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硫化罐
鎖定
硫化罐是指將橡膠製品用蒸汽進行硫化處理的設備。屬快開式的需頻繁開啓的壓力容器。橡膠硫化時的蒸汽壓力一般不超過1MPa表壓，温度約在180℃以下。硫化罐的結構均為圓筒形帶凸形封頭的容器。有立式與卧式之分，一端封頭為快開式。小型硫化罐用手工啓閉，大型的則用液壓方法啓閉。液壓啓閉時用液壓缸推動封頭旋轉一定角度，便可將封頭與筒身連接部分的鎖緊齒鎖緊或退去。封頭與筒身之間有搖臂相連。卧式硫化罐內底部設置輸送軌道，以便裝有被硫化橡膠製品的小車進出。硫化罐承受交變載荷，快開齒根處常有裂紋出現。操作時必須保證內部完全卸壓之後才能開啓端蓋，為此必須裝有卸壓與快開門開啓的連鎖裝置，以防尚未完全卸壓即開啓快開門而導致安全事故。
[1]
- 中文名
- 硫化罐
- 外文名
- Vulcanizing tank
- 類 型
- 設備
硫化罐硫化罐簡介
vulcanizing boiler；vulcanizer
§1－1用途與分類
一、用途與分類
1．用途：卧式硫化罐主要用於硫化飛模型橡膠製品，如膠鞋、膠管、電纜、膠輥盒膠布等，有時，也用於硫化模型橡膠製品。
2．分類
（1）按硫化的橡膠製品分
膠鞋硫化罐
膠管硫化罐
膠布和膠輥硫化罐
其結構基本類同，但硫化膠布、膠輥用的硫化罐為了防止在硫化過程中橡膠受熱軟化流延，專門設有膠布卷或膠輥轉動傳動裝置。另如膠管硫化用的硫化罐，一般採用直接蒸汽加熱硫化，罐內不設熱空氣循環裝置等。
（2）按硫化罐罐體的結構形式分：
直接加熱硫化罐
間接加熱硫化罐
直接加熱硫化罐罐體直接通入蒸汽加熱硫化，間接加熱硫化罐大多采用罐內裝設蒸汽散熱排管加熱硫化。過去間接加熱硫化罐採用夾套結構，在夾套中通入蒸汽加熱硫化。但這種結構製造麻煩，現已基本不用。此外，為了獲得較高的硫化温度，近年來發展了一種採用電加熱的硫化罐
§1－2規格表示和技術參數
1．規格表示
卧式硫化罐採用“罐體內徑×有效長度”單位m，型號用XL表示，對於硫化製品和膠鞋用的卧式硫化罐，則在XL後加字母J。所以硫化罐的型號表示方法為：如XL-J0.8 ×11、XL-J1.5 ×3等。目前，在遼寧省瀋陽市有特大型硫化罐，尺寸為XL-6.0 ×22，即直徑6米，長度22米。
2．技術參數
罐體內徑，加熱方式，工作介質，工作壓力，工作温度，外形尺寸等。
§1－3 基本結構
卧式硫化罐的工作壓力一般在1.2MPa以下，屬於低壓一類容器，大都呈單壁圓筒狀結構，由罐體、罐蓋及其開關和閉鎖裝置、加熱裝置和其他輔助裝置等構成。
一個通用型卧式硫化罐的結構，它廣泛用於硫化膠鞋及其它橡膠製品。
