多功能提取罐设计制造机械CAD图纸.docx
《多功能提取罐设计制造机械CAD图纸.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多功能提取罐设计制造机械CAD图纸.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
多功能提取罐设计制造机械CAD图纸
多功能提取罐设计制造
多功能提取罐是针对传统提取罐的缺点而改进的一种提取设备，近年来得到了越来越多的生产厂家的认可。
它适用于芳香油提取及有机溶酶回收，多用于中药的水煎、酒精浸出、热回流浸出、强制循环浸出等多种生产工艺操作。
图1
上图为多功能提取罐的结构示意图，
进出该提取设备的主要物料由酒精，水，水蒸气，各种中药材。
基本设计参数
设计压力内筒：
0.05MPａ。
夹套：
0.35MPａ。
最高工作压力内筒：
<0.05MPａ。
夹套：
0.3MPａ。
设计温度内筒：
100℃。
夹套：
145℃
有效容积内筒：
6ｍ3
总体结构设计
如图1所示，多功能提取罐由投料口、罐体、出渣门等组成。
考虑到
提取过程需保持一定的温度，在罐体的下半部分外设置了加热夹套。
根据工艺操作的要求，罐体上还需设置各种辅助装置（如清洗、循环、
出渣门启闭紧琐等装置）和工艺接管等附件。
1.圆筒设计
1.1筒体外型尺寸的确定
圆筒
的示意图如下：
粗步设计圆筒体内径为1.5米,高为2.4米
圆筒体积：
V1=∏×0.752×2.4
=4.24ｍ3
封头体积：
筒体的容量约为6ｍ3,符合6吨中药材提取的容量要求.
B型支座系列系数尺寸
支座号选4号，支座本体允许载荷60KN，适用容器公称直径1000—2000mm高度250mm
底板长×宽×厚度=200×140×14
筋板长×宽×厚度=290×160×10
垫板长×宽×厚度=315×250×8
支座加工因注意的问题：
焊接采用电焊，采用双面连续填角焊，支座和容器壳体的焊接采用连续焊，焊缝腰高均等于0.7倍的较薄板厚度，且不小于4mm。
焊后焊缝金属表面不得有裂纹，夹渣，焊瘤，烧穿等缺陷，焊接区不应有飞溅物。
垫板应与容器壁贴合，局部最大间隙应不超过1mm。
支座螺栓孔的加工极限偏差与其它部分的制造公差按IT16与IT14。
支座所有的焊件周边粗糙度为Ra50mm。
支座组焊完毕后，各部件应平整，不得翘曲。
耳式支座实际承受的载荷可按下式近似计算：
Q=［m0g+Ge/kn+4（ph+GeSo）/nD］
Q—支座实际承受的载荷，kn
P—支座安装尺寸，mm
g—重力加速度
Ge—偏心载荷，N
h—水平力作用点底板高度，
k—不均匀系数，k=0.83
m0—设备总质量（包括壳体及其附件，内部介质及保温层的质量）kg.3500kg
n—支座数量
D—水平力，取Pw和Pe的最大值，N
容器高径比=3.5/1.6=2.2<5
H0=3.5m<10m
由上两个条件，根据国标可以得出：
水平地震力Pe=0.5aemogN
ae—地震系数，
设地震防烈度为8度，ae=0.45
Pe=0.5×0.45×3500×9.8
=7717.5N
水平风载荷：
PW=0.95×fiqopoho×10-6
=0.95×0.846×550×2000×3500
=2842N
P=Pe
安装尺寸：
D=［（Di+2δn+2δ3）2–（b2-2s2）2］1/2+2（l2-s1）
=2080mm
Q=［m0g+Ge/kn+4（ph+GeSe）/nD］×103
