CN111895088B - 一种越界式封头及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种越界式封头及其成型方法，属于封头技术领域，一种越界式封头及其成型方法，可以实现采用铸造的方式成型的封头，通过端部延伸出的延伸触手棒与预开孔的压力容器端部建立越界式连接，然后再利用传统的焊接工艺进行封堵连接，同时封头内预镶嵌的内膨胀球在热处理时进行一定程度的缩小，并在冷却后将膨胀力转化为对封头内表面的挤压力，从而对压力容器内的压力进行部分抵消，并且延伸触手棒的越界式连接在压力作用下会向与其连接的导热铜网反馈一个拉力，促使导热铜网在封头内部形成一个绷直的趋势，配合镶嵌于封头内表面的分层消能块形成阻尼力，进一步抵消压力，大幅提高封头在使用过程中的承压效果。

Description

一种越界式封头及其成型方法
技术领域
本发明涉及封头技术领域，更具体地说，涉及一种越界式封头及其成型方法。
背景技术
封头是指用以封闭容器端部使其内外介质隔离的元件，又称端盖。圆筒形容器的封头一般都是迥转壳体。按封头表面的形状可分为凸形、锥形、平板形和组合形。凸形封头是指外表面形状为凸面的封头，如半球形、椭圆形、碟形和无折边球形封头等。有的气瓶采用凸面向内的组合形底封头，既可保证强度，又能满足安全使用的需求。
封头是压力容器上的端盖，是压力容器的一个主要承压部件。所起的作用是密封作用。一是做成了罐形压力容器的上下底，二是管道到头了，不准备再向前延伸了，那就用一个封头在把管子用焊接的形式密封住。和封头的作用差不多的的产品有盲板和管帽，不过那两种产品是可以拆卸的。而封头焊好了之后是不可以再拆卸的。与之配套的管件有压力容器、管道、法兰盘、弯头、三通、四通等产品，封头的品质直接关系到压力容器的长期安全可靠运行。
但是在高压力的工作环境下，传统的封头仅能依靠自身的抗压强度和与压力容器之间的焊接强度来承受，而在长期受压的状态下对密封状态具有不利的影响，一旦出现泄漏现象，容易造成人身安全和财产损失。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种越界式封头及其成型方法，它可以实现采用铸造的方式成型的封头，通过端部延伸出的延伸触手棒与预开孔的压力容器端部建立越界式连接，然后再利用传统的焊接工艺进行封堵连接，同时封头内预镶嵌的内膨胀球在热处理时进行一定程度的缩小，并在冷却后将膨胀力转化为对封头内表面的挤压力，从而对压力容器内的压力进行部分抵消，并且延伸触手棒的越界式连接在压力作用下会向与其连接的导热铜网反馈一个拉力，促使导热铜网在封头内部形成一个绷直的趋势，配合镶嵌于封头内表面的分层消能块形成阻尼力，进一步抵消压力，大幅提高封头在使用过程中的承压效果。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种越界式封头及其成型方法，包括封头本体，所述封头本体端部侧壁上镶嵌连接有多个环形阵列分布的延伸触手棒，所述封头本体内镶嵌连接有相匹配的导热铜网，且导热铜网的边缘处与延伸触手棒之间连接，所述导热铜网的节点处均镶嵌连接有内膨胀球，所述导热铜网内侧还固定连接有与内膨胀球交错分布的分层消能块，且分层消能块延伸至封头本体内表面，所述内膨胀球远离分层消能块一端固定连接有内定形件，且内定形件在封头本体内均匀分布。
进一步的，所述延伸触手棒包括延伸柱，所述延伸柱远离封头本体一端固定连接有滞留球，且滞留球内镶嵌连接有加强内球，延伸触手棒可以伸入预开孔的压力容器端部建立越界式连接，间接提高封头本体和压力容器之间连接强度的同时，向导热铜网反馈一个反拉力，从而促使反拉力用于抵消封头本体受到的压力。