罐蓋1為錯齒結構。開閉罐蓋時利用電機7、V帶及渦輪減速器6驅動螺桿轉動，在螺母9作軸向移動時，推動固定在罐蓋1上的撥叉8，使罐蓋繞支架4上的支點轉動一個齒距的距離。轉動距離用限位開關控制。由於電機7的正、反向轉動，使得罐蓋1上的齒和罐體11罐口上的齒走過一個齒距而交錯或脱離，從而實現罐蓋的閉鎖或鬆開。罐蓋和罐口之間的結合面用密封圈16密封。罐蓋的支架4為鉸鏈結構，罐蓋可繞立軸15打開或關閉。立軸15的上端裝有齒輪17，與氣缸5的活塞桿上的齒條2齧合，在氣缸5的活塞桿的推動下，罐蓋開啓或關上。
根據硫化的要求，向硫化罐輸入壓縮空氣或蒸汽。在使用熱空氣硫化時，壓縮空氣用加熱器13加熱，並用鼓風機14將罐內空氣循環，使罐內各處温度均勻一致，硫化罐以及硫化小車和製品的全部質量，由罐座10支承。在罐體11上裝有各種管件及安全閥，並設有測温、測壓孔，以便輸入各種硫化介質檢測温度和壓力，保證硫化罐正常、安全工作。待硫化的橡膠製品，通常裝在專用的硫化小車上，沿軌道21推入罐內。
另一種通用卧式硫化罐的結構，被稱為蒸汽外加熱卧式硫化鼓，其主要特點是在罐體1的外壁上焊有半圓形狀加熱圈2，每個加熱圈分別和進汽管3相連。加熱圈的斷面一般為半圓形，彎成環形後焊於罐體外面。在罐體1的裏側裝有鼓風機5。為了使鼓風機5送出的空氣流先加熱再接觸製品而裝有導風罩4，把鼓風機和橡膠製品隔開。導風罩4用薄鋼板焊接而成。
這種硫化罐的優點是由於裝有導風罩4，使得鼓風機的氣流不直接吹向製品，罐內容易清掃乾淨，不會因罐內積存髒物而污染正在硫化的橡膠製品，保證產品外觀質量。同時熱空氣可均勻加熱硫化橡膠製品，有利於提高硫化質量，以及由於把加熱裝置移到了硫化罐的罐體外，從而可增加硫化罐的有效空間，降低能耗，提高使用效率，增加產量。
（二）膠管卧式硫化罐
膠管卧式硫化罐係指用於硫化硬芯成型的膠管的硫化罐，其基本結構與通用型卧式硫化罐類似。膠管卧式硫化罐罐體都較長，為便於運輸，罐體分段製造後，在使用現場再焊成一體。國外也有將罐體分段用法蘭連接的，但在使用中可能產生泄漏。為了適應生產流程的需要，有的膠管卧式硫化罐設有前、後兩個罐蓋，膠管從前面罐口進罐，從後面罐口出罐。罐座下面有的設有輥子，當罐體發生熱脹冷縮時，可使罐座在輥子上移動，以免罐體產生温度應力。
為膠管卧式硫化罐，罐蓋也呈錯齒結構，可用氣缸2閉鎖或鬆開。氣缸上設有齒條，與環6上的弧形齒條齒相齧合。氣缸2的活塞桿固定在罐體8上的托架上，氣缸進氣移動時，通過齒條與弧形齒條使齒環6轉動，使罐蓋閉鎖或鬆開。罐蓋的打開和關閉也用氣缸驅動，其結構與工作方式與通用型卧式硫化罐相同。罐頂的冷卻水管11用於噴淋冷卻硫化好的膠管。
§1－4 主要部件的設計
一、罐蓋
卧式硫化罐罐蓋的結構形式很多，國內絕大數採用錯齒結構，它具有結構簡單，工作可靠、操作方便等優點。
卧式硫化罐罐蓋由蓋板及蓋緣組成。常見的蓋板形狀有無折邊的球面封頭及橢圓或碟形封頭兩種。
所謂無折邊球面封頭就是將碟形封頭的直邊及轉角部分去掉，只剩下球面部分。無折邊球面封頭具有製造容易、節省材料、封頭高度低、重量輕等優點，但封頭與蓋緣焊接處要產生局部應力。在確定無折邊球面的壁厚時，應注意局部應力。
