CN104110576A - 球罐支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种球罐支撑结构，包括支撑球罐的多根支柱，所述支柱靠近所述球罐的一端即上端与所述球罐下温带处的罐壁连接，本支撑结构还包括与所述支柱相配合共同撑托球罐的支撑圈。用于解决现有技术中赤道正切式支柱结构中存在的焊接困难、用材量大、性能差的问题，本发明中的支柱短于赤道正切式支柱支撑结构中的支柱，节约材料，降低成本，球罐整体抗水平载荷能力增强；在支柱与球罐连接处设置支撑圈，加大了球罐与支撑结构的接触面积，使得球罐整体受力均匀，具有较好的稳定性，提高了球罐的抗水平地震载荷、风载荷等外力载荷的性能。

Description

球罐支撑结构

技术领域

本发明属于液体或气体容器的支撑技术领域，具体涉及一种球罐支撑结构。

背景技术

球罐作为液化石油产品和原料、工业和民用气体的带压储存主要设备，在石化炼油企业、城市天然气和石油液化气汽站、钢厂等行业广泛应用。球罐储存有大量的能量，因此对其安全性要求较高。现有技术中支撑球罐的结构一般采用赤道正切式支柱结构，赤道正切式支柱结构是由多根圆柱状的支柱在球壳赤道部位等距离布置，与球壳相切或近乎相切而焊接起来。赤道正切式支柱结构支柱中心线与球壳曲面夹角较小，支柱与球壳连接区域主要是剪切应力流支撑，支柱与球壳连接焊缝要求高，支柱和拉杆均较长，用材量大，拉杆较陡，球罐承受水平载荷的性能较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于球罐支撑结构，用于解决现有技术中赤道正切式支柱结构中存在的焊接困难、用材量大、性能差的问题，本发明具有整体性能好、抗震性能优、用材节约的优点。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种球罐支撑结构，包括支撑球罐的多根支柱，所述支柱靠近所述球罐的一端即上端与所述球罐下温带处的罐壁连接，本支撑结构还包括与所述支柱相配合共同撑托球罐的支撑圈。

本发明还可以通过以下技术措施得以进一步实现：

优选的，所述支柱的上端设有用于安装所述支撑圈的弧形槽，所述支撑圈远离所述球罐的一端即下端撑插于所述弧形槽内，所述支撑圈的上端与所述支柱的上端同处在与所述球罐的罐壁相切贴合的区域。

优选的，所述支柱靠近上下两端的侧壁上设有上耳板和下耳板，相邻支柱的所述上耳板与所述下耳板之间设有拉杆。

优选的，所述支撑圈由圆筒状内腹板、圆筒状外腹板和下翼板围成的槽形圈梁，所述内腹板和外腹板的下端撑插在所述支柱的弧形槽内，相邻支柱之间的内腹板和外腹板之间连接有下翼板，所述支撑圈的上端与所述支柱的上端均与所述球罐的罐壁相切贴合。

优选的，所述外腹板与所述球罐下温带罐壁相切的截面对应的圆心角θ的范围为90°～110°。

优选的，所述立柱有十二根，等距离分布在同一圆周上。

本发明的有益效果如下：

1)、本发明中的支柱短于赤道正切式支柱支撑结构中的支柱，节约材料，降低成本，球罐整体抗水平载荷能力增强；在支柱与球罐连接处设置支撑圈，加大了球罐与支撑结构的接触面积，使得球罐整体受力均匀，具有较好的稳定性，提高了球罐的抗水平地震载荷、风载荷等外力载荷的性能。

2)、支柱上端设有用于撑插支撑圈的弧形槽，支柱与支撑圈采用撑插结构，提高了支撑结构的整体特性，便于加工、安装，结构简单，节约成本。

3)、支柱与球罐连接处的支撑圈为槽型圈梁，增大圈梁与球罐的连接区域，保证结构强度的同时节约材料、降低成本，采用组合式结构，易于加工、安装，下翼板可以改善局部应力作用，使槽型圈梁受到的应力均匀。

4)、相邻支柱间设置一组拉杆，提高了球罐的稳定性，以及抗地震载荷、风载荷等外力载荷的性能。同时由于支柱变短，所以拉杆也变短，进一步节省材料，变短后的支柱与拉杆连接加大了支柱和拉杆的夹角，提高了拉杆对支柱的加强作用，球罐抗水平载荷的能力增强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的局部放大示意图。

图3为本发明中支撑圈的结构示意图。

图4为本发明中支柱的结构示意图。

10—球罐  20—支柱  21—弧形槽  22—拉杆  30—支撑圈  31—外腹板  32—内腹板  33—下翼板

具体实施方式

如图1所示，一种球罐支撑结构，包括支撑球罐10的多根支柱20，所述支柱20靠近所述球罐10的一端即上端与所述球罐10下温带处的罐壁连接，本支撑结构还包括与所述支柱20相配合共同撑托球罐10的支撑圈30。

所述支柱20的上端设有用于安装所述支撑圈30的弧形槽21，所述支撑圈30远离所述球罐10的一端即下端撑插于所述弧形槽21内，所述支撑圈30的上端与所述支柱20的上端同处在与所述球罐10的罐壁相切贴合的区域。

