CAD在化工中的应用

第3章化工设备零件图绘制▪封头的绘制▪法兰的绘制▪接管的绘制▪其他化工小零件的绘制封头的绘制主目录半球形封头的绘制半球形封头由半个球壳组成。对于直径较小、厚度较薄的半球形封头，可以采用整体热压成形加工技术，对于大直径的半球形封头则采用分瓣冲压后焊接组合的加工技术。半球形封头厚度的计算公式如下。tc4DpS本节目录其中为封头内计算压力，为材料允许最大应力，为焊缝系数。半球形封头结构较简单，受力较均匀。其绘图的关键尺寸只有两个：半球形封头的内直径D或半径R，封头的厚度S。cpt半球形封头的绘制⑴绘制垂直中心线图3-1中心线半球形封头的绘制⑵在绘制结构线图层中，以中心线上某一点为圆心绘制直径为400的半圆，作为半球形封头的内轮廓线。图3-2半圆线半球形封头的绘制⑶利用偏移技术绘制半球形封头的外轮廓线，并利用直线将两轮廓线连接起来。图3-3内外轮廓线半球形封头的绘制⑷利用填充功能，打上剖面线，并标上尺寸，最后完成绘制工作。图3-4半球形封头椭圆形封头的绘制椭圆形封头是化工设备中较常用的封头，一般用于换热器、反应器等设备上。椭圆形封头和球形相比多了直边段，对于较小的椭圆形封头，既可热压成形，也可铸造加工。椭圆形封头的厚度计算公式为tc2DpS图3-5标准椭圆封头本节目录椭圆形封头的关键尺寸为内轮廓线的长轴D、短轴2h（一般已知封头高度h）、直边高度h1及厚度S，有了以上4个关键尺寸，就可以绘制任意形状的椭圆形封头。下面以绘制D=325,h=325/4,h1=25,S=7.5的标准形封头为例（见右图），说明封头的具体绘制过程（标准形椭圆封头是指h=D/4的椭圆封头）。椭圆形封头的绘制⑴在中心线图层中绘制两条垂直的中心线图3-6椭圆封头中心线椭圆形封头的绘制⑵绘制内侧半椭圆及直边图3-7椭圆封头内侧轮廓线椭圆形封头的绘制⑶绘制外侧轮廓线及水平连线图3-8椭圆封头轮廓线椭圆形封头的绘制⑷填充及标上尺寸图3-9标准椭圆封头碟形封头的绘制首先，我们来分析一下碟形封头的组成部分及关键尺寸。由图3-10可知，碟形封头由三部分组成：⑴以半径为R的部分球面cc’⑵以半径为r的过渡圆弧bc和b´c´⑶以h1为高度的直边ab和a´b´常用碟形封头的主要数据关系如下：而标准形封头的主要尺寸关系如下：要想画出如图3-10所示的碟形封头，必须确定两个过渡圆弧的圆心及球壳大圆弧的圆心，如果能确定该三圆的圆心，则由上面提供的数据关系式，就能方便地绘出碟形封头。下面我们通过两封头的实际绘制过程来具体说明封头绘制的方法及技巧。第一个例子以常用碟形封头为例，已知D=1000，S=10，由数据关系式可知：2050181040825226.015.01SSShDhDrDR20501810408252488.017.09.01SSShDhDrDR40,226,150,10001hhrR本节目录碟形封头的绘制确定两过渡圆弧的圆心⑴在AutoCAD模板中，画上两条任意正交的直线（在正交状态下绘制），长度均超过1200以上。⑵画垂直线的左右偏移线，选定偏移距离为350，见图3-11，左右偏移线和水平线的交点就是过渡圆的圆心1123图3-11碟形封头定位图碟形封头的绘制绘制两过渡小圆⑴点击绘图工具中的绘圆工具，利用捕捉功能，捕捉水平线1和垂直线2的垂足作为圆心，点击，输入150作为半径，按回车键确定。⑵点击绘图工具中的绘圆工具，利用捕捉功能，捕捉水平线1和垂直线3的垂足作为圆心，点击，输入150作为半径（可不输入，因为系统已默认半径为150），按回车键确定，见图3-12）。1123图3-12碟形封头的过渡圆碟形封头的绘制绘制大圆大圆的半径是已知的，如果能确定大圆的圆心位置，则就能绘制该大圆，其实，不用确定大圆的圆心位置，也能绘制出大圆，因为根据碟形封头的特点，大圆和两个小圆是相切的，已知和两个物体相切，并知道半径的话，就可以绘制这个圆1123图3-13碟形封头大圆图碟形封头的绘制绘制直边直边的绘制较容易，它利用过渡小圆和水平线1的交点作为第一点，利用相对坐标确定第二点，即可绘制两条直边。