罐蓋的罐緣常用ZG270-500製造。
錯齒式罐蓋通常有齒環轉動和罐蓋轉動兩種。
1．齒環轉動式的是在罐蓋與齒環上各製出數量相等的若干個矩形齒，罐蓋、齒環上的齒與齒谷一一對應，齒谷比齒略大，以便齒從齒谷中通過。當罐蓋與齒環相對轉動半個齒距時，罐蓋便被閉鎖。
2．罐蓋轉動式錯齒式罐蓋的結構和日常家用的高壓鍋的罐蓋結構相似。
罐蓋的支承裝置常用的有鉸接式和吊轉式兩種。
吊轉式罐蓋支承裝置，罐蓋開閉時其運動軌跡呈拋物線狀。這種結構在開閉罐蓋時所需的佔地面積較小，活動接軌也可以較短，但開閉罐蓋不易實現機械化。現在使用較少。
鉸接式罐蓋支承裝置，罐蓋在邊部用鉸鏈以鉸接形式支承在罐體罐口部位的邊部，其結構類似建築門窗的鉸接支承方式。鉸接式罐蓋支承裝置開關罐蓋時所需要的面積較大，活動接軌也較長，但較易實現開關罐蓋的機械化。
過去，錯齒式罐蓋開關和閉鎖均採用齒輪副或蝸桿副由人工用槓桿驅動。現在，則採用電機或氣缸進行驅動。
電動罐蓋閉鎖裝置具有工作平穩無衝擊的優點，在卧式硫化罐上廣泛使用。
氣缸驅動的罐蓋閉鎖裝置，結構簡單，但工作時不夠穩定，罐蓋的轉動速度會受氣壓變化的影響。
二、罐口密封圈
卧式硫化罐罐口密封圈一般都採用唇式密封圈，利用罐內硫化介質（如蒸汽）壓力壓住膠唇而自行密封罐口。
罐口密封圈常採用耐熱橡膠製造。
三、罐體及罐底
卧式硫化罐罐體及罐底一般採用碳素鋼製造。採用A3、AY3鋼板時，厚度不得大於16mm，設計壓力不大於1MPa。採用A3F、AY3F鋼板時，厚度不大於12mm，設計壓力小於0.6MPa。
對於較高設計壓力和較大厚度的，可採用16MnR鋼板製造。硫化罐焊縫一般採用雙面對焊。
卧式硫化罐的罐底（也稱封頭）一般用橢圓形封頭或碟形封頭。橢圓形封頭是由半橢圓球和高度h0的短圓筒（直邊）兩部分組成。直邊的作用是避免罐體與封頭間的環向焊縫受邊緣應力。橢圓形封頭各點的曲率半徑雖不一樣，但半徑的變化是連續的，因而承受內壓時，封頭內的應力分佈沒有突變。
碟形封頭是由以R為半徑的球面。以r為半徑的過渡圓弧和高度為h0的直邊組成的。由於過渡圓弧與球面連接處a點的曲率半徑有突變，在內壓作用下要產生很大的局部應力，故碟形封頭的壁厚比相同條件下的橢圓形封頭的壁厚要大。
四、罐口
錯齒式罐口的結構有固定式齒環和轉動式齒環兩種。固定式齒環的罐口靠罐蓋的轉動閉鎖。轉動式齒環的罐口，罐蓋不能轉動，靠齒環的轉動閉鎖罐蓋。齒環用兩個半圓環組成，用螺栓聯成一體。
罐口的材料一般用ZG270-500。
五、空氣循環裝置及加熱器
卧式硫化罐內的空氣循環裝置不但可以提高熱交換效果，還可以使罐內各部温度比較均勻，從而可提高硫化製品的質量。空氣循環裝置系由鼓風機及風道兩部分組成。
