для удерживания крышки 13 на месте, они не могут предотвратить случайного открывания крышки 13 в том случае, если гидравлическое давление в цилиндрах 49 упадет. Чтобы избежать такой ситуации, сверху на фланце 65 предусмотрено запирающее кольцо 64. Верхний буртик 48 каждого болта 46 расположен над верхней поверхностью запирающего кольца 64 на небольшом расстоянии от нее, когда крышка 13 зафиксирована в закрытом положении. Кольцо 64 имеет множество вырезанных участков 66 прямоугольной формы, и на одном крае каждого из этих вырезанных участков 66 выполнен узкий паз 67. Кольцо 64 может быть повернуто в положение фиксации, при котором стержень болта 46 входит в контакт со стенками паза 67 и паз 67 выровнен относительно верхнего буртика 48 болта, как показано на фиг.4 и 5 патента "824. С другой стороны, каждый элемент 47 может быть выровнен относительно соответствующего ему вырезанного участка 66, когда крышку 13 необходимо будет открыть.

В устройстве, показанном в патенте "824, используется сравнительно сложный механизм, который требует поворота болтов для установки их в заданные положения и вывода из этих положений. Кроме того, та же самая гидравлика, которая обеспечивает поворот, должна также обеспечивать направленное вниз усилие к болтам, когда резервуар загерметизирован. Таким образом, должно быть предусмотрено отдельное запирающее кольцо, предохраняющее от случайного открывания в случае отказа гидравлики.

Таким образом, в данной области существует необходимость в создании устройства, которое должно обеспечивать избирательное и надежное крепление крышки к фланцу резервуара высокого давления, обеспечивать возможность простого и эффективного присоединения и отсоединения крышки. Кроме того, существует необходимость в создании устройства, которое можно приводить в действие дистанционно. Также существует необходимость в создании устройства, при использовании которого поддержание сцепления обеспечивается не за счет гидравлического давления.

Краткое описание изобретения

Изобретение обеспечивает решение вышеуказанных задач в данной области посредством создания устройства для натяжения стержней для избирательного крепления крышки к фланцу резервуара высокого давления. Может быть использовано множество таких устройств, в которых используется множество стержней, проходящих через совпадающие отверстия во фланце и крышке. Рядом с фланцем или крышкой расположена подвижная анкерная плита или плиты, также выполненные с отверстиями, через которые проходит каждый стержень. Головка каждого стержня проходит через соответствующее ей отверстие в анкерной плите только в том случае, если анкерная плита будет сориентирована надлежащим образом. Поршень, размещенный на противоположном конце стержня, приводится в движение для принудительного смещения стержня через отверстия так, что головка стержня будет расположена на некотором расстоянии от фланца и крышки. Это обеспечивает размещение анкерной плиты таким образом, что при возврате поршня в исходное положение упругий элемент поджимает головку стержня к анкерной плите, чтобы зажать вместе фланец и крышку.

В одном варианте данное изобретение относится к устройству для избирательного крепления крышки к фланцу резервуара высокого давления. Каждая крышка и каждый фланец имеют, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, при этом соответствующие отверстия совмещены, когда крышка находится в положении, при котором она обращена к фланцу. Устройство включает анкерную плиту, установленную на резервуаре рядом с фланцем и опирающуюся на резервуар с возможностью смещения относительно него. Анкерная плита выполнена со сквозным отверстием, имеющим расширенную часть и узкую часть. Анкерная плита смещается между первым положением, при котором узкая часть отверстия выровнена с отверстиями крышки и фланца, и вторым положением, при котором расширенная часть отверстия выровнена с отверстиями крышки и фланца. По меньшей мере, один поршень прикреплен к крышке с возможностью скольжения в направлении, перпендикулярном к крышке, при выровненном положении относительно сквозного отверстия в крышке. Стержень проходит от поршня и имеет головку стержня, удаленную от поршня, так, что головка поршня расположена с противоположной по отношению к поршню стороны фланца и крышки, когда крышка установлена в заданном, обращенном к фланцу положении. Головка стержня имеет такие размеры, которые обеспечивают ее прохождение в продольном направлении через отверстие, по меньшей мере, в одном из элементов - во фланце и в крышке, который находится ближе к головке стержня, и через расширенную часть отверстия в анкерной плите. Головка стержня имеет такие размеры, при которых она не может проходить в продольном направлении через узкую часть отверстия анкерной плиты. Упругий элемент обеспечивает смещение поршня в сторону от крышки с тем, чтобы поджать головку стержня к фланцу. Избирательно приводимый в действие исполнительный механизм обеспечивает преодоление усилия, действующего со стороны упругого элемента, и принудительное смещение поршня в сторону крышки, так что головка стержня смещается в сторону от фланца и анкерной плиты. Предусмотрено позиционирующее средство для избирательного смещения анкерной плиты между первым положением, при котором отключение исполнительного механизма обеспечивает поджатие головки стержня к анкерной плите посредством упругого элемента, чтобы зажать вместе крышку и фланец, и вторым положением, при котором отключение исполнительного механизма обеспечивает смещение головки стерня в расширенную часть отверстия в анкерной плите посредством упругого элемента, так, что крышка и фланец отделяются друг от друга за счет прохождения головки стержня через отверстие в одном из двух элементов - крышке или фланце, который расположен ближе.

