CN102893064A

CN102893064A - 压力容器

Info

Publication number: CN102893064A
Application number: CN2011800230436A
Authority: CN
Inventors: 浦上庆民; 西原义和; 立见广树; 森部高司
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-05-09
Also published as: JP2012177432A; TW201302564A; US20130337097A1; TWI461337B; KR101446405B1; JP5622615B2; CN102893064B; WO2012114540A1; KR20130025393A; US9028234B2

Abstract

本发明涉及一种压力容器，具有通过焊接将承受压力及负荷的板材安装于筒体板及封头那样的壁面部件的板材的焊接部构造，其缓和该焊接部构造的应力集中，抑制了焊接量及壁面部件板厚的増大。该压力容器具有以将容器主体的内部隔开的方式安装而承受压力及负荷的顶板（22）的端部焊接安装于容器主体的壁面部件（30）的焊接构造部，其中，在焊接构造部设有包含焊接部（40）在内的至少两处、即焊接部（40）及台阶部（50）的形状位移点。

Description

压力容器

技术领域

本发明涉及用于例如轮胎制造装置等的压力容器，特别是涉及在容器内与筒体板或封头焊接的顶板及底板等板材焊接部构造。

背景技术

以往，在筒体板的上下焊接有封头的容器的内侧承受比大气压高的压力的压力容器被广泛使用。这种压力容器中，具有例如像以将容器主体的内部隔开的方式安装而承受压力的顶板那样将板材的端部焊接安装于筒体板或封头的壁面部件的构造。

图9是对于将顶板通过焊接安装于压力容器的壁面部件的焊接构造部表示现有构造的剖面图。该焊接构造中，板材1的端部相对于壁面部件2以成为大致T字形截面的方式通过焊接部3焊接。

就这种焊接部3而言，为了缓和焊接部的应力集中，以成为形成锥形状或R形状等的露出面4的方式实施机械加工。

此外，将上述的焊接部3机械加工成R形状例如已公开于下述专利文献1中。

专利文献1：实公平1－29050号公报（参照图3等）

发明内容

但是，就上述的焊接部3的应力集中缓和而言，通过加长焊接部的锥面或增大R形状的半径而延长的露出面4是有效的。但是，为了形成长的锥面或半径大的R形状的露出面4的延长需要增加焊接部3的焊接量，因此结果是焊接带来的热量输入也增大。

另一方面，焊接的热量输入受板材1和所焊接的壁面部件2的板厚t带来的制限。因此，当想要通过上述的锥面或R形状来缓和应力集中时，除焊接量增加之外，还将产生壁面部件2的板厚t也增加的问题。

本发明是鉴于上述情况而创立的，其目的在于，提供一种压力容器，具有通过焊接将承受压力及负荷的板材安装于筒体板或封头那样的壁面部件的板材的焊接部构造，其中，降低或抑制焊接量、壁面部件板厚的增大，缓和应力集中。

本发明为解决上述课题而采用了下述手段。

本发明的压力容器，具有以将容器主体的内部隔开的方式安装而承受压力及负荷的部件的端部焊接安装于所述容器主体的壁面部件的焊接构造部，其特征在于，在所述焊接构造部设有包含所述焊接部在内的至少两处形状位移点。

根据这样的压力容器，由于在焊接构造部设有包含焊接部在内的至少两处形状位移点，所以通过使应力集中部分散而能够降低焊接构造部的应力峰值。该情况下，作为适合的形状位移点，例如在壁面部件设置形成为锥形状或R形状等的台阶部。

这种本发明的压力容器例如用于在容器的内部进行轮胎的加硫的轮胎制造装置较为理想。

发明效果

根据上述的本发明，通过在焊接构造部设置包含焊接部在内的至少两处形状位移点，将应力集中部分散于多处，因此，可以降低作用于压力容器的焊接构造部的应力峰值，可以提高压力容器的机械寿命。

即，焊接构造部能够避免因使焊接部的焊接量增大的锥形状或R形状等的延长而带来的焊接部的应力集中缓和，因此，能够降低焊接费用及焊接变形，而且，成为壁面部件的筒体板及封头由于焊接量不增大，所以热量输入的限制带来的板厚増加也不存在，可以降低材料费用、制罐费用及运输费用。