=［（3500×9.8+1000）/0.83×4+4×（7717.5×700+1250×1000）/4×3080］
=17.3kn<［Q］=60kn
所以满足支座本体允许载荷的要求
计算支座外圆筒所受的支座弯矩ML
ML=Q×（l2-s1）/103
=3.04kn.m
筒体有效厚度：
5mm
［ML］=3.09kn.m
ML<［ML］,所以A4支座满足要求
筒体与夹道的计算与设计：
圆筒计算与材料选择（参考国家钢制压力容器标准——GB150-1998）]
设计温度下圆筒的计算厚度按公式：
δ=PcDi/（2［δ］tø-Pc）
公式的适用范围Pc≤0.4［δ］tø
［δ］t为设计温度下圆筒材料的许用应力，设备材料的机械强度是选材的重要依据，设计时主要考虑的是材料的强度极限和屈服极限。
在温度较底情况下，一般可不考虑材料的蠕变极限和持久极限。
提取设备材料的选用除应保证机械强度﹑刚度等要求外，还应重点考虑满足提取设备防漏﹑防爆﹑耐腐蚀等要求，对于提取罐，材料的选用一般满足以下的基本要求：
1﹑提取罐凡与物料接触部位均应采用奥氏体不锈钢或其他相应的耐腐蚀性材料；
2﹑提取罐上所有密封件均采用无毒﹑耐热材料；
3﹑外购零部件或外购配套设备的材料应与整体设计要求一致，并应具有产品合格证明书和使用说明；
4﹑受压零部件的材料应符合国家标准GB150《钢制压力容器》中有关规定。
因为内筒接触的是药材，必须是耐腐蚀的材料，再次筒体为受压件，考虑用奥氏体不锈钢。
它的主加元素是Cｒ（WCｒ=17％～19％）和Nｉ（WNｉ=8％～11％）。
Tｉ是为了避免晶界区贫Cｒ而遭受电化学腐蚀。
钢中加如Tｉ,是晶界上优先形成TｉC,从而保持晶界和晶内的含铬量,防止晶间腐蚀。
不锈钢为高合金钢。
不锈钢材,许用应力的选定
精密细长轴（活塞杆）主要技术参数
规格
φ6～φ12
φ16～φ25
φ28～φ80
长度
800～2000mm
1200～3000mm
1500～3000mm
表面精糙度
Ra0.4～0.1（△8～△10）
表面硬度
HRC60以上
直线度
0.15/1000mm
圆度
≤0.01/全长
镀铬厚度
按用户要求
全长尺寸差
≤0.02
材料
优质45#钢
调质轴
HB220～280
技术要求：
除以上标准系列外，还有非标准内径和壁厚的缸筒，米字缸筒
和薄壁缸筒等。
缸筒定长：
2m,也可以根据用户要求增减。
表面处理分：
不氧化处理，普通阳极氧化，硬质阳极氧化，仿
进口阳极氧化。
为了方便用户，配套供应钢质气钢筒、活塞杆、气缸端盖和气
动专用铝合金型材；承接各种铝合金型材的开发。
内径尺寸精度：
IT9
内径圆度公差：
0.03~0.06mm
直线度公差：
1~2mm/1mm
内表面粗糙度：
Ra《0.4μm
外表面粗糙度：
Ra《3.2μm
壁厚公差：
±0.5%
铝合金材质：
LD31-RCS（6063-T5）：
化学成分
Cu
Si
Mg
Fe
Mn
Zn
Cr
Ti
Al
<0.1
0.2-0.6
0.45-0.9
<0.35
<0.1
<0.1
<0.1
<0.1
其余
机械性能：
抗拉强度
屈服强度
伸长度
硬度
δb
δ0.2
δ
HV
N/m㎡
N/m㎡
%
157
108
8
58
圆型缸筒：
缸径D
16
20
25
32
40
50
63
80
100
125
160
200
壁厚δ
2
2.5
3
3.5
4.5
5
6.9
供货长度
1000-1800
2000
薄型缸筒：
缸径D
20
25
32
40
50
63
80
100
□A
37
40
45
55
65
80
