CN105668062A - 玻璃钢罐筒体的封头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种玻璃钢罐筒体的封头，封头基体的内表面为正圆形；封头基体的内表面上设置若干从圆心方向向外周发散的突起，突起的纵截面为圆弧形，开口处为突起最宽处，宽度为100-150mm；突起靠近圆心的起端均处于同一内圆上，内圆与封头基体的内表面边缘为同心圆；同一突起的宽度相等；在相邻突起之间的基体内表面上，设置若干圆弧肋，圆弧肋的纵截面形状、开口宽度与突起一致；圆弧肋与突起相连。本申请封头在数量、位置、面积等各种差异条件下，均可实现优于现有技术的应力减小效果，有利于提高封头的抗压强度和安全系数。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃钢罐体的封头制作技术领域，特别地，涉及一种玻璃钢罐筒体的封头。
背景技术
水是人类及一切生物赖以生存的必不可少的重要物质，是工农业生产、经济发展和环境改善不可替代的极为宝贵的自然资源。水资源从广义来说是指水圈内水量的总体，对人类活动具有使用价值和经济价值的地表水和地下水，地表水可包括江河、湖泊和养殖水域等，主要的自然来源为该集水区的降水和此集水区中地表径流。世界许多地区对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度，而我国由于人口众多，当前中国人均水资源占有量为2500立方米，约为世界人均占有量的1/4，排名百位之后，被列为人均水资源贫乏的国家之一。水利部预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。我国的可利用水资源水资源供需矛盾日益尖锐。
气候条件变化使得各种水资源的时空分布不均，人们往往采用修筑水库来调蓄水源，或采用回收和处理的办法，二次利用工业用水、生活污水和自然降水，扩大可利用水资源的来源渠道。
玻璃钢罐是指以合成树脂为基体、玻璃纤维增强材料制作而成的专门用于处理生活污水和回收自然降水的设备，一般包括卧式圆筒形的筒体和位于筒体两端的凸形封头，筒体和凸形封头形成密闭空间。
在凸形封头中，椭圆封头由于经线曲率半径平滑连续，应力分布比较均匀，尤其对于a/b＝2的标准椭圆封头，边缘应力小至可不予以考虑，故从受力来看，椭圆封头的优势仅次于半球形封头，而优于碟形封头，同时椭圆封头兼有碟形封头深度较浅的优点，工业制造程序比半球封头容易，因此椭圆封头广泛应用于中低压容器，如玻璃钢罐、储水罐等。但该种外凸椭圆封头普通存在抗压强度较小，易变形的缺陷。
参见图1和图2，中国专利CN201320078329.0提供了一种圆筒形玻璃钢化粪池筒体的车轮型封头，封头呈辐板式车轮凹凸设计，车轮中心周边设有圆环凸起，圆柱面的外端部设有圆环凸起，辐板与辐板空隙之间呈凹凸设计，可提高封头的抗压强度。
中国专利CN201320597969.2提供了一种玻璃钢储罐封头模具，模具内侧面为轮毂形的工作面，内侧面设置一圆面，以该圆面为中心，两个相邻轮毂凹面结构直接构成轮毂凸面结构；工作面上的球缺段内侧面与所述安装段内侧面连接部分为圆弧状过渡。该封头模具特别适用于真空吸入法制造玻璃钢封头，模具结构流畅。
业内一直为提高封头的抗压强度而持续改进产品设计。
发明内容
本发明目的在于提供一种玻璃钢罐的筒体封头，以解决封头抗压强度不高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种玻璃钢罐筒体的封头，所述封头包括封头基体和围绕在所述封头基体外周、与封头基体垂直相连的封头侧壁，所述封头基体的内表面为正圆形；封头基体的内表面上设置若干从圆心方向向外周发散的突起，所述突起的纵截面为圆弧形，开口处为突起最宽处，宽度为100-150mm；
所述突起靠近圆心的起端均处于同一内圆上，所述内圆与所述封头基体的内表面边缘为同心圆；同一突起的宽度相等；
在相邻突起之间的基体内表面上，设置若干圆弧肋，所述圆弧肋的纵截面形状、开口宽度与突起一致；所述圆弧肋与突起相连，圆弧肋与突起连接点的切线与突起所在直线的夹角为30-70°。
优选的，所述封头基体的圆心处的内高度为400-800mm。
优选的，所述突起数量为4-8根。
优选的，在封头基体表面上，按照从圆心向外的方向，所述圆弧肋数量为2-4层。
优选的，所述圆弧肋数量为2层，第一层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的20-30％，第二层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的40-45％。
优选的，所述圆弧肋数量为3层，第一层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的15-20％，第二层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的30-35％，第三层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的65-70％。
优选的，所述圆弧肋数量为4层，第一层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的15-20％，第二层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的30-35％，第三层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的50-55％，第四层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的65-75％。
优选的，所述突起和所述圆弧肋的所占面积之和为封头基体内表面面积的20-40％。
本发明具有以下有益效果：
本发明在玻璃钢罐筒体的封头基体外侧面的表面上，设置若干从圆心方向向外周发散的突起，对于减小封头的应力、提高抗压强度有明显作用。并且，在相邻突起之间的基体内表面上设置若干圆弧肋，圆弧肋的走向与突起不相同；圆弧肋连接起来可成为一个封头基体的内表面的同心圆。
并且，针对最大应力的出现范围为封头基体与封头侧壁连接处附近的特性，本申请将突起的结束端设置在该范围内，实现最优的应力减小效果。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术的车轮式结构的封头正视图；
图2是现有技术的车轮式结构的封头侧视图；
