CN108014352B - 一种提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，该方法所述的外加强矩形截面压力容器设有容器本体，在容器本体外壁周向设有若干平行设置的方形基础加强件，采用增加相邻方形基础加强件之间的间距、同时在基础加强件上增设局部加强件的方法来提高容器本体的强度；所述的局部加强件设置在基础加强件的四个角部上。本发明通过局部加强方法，可以使压力容器的整体结构承载更优化，可节约整体外加强件数量约四分之一，在保证压力容器整体强度的基础上大大节约了资源，同时也减少了加工量。

Description

一种提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法
技术领域
本发明涉及一种压力容器局部结构加强方法，特别是一种提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法。
背景技术
现有技术中，食用菌培养基灭菌多采用大型矩形压力蒸汽灭菌器（压力容器），属特种设备。部分筒体截面长、宽超过2米，长度超过10米，采用的结构型式基本为国家标准GB150.3-2011附录A.5.5.1图A.6所示的单层外加强的对称矩形结构。加强件焊接固定在筒体上下左右四个方向，形成方形。为了保证强度，这种压力容器的加强件设置密集才能达到所需的强度，因此加强件的耗用量大，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种在保证压力容器整体强度的基础上可以减少加强件用量的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种提高外加强矩形截面压力容器强度的方法，其特点是，该方法所述的外加强矩形截面压力容器设有容器本体，在容器本体外壁周向设有若干平行设置的方形基础加强件，采用增加相邻方形基础加强件之间的间距、同时在基础加强件上增设局部加强件的方法来提高容器本体的强度；所述的局部加强件设置在基础加强件的四个角部上。
本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：所述相邻方形基础加强件之间的间距在原有基础上增加10%～40%，优选25%。
本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：所述容器本体的侧板厚度为8~12mm，优选10mm，相邻基础加强件之间的间距为a且250mm＜a≤450 mm，优选350mm≤a≤410 mm。
本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的基础加强件是由型钢固定连接而成的方形结构。
本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的局部加强件设在角部的一侧部或两侧部或顶部进行加强，或者设在角部的侧部和顶部进行组合加强。
本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：设有局部加强件的区域包括：容器本体侧板外侧所对应的基础加强件的位置从两端向内侧延伸形成的各占容器本体侧板长度的1%～15%长度的基础加强件部分b，以及该部分向外侧延伸至基础加强件的最外侧部份c。
本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：容器本体最外侧所对应的基础加强件的位置向内侧延伸形成的占容器本体内径的5%～10%长度的基础加强件部分b。
本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的局部加强件采用包覆顶部的方式设置。
本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：所述的局部加强件采用立于基础加强件侧部的方式设置。本发明所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其进一步优选的技术方案是：相邻基础加强件之间的距离为：350mm≤a≤410 mm。
与现有技术相比，本发明方法的优点如下：本发明通过局部加强方法，可以使压力容器的整体结构承载更优化，可节约整体外加强件数量约四分之一，相邻基础加强件之间的距离最大可以达到410mm左右，在保证压力容器整体强度的基础上大大节约了资源，同时也减少了加工量。其应力计算及校核方法可以按GB150.3-2011附录A.5.5.1对中间区域和两端加强结构覆盖区域分别计算并校核。
附图说明
图1为采用本发明方法的压力容器的一种结构示意图；
图2为采用本发明方法的压力容器的一种截面结构示意图；
图3－图7为采用本发明方法的压力容器的各种局部加强结构示意图，其中：图4－5中为了表示方便，局部加强件部分用阴影表示。
具体实施方式
以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，参照图1，一种提高外加强矩形截面压力容器强度的方法，该方法所述的外加强矩形截面压力容器设有容器本体1，在容器本体1外壁周向设有若干平行设置的方形基础加强件2，采用增加相邻方形基础加强件2之间的间距、同时在基础加强件2上增设局部加强件3的方法来提高容器本体1的强度；所述的局部加强件3设置在基础加强件2的四个角部上。
实施例2，实施例1所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：所述相邻方形基础加强件2之间的间距在原有基础上增加25%。
实施例3，实施例1或2所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：所述容器本体1的侧板厚度为10mm，相邻基础加强件2之间的间距为a＝410 mm。
实施例4，实施例1或2或3所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：所述的基础加强件2是由型钢固定连接而成的方形结构。
实施例5，参照图3－7，实施例1－4中任何一项所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：所述的局部加强件3设在角部的一侧部或两侧部或顶部进行加强，或者设在角部的侧部和顶部进行组合加强。
实施例6，参照图2，实施例1－5中任何一项所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：设有局部加强件3的区域包括：容器本体1最外侧所对应的基础加强件2的位置向内侧延伸形成的占容器本体1内径的1%长度的基础加强件部分b，以及该部分向外侧延伸至基础加强件2的最外侧部份c。
实施例7，参照图2，实施例1－5中任何一项所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：设有局部加强件3的区域包括：容器本体1最外侧所对应的基础加强件2的位置向内侧延伸形成的占容器本体1内径的15%长度的基础加强件部分b，以及该部分向外侧延伸至基础加强件2的最外侧部份c。
实施例8，参照图2，实施例1－5中任何一项所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：设有局部加强件3的区域包括：容器本体1最外侧所对应的基础加强件2的位置向内侧延伸形成的占容器本体1内径的10%长度的基础加强件部分b，以及该部分向外侧延伸至基础加强件2的最外侧部份c。
实施例9，参照图3和图4，实施例1－8中任何一项所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：所述的局部加强件3采用包覆顶部的方式设置。
实施例10，参照图5和图6和图7，实施例1－8中任何一项所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法中：所述的局部加强件3采用立于基础加强件2侧部的方式设置。
实施例11，以下是发明人所做的采用本发明方法与现有技术方案的成本对比分析：
一、容器基础参数：
柜体尺寸：2400（宽）×2400（高）×13000mm（长）
设计压力：0.17MPa；
设计温度：130℃；
侧板规格：厚度10mm 材质Q345R；
加强件规格：H型钢HN175×90 材质Q235B 线密度18kg/m；
设计温度下组合截面许用应力：136MPa。
二、现有技术方法：
加强件沿长度方向布置，相邻加强件中心线之间距离290mm，经计算，图1外壁处应力最高，为133.2MPa（接近136MPa），此时加强件圈数为44圈（13000/290圆整）。
一圈加强件长度：（175+10+2400+10）×2=10380mm=10.38m
加强件合计重量：44圈×10.38m/圈×18kg/m=8220.96kg
三、本发明方法
加强件沿长度方向布置，相邻加强件中心线之间距离410mm，端部设置局部加强件600×78×6mm，经计算，图1最大应力为132.8MPa（在允许范围内），此时加强件圈数为31圈（13000/410圆整）。
基础加强件重量：31圈×10.38m/圈×18kg/m=5792.04kg
一圈局部加强件体积：4×0.6m×0.078m×0.006m=1.123×10-3m3
局部加强件重量：31圈×1.123×10-3m3/圈×7850kg/m³=273.3kg
加强件合计重量：5792.04kg +273.3kg =6065.34kg
经对比，本发明方法较现有技术方案每台节约加强件26.22%
8220.96kg/台-6065.34 kg/台=2155.62 kg/台
（8220.96-6065.34）/8220.96=26.22%
加强件以每吨4200元计，每台可节约材料费2155.62 kg/台×4.2元/kg=9053.60元；如年销售300台，可节约原材料成本271.6万元。