100
124
R
15.5
17
19.5
H
5
6
6
6
6
B
28
28
28
30
30
I
3
3
3
4
4
薄型缸筒供货长度缸径Dф20-ф252米
薄型缸筒：
缸径D
TG
d
E
E1
ф
B
b
b1
H
32
5.5
45
11.5
18
20
4.5
40
40
5.5
52
46
69
14.5
20.5
18
5
50
6.6
64
17
26
22
7
63
9
77
20
26
22
7
80
11
98
23
30
26
6
100
11
117
28
30
薄型缸筒供货长度缸径Dф32-ф1002米
米字型缸筒：
缸径D
壁厚
TG
d
R
供货长度
32.5
40
38
5.4
50
46.5
5.4
63
3
56.5
7.4
6.75
80
72
9.25
8
100
3.5
89
9.25
8.5
制造材料的管理
提取灌的材料主要是不锈钢板、碳钢钢扳、钢管等。
为了使产品合格，材料的管理是很重要的。
下面是对于所用材料的管理。
构成设备各个零部件的材料，其数量﹑牌号﹑规格和技术要求在制造过程要根据各种技术文件给予落实，使之符合各项技术标准和管理规定。
因此，就必须建立和严格实施相关的管理制度与程序，以保证各零部件的材料具有可追溯性，即通过各零部件上的标记可追根溯源，查出该零部件的原始质量证明书，从而确定有关牌号﹑规格﹑批号等原始信息，判断质量的状况。
材料的管理主要包括材料的采购﹑验收﹑复验及发放等环节。
各环节的管理是通过质量管理体系和质量保证体系的规定管理程序和管理制度，并通过质量管理人员在生产过程中予以实现的。
（1）材料的采购与检验
1钢材的采购。
钢材的采购，首先是由设计部门提出采购清单，从
角度提出对材料的基本要求。
清单应明确提出材料的牌号﹑规
格﹑标准代号和数量，通常材料的数量是根据实际消耗量和加工消耗量而定。
如有必要，还应对材料的交货状态和复验提出要求。
采购部门负责材料的采购，并确保材料订购合同与清单要求的一致性。
采购部门供货方的供货能力﹑质量保证体系及供货的历史情况和相关用户的反应等有关信息，在比较的基础上，优先选择质量信誉比较好的企业进行采购。
2进厂验收。
材料进厂验收主要包括：
材料质量证明书的核验和实物
的验收。
对质量证明书的核验，首先是检验质量保证书所列项目是否齐全，是否符合订购合同的要求。
实物验收要根据质量证明书进行现场检验。
实物验收时，首先核查到货材料的牌号﹑规格﹑数量是否正确，实物上的标记是否齐全﹑清楚，批号是否与质量证明书一致，然后是外观质量﹑尺寸偏差的检验。
所有各项验收完成，并办理必要的手续后，进厂验收即结束。
经验收后的材料，对合格的材料，可标上合格标记；对于不合格的材料，应视具体情况采取不同的措施。
（2）材料的复验
材料的复验要根据相关的法规和企业制度的要求进行。
对于提取设备对应的底压容器，通常要求有下列情况的需要复验，缺少的项目要予以补齐：
1质量证明书内容项目不齐；
2制造单位对材料性能和化学成分有疑问；
③设计图样上具体要求的；
④用户要求增加的项目。
上序规定对压力容器来讲，是从安全技术方面提出的基本要求，是带有强制性的，因此必须严格执行。
复验时应按批次抽取式样；样坯应啊按规定的部位和方向切取。
复验结果经负责人认可后，签发检验标记，入库存放。
对于某一项目未达标的，则在同批次材料中就不合格项目再取双倍的试样进行复验，其中只要有一个试样未达标即可判定此批材料为不合格，需作适当标记，另行存放处理。
（3）钢材的保管