所述支柱20侧壁设有上耳板和下耳板，相邻支柱20的所述上耳板与所述下耳板之间设有拉杆22。

所述支撑圈30由圆筒状内腹板32、圆筒状外腹板31和下翼板33围成的槽形圈梁，所述内腹板32和外腹板31的下端撑插在所述支柱20的弧形槽21内，相邻支柱20之间的内腹板32和外腹板31之间连接有下翼板33，所述支撑圈30的上端与所述支柱20的上端均与所述球罐10的罐壁相切贴合。

所述外腹板31与所述球罐10下温带罐壁相切的截面对应的圆心角θ范围为90°～110°。

所述立柱20有十二根，等距离分布在同一圆周上。

下面结合图1～4对本发明的工作过程做进一步说明：

以天然气球罐为例，球罐在实际设计时要考虑的参数主要有压力、温度、球罐内径、充装系数、球壳焊缝接头系数、操作介质、介质重度、基本风压等，根据前述的情况进行详细的设计计算，从而确定支柱的高度和支柱数量，以及支柱的尺寸，拉杆数和拉杆的尺寸，拉杆与支柱夹角，外腹板、内腹板和下翼板的尺寸。

如图1所示，球罐支撑结构包括支柱20和支撑圈30，所述支柱20是十二根等距离分布在同一圆周上的圆柱，所述支柱20的下端与地面基座固定，支柱20的上端与球罐10下温带位置处的罐壁焊接固定贴合，支撑圈30与支柱20配合共同撑托球罐10，支撑圈30与球罐10的罐壁焊接固定，所述支撑圈30的上端与所述支柱20的上端同处在与所述球罐10的罐壁相切贴合的区域；支柱20与球罐10连接的一端即上端设有竖直方向的弧形槽21，支撑圈30撑插在所述弧形槽21内，支撑圈30是由圆筒状外腹板31、圆筒状内腹板32和下翼板33组成的槽型圈梁，所述外腹板31与靠近支柱20外侧的弧形槽21槽壁焊接固定，所述内腹板32与另一侧的弧形槽21槽壁焊接固定，下翼板33连接相邻支柱20间的外腹板31和内腹板32，所述外腹板31和所述内腹板32围成的上端面与支柱的上端面在与球罐10罐壁相切的同一相切区域上；外腹板31与球罐10罐壁相切的截面与球罐10球心的中心角θ范围为90°～120°之间。

以6000m3天然气球罐为例，对三种支撑结构即传统赤道正切式支柱支撑结构、裙座式支撑结构以及本发明提出的支柱与圈梁组合式的球罐支撑结构进行比较。天然气球罐的球壳直径22600mm，球罐中心高度13300mm，三种支撑结构用材详见表1。

表1三种球罐支撑结构用材对比

支撑结构	赤道正切式	裙座式	本发明结构
				支柱数	12		12
支柱尺寸(mm)	Φ600×12×13300		Φ600×12×5600
				裙座尺寸(mm)		Φ18800×20×5400
拉杆数	24		24
				拉杆尺寸(mm)	Φ52×10500		Φ52×5800
支柱与拉杆夹角	30°		38°
				支柱中心圆直径(mm)	22600		16600
圈梁内腹板(mm)			Φ15600×12×200
				圈梁外腹板(mm)			Φ16400×12×600
圈梁下翼板(mm)			Φ16400/Φ15600×12
				支撑结构重量(kg)	32333	49754	19855

由表1看出，本发明球罐支撑结构比裙座式支撑结构节省30吨材料，比赤道正切式支柱结构节省12吨材料，变短后的支柱与拉杆连接加大了支柱和拉杆的夹角，提高了拉杆对支柱的加强作用，球罐抗水平载荷的能力增强。

Claims (6)

1.一种球罐支撑结构，包括支撑球罐(10)的多根支柱(20)，其特征在于：所述支柱(20)靠近所述球罐(10)的一端即上端与所述球罐(10)下温带处的罐壁连接，本支撑结构还包括与所述支柱(20)相配合共同撑托球罐(10)的支撑圈(30)。

2.根据权利要求1所述的球罐支撑结构，其特征在于：所述支柱(20)的上端设有用于安装所述支撑圈(30)的弧形槽(21)，所述支撑圈(30)远离所述球罐(10)的一端即下端撑插于所述弧形槽(21)内，所述支撑圈(30)的上端与所述支柱(20)的上端同处在与所述球罐(10)的罐壁相切贴合的区域。

3.根据权利要求1所述的球罐支撑结构，其特征在于：所述支柱(20)靠近上下两端的侧壁上设有上耳板和下耳板，相邻支柱(20)的所述上耳板与所述下耳板之间设有拉杆(22)。

4.根据权利要求2所述的球罐支撑结构，其特征在于：所述支撑圈(30)由圆筒状内腹板(32)、圆筒状外腹板(31)和下翼板(33)围成的槽形圈梁，所述内腹板(32)和外腹板(31)的下端撑插在所述支柱(20)的弧形槽(21)内，相邻支柱(20)之间的内腹板(32)和外腹板(31)之间连接有下翼板(33)，所述支撑圈(30)的上端与所述支柱(20)的上端均与所述球罐(10)的罐壁相切贴合。

5.根据权利要求4所述的球罐支撑结构，其特征在于：所述外腹板(31)与所述球罐(10)下温带罐壁相切的截面对应的圆心角(θ)的范围为90°～110°。

6.根据权利要求1至5任一项所述的球罐支撑结构，其特征在于：所述立柱(20)有十二根，等距离分布在同一圆周上。