Конструювання і розрахунок сталевих зварних посудин та апаратів Обичайки та днища (стр. 41 из 74)

Контрольний отвір повинен розташовуватися у нижній частині кільця або його частини відносно посудини, установленій у робочому положенні.

Зміцнювальні кільця повинні щільно прилягати до поверхні зміцнюваного елемента. Допускається зазор між поверхнями зміцнювального кільця і зміцнюваного елемента не більше 3 мм. Зазор контролюється щупом по зовнішньому діаметру зміцнювального кільця. Мінімальну товщину зміцнювального кільця необхідно застосовувати рівною 6 мм. Якщо розрахункова товщина зміцнювального кільця перевищує виконавчу товщину стінки зміцнюваного елемента більше ніж у два рази, рекомендується, якщо це можливо, установлювати два накладні кільця (зовні та усередині апарата) відповідно до рисунка 3.32,г, причому товщина зовнішнього кільця приймається рівною половині загальної товщини, а внутрішнього – половині загальної товщини з урахуванням добавки на корозію та ерозію.

Зовнішній діаметр зміцнювального кільця не повинен перевищувати двох діаметрів зміцнюваного отвору. Штуцери приварюються як до обичайки (днища), так і до зміцнювального кільця зварним швом із суцільним проваром. Якщо декілька штуцерів розташовані настільки близько один до одного, що накладні зміцнювальні кільця взаємно перекриваються, застосовується загальне накладне кільце круглої або овальної форми відповідно до рисунка 3.44.

Зміцнення отвору за допомогою відбортовки відповідно до рисунка 3.32,д поліпшує зовнішній вигляд апарата, проте є більш трудомістким порівняно з вищеописаними конструкціями і не завжди забезпечує необхідну міцність.

Зміцнення отвору тороподібною вставкою відповідно до рисунка 3.32,е забезпечує високу міцність та технологічність конструкції і в той же час поліпшує зовнішній вигляд апарата.

Зміцнення ввареним кільцем відповідно до рисунка 3.32,ж забезпечує достатню міцність, поліпшує зовнішній вигляд апарата, але є технологічно трудомістким, тому порівняно рідко застосовується в хімічному апаратобудуванні.

Зміцнення штуцером довільної форми відповідно до рисунка 3.32,з забезпечує високу міцність, поліпшує зовнішній вигляд, є досить технологічним і застосовується для зміцнення центральних отворів в еліптичних, а також будь-яких отворів у напівсферичних днищах.

Замість зміцнення отвору штуцером можна застосовувати зміцнення втулкою збільшеної товщини, до якої приварюється штуцер, відповідно до рисунка 3.33. При цьому конструктивні елементи зварного з’єднання втулки та штуцера необхідно приймати такими: радіус плавного переходу від втулки до штуцера ^r₁  ^S₁  ^S₁ , довжина тонкої частини втулки від початку радіусного переходу до середини зварного шва

a  ^S₁ , але не менше 20 мм, кут скосу 20°. 3.4.3 Визначення розрахункового діаметра поодинокого отвору, що не вимагає зміцнення

Отвір вважається поодиноким, якщо найближчий до нього отвір не впливає на нього, що має місце, коли відстань між зовнішніми поверхнями суміжних штуцерів b , мм, відповідно до рисунка 3.34 задовольняє умові

b

 Dp S C  Dp S C, (3.161)

де D_p ,D_p  розрахункові діаметри зміцнюваного елемента по центру зміцнюваних отворів, мм;

S – виконавча товщина стінки зміцнюваного елемента (обичайки, переходу або днища), мм;

С – сума добавок до розрахункової товщини стінки зміцнюваного елемента, мм.