附图说明

图1A是表示本发明的压力容器的一实施方式的图，是表示相对于压力容器的壁面部件以焊接方式安装顶板而设置有台阶部的最终状态的焊接构造部的剖面图；

图1B是表示本发明的压力容器的一实施方式的图，是表示焊接后处于机械加工前的状态下的焊接构造部的剖面图；

图2是对于图1A所示的焊接构造部的应力峰值与图9的现有构造相比较而得到的应力比的图表；

图3是作为本发明的压力容器的应用例表示轮胎制造装置的构造例的剖面图；

图4是表示图1A所示的焊接构造部的第一变形例的剖面图；

图5是表示图1A所示的焊接构造部的第二变形例的剖面图；

图6是表示图1A所示的焊接构造部的第三变形例的剖面图；

图7A是表示图1A所示的焊接构造部的第四变形例的剖面图；

图7B是表示图1A所示的焊接构造部的第五变形例的剖面图；

图7C是表示图1A所示的焊接构造部的第六变形例的剖面图；

图8是表示图1A所示的焊接构造部的第七变形例的剖面图；

图9是作为压力容器的现有例表示将顶板通过焊接安装于压力容器的壁面部件的焊接构造部的剖面图。

符号说明

10轮胎制造装置

11上圆顶

12下圆顶

13连结环

14气缸

15生胎

16模具

22顶板

30、30A、30B、30D、30′壁面部件

40、40A～40C、40′焊接部

50、50A～50D台阶部

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的压力容器的一实施方式。

在此，作为本发明的压力容器的应用例，图3表示轮胎制造装置（轮胎加硫机）的构造例。图示的轮胎制造装置10例如是用于建筑机械等大型车辆用轮胎的加硫的被称作高压釜（或加热器）的装置。该轮胎制造装置10在日本国内的情况是基于第一种压力容器构造规格制造的压力容器。

轮胎制造装置10中，用于轮胎的加硫的压力容器将上圆顶11和下圆顶12以遮断外气的方式经由连结环13拆装自如地连结，承受气缸14内的流体压力（空气、水压、油压等）产生的负荷（挤压力）及下圆顶12内的蒸气压力产生的负荷。

收纳了加硫的生胎15的模具16在模具台17上重叠3～4段。此外，图中符号18是传递挤压力的压头，19是向生胎15供给温水及冷却水的挠性管，20、21是将经由挠性管19供给的温水及冷却水向生胎15喷射而进行冷却的喷嘴。

上述的上圆顶11是在圆筒状的筒体板上部焊接封头而成的部件。在该上圆顶11上以将由该上圆顶11与下圆顶12及连结环13一同构成的压力容器的内部上下隔开的方式安装有板状部件的顶板22。

该顶板22例如图1所示，板材的端部相对于形成容器主体的圆筒形上部的壁面部件30以成为大致T字形截面的方式进行焊接安装。在以下的说明中，将在壁面部件30上焊接顶板22而形成的焊接部称作焊接部40。

因此，在上述的轮胎制造装置10的顶板22上作用有压力容器内的压力及气缸14的负荷。该情况下的壁面部件30成为构成上圆顶11的圆筒状的筒体板、或焊接于该筒体板的封头的圆筒部。

而且，本实施方式的压力容器具有以隔开容器主体的内部的方式安装而承受压力及负荷的顶板22的端部通过焊接部40安装于容器主体的壁面部件30而得到的图示的焊接构造部，在该焊接构造部设有包含焊接部40在内的至少两处形状位移点。

在图1A所示的实施方式的焊接构造部中，除焊接部40外，作为形状位移点还设有台阶部50。该台阶部50为通过机械加工等将壁面部件30的板厚t减小厚度d（减薄）而形成的锥面。

图1A表示从图1B所示的处于焊接后的状态的焊接部40′实施了机械加工的机械加工后的最终形状。即，就焊接后的焊接部40′而言，将焊接脚长设为W，从该状态受机械加工而成为最终形状的焊接部40，进而在焊接部40的下方形成有通过机械加工将板厚t减薄了厚度d的板厚位移点的台阶部50。此外，本实施方式的焊接部40以露出面42形成锥面的方式被进行机械加工。

而且，台阶部50如下设置，即，在机械加工后的焊接部40，将从顶板22的下表面到焊接终止端41的距离设为L₀，将从焊接终止端41到台阶部50开始的形状变更开始点51的距离设为L₁，且将从形状变更开始点51到形状变更结束点52的切削长度（锥形成长度）设为L₂。

在此，L₀、L₁、L₂及d如下设定，即，如果将焊接后的焊接脚长、即机械加工前的焊接脚长设为W，则0≦L₀≦W、0≦L₁≦5L₀、0≦L₂≦9L₀－L₁、0≦d≦0.8t。此外，关于焊接部40′，未必需要实施机械加工，因此，图1B所示的焊接脚长W只要是从顶板22的下表面到焊接终止端41的距离的L₀以上（W≧L₀）即可。

这样，在将顶板22焊接于壁面部件30而得到的本实施方式的焊接构造部设有两处焊接部40及台阶部50那样的形状位移点，因此，在承受了作用于压力容器内的压力等的输入的焊接构造部，承受应力集中的位置被分散在两处，可以降低应力峰值。即，通过将焊接构造部的形状位移点设于焊接部40及台阶部50这两处，焊接构造部的刚性降低，并且应力峰值也降低。