Claims (7)

1.一种提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其特征在于，该方法所述的外加强 矩形截面压力容器设有容器本体，在容器本体外壁周向设有若干平行设置的方形基础加强 件，采用增加相邻方形基础加强件之间的间距、同时在基础加强件上增设局部加强件的方 法来提高容器本体的强度；所述的局部加强件设置在基础加强件的四个角部上；
所述相邻方形基础加强件之间的间距在原有基础上增加10%～40%；
所述容器本体的侧板厚度为8~12mm，相邻基础加强件之间的间距为a且250mm＜a≤450 mm；
所述的局部加强件设在角部的一侧部或两侧部或顶部进行加强，或者设在角部的侧部和顶部进行组合加强；
设有局部加强件的区域包括：容器本体侧板外侧所对应的基础加强件的位置从两端向内侧延伸形成的各占容器本体侧板长度的1%～15%长度的基础加强件部分b，以及该部分向外侧延伸至基础加强件的最外侧部份c。
2.根据权利要求1所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其特征在于：所述相邻方形基础加强件之间的间距在原有基础上增加25%。
3.根据权利要求1所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其特征在于：所述容器本体的侧板厚度为10mm，相邻基础加强件之间的间距为a且350mm≤a≤410 mm。
4.根据权利要求1所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其特征在于：所述的基础加强件是由型钢固定连接而成的方形结构。
5.根据权利要求1所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其特征在于：容器本体侧板外侧所对应的基础加强件的位置向内侧延伸形成的占容器本体内径的5%～10%长度的基础加强件部分b。
6.根据权利要求1所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其特征在于：所述的局部加强件采用包覆顶部的方式设置。
7.根据权利要求1或6所述的提高外加强矩形截面压力容器的强度的方法，其特征在于：所述的局部加强件采用立于基础加强件侧部的方式设置。
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