直边直边图3-14碟形封头绘直边图碟形封头的绘制删除多余线段图3-15碟形封头的绘制利用偏移技术，绘制封头的外轮廓线，并利用直线将内外两轮廓线连接起来，然后利用填充命令进行填充。图3-16碟形封头填充图碟形封头的绘制标注尺寸图3-17碟形封头最后图锥形封头的绘制锥形封头常用于立式容器的底部以便于物料的卸除，它一般直接于容器筒体焊接。封头可分为两种结构，不带折边的锥形封头（见图3-27）和带折的锥形封头（见图3-28）。不带折边的锥形封头与筒体连接处存在较大的边界应力，有时需要将连接处的筒体和封头加厚，具体情况请参考书后参考文献。本节目录锥形封头的绘制不带折边锥形封头的厚度计算公式如下。绘制不带折边锥形封头需要知道以下几个关键尺寸：封头大端内直径D、封头的小端内直径d、封头的厚度S及封头的半锥角，而封头的高度无需知道，因为由前面的数据就可以计算出封头的高度，在具体绘制过程中，可利用其他辅助线的办法，省去确定封头高度的计算。当然，也可以通过封头高度的计算来绘制锥形封头，但一般不推荐使用该方法。在利用计算机绘图中，应尽量利用图形之间的相互关系及相对位置去绘制图形，不到万不得以，避免输入绝对坐标等需要计算的绘制方法。cos12tcDpS本节目录锥形封头的绘制带折边锥形封头的厚度计算公式如下。其中校正系数与半锥角及过渡圆半径和筒体内直径之比有关，大于1，具体数据参考有关文献。绘制带折边锥形封头需要知道以下几个关键尺寸：封头大端内直径D、封头的小端内直径d、封头的厚度S、封头的半锥角，封头的过渡圆即折边部分小圆半径r及而封头的直边高度h1。tc02DpfS本节目录锥形封头的绘制下面以图3-28带有折边的锥形封头为例，说明锥形封头的绘制过程。图3-27不带折边锥形封头图3-28带折边锥形封头锥形封头的绘制绘制两条互相垂直的中心线利用相对坐标使水平线的长度等于400，垂直线由上下两部分组成，通过中点捕捉功能，两条垂直线的第一点均捕捉到水平线的中点，另外一点利用鼠标移动，估计大概和水平线一般左右的长度即可（处于正交状态下绘制，正交状态应根据需要及时切换)。图3-29锥形封头绘制过程图一锥形封头的绘制绘制左边内侧轮廓线在绘制前，先作一点说明，根据几何关系，折边部分的小圆轮廓线和锥体部分的轮廓线是相切的，且折边部分圆弧的度数等于半锥角，在本例中为30°，其圆心在水平中心线上，且过水平中心线的左端点（对左边的圆弧段而言）O1O2a图3-30锥形封头绘制过程图二O1O2abcdef图3-31锥形封头绘制过程图三锥形封头的绘制利用镜像工具绘制内侧轮廓线右边部分首先删除两条辅助线，然后利用鼠标从右上向左下拉动，选中左边部分，点击镜像工具，再选择中心线为镜像线即可。gc图3-32锥形封头绘制过程图四锥形封头的绘制利用偏移技术，绘制外侧图3-33锥形封头的绘制修补由于在利用偏移技术时，外侧轮廓线没有完全封闭，故需要进行修补。bac锥形封头的绘制dabc锥形封头的绘制填充及表注尺寸该工作前面已经过多次介绍，在本图也没有特别之处，故不再赘述。值得注意的是，由于我们在绘制过程中完全按照实际尺寸绘制，故在标注时尺寸的默认值就是我们所需要的数据，可直接利用默认值，提高绘图速度，最后结果见图3-37。图3-37完成后的锥形封头法兰的绘制主目录法兰连接法兰是化工设备和管道连接常用的零件。法兰连接具有紧密性好、强度大及尺寸范围广等优点，但其装配与分拆较费时，制造成本较高。法兰连接分为管法兰连接和容器法兰连接，两种连接形式的法兰均有标准可查。如压力容器的法兰标准：JB/T4700~4707—2000；管路法兰的标准：GB9112~9124—2000和HG20592~20635—97。法兰根据需要有多种不同的形式，如压力容器的法兰可分为甲型平焊法兰、乙型平焊法兰、长颈对焊法兰。