进一步的，所述滞留球和加强内球的直径均大于延伸柱的外径，且加强内球的强度高于滞留球，加强内球起到对滞留球进行补强的作用，避免滞留球出现受损现象影响连接强度，延伸柱直径较小预留空隙注入金属胶，在建立粘接的同时向滞留球提供一个防止脱落的滞留力，从而提高延伸触手棒与压力容器之间的越界式连接强度。
进一步的，所述延伸柱延伸至封头本体侧壁内，且导热铜网的边缘处镶嵌于延伸柱内，提高延伸触手棒与封头本体和延伸触手棒和导热铜网之间的连接强度。
进一步的，所述分层消能块包括为中空结构的梯状铝合金块，所述为中空结构的梯状铝合金块内分层设置有多个均匀分布的高弹消能球，所述高弹消能球之间填充有消能颗粒砂，分层消能块利用其弹性吸能的作用，具有十分优异的消能效果，可以有效化解压力容器内部的压力，同时方便将导热铜网的绷直力发挥至最大作用，直接接触的承压作用较弱。
进一步的，所述高弹消能球分层的直径不同，且沿远离内膨胀球的方向上直径依次减小，有效利用高弹消能球的分层和大小分布特性，可以起到优化消能的作用，将分层消能块受到的密集的压力进行层层分散，从而有效利用导热铜网的绷直力，避免其造成永久性机械疲劳损伤而失去作用。
进一步的，所述内定形件包括与内膨胀球对应设置的定形面板，所述内膨胀球与定形面板之间固定连接有多根均匀分布的定形丝，且定形丝的面积大于多个分层消能块围成的空间面积，一方面起到对封头本体整体定形的作用，提高其抗变形强度，另一方面在内膨胀球的一侧形成屏障，促使内膨胀球的膨胀力主要集中于内侧，从而可以有效辅助封头本体的内表面进行承压。
进一步的，所述内膨胀球靠近分层消能块一端固定连接有多根放射状分布的散力丝，且散力丝延伸至封头本体内表面，散力丝可以将内膨胀球的膨胀力进行有效分散，从而可以对局部区域进行有效承压。
进一步的，所述内膨胀球包括一体连接的外定半球和内胀半球，且导热铜网镶嵌于外定半球和内胀半球之间，所述外定半球采用低热膨胀系数的金属材料制成，所述内胀半球采用热缩冷胀金属材料制成，有效的将热膨胀力引导向封头本体的内表面，提高承压效果。
一种越界式封头的成型方法，包括以下步骤：
S1、根据封头本体的形状准备相匹配的铸造模具，并将延伸触手棒、导热铜网等部件安装于模具内；
S2、向模具内注入熔化后的不锈钢料，按照现有工艺进行铸造成型；
S3、在对封头本体进行热处理时重点对延伸触手棒进行加热，藉由导热铜网传导热量迫使内膨胀球缩小成型；
S4、对封头本体内外表面进行打磨抛光处理后，对待封堵压力容器的端部侧壁上开越界孔，孔型大小与滞留球保持一致；
S5、沿延伸柱与越界孔之间的缝隙处注入金属胶，随后对压力容器和封头本体按照现有工艺进行焊接完成封堵。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以实现采用铸造的方式成型的封头，通过端部延伸出的延伸触手棒与预开孔的压力容器端部建立越界式连接，然后再利用传统的焊接工艺进行封堵连接，同时封头内预镶嵌的内膨胀球在热处理时进行一定程度的缩小，并在冷却后将膨胀力转化为对封头内表面的挤压力，从而对压力容器内的压力进行部分抵消，并且延伸触手棒的越界式连接在压力作用下会向与其连接的导热铜网反馈一个拉力，促使导热铜网在封头内部形成一个绷直的趋势，配合镶嵌于封头内表面的分层消能块形成阻尼力，进一步抵消压力，大幅提高封头在使用过程中的承压效果。