为从物资控制方面保证设备的制造质量，材料的管理必须按所制订的规定进行。
总体上，材料的堆放、搬运和保管均应合理、有序，以保证使用。
材料的堆放应注意将待验和已验分开、合格与不合格分开，对不同的牌号、不同规格和批次的材料要易于区别，以便于管理与发放。
在管理过程中，材料的发放应根据领料单进行，领料单上要求注明“材捡号”及用途，发料时要予以确认。
焊接
在提取设备的制造中，焊接是一种主要的加工方法。
焊接工艺的制订和质量检验是保证设备制造质量的重要环节。
由于不同材料的焊接性能差别很大，因此必须依据材料的特性和产品性能要求制订焊接工艺和检验方法及标准。
（1）奥氏体不锈钢的焊接
由于奥氏体不锈钢的总体焊接性能较好，在提取罐设备中应用占绝大多数。
但奥氏体不锈钢在焊接时易出现晶间腐蚀倾向、热裂纹和应力腐蚀等现象，因此正确选择焊接材料和焊接工艺是确保质量的重要问题。
①奥氏体不锈钢的晶间腐蚀奥氏体的晶间腐蚀是在腐蚀介质作用下，开始于金属表面并沿晶界深入内部的一种局部腐蚀现象。
晶间腐蚀将使得材料的晶间结合力丧失，基本上失去塑性，从而在很小的外力下就会发生脆性破坏。
从金属工艺学的角度看，奥氏体不锈钢晶间贫铬是造成晶间腐蚀的主要原因。
对于奥氏体不锈钢，在处于450～850℃的温度范围内，碳在奥氏体内的扩散速度教快，晶粒内的碳不断向晶界扩散，而铬的扩散速度较慢，晶粒内的铬来不及补充，因而造成靠近晶界处出现贫铬带，这种现象称为晶间腐蚀倾向。
这个时间的过程越长，贫铬就越严重，晶间腐蚀倾向就越明显。
当含铬量低于钝化所须的含铬量（12.5％）时，点电极电位急剧下降，与周围金属构成腐蚀微电池，在介质腐蚀的作用下将发生严重的晶间腐蚀。
奥氏体不锈钢在焊接时，其焊接接头在加热和冷却的过程中必然要经过450～850℃的温度区域，因此焊接接头将会出现晶间腐蚀倾向。
450～850℃的温度区域被称为奥氏体不锈钢的敏化温度。
晶间腐蚀倾向的大小和母材、焊材的化学成分及焊接工艺条件有关。
减少焊接时的晶间腐蚀倾向可采取以下的几项措施。
ａ.降低含碳量。
从造成晶间腐蚀的原因看，如钢材中没有有多余的碳，就不会形成贫铬带，也就不会出现晶间腐蚀倾向。
从这个角度看，选择第低碳不锈钢，对防止晶间腐蚀的发生是有利的。
ｂ.替铬法。
在钢中加入某些与碳亲和力比铬大的元素，即稳定性元素，如钛、铌等，这样碳析出后首先与这些元素形成化合物，可避免铬与碳的结合，就不会有贫铬带的产生。
ｃ.双相法。
在单相的奥氏体中加入少量的铁素体形成元素，如钛、硅等，使金属在常温下具有奥氏体加铁素体的双相组织。
ｄ.工艺方法。
尽量减少焊缝截面，采取小的线能量焊接，即小电流、快焊速、低层间温度及快速冷却等方法，以达到减少敏化作用范围和缩短敏化温度区间的停留时间的目的。
ｅ.热处理方法。
主要有两种方法，即固溶处理和稳定化处理。
固溶处理就是将具有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢加热到1050～1150℃，使碳化物重新溶入固溶体中，然后急速淬火冷却以固定这种状态，从而消除贫铬带。
稳定化处理则是将具有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢加热到850℃，保温足够的时间是碳化铬充分析出，铬得以充分的扩散，消除贫铬带，达到二次稳定状态。
这样处理后，即使再次加热到敏化温度也不会出现贫铬带，故此法称为免役处理。
在焊接加工时，只要真确合理的选择母材焊接工艺条件，一般不需要热处理。