Избирательно приводимый в действие исполнительный механизм включает гидроцилиндр, в котором установлен поршень с возможностью скольжения, и средство для введения рабочей жидкости в гидроцилиндр. Упругий элемент представляет собой пружинную шайбу, которая расположена рядом с поршнем и через которую проходит стержень, причем пружинная шайба расположена с возможностью сжатия ее, когда поршень принудительно смещается в сторону крышки. Анкерная плита выполнена по существу круглой и может быть выполнена с возможностью поворота ее относительно резервуара высокого давления между первым и вторым положениями. Позиционирующее средство включает предназначенный для позиционирования плиты гидроцилиндр, прикрепленный к анкерной плите.

Соответствующие отверстия в крышке и во фланце включают множество совпадающих отверстий; отверстие в анкерной плите включает соответствующее множество отверстий; и стержень включает соответствующее множество стержней. В этом случае, по меньшей мере, один поршень включает множество поршней, при этом каждый из соответствующих стержней прикреплен соответственно к одному из поршней. Избирательно приводимый в действие исполнительный механизм включает элемент для приведения в движение поршней, который одновременно входит в контакт с более чем одним из поршней. В одном варианте осуществления анкерная плита и элемент для приведения поршней в движение выполнены по существу кольцевыми, и элемент для приведения поршней в движение одновременно входит в контакт со всеми поршнями множества поршней.

В другом варианте данное изобретение относится к устройству для избирательного крепления крышки к фланцу резервуара высокого давления. Каждая крышка и каждый фланец имеют, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, при этом соответствующие отверстия выравниваются, когда крышка находится в положении, при котором она обращена к фланцу. Устройство включает стержень, имеющий тело и головку стержня, размещенную на конце тела, при этом головка стержня имеет больший размер в поперечном сечении по сравнению с телом и имеет такие размеры, которые обеспечивают прохождение ее в продольном направлении через отверстие, по меньшей мере, в одном из элементов - крышке и фланце. По меньшей мере, один поршень расположен на конце тела стержня, противоположном головке стержня, причем поршень выполнен с возможностью скольжения в положении, по существу, перпендикулярном крышке и фланцу, и расположен таким образом, что головка стержня и поршень размещены с противоположных сторон крышки и фланца, когда крышка установлена в положении, при котором она обращена к фланцу, при этом головка стержня размещена ближе, по меньшей мере, к одному из элементов - фланцу и крышке, через который она проходит. Анкерная плита расположена с противоположной стороны крышки и фланца относительно поршня и имеет сквозное отверстие, через которое проходит стержень, когда крышка установлена в положении, при котором она обращена к фланцу, причем отверстие имеет (i) более широкую часть, через которую головка стержня проходит в продольном направлении, и (ii) более узкую часть, через которую головка стержня не проходит в продольном направлении. Анкерная плита выполнена с возможностью смещения между первым положением, при котором узкая часть отверстия выровнена с отверстиями в крышке и фланце, и вторым положением, при котором расширенная часть отверстия выровнена с отверстиями в крышке и фланце. Упругий элемент обеспечивает смещение поршня в сторону от крышки и фланца с тем, чтобы сместить головку стержня в сторону крышки и фланца. Предусмотрен избирательно приводимый в действие исполнительный механизм для преодоления усилия упругого элемента и смещения поршня в сторону крышки и фланца таким образом, чтобы головка стержня сместилась от крышки, фланца и анкерной плиты. Предусмотрено позиционирующее средство для избирательного смещения анкерной плиты между (i) первым положением, когда отключение исполнительного механизма позволяет упругому элементу плотно поджать головку стержня к анкерной плите, чтобы зажать вместе крышку и фланец, и (ii) вторым положением, когда отключение исполнительного механизма позволяет упругому элементу сместить головку стержня в расширенную часть отверстия в анкерной плите, так что крышка и фланец могут быть отделены друг от друга за счет пропускания головки стержня через отверстие, по меньшей мере, одного из элементов - крышки и фланца.