(2)所述延伸触手棒包括延伸柱，所述延伸柱远离封头本体一端固定连接有滞留球，且滞留球内镶嵌连接有加强内球，延伸触手棒可以伸入预开孔的压力容器端部建立越界式连接，间接提高封头本体和压力容器之间连接强度的同时，向导热铜网反馈一个反拉力，从而促使反拉力用于抵消封头本体受到的压力。
(3)所述滞留球和加强内球的直径均大于延伸柱的外径，且加强内球的强度高于滞留球，加强内球起到对滞留球进行补强的作用，避免滞留球出现受损现象影响连接强度，延伸柱直径较小预留空隙注入金属胶，在建立粘接的同时向滞留球提供一个防止脱落的滞留力，从而提高延伸触手棒与压力容器之间的越界式连接强度。
(4)所述延伸柱延伸至封头本体侧壁内，且导热铜网的边缘处镶嵌于延伸柱内，提高延伸触手棒与封头本体和延伸触手棒和导热铜网之间的连接强度。
(5)所述分层消能块包括为中空结构的梯状铝合金块，所述为中空结构的梯状铝合金块内分层设置有多个均匀分布的高弹消能球，所述高弹消能球之间填充有消能颗粒砂，分层消能块利用其弹性吸能的作用，具有十分优异的消能效果，可以有效化解压力容器内部的压力，同时方便将导热铜网的绷直力发挥至最大作用，直接接触的承压作用较弱。
(6)所述高弹消能球分层的直径不同，且沿远离内膨胀球的方向上直径依次减小，有效利用高弹消能球的分层和大小分布特性，可以起到优化消能的作用，将分层消能块受到的密集的压力进行层层分散，从而有效利用导热铜网的绷直力，避免其造成永久性机械疲劳损伤而失去作用。
(7)所述内定形件包括与内膨胀球对应设置的定形面板，所述内膨胀球与定形面板之间固定连接有多根均匀分布的定形丝，且定形丝的面积大于多个分层消能块围成的空间面积，一方面起到对封头本体整体定形的作用，提高其抗变形强度，另一方面在内膨胀球的一侧形成屏障，促使内膨胀球的膨胀力主要集中于内侧，从而可以有效辅助封头本体的内表面进行承压。
(8)所述内膨胀球靠近分层消能块一端固定连接有多根放射状分布的散力丝，且散力丝延伸至封头本体内表面，散力丝可以将内膨胀球的膨胀力进行有效分散，从而可以对局部区域进行有效承压。
(9)所述内膨胀球包括一体连接的外定半球和内胀半球，且导热铜网镶嵌于外定半球和内胀半球之间，所述外定半球采用低热膨胀系数的金属材料制成，所述内胀半球采用热缩冷胀金属材料制成，有效的将热膨胀力引导向封头本体的内表面，提高承压效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明封头本体的内部结构示意图；
图3为图2中A处的内部结构示意图；
图4为本发明分层消能块的结构示意图；
图5为本发明内膨胀球的结构示意图。
图中标号说明：
1封头本体、2延伸触手棒、21延伸柱、22滞留球、23加强内球、3导热铜网、4内膨胀球、41外定半球、42内胀半球、5分层消能块、51梯状铝合金块、52高弹消能球、53消能颗粒砂、6散力丝、7定形丝、8定形面板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，
因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-2，一种越界式封头及其成型方法，包括封头本体1，封头本体1端部侧壁上镶嵌连接有多个环形阵列分布的延伸触手棒2，封头本体1内镶嵌连接有相匹配的导热铜网3，且导热铜网3的边缘处与延伸触手棒2之间连接，延伸触手棒2包括延伸柱21，延伸柱21远离封头本体1一端固定连接有滞留球22，且滞留球22内镶嵌连接有加强内球23，延伸触手棒2可以伸入预开孔的压力容器端部建立越界式连接，间接提高封头本体1和压力容器之间连接强度的同时，向导热铜网3反馈一个反拉力，从而促使反拉力用于抵消封头本体1受到的压力，加强内球23起到对滞留球22进行补强的作用，避免滞留球22出现受损现象影响连接强度，延伸柱21直径较小预留空隙注入金属胶，在建立粘接的同时向滞留球22提供一个防止脱落的滞留力，从而提高延伸触手棒2与压力容器之间的越界式连接强度，延伸柱21延伸至封头本体1侧壁内，且导热铜网3的边缘处镶嵌于延伸柱21内，提高延伸触手棒2与封头本体1和延伸触手棒2和导热铜网3之间的连接强度。