②热裂纹奥氏体不锈钢在焊接时具有较高的热裂纹倾向。
热裂纹可分为结晶裂纹液化裂纹和高温失塑裂纹。
结晶裂纹发生在焊缝金属中，在焊缝冷却凝固过程中出现，因此也称为凝固裂纹。
这主要是由于硫与铁等杂质元素所形成的低熔点共晶体，在结晶过程尚未完全结束时，在焊接应力的作用下沿晶界行成的开裂。
液化裂纹多发生在热影响区紧靠融合线的区域，这主要是在电弧高温作用下引起母材中低熔点共晶体熔化造成的。
高温失塑裂纹是出现在固相中的一种裂纹，它位于比液化裂纹距熔合线更远一些的母材上或多层焊的前一层焊缝中。
产生的原因在工艺上是由于线能量过大造成粗晶粒组织所致；从结构上看则是由于在大厚度构件上，或焊缝过于集中或交叉的部位产生的焊接应力所致。
奥氏体不锈钢对各种热裂纹的敏感程度随合金元素的成分及组织状态的不同而有所不同。
含少量铁素体的奥氏体不锈钢比单相奥氏体不锈钢的抗热裂纹性能好。
考虑抗结晶裂纹倾向，将焊缝金属中的铁素体含量控制在3％～8％为宜，这可通过焊接材料的选择和焊接金属成分的调节来实现。
③应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂是钢结构在拉应力和特定电解质的共同作用下产生的一种局部腐蚀所引起的断裂，这种局部腐蚀形成的晶间开裂，在拉应力的作用下将引起裂纹从表面缺口沿晶界向深处扩展，最终导致断裂。
引起应力腐蚀开裂的必要条件是拉应力，其主要来源是焊接或冷热加工不当所
生的残余应力。
要消除或改善应力腐蚀应从焊接接头的合理设计、减少焊接线能量、焊接顺序的适当确定入手，并通过焊后热处理来消除应力。
对于奥氏体不锈钢，只有一些特定的介质才能引起应力腐蚀，最主要的是电解质溶液中存在禄离子并同时存在氧。
对于这种情况，只有通过改变材料，包括母材和焊接材料来解决。
综合而言，解决奥氏体不锈钢的晶间腐蚀、热裂纹和应力腐蚀等问题，除正确选择母材和焊接材料，合理设计焊接接头和焊接结构外，用小的焊接电流、窄的焊道、保持较低的层间温度和与腐蚀介质接触的焊层最后施焊等也都是焊接接头耐腐蚀和抗裂性能的有效措施。
在焊接方法上，尽管电渣焊单纯从工艺上说也是可行的，但由于实际工程中极少有大厚度不锈钢结构的焊接，故很少应用。
对薄壁结构惰性气体保护焊和等离子狐焊有很好的适应性。
焊接材料的选用原则是保证焊缝金属与母材有相近的化学成分，这是使焊缝金属与母材的耐腐蚀性和力学性能基本一致所要求的。
如不锈钢牌号为0Cr18Ni9选用焊条的牌号为A102（E0-19-10-16）或A107（E0-19-10-15）对焊丝与焊剂无特殊要求，0Cr18Ni10Ti选用焊条的牌号为A132（E0-19-10Nb-16）或A137（E0-19-10Nb-15）选用的焊丝是H0Cr20Ni10Ti焊剂为HJ260。
（2）低碳钢的焊接
①低碳钢的焊接性能对于低碳钢，由于影响焊接性能的重要元素碳的含量较少，因此在各类钢材中其焊接性能是最好的，对于焊接方法和焊接工艺的适应性也较宽。
在工程中，手工电弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊及点渣焊都被广泛运用。
通常焊接是不需要预热和保持层间温度，焊后也不需要热处理。
当然对于大厚度、大刚性构件在较低温度下进行焊接，如不采取预热措施则有可能产生冷裂纹。
在母材和焊接材料不合格时，也有可能产生热裂纹。
在焊接时，焊接线能量过大，钢在高温下停留时间增加，造成奥氏体晶粒长大，在快速冷却时出现魏氏体，严重影响钢的韧性。