а, б – ввареним штуцером; в – накладним кільцем; г – двома накладними кільцями; д – відбортовкою; е – тороподібною вставкою; ж – ввареним зміцнювальним кільцем з – штуцером довільної форми

Рисунок 3.32 – Типові конструкції зміцнення отворів

Розрахунковий діаметр зміцнюваних елементів ^Dp , мм, визначають за формулами:

– для циліндричної обичайки та напівсферичного днища

D_p  D ; (3.162)

– для конічної обичайки, переходу або днища

D_p  D_к / cos; (3.163)

– для еліптичного днища при H 0,25 D

D_p  2 D 13 x / D² , (3.164)

де ^D . – внутрішній діаметр циліндричної обичайки або опуклого днища, мм;

^D_к – внутрішній діаметр конічної обичайки, переходу або днища по центру зміцнюваного отвору, мм;

H – висота опуклої частини днища без відбортовки, мм;

^ – відстань від центра зміцнюваного отвору до осі еліптичного днища, мм, відповідно до рисунка 3.37;

 – половина кута при вершині конічної обичайки, град.

а б

а – з радіусним переходом; б – з конічним переходом

Рисунок 3.33 – Зміцнення отворів втулкою збільшеної товщини Розрахунковий діаметр поодинокого отвору ^d₀ , мм, який не потребує додаткового зміцнення при надлишковій товщині стінки посудини, визначають за формулою

d₀  2 _ S_S^_p^C 0,8__^ D_p S C, (3.165)

_

де S _p – розрахункова товщина стінки зміцнюваного елемента, мм.

Розрахунковий діаметр поодинокого отвору ^d₀ , мм, який не потребує додаткового зміцнення при надлишковій товщині стінки посудини, визначається за формулою

d₀  2 _ S_S^_p^C 0,8__^ D_p S C, (3.165)

_

де ^S _p – розрахункова товщина стінки зміцнюваного елемента, мм.

Рисунок 3.34 – Схема розташування суміжних штуцерів на зміцнюваному елементі

Якщо розрахунковий діаметр зміцнюваного отвору ^d p , мм, задовольняє умові

d _p  d₀ , (3.166)

подальших розрахунків зміцнення отвору проводити не потрібно.

Якщо умова (3.166) не виконується, необхідно виконати розрахунок зміцнення отвору по пункту 3.4.6.

Розрахунковий діаметр отвору в стінці обичайки, переходу, днища або ввареного кільця ^d p , мм, при наявності штуцера з круглим поперечним перерізом, вісь якого збігається з нормаллю до поверхні в центрі отвору відповідно до рисунків 3.35 і 3.37,б або круглого отвору без штуцера (з бобишкою), визначають за формулою

d _p  d  2 C_s , (3.167)

де d – внутрішній діаметр штуцера, мм;

^C_s – сума добавок до розрахункової товщини стінки штуцера, мм.

Для циліндричних і конічних обичайок у випадку, коли вісь штуцера розташована в площині поперечного перерізу обичайки відповідно до рисунка 3.36,а, розрахунковий діаметр отвору визначають за формулою

d _p  max  d; 0,5 t 2 C_s , (3.168)

де t – довжина отвору в окружному напрямку, мм.

Розрахунковий діаметр отвору для зміщеного штуцера на еліптичному днищі відповідно до рисунка 3.37,а визначають за формулою

d _p  d ^{ 2 Cs} . (3.169)

1  2 x / D_p ²

Для циліндричних і конічних обичайок у випадку приварки нахиленого штуцера, вісь якого розташована в площині подовжнього перерізу обичайки відповідно до рисунка 3.36,б, і для всіх отворів у напівсферичних днищах розрахунковий діаметр отвору визначається за формулою

d _p  d  2 C_s / cos², (3.170)

де  – кут між віссю нахиленого штуцера і нормаллю до поверхні циліндричної або конічної обичайки, а також опуклого днища, град.

Розрахунковий діаметр отвору для штуцера з круглим поперечним перерізом, вісь якого збігається з нормаллю до поверхні обичайки в центрі отвору, при наявності відбортовки або тороподібної вставки відповідно до рисунків 3.38 і 3.39,а, визначають за формулою d _p  d 1,5 r  S _p  2 C_s , (3.171)

де r – радіус відбортовки або торової частини тороподібної вставки, мм