图2是关于图1A所示的本申请构造及图9所示的现有构造，除台阶部50的有无以外设为相同条件，比较应力峰值的计算预测值而得到的图。即，可知，在上述的构造的焊接构造部，如果将现有构造的应力峰值δu设为基准的1，则设有台阶部50的本申请构造的应力峰值δ减小至1以下。

其结果是，具有本实施方式的焊接构造部的压力容器因机械寿命的提高而具有优异的耐久性及可靠性。

另外，由于本实施方式的焊接构造部追加了台阶部50，因此，对于焊接部40的焊接量而言可以与现有构造相同。因此，通过避免焊接量的增大，可以实现焊接费用及焊接变形的降低。另外，对于成为壁面部件30的筒体板及封头，由于可以避免焊接量的增大，因此，也可以避免热量输入的限制带来的板厚的增加，因此，可以实现材料费用、制罐费用及运输费用的降低。

另外，上述的实施方式（图1A）的形状位移点为将壁面部件30的板厚t减去厚度d而形成从形状变更开始点51到形状变更结束点52的锥面的台阶部50而得到的形状，但与作为锥面的焊接部40的露出面42的形状一起，并不限于该形状。

在图4所示的焊接构造部的第一变形例中，减薄壁面部件30A的板厚，形成有从形状变更开始点51至形状变更结束点52的R形状的台阶部50A。即使设置这种台阶部50A，上述的露出面42也能够得到与锥面的台阶部50相同的作用效果。

图5所示的焊接构造部的第二变形例中，将在上述的实施方式及第一变形例中设为锥面的焊接部40的露出面42变更为具有R形状的露出面42A的焊接部40A，能够得到与上述的实施方式相同的作用效果。该情况下，关于台阶部50A，也可以采用将R形状变更为锥面的台阶部50。

图6所示的第三变形例中，将从图1A的焊接终止端41到台阶部50开始的形状变更开始点51的距离即L₁清除而设为0，焊接终止端41及形状变更开始点51一致，通过机械加工形成与焊接部40′及壁面部件30B连续的R形状。该情况下的形状位移点为机械加工后露出面42B成为R形状的焊接部40B和在相同的机械加工后成为R形状的台阶部50B这两处。此外，也可以代替与焊接部40B及壁面部件30B连续的R形状而设为连续的锥面。

图7A～图7C所示的焊接构造部的各变形例表示由机械加工产生的形状变化的具体例。此外，图中的虚线为机械加工前的形状。

##

图7A所示的第四变形例中，从图中虚线所示的焊接后的焊接部40′及壁面部件30′实施机械加工，形成R形状的焊接部40A及锥面的台阶部50形成的两处形状位移点。该情况下，从顶板22的下表面到焊接终止端41的距离L₀比焊接脚长W小（L₀＜W）。

图7B所示的第五变形例中，从图中虚线所示的焊接后的焊接部40′及壁面部件30′实施机械加工，形成连续的锥面的焊接部40C及台阶部50C形成的两处形状位移点。该情况下，从顶板22的下表面到焊接终止端41的距离L₀比焊接脚长W小（L₀＜W）。

图7C所示的第六变形例中，从图中虚线所示的焊接后的焊接部40′及壁面部件30′实施机械加工，形成锥面的焊接部40及锥面的台阶部50形成的两处形状位移点。该情况下，从顶板22的下表面到焊接终止端41的距离L₀比焊接脚长W小（L₀＜W）。

图8所示的第七变形例中，作为形状位移点形成有具有大致半圆形截面的凹槽部的台阶部50D。该情况下的台阶部50D也可以与锥面的焊接部40组合，或者也可以与R形状的焊接部40A组合。

另外，上述的实施方式中，在焊接部增加一处台阶部而形成合计两处的形状位移点，但对于台阶部的数量不限于一处，也可以是两处以上。该情况下，焊接部也可以是锥面或R形状的任一种，另外，与焊接部组合的一个或多个台阶部可采用选自锥面、R形状或大致半圆形截面的凹槽的一种或多种。

另外，上述的焊接构造部不限于上述的轮胎制造装置10的顶板22，例如安装于轮胎制造装置10的压力容器内的下圆顶12的底板自不必说，也可以适用于安装于其它压力容器内部的各种板材。

此外，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其宗旨的范围内可以进行适宜变更。

Claims

1.一种压力容器，具有以将容器主体的内部隔开的方式安装而承受压力及负荷的部件的端部焊接安装于所述容器主体的壁面部件的焊接构造部，其中，在所述焊接构造部设有包含所述焊接部在内的至少两处形状位移点。

2.如权利要求1所述的压力容器，用于在容器的内部进行轮胎的加硫的轮胎制造装置。