图3是本发明优选实施例的封头结构内表面正视图之一(两层圆弧肋)；
图4是本发明优选实施例的封头结构内表面正视图之二(三层圆弧肋)；
图5是本发明优选实施例的封头结构外表面正视图；
其中，1、封头基体内表面，2、突起，3、圆弧肋，4、封头基体外表面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图3、图4，本申请提供了一种玻璃钢罐筒体的封头，封头包括封头基体和围绕在所述封头基体外周、与封头基体垂直相连的封头侧壁，封头基体的内表面为正圆形；封头基体内表面1上设置若干从圆心方向向外周发散的突起2，突起2为空心状，突起2的纵截面(与封头基体面垂直的方向)为圆弧形，开口处为突起最宽处，宽度为100-150mm；突起靠近圆心的起端均处于同一内圆上，内圆与封头基体的内表面边缘为同心圆，使得突起在径向从同一位置开始分布，均匀地将中心位置受到的应力分散开；同一突起的宽度相等，平均分散应力。突起数量可为4-8根。
在相邻突起2之间的基体内表面上，设置若干圆弧肋3，圆弧肋为实心肋条。圆弧肋3为与突起2相似的突起结构；圆弧肋3的纵截面形状、开口宽度与突起一致；所述圆弧肋与突起相连，以将突起连接为一个整体。连接起来的圆弧肋的整体形状为封头基体的内表面的同心圆。圆弧肋3布置在基体内表面上的受压区，防止局部压应力引起的失稳。据发明人研究发现，封头所受应力的极大值出现在两相邻突起之间的位置，随着对封头施加压力的增大，该应力随之逐渐增大。因此，在两相邻突起之间的位置设置与突起走向不相同的圆弧肋，能有效分散该区域应力，减小封头所受应力从而增大整个封头的抗压强度。
参见图5，从封头基体的外表面4看，突起为空心下陷的凹槽，圆弧肋则看不到痕迹，仅在内表面上形成实心肋条。
圆弧肋3与突起连接点的切线与突起2所在直线的夹角为30-70°，使得应力可在多个方向被分散。
所述圆弧肋数量可为2-4层，即从圆心往外至封头基体与封头侧壁连接处的方向上，分布着多层圆弧肋。不同区域之间、同一层次的圆弧肋可分布在同一个同心圆上。
圆弧肋的相对位置对于应力分散有很积极的作用，例如，在圆弧肋数量为3层时，第一层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的15-20％，第二层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的30-35％，第三层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的65-70％，效果较佳。
所述突起2和所述圆弧肋3的开口处所占面积之和为封头基体内表面面积的20-40％，避免因面积过大而影响封头基体本身的强度，也避免因面积过小而达不到分散集中在此的应力的作用。突起和圆弧肋的纵截面形状可为圆形或者半圆形的圆弧，弧形的边缘不会导致应力的汇集，顺势分散传导至此的应力。突起2的开口处面积为突起2位于基体外表面上的面积，圆弧肋3的开口处面积为圆弧肋3位于基体内表面上的面积。
从封头基体的侧面看，封头基体的圆心处的内高度为400-800mm，便于安装。
以下为具体实施例。各个实施例选用同样材料、体积的筒体作为载体进行实验，选用玻璃钢材质，其实验过程的具体参数和实验结果数据如下表所示。其中对比实施例为与对应实施例选用同样材质、厚径比，但未设置突起和圆弧肋的常规车轮形封头(如图1所示)。
表一实施例的实验产品具体参数和实验结果数据
由上表可知，本申请设置了突起和圆弧肋的封头，在各种突起数量、突起开口宽度、圆弧肋层数、圆弧肋分布位置的差异下，对封头应力的减小效果均优于现有技术。可见，本申请结构的封头可有效减小封头内壁的径向应力，有利于提高封头的抗压强度和安全系数。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种玻璃钢罐筒体的封头，其特征在于，所述封头包括封头基体和围绕在所述封头基体外周、与封头基体垂直相连的封头侧壁，所述封头基体的内表面为正圆形；封头基体的内表面上设置若干从圆心方向向外周发散的突起，所述突起的纵截面为圆弧形，开口处为突起最宽处，宽度为100-150mm；
所述突起靠近圆心的起端均处于同一内圆上，所述内圆与所述封头基体的内表面边缘为同心圆；同一突起的宽度相等；
在相邻突起之间的基体内表面上，设置若干圆弧肋，所述圆弧肋的纵截面形状、开口宽度与突起一致；所述圆弧肋与突起相连，圆弧肋与突起连接点的切线与突起所在直线的夹角为30-70°。
2.根据权利要求1所述的封头，其特征在于，所述封头基体的圆心处的内高度为400-800mm。
3.根据权利要求1所述的封头，其特征在于，所述突起数量为4-8根。
4.根据权利要求1所述的封头，其特征在于，在封头基体表面上，按照从圆心向外的方向，所述圆弧肋数量为2-4层。
5.根据权利要求4所述的封头，其特征在于，所述圆弧肋数量为2层，第一层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的20-30％，第二层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的40-45％。
6.根据权利要求4所述的封头，其特征在于，所述圆弧肋数量为3层，第一层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的15-20％，第二层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的30-35％，第三层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的65-70％。
7.根据权利要求4所述的封头，其特征在于，所述圆弧肋数量为4层，第一层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的15-20％，第二层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的30-35％，第三层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的50-55％，第四层位于圆心至封头基体与封头侧壁连接处之间距离的65-75％。
8.根据权利要求1所述的封头，其特征在于，所述突起和所述圆弧肋的所占面积之和为封头基体内表面面积的20-40％。
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