Еще один вариант изобретения относится к устройству для избирательного крепления крышки к фланцу резервуара высокого давления. Каждая крышка и каждый фланец имеют одно сквозное отверстие, при этом соответствующие отверстия выровнены, когда крышка находится в положении, при котором она обращена к фланцу. Устройство включает стержень, имеющий тело и головку стержня на одном конце тела. Головка стержня имеет больший размер в поперечном сечении по сравнению с телом и имеет такие размеры, которые позволяют ей проходить в продольном направлении через отверстие, по меньшей мере, в одном из элементов - крышке и фланце. Стержень выполнен с возможностью установки его таким образом, что головка стержня будет находиться с одной стороны крышки и фланца ближе к тому, по меньшей мере, одному из элементов - крышки и фланца, через который она проходит, и тело стержня расположено на некотором расстоянии от другой стороны крышки и фланца. Анкерная плита расположена с одной стороны крышки и фланца и имеет сквозное отверстие, через которое проходит стержень. Отверстие имеет (i) расширенную часть, через которую головка стержня проходит в продольном направлении, и (ii) узкую часть, через которую головка стержня не проходит в продольном направлении. Анкерная плита выполнена с возможностью смещения между первым положением, при котором узкая часть отверстия выровнена с отверстиями в крышке и фланце, и вторым положением, при котором расширенная часть отверстия выровнена с отверстиями в крышке и фланце. Поршень расположен с другой стороны крышки и фланца на конце тела стержня, противоположном по отношению к головке стержня, причем поршень избирательно приводится в движение для смешения головки стержня в сторону от крышки, фланца и анкерной плиты. Упругий элемент обеспечивает смещение поршня в сторону от крышки и фланца с тем, чтобы сместить головку стержня в сторону крышки и фланца, когда поршень не приведен в движение. Приводной механизм обеспечивает избирательное смещение анкерной плиты между (i) первым положением, когда упругий элемент смещает головку стержня так, чтобы она плотно прижалась к анкерной плите, чтобы зажать крышку и фланец вместе, когда поршень не приведен в движение, и (ii) вторым положением, при котором упругий элемент смещает головку стержня в расширенную часть отверстия в анкерной плите, когда поршень не приведен в движение, так что крышка и фланец могут быть отделены друг от друга за счет пропускания головки стержня через отверстия, по меньшей мере, в одном из элементов - крышке и фланце.

Следующий вариант изобретения относится к устройству для избирательного крепления крышки к фланцу резервуара высокого давления. Крышка и фланец имеют ряд сквозных отверстий, причем отверстия крышки выровнены с отверстиями фланца, когда крышка находится в положении, при котором она обращена к фланцу. Устройство включает кольцевую анкерную плиту, опирающуюся на резервуар с возможностью поворота относительно него рядом с фланцем. Анкерная плита имеет ряд сквозных отверстий, каждое из которых имеет более широкую часть и более узкую часть. Расширенные части и узкие части попеременно выравниваются с отверстиями в крышке и фланце. Каждый из множества поршней установлен с возможностью скольжения в направлении, по существу перпендикулярном к крышке, при выровненном положении относительно одного из сквозных отверстий в крышке. Предусмотрено множество стержней, и каждый из них проходит от одного из поршней и имеет головку стержня, удаленную от поршня, так что головки стержня расположены с противоположной по отношению к поршню стороны фланца и крышки, когда крышка находится в положении, при котором она обращена к фланцу. Головки стержней выполнены с такими размерами, которые обеспечивают их прохождение через отверстия фланца и через расширенные части отверстий анкерной плиты. Головки стержней имеют такие размеры, при которых они не могут проходить через узкие части отверстий анкерной плиты. Предусмотрено множество пружинных шайб, каждая из которых расположена рядом с одним из поршней и имеет связанный с ней один из стержней, проходящий через нее, причем шайба будет подвергаться сжатию, когда поршень принудительно смещается в сторону крышки. Избирательно приводимое в действие средство обеспечивает подачу гидравлического давления к удаленной стороне каждого поршня с тем, чтобы вызвать смещение поршней в сторону крышки и обеспечить сжатие пружинных шайб таким образом, чтобы головки стержней сместились в сторону от фланца и анкерной плиты. Предусмотрено позиционирующее средство для избирательного смещения анкерной плиты между (i) первым положением, при котором узкая часть каждого из отверстий выровнена с отверстиями в крышке и фланце, так что снятие гидравлического давления обеспечивает разжатие пружинных шайб и поджатие головок стержней к анкерной плите, чтобы зажать крышку и фланец вместе, и (ii) вторым положением, при котором расширенная часть каждого из отверстий выровнена с отверстиями в крышке и фланце, так что снятие гидравлического давления обеспечивает разжатие пружинных шайб и смещение головок стержней в расширенной части отверстий анкерной плиты, так, что крышка и фланец отделяются друг от друга за счет пропускания головок стержней через отверстия фланца.