对电弧焊，手弧焊线能量较小，电渣焊能量最大，要改善电渣焊接头的性能，通常
用焊后正火的方法。
②低碳钢焊接材料的选用在提取罐中，应用的低碳钢有：
Q235-AF、Q235-A、Q235-B
Q235-C及Q235-A、20R、10、20钢的无缝钢管等。
一般结构的手弧焊焊接材料选J421（E4313）
J422（E4303）、J423（E4301）、J424（E4320）、J425（E4311）。
大厚度、高刚性、低温焊接选用的焊接材料是J42（E4316）、J427（E4315）。
一般结构的埋弧焊，二氧化碳气体保护焊选用焊丝H08、H08A焊剂HJ430。
表面处理
提取罐接触的介质带有一定的腐蚀性，需要进行防腐蚀加工，则进行一定的表面处理是必要的。
设备表面的处理就是要将设备表面附着的不利于防腐蚀施工的异物去掉，例如铁锈、油污、水分等。
这些异物的存在，将会直接影响到防腐蚀施工的进行，轻则硬性质量，重则不能施工。
钢制设备的表面处理通常有两大步骤：
一是表面油污等；二是除锈。
（1）化学除油
设备表面的油污将直接影响除锈的效果，从而影响防腐蚀施工的进行，因此除油因在除锈之前进行。
如设备表面确无油污则除油步骤可以省去。
除油可分为溶剂清洗及碱液清洗两种。
①溶剂清洗使用有机溶剂可除去皂化油和非皂化油。
从理论上讲，选择的溶剂应是溶解能力强、不易然、毒性小、挥发较慢、价格低廉的。
但实际上要同时满足这些条件是不可能的。
一般常用的溶剂有：
甲苯、溶剂汽油、二甲苯、丙酮、二乙烷、三乙烯等。
其中毒性较低和较常用的是溶剂汽油，而除油效果最好的是三乙烯，但有剧毒，只适合于自动化的密闭操作。
总体上说，溶剂清洗虽有效率高等优点，但并不是一个首选的方法。
②碱液清洗碱液清洗的优点就是无毒、成本低，但一般碱液只能清洗皂化油，而清洗非皂化油则需加入一定的乳化剂。
清洗碱液可用5％～10％苛性钠溶液，表面活性剂则多采用烷基苯磺酸钠。
（2）除锈
除锈可采用喷沙除锈和酸洗除锈两种方法。
喷沙除锈效率高、质量好；酸洗除锈通常用于不适合喷沙除锈的情况，如处理得当，也能取的较好的效果。
喷沙除锈的工艺流程图如下:
1—空气压缩机；2，3—空气干燥净化器；4—喷沙罐；5—进罐压缩空气控制阀；6—压缩空气进口管；7—喷沙出口管；8三通；9—入沙孔；10—喷沙管；11—喷沙嘴；12—阀门
经过净化的压缩空气，从储气罐进入喷沙罐，一部分从放沙阀底喷出，一部分从罐上部进入。
罐内沙子经压缩空气带出进入胶管，再经过喷嘴喷到设备表面进行除锈。
沙粒可选用石英沙或海河沙。
石英沙除锈效率高，但价格高；海河沙除锈效率不如石英沙，但价格较低。
无论使用哪种沙都必须经过筛选干燥。
沙粒的直径一般在1～2mm范围。
喷过的沙经筛选后可再用。
锰铁沙也可以用来除锈，其用点是无硅无尘，可反复使用。
但成本高，动力消耗大，必须有相应的回收装置，不适合小企业使用。
喷沙除锈时，喷枪与设备表面的夹角一般为45°，枪嘴距表面的距离为50～70mm。
喷沙操作应尽量利用设备的器壁，是沙子来回反射，这对提高喷沙的效率非常有利。
酸洗适合于现场少量检修或没有喷沙设备的企业。
酸洗一般采用盐酸，配酸比例是工业盐酸与水之比为2：
1。
酸洗后要进行碱洗中和处理，以清除设备表面的残酸。
碱液可用3％的碳酸钠溶液。
中和处理后因立即进行水洗，用大量清水对设备表面进行冲刷，最后达到中性即可。
检验与标准
提取罐属于压力容器，对安全可靠性有较高的要求，因此对制造中的各环节都需严格控制，进行必要的检验。
压力容器的检验有直接针对产品的各项
升级会员 