第 3 章 化工设备零件图绘制

1. 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

2. 主目录 封头的绘制

3. 本节目录 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。 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。

4. 半球形封头的绘制 ⑴绘制垂直中心线 图3-1 中心线

5. 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

6. 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

7. 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

8. 椭圆形封头的绘制 本节目录 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 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）。 图3-5 标准椭圆封头

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 碟形封头的绘制 本节目录 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：

14. 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 1 2 1 3 图3-11 碟形封头定位图

15. 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）。 1 2 3 1 图3-12 碟形封头的过渡圆

16. 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 1 2 1 3 图3-13 碟形封头大圆图

17. 碟形封头的绘制 直边 直边 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。 图3-14 碟形封头绘直边图

18. 碟形封头的绘制 删除多余线段 图3-15

19. 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

20. 碟形封头的绘制 标注尺寸 图3-17 碟形封头最后图

21. 锥形封头的绘制 本节目录 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。

22. 锥形封头的绘制 本节目录 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。

23. 锥形封头的绘制 本节目录 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。

24. 锥形封头的绘制 图3-27 不带折边锥形封头 图3-28 带折边锥形封头 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。

25. 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

26. 锥形封头的绘制 a O1 O2 b a O1 O2 c 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） d e f 图3-30 锥形封头绘制过程图二 图3-31 锥形封头绘制过程图三

27. 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。 c g 图3-32 锥形封头绘制过程图四

28. 锥形封头的绘制 利用偏移技术，绘制外侧 图3-33

29. 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。 a b c

30. 锥形封头的绘制 a d b c

31. 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

32. 主目录 法兰的绘制

33. 本节目录 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/T 4700~4707—2000；管路法兰的标准：GB 9112~9124—2000和HG 20592~20635—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。

34. 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 PL HG 20593 GB/T 9119 带颈平焊法兰 SO HG 20594 GB/T 9116 带颈对焊法兰 WN HG 20595 GB/T 9115 整体法兰 IF HG 20596 GB/T 9113 承接焊法兰 SW HG 20597 GB/T 9117 螺纹法兰 Th HG 20598 GB/T 9114 对焊环松套法兰 PJ/SE HG 20599 GB/T 9122 平焊环送套法兰 PJ/PR HG 20600 GB/T 9121 法兰盖 BL HG 20601 GB/T 9123 衬里法兰盖 BL(S) HG 20602 本节目录 法兰连接 表3-1 管法兰类型及类型代号

35. 容器法兰的绘制 本节目录 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

36. 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

37. 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

38. 容器法兰的绘制 L5 L4 L2 L3 L1 ⑶绘制法兰右边内侧的部分 图3-41 甲型平焊法兰绘制过程图三

39. 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

40. 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

41. 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

42. 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

43. 本节目录 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

44. 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

45. 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

46. 管法兰的绘制 ⑶填充 图3-49 板式平焊法兰绘制过程图三

47. 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

48. 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

49. 主目录 接管的绘制

50. 本节目录 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。