Эти и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеприведенного описания, выполненного со ссылками на чертежи, в которых одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым элементам на всех чертежах.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1А представляет собой схематичный вертикальный вид устройства для закрывания крышки, предназначенной для крепления к фланцу, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг.1В представляет собой вид, выполненный по линии В-В на фиг.1А.

Фиг. 2 представляет собой схематичный вертикальный вид устройства для закрывания крышки, предназначенной для крепления к фланцу, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой схематичный вид сверху нижнего конца коксового барабана, в котором используется множество устройств для закрывания крышки, предназначенной для крепления к фланцу, которые аналогичны устройству, показанному на фиг.2.

Фиг. 4 представляет собой вертикальный вид сбоку закрывающих устройств и нижней части коксового барабана, показанных на фиг.3.

Фиг.5 представляет собой вид снизу закрывающих устройств и коксового барабана, показанных на фиг.3.

Фиг.6 представляет собой схематичный вертикальный вид устройства для закрывания крышки, предназначенной для крепления к фланцу, в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7А и 7В представляют собой схематичные изображения устройства гидравлического управления, предназначенного для использования с устройством для закрывания крышки, предназначенной для крепления к фланцу, по настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Фиг. 1А и 1В схематично показывают устройство 1 для закрывания крышки, предназначенной для крепления к фланцу, причем устройство служит для закрывания отверстия резервуара 15 высокого давления согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Вокруг отверстия резервуара высокого давления размещен фланец 12, с которым сопряжена крышка 14. Предпочтительно между фланцем и крышкой установлена прокладка 13. Фланец 12 и крышка 14 имеют совпадающие продольные отверстия 48а, 48b, которые выровнены, когда крышка 14 находится в положении, при котором она обращена к фланцу 12. Стержень 10 проходит в продольном направлении через совпадающие отверстия 48а, 48b для удерживания фланца 12 и крышки 14 вместе, как описано ниже.

Стержень 10 имеет тело 40 с головкой 42 на одном его конце. Головка 42, которая может быть или прикреплена к стержню 10, или выполнена за одно целое с ним, имеет больший размер в поперечном сечением по сравнению с телом 40, но выполнена с достаточно малым размером для того, чтобы проходить через отверстие 48а или 48b, по меньшей мере, в одной из деталей - во фланце 12 и крышке 14, как более подробно будет рассмотрено ниже. На другом конце тела 40 стержня 10 расположен поршень 34. Как показано, головка 42 и поршень 34 размещены с противоположных сторон фланца 12 и крышки 14.

В показанном варианте осуществления поршень 34 установлен с возможностью скольжения в гидроцилиндре 26, который прикреплен к нижней стороне крышки 14. Цилиндр 26 может быть прикреплен к крышке 14 с помощью обычного монтажного кронштейна 28 и болтов 30 (на фиг.1А виден только один из них) или т.п. Предпочтительно каждый из элементов - и поршень 34, и цилиндр 26 - выполнен из материала со сравнительно высокой прочностью, такого как низколегированная углеродистая сталь. Вместо него могут быть использованы другие пригодные материалы, такие как нержавеющая сталь или другие высоколегированные стали, хорошо известные в данной области.