鼓風機翼輪14呈後彎曲多翼片結構，轉速600r/min，具有噪音小、風壓比較穩定的特點。在風扇翼輪轉速稍有增加時，電機負荷也不易過載。翼輪軸11由密封裝置15密封，以防內壓泄漏。密封裝置的殼體具有冷卻水夾套，工作時通水冷卻，以降低密封裝置的温度，並用油杯補充填料的潤滑油。風扇翼輪14前有風罩5及防護網7，用於集流和防止雜務進入翼輪。風道由隔板2、3、6與罐體1共同構成，氣流按方向循環。在左、右、下三個風道內裝有圓翅形加熱器17，上風道內裝有排管加熱器16，用以加熱罐內空氣。為了便於安裝及檢修加熱器16、17，蒸汽及冷凝水管都從硫化罐底進出，用填料密封。
根據一般工藝要求，間接式加熱的卧式硫化罐罐內腔工作區上、下部位温差不應超過4℃，硫化罐兩端温差不應超過8℃。直接加熱式卧式硫化罐內腔工作區温度差不應超過10 ℃，這樣的温差實際上太大，對製品質量有影響。一個改進的高效加熱系統。經改造後，温差不大於2 ℃，蒸汽用量較一般可減少20～30%，正硫化前的升温時間減少20～30%。
在硫化罐罐壁內周散熱片4與罐壁之間裝有半月形內封板5，使罐內與內擋板之間的空隙儘量減小，同時在內封板5兩端各設一個有一定角度的氣流緩衝板7，用於減小氣流阻力，提高氣流速度。在百葉窗式外擋板6上設有若干上窄下寬的截流孔3，其尺寸從風機端至進口部位逐漸增大，使與散熱片交換後的熱空氣成混合氣，在罐體各個部位的温度達到平衡，另外採用提高循環風機轉速，使熱交換的空氣直接吹向產品，以提高熱交換速度。在外擋板的罐蓋端設有一個與罐體有一定空隙的半月形封板10，防止氣體從出口處大量通過。
在硫化罐內充有內壓或在內壓尚未排盡的情況下開啓硫化罐是件十分危險的事。為確保安全，必須設置安全裝置。傳統的安全裝置由設在罐口部位的旋塞閥和插入罐蓋蓋緣孔中的插銷及手柄和曲柄等構成。開罐時，必須將插銷拔出，罐蓋才能轉動開啓。但當拔出插銷時通過曲柄帶動旋塞閥閥芯轉動，使旋塞閥開啓，將罐內殘餘蒸汽排入大氣，待無壓後再開罐。新設計的安全裝置通常由零壓開關和限位開關組成。
定位氣缸6由硫化罐零壓開關控制。當零壓開關感知罐內壓力小於0.01MPa時，即發出信號允許硫化罐開罐。此時定位氣缸6進氣，活塞桿5下縮，上端從定位板4的孔中脱出，下端觸動限位開關7，罐蓋1即可轉位開啓。當硫化罐要重新開始工作時，罐蓋1必須蓋好，活塞桿5的上端依靠氣缸內的彈簧插入定位板4的孔中，並觸動限位開關3後，硫化罐才能開始充氣正常工作。
§1－5 附屬設備
一、活動接軌
卧式硫化罐罐蓋開啓後，需要一段活動接軌把地面軌道與內軌道連接起來，才能實現裝載製品用的硫化小車進出硫化罐的機械化。主要有兩種：一種是有罐蓋通過連桿牽動一段裝在移動小車上的軌道，使之實現接軌。另一種是鉸接活動接軌。
二、牽引小車
牽引小車是硫化罐一種專用的軌道小車，用於將裝載半成品的硫化小車推入硫化罐內，硫化結束後，又將硫化小車從硫化罐內拉出。牽引小車在膠鞋、膠管廠裏使用較多。
第四節 膠管硫化罐的生產線
膠管生產線主要由卧式硫化罐、捲揚機、牽引小車、硫化小車、和活動接軌等組成。