管法兰在原化工部的标准中共有8种型号的管法兰和两种型号的法兰盖，具体情况见下表。本节目录法兰连接法兰类型法兰类型代号HG标准号GB/T标准号板式平焊法兰PLHG20593GB/T9119带颈平焊法兰SOHG20594GB/T9116带颈对焊法兰WNHG20595GB/T9115整体法兰IFHG20596GB/T9113承接焊法兰SWHG20597GB/T9117螺纹法兰ThHG20598GB/T9114对焊环松套法兰PJ/SEHG20599GB/T9122平焊环送套法兰PJ/PRHG20600GB/T9121法兰盖BLHG20601GB/T9123衬里法兰盖BL(S)HG20602表3-1管法兰类型及类型代号本节目录容器法兰的绘制图3-38所示为采用凹凸密封面的甲型平焊法兰，其中有些尺寸已标上具体数字，表明该类型的法兰，无论何种规格，在这方面的尺寸是不变的。而其他以字母表示的尺寸，需要根据具体的规格查表得到。有关倒角大小问题，虽在上面图上只表示了其中一个，其他两个没有表示，但我们会在具体绘制过程中加以说明，希望读者注意。下面我们通过一个具体型号法兰的绘制过程，来说明该类法兰绘制的方法。首先查表得到某型号法兰的以下数据：DN=300，D3=340，D2=350，D1=380，D=415，d=314，H=36，L=18，其中L是螺栓孔的直径。根据以上数据并结合图3-38中已经标注的尺寸，就确定了该法兰的绘制尺寸。图3-38甲型平焊法兰本节目录容器法兰的绘制⑴绘制法兰右边部分的基本轮廓线图3-39甲型平焊法兰绘制过程图一容器法兰的绘制⑵利用偏移工具，绘制螺栓孔线及辅助线图3-40甲型平焊法兰绘制过程图二容器法兰的绘制⑶绘制法兰右边内侧的部分L1L2L3L4L5图3-41甲型平焊法兰绘制过程图三容器法兰的绘制⑷利用修剪及打断删除多余的边图3-42甲型平焊法兰绘制过程图四容器法兰的绘制⑸补充一条水平线并填充图3-43甲型平焊法兰绘制过程图五容器法兰的绘制⑹利用镜像，完成左边部分这里为了使显示清楚一些，我们对中间部分进行了打断。图3-44甲型平焊法兰绘制过程图六容器法兰的绘制⑺标注尺寸，完成最后工作图3-45甲型平焊法兰图管法兰的绘制下面是一个板式平焊法兰的示意图，要绘制该法兰需知道以下几个关键尺寸：法兰的外径D，螺栓孔中心圆直径K，螺孔直径L，密封面外直径d，法兰内径B，法兰高度C，密封面平台和螺栓孔平台之间的距离f。下面通过一个具体大小的法兰绘制过程，来说明该种法兰的绘制方法。在绘制前，首先通过查表确定以下数据：B=110，d=142，K=170，D=210，L=18，C=18，f=3。图3-46板式平焊法兰图本节目录管法兰的绘制⑴绘制法兰右边部分的基本轮廓线图3-47板式平焊法兰绘制过程图一管法兰的绘制⑵绘制锣孔及其中心线图3-48板式平焊法兰绘制过程图二管法兰的绘制⑶填充图3-49板式平焊法兰绘制过程图三管法兰的绘制⑷利用镜像工具，绘制法兰左边图3-50板式平焊法兰绘制过程图四管法兰的绘制⑸标注尺寸图3-51板式平焊法兰绘制过程图五接管的绘制主目录接管绘制的基本原则几乎所有的化工设备都有接管。接管按其用途分可分为物料的进口管、物料的出口管、排污管及不凝性气体排放管等。有些接管需伸进设备内部，目的是避免物料沿设备内壁流动，减少摩蚀及腐蚀；而有些接管则直接焊在设备的壁面上，与设备的内壁面齐平。这些接管的大小、长度及空间位置必须在化工设备图上正确地表达出来。一般在化工设备装配图上，这些接管的大小及长度在明细栏里有详细说明，而接管上所焊接的法兰及其附属的螺栓、垫片等也在明细栏里有说明。对于接管上的法兰可采用简单的表示方法。在设备装图上需清晰表达的是接管的空间位置，一般需要两个视图。通常采用的是正视图和接管方位图，通过这两个视图一般情况下都可以明确表达接管的空间位置。本节目录筒体上接管的绘制筒体上接管的绘制方法一般有以下四种情况：一是筒体全剖接管部分剖，二是接管伸进筒体，三