Поршень 34 в варианте осуществления, показанном на фиг.1А, имеет стандартную конструкцию, состоящую из двух частей, и включает верхнюю часть 36 и нижнюю часть 38 с кольцевым уплотнением 35, расположенным между ними. В данном варианте осуществления установочные винты 45 используются для крепления поршня к концу стержня 10, а также для скрепления двух деталей 36, 38 поршня вместе.

Предусмотрен упругий элемент 16, предназначенный для смещения поршня 34 в продольном направлении в сторону от фланца 12 и крышки 14, так что головка 42 стержня смещается в направлении фланца и крышки. В показанном варианте осуществления упругий элемент 16 представляет собой пружинную шайбу или пружинные шайбы, расположенные внутри цилиндра между поршнем 34 и крышкой 14 таким образом, что стержень 10 проходит через них.

В данном варианте осуществления показано устройство 1 со стержнем 10, имеющим головку 42 стержня, расположенную по направлению к фланцу 12, и поршень 34, направленный в сторону крышки 14. Если необходимо, эта конструкция может быть перевернута, при этом поршень 34 будет расположен со стороны фланца 12, а головка 42 стержня - со стороны крышки 14. Однако в таких случаях применения, как закрывающие устройства для коксовых барабанов, температуры в зоне рядом с барабаном могут быть довольно высокими. Следовательно, если бы конструкция была "перевернута", могла бы возникнуть необходимость в создании буферной зоны между гидравлическими элементами и пружинными шайбами 16, с одной стороны, и зоной высоких температур, с другой.

Независимо от расположения размеры головки 42 стержня должны быть такими, которые позволяют ей проходить через отверстие 48а или 48b в той из деталей - во фланце 12 и в крышке 14, которая расположена ближе к головке 42 стержня, и анкерная плита 18 расположена с той стороны фланца 12 и крышки 14, которая противоположна поршню 34. Анкерная плита 18, которая выполнена с возможностью смещения относительно фланца 12 и крышки 14, имеет отверстие 20, через которое проходит стержень 10. Отверстие 20 имеет, по меньшей мере, две зоны с разными размерами, которые могут быть попеременно совмещены с отверстиями 48а, 48b фланца и крышки: узкую часть 44, через которую головка 42 стержня 10 не проходит в продольном направлении, и расширенную часть 46, через которую головка стержня проходит в продольном направлении. Отверстие 20 может иметь любую форму. В показанном варианте осуществления отверстие 20 имеет форму отверстия под ключ с, по существу, кольцевой расширенной частью 46 и прилегающей удлиненной узкой частью 44.

На фиг.1А и 1В анкерная плита 18 показана в положении, когда узкая часть 44 отверстия 20 выровнена с головкой 42 стержня и совпадающими отверстиями 48а, 48b фланца 12 и крышки 14 (при котором узкая часть 44 отверстия выровнена относительно головки 42 стержня и совпадающих отверстий 48а, 48b). Следовательно, часть анкерной плиты 18, окружающая узкую часть 44 отверстия 20, образует опорную поверхность для головки 42 стержня. Анкерная плита 18 может быть смещена таким образом, что вместо узкой части расширенная часть 46 отверстия 20 будет выровнена с головкой 42 стержня и совпадающими отверстиями 48а, 48b фланца 12 и крышки 14.

В показанном варианте осуществления поршень 34 приводится в движение путем введения рабочей жидкости в цилиндр 26 через отверстие 32 на удаленной стороне поршня 34. Это приводит поршень 34 в движение в направлении фланца и крышки против смещающего усилия упругого элемента - пружинной шайбы 16 в данном варианте осуществления, которая сжимается поршнем 34. Это вызывает смещение головки 42 стержня в сторону от фланца и крышки с тем, чтобы вывести ее из контакта с анкерной плитой 18. Когда головка 42 стержня расположена таким образом, анкерная плита 18 смещается относительно крышки 14 и фланца 12. Пределы смещения ограничены наличием тела 40 стержня 10 внутри отверстия 20.

Когда обеспечивается возможность возврата поршня 34 под действием смещающего усилия упругого элемента 16 и при этом анкерная плита наxодится в положении, показанном на фиг.1А и 1В, устройство 1 обеспечивает зажим фланца 12 и крышки 14, так что они оказываются зажатыми вместе. Поскольку анкерная плита 18 расположена так, что узкая часть 44 отверстия 20 выровнена с отверстиями 48а, 48b, головка 42 стержня не проходит через отверстие 20. Поскольку упругий элемент 16 смещает поршень 34 в сторону от фланца 12 и крышки 14, головка 42 стержня будет упираться в анкерную плиту 18, предотвращая смещение поршня 34 еще дальше в сторону от анкерной плиты. Таким образом, усилие, создаваемое упругим элементом 16, обеспечивает зажатие фланца 12 и крышки 14 вместе при сжатии прокладки 13 между ними.