捲揚機8由電機12經減速器7傳動，可作正反向運轉，並可用制動器6迅速停車。捲揚機的鋼絲繩兩端連接在牽引小車4上。捲揚機8作正轉或反轉時，牽引小車4就前進或後退。硫化罐前裝有活動接軌10，隨着硫化罐罐蓋的開啓，將罐內外的軌道連接起來。硫化小車系由型鋼焊接而成，並可按硫化的膠管長度需要拼接起來。牽引小車4上裝有自動掛鈎裝置，掛鈎平時處於升起狀態，只是在成品出罐、半成品進罐時，掛鈎才下降鈎住硫化小車。該裝置的缺點是牽引小車與硫化小車掛鈎連接時衝擊大。這樣的生產線可使膠管硫化過程中進出罐作業實現機械化。
硫化罐事故預防
1．應對職工加強安全教育和培訓，操作工要嚴格遵守工藝流程和勞動紀律，要嚴格按安全技術操作規程操作。企業管理人員要了解壓力容器基本知識和法律法規，硫化罐操作工要經專業培訓持證上崗。
2．使用單位應嚴格遵守國家有關壓力容器法律、規章和標準，在硫化罐上安裝安全連鎖報警裝置，以防止由於操作人員誤操作發生事故。要選購有設計、製造資格單位設計、製造的產品。定期進行檢驗檢測，保證罐、安全閥、壓力錶、快開門報警裝置安全有效使用。硫化罐的修理和改造，應遵守壓力容器安全技術監察的規定，保證其結構和強度，滿足安全使用要求。企業要制定完善設備管理制度，不得隨意改裝壓力容器。禁止明火，做好接地，防止產生靜電。硫化罐必須經質檢部門登記註冊發證後投運。
3．在生產前，必須對硫化罐進行細緻檢查，並清除罐內障礙雜物，把好進料質量。原料和成品堆放要符合安全要求。罐蓋緊固，螺釘應齊全，完好無損。設備的附屬儀表、信號、壓力錶、安全閥應定期校驗。機械軸承等裝飾按規定加油潤滑。硫化罐有漏氣，壓力錶和安全閥失靈以及其他不正常情況時嚴禁繼續工作。嚴格控制投料量、速度、順序、温度、壓力等，嚴格按照硫化工藝要求加温加壓，防止罐內温度、壓力急劇增高，超温差壓。嚴禁設備帶病運行。
4．物料進出罐時，過橋鐵軌要放平擺正，小車過軌輕拉穩推，不準快速碰撞，防止傾倒傷人。進罐後保險鐵塊卡牢。即使排氣補氣，減少易燃易爆混合氣體含量。放氣時，蒸汽壓力降到零位，確認無殘餘壓力時才可以打開中間和入口的封閉器，否則嚴禁打開罐蓋。罐蓋合縫時要把螺母均勻擰緊，不可有漏氣現象。進氣要緩慢，注意觀察壓力錶讀數，注意壓力錶是否失靈。在工作中如發現管路、閥門、儀表及罐體有強烈漏氣等故障時，應立即關閉閥門，並打開排氣閥門，及時報修。
5．工作中要精力集中，堅守崗位，時刻注意設備運轉情況，以及周圍的安全情況。硫化時，操作工人應在硫化罐側面巡視，禁止立在罐蓋前面、機頭後面及罐蓋合縫處，並注意閥門和管接頭處，防止蒸汽衝出傷人。工作時不允許離人。裝、出罐時要和行車工密切配合，要遵守掛鈎工安全操作規程。
6．工作結束要切斷電源開關，檢查所有的按鈕、手柄是否在零位；關閉蒸汽、水等所有閥門，打開回水閥門。認真做好工藝和交接記錄。禁止在硫化罐內休息和晾衣物。嚴禁空罐烘烤其他物品。
7．遇到異常情況時，應採取應急措施，及時報告，必要時撤離現場。