С другое стороны, когда создается возможность возврата поршня при выравнивании расширенной части 46 отверстия 20 анкерной плиты 18 с головкой 42 стержня, упругий элемент 16 обеспечивает втягивание головки стержня в расширенную часть 46 отверстия. Таким образом, фланец 12 и крышка 14 отделены друг от друга посредством пропускания головки 42 стержня полностью через отверстия 48а, 48b фланца 12 и крышки 14.

На фиг.2 изображен другой вариант осуществления закрывающего устройства по настоящему изобретению. На этой фиг. показана крышка 14 и части устройства, которые прикреплены к крышке 14, которая отделена от фланца резервуара (на фигуре фланец и анкерная плита опущены).

Может быть использована теплоотводящая проставка 56, которая расположена между крышкой 14 и цилиндром 26 (или между фланцем 12 и цилиндром 26, если расположение стержня 10 было изменено на противоположное) по данному варианту осуществления. В процессе выполнения замедленного цикла коксования температура крышки 14 будет достигать сравнительно высоких значений. За счет использования такой теплоотводящей проставки 56 поддерживается температура пружинных шайб 16 и гидравлических элементов в пределах необходимого интервала. Теплоотводящая проставка 56 может быть выполнена за одно целое с цилиндром 26 или может быть предусмотрена в виде отдельной детали. Предпочтительно, если теплоотводящая проставка 56 будет изготовлена из легированной стали (аналогичной той, которая обычно используется в глухих крышках коксовых барабанов) для обеспечения надлежащей прочности при высоких температурах, но можно использовать и другие пригодные материалы, такие как низколегированная углеродистая сталь или чугун. В данном варианте осуществления на теплоотводящей проставке 56 выполнены ребра 58 для увеличения площади поверхности и для обеспечения лучшего отвода тепла. Эти ребра 58 могут быть расположены в продольном направлении, в окружном направлении или иным образом, или вообще могут отсутствовать.

В качестве возможного, но не обязательного элемента также может быть использована защитная втулка 60, которая устанавливается на стержень 10. Эта втулка 60 может быть закреплена внутри отверстия, проходящего сквозь крышку 14, и может проходить через сквозное отверстие во фланце 12. Втулка 60 способствует направлению перемещения стержня 10 и защищает поверхность скольжения стержня 10, когда крышка 14 снята с фланца 12. Втулка 60 защищает стержень 10 от механических повреждений, а также создает промежуток между открытой для воздействия поверхностью скольжения стержня 10 и поверхностью крышки 14. Поскольку эти поверхности не скользят друг относительно друга, между втулкой 60 и крышкой 14 может быть образовано более эффективное уплотнение по сравнению с тем, которое может быть образовано между стержнем 10 и крышкой 14 при отсутствии втулки 60. С другой стороны, подвижное соединение между стержнем 10 и втулкой 60 поднято над поверхностью крышки 14, на которую может попасть жидкое содержимое резервуара. Это способствует уменьшению потенциального просачивания жидкого содержимого резервуара в устройство, особенно в том случае, когда крышка 14 снята. Очищающий контактный элемент 60а служит в качестве дополнительного барьера, защищающего от такого просачивания, которое может вызвать повреждения. Этот очищающий контактный элемент 60а, как правило, выполнен из чугуна, но он может быть выполнен из графита, керамических материалов, минерального волокна, высоколегированной стали или т.п.

На фиг.2 также показан необязательный, но предпочтительный неплотно сидящий направляющий и стопорный элемент 62, расположенный внутри цилиндра 26. Этот элемент направляет как стержень 10, так и пружинные шайбы 16 при приведении поршня 34 в движение. Длина направляющего элемента 62 в продольном направлении может быть выбрана такой, чтобы ограничить пределы перемещения поршня 34. При смещении поршня 34 в сторону крышки 14 он будет останавливаться, когда он упрется в направляющий элемент 62. Это ограничивает степень сжатия пружинных шайб 16 в каждом цикле. Как очевидно для специалистов в данной области, это способствует защите шайб 16 от преждевременного выхода из строя вследствие неоднократных сжатий с большой амплитудой.

Как втулка 60, так и направляющий элемент 62, могут быть изготовлены из такого материала, как низколегированная углеродистая сталь, которая имеет довольно высокую прочность. Вместо него для изготовления любой из этих деталей или обеих деталей можно использовать многие другие подобные материалы, которые широко используются в машиностроительных конструкциях, такие как чугун или нержавеющая сталь.

В варианте осуществления, изображенном на фиг.2, поршень имеет конструкцию, состоящую из одной детали, в отличие от состоящего из двух частей поршня по варианту осуществления, показанному на фиг.1А. В данном варианте осуществления стержень 10 на всем пути входит в поршень и надежно прикреплен непосредственно к поршню 34 посредством резьбового соединения. Как показано, три уплотнения 34а на периферии поршня 34 создают уплотненное соединение с внутренней поверхностью цилиндра 26 по скользящей посадке. Естественно, при необходимости можно использовать больше или меньше уплотнений.

Можно использовать множество таких устройств 1 согласно любому из вышеописанных вариантов осуществления для создания, например, прочного и надежного крепления глухой крышки к фланцу коксового барабана. На фиг.3-5 показана такая глухая крышка 14, прикрепленная к днищу коксового барабана 15 посредством множества таких устройств, аналогичных устройству по варианту осуществления, показанному на фиг.2. Фиг.3 представляет собой схематичный вид сверху нижнего конца коксового барабана. Фиг. 4 и 5 соответственно представляют собой боковой вертикальный вид и вид снизу. На фиг.5 показаны четыре гидравлические магистрали 64, каждая из которых ведет к одной четверти от всех гидроцилиндров 26, приводящих в действие стержни 10. Поскольку гидроцилиндры 26 подсоединены последовательно к магистралям 64, будет существовать небольшая задержка между последовательно расположенными гидроцилиндрами 26 в ряде. Увеличение числа магистралей 64 и, следовательно, уменьшение количества гидроцилиндров 26 на магистраль приведет к минимизации кумулятивного воздействия этих задержек и к работе гидроцилиндров 26 с большей степенью синхронизации.

Каждая из деталей - фланец 12 и крышка 14 - имеет соответственно ряд отверстий 48а, 48b, которые выровнены друг с другом, когда крышка находится на своем месте на фланце. Анкерная плита 18 имеет ряд сопряженных отверстий 20, каждое из которых имеет узкую часть 44 и расширенную часть 46, как было рассмотрено выше. Узкие части 44 и расширенные части 46 попеременно выравниваются с отверстиями 48а, 48b. Эта конструкция может быть использована для обеспечения дистанционного и избирательного крепления фланца 12 к крышке 14 и позволяет получить полностью закрытую крышку при однократном приведении устройства в действие. Это устройство может быть объединено с типовым оборудованием для снятия крышек коксового барабана для обеспечения возможности простого, полного и дистанционного снятия крышки коксового барабана, закрывающей его нижней фланец.

Как лучше всего видно на фиг.3, анкерная плита 18 согласно данному варианту осуществления представляет собой кольцо, установленное с возможностью поворота относительно резервуара высокого давления. Анкерная плита 18 перемещается непосредственно по фланцу 12, как показано, или может перемещаться на (подшипниковых) опорах. Вертикальные направляющие 18а (фиг.4) прикреплены болтами к периферии или плиты 18, или фланца 12 для направления плиты 18 при ее смещении. Анкерная плита по изображенному варианту осуществления смещается в окружном направлении между положениями зажима и разжима. На фиг.3 изображено устройство 1 с анкерной плитой 18, находящейся в положении зажима. При использовании круглого резервуара высокого давления эта конфигурация представляет собой предпочтительную конфигурацию для анкерной плиты. Однако анкерная плита может принимать и другие формы, и по периметру резервуара можно использовать многочисленные анкерные плиты вместо одной кольцевой плиты. Важно то, чтобы была обеспечена возможность смещения анкерной плиты 18 (или плит) между положением, при котором головки 42 стержней фиксируются за этой плитой, и положением, при котором головки 42 стержней могут проходить через нее.

В предпочтительном варианте осуществления смещение анкерной плиты 18 осуществляется с помощью, по меньшей мере, одного гидроцилиндра 22. Наиболее предпочтительно использовать, по меньшей мере, два таких цилиндра 22, равномерно расположенных вокруг периферии анкерной плиты для обеспечения поворота плиты 18 плавным и надежным образом. В проиллюстрированном варианте осуществления используются два гидроцилиндра 22 (предпочтительно двустороннего действия) для приведения анкерной плиты 18 в движение в окружном направлении. Цилиндры 22 могут быть подсоединены к анкерной плите непосредственно или с помощью любых пригодных средств, таких как выступы 24, которые проходят от анкерной плиты.

После установки анкерной плиты 18 в положение, изображенное на фиг.3, гидравлическое давление в цилиндрах 26 может быть снято, что позволяет пружинным шайбам 16 сместить поршни 34 в сторону от фланца 12 и крышки 14. Как было рассмотрено, полное усилие, создаваемое пружинными шайбами 16, обеспечивает зажим прокладки 13 фланца между фланцем 12 и крышкой 14. Кроме того, пружинные шайбы 16 обеспечивают натяжение стержней 10, что позволяет сохранить положение, при котором фланец и крышка прочно зажаты вместе, и соединение без утечек. Таким образом, не требуется никакого гидравлического давления для поддержания закрытого положения. Для того чтобы снять натяжение в стержнях и открыть закрывающее устройство, в каждый цилиндр 26 подают давление, и анкерную плиту 18 поворачивает таким образом, чтобы расширенные части 46 отверстий 20 были выровнены с головками 42 стержней.

В вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг.1А и 2, для каждого стержня 10 используется отдельный приводящий в движение элемент поршневого типа. Рабочая жидкость вводится в цилиндр 26 через магистраль, подсоединенную к отверстию 32 у основания цилиндра. В альтернативном варианте осуществления, изображенном на фиг.6, один приводящий поршни в движение элемент 50 может быть использован для приведения в движение, по меньшей мере, двух и предпочтительно всех поршней. Например, приводящий поршни в движение элемент 50 может быть выполнен кольцевым, чтобы соответствовать кольцевой анкерной плите. В проиллюстрированном варианте осуществления приводящий поршни в движение элемент 50 состоит из верхней части 52 и нижней части 54 с кольцевым уплотнением между ними. Каждому стержню 10 соответствует отдельный поршень 34. Все поршни 34 предпочтительно приводятся в движение одновременно с помощью одного кольцевого приводящего поршни в движение элемента 50.

На фиг. 7А и 7В схематично проиллюстрирован один подход к использованию обычного гидравлического оборудования для регулирования давления текучей среды, необходимого для приведения в действие гидравлических элементов устройства по изобретению. При данном подходе один гидравлический силовой агрегат и один гидравлический резервуар используются для регулирования потока текучей среды под давлением через устройство для коксового барабана хорошо известным в данной области способом. В многобарабанной установке для замедленного коксования каждый из коксовых барабанов может быть по отдельности отведен с линии для удаления кокса из него. Таблица, показанная на фиг.7В, представляет собой один пример управления, который можно использовать для разблокирования и блокирования всего устройства. Изолирующие вентили "SPx", не показанные на фиг.7А, используются для изоляции отдельных коксовых барабанов многобарабанной установки замедленного коксования, так что эти барабаны открываются и кокс удаляется.

Несмотря на то что настоящее изобретение было описано на примере того, что в настоящее время считается предпочтительными вариантами осуществления, следует понимать, что изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Напротив, как было пояснено выше, изобретение предназначено для того, чтобы охватывать различные модификации и эквивалентные конструкции, находящиеся в рамках сущности и объема приложенной формулы изобретения. Например, вместо использования гидравлического давления для приведения в движение поршней 34 и/или смещения анкерной плиты 18 можно использовать различные механические приводные устройства, как очевидно для специалистов в данной области. Кроме того, в качестве упругого элемента 16 вместо сжимаемых пружинных шайб можно использовать любой из ряда хорошо известных элементов пружинного типа. Кроме того, вместо отдельного поршня 34, прикрепленного к стержню, можно выполнить поршень за одно целое со стержнем. Кроме того, закрывающее устройство согласно изобретению можно использовать в других системах, таких как автоклавы или другие резервуары высокого давления. Следовательно, предусмотрено, что объем нижеприведенной формулы изобретения соответствует наиболее широким допустимым интерпретациям и должен охватывать все подобные модификации и эквивалентные конструкции и функции.