请参阅图3，导热铜网3的节点处均镶嵌连接有内膨胀球4，导热铜网3内侧还固定连接有与内膨胀球4交错分布的分层消能块5，且分层消能块5延伸至封头本体1内表面，内膨胀球4远离分层消能块5一端固定连接有内定形件，且内定形件在封头本体1内均匀分布，内定形件包括与内膨胀球4对应设置的定形面板8，内膨胀球4与定形面板8之间固定连接有多根均匀分布的定形丝7，且定形丝7的面积大于多个分层消能块5围成的空间面积，一方面起到对封头本体1整体定形的作用，提高其抗变形强度，另一方面在内膨胀球4的一侧形成屏障，促使内膨胀球4的膨胀力主要集中于内侧，从而可以有效辅助封头本体1的内表面进行承压，内膨胀球4靠近分层消能块5一端固定连接有多根放射状分布的散力丝6，且散力丝6延伸至封头本体1内表面，散力丝6可以将内膨胀球4的膨胀力进行有效分散，从而可以对局部区域进行有效承压。
请参阅图4，分层消能块5包括为中空结构的梯状铝合金块51，为中空结构的梯状铝合金块51内分层设置有多个均匀分布的高弹消能球52，高弹消能球52之间填充有消能颗粒砂53，消能颗粒砂53采用级配型的型砂进行填充，分层消能块5利用其弹性吸能的作用，具有十分优异的消能效果，可以有效化解压力容器内部的压力，同时方便将导热铜网3的绷直力发挥至最大作用，直接接触的承压作用较弱，高弹消能球52分层的直径不同，且沿远离内膨胀球4的方向上直径依次减小，有效利用高弹消能球52的分层和大小分布特性，可以起到优化消能的作用，将分层消能块5受到的密集的压力进行层层分散，从而有效利用导热铜网3的绷直力，避免其造成永久性机械疲劳损伤而失去作用。
请参阅图5，内膨胀球4包括一体连接的外定半球41和内胀半球42，且导热铜网3镶嵌于外定半球41和内胀半球42之间，外定半球41采用低热膨胀系数的金属材料制成，如铁基、钴基、铂基热膨胀合金，内胀半球42采用热缩冷胀金属材料制成，如锑、铋、镓等金属，有效的将热膨胀力引导向封头本体1的内表面，提高承压效果。
请继续参阅图1，一种越界式封头的成型方法，包括以下步骤：
S1、根据封头本体1的形状准备相匹配的铸造模具，并将延伸触手棒2、导热铜网3等部件安装于模具内；
S2、向模具内注入熔化后的不锈钢料，按照现有工艺进行铸造成型；
S3、在对封头本体1进行热处理时重点对延伸触手棒2进行加热，藉由导热铜网3传导热量迫使内膨胀球4缩小成型；
S4、对封头本体1内外表面进行打磨抛光处理后，对待封堵压力容器的端部侧壁上开越界孔，孔型大小与滞留球22保持一致；
S5、沿延伸柱21与越界孔之间的缝隙处注入金属胶，随后对压力容器和封头本体1按照现有工艺进行焊接完成封堵。
本发明可以实现采用铸造的方式成型的封头，通过端部延伸出的延伸触手棒2与预开孔的压力容器端部建立越界式连接，然后再利用传统的焊接工艺进行封堵连接，同时封头内预镶嵌的内膨胀球4在热处理时进行一定程度的缩小，并在冷却后将膨胀力转化为对封头内表面的挤压力，从而对压力容器内的压力进行部分抵消，并且延伸触手棒2的越界式连接在压力作用下会向与其连接的导热铜网3反馈一个拉力，促使导热铜网3在封头内部形成一个绷直的趋势，配合镶嵌于封头内表面的分层消能块5形成阻尼力，进一步抵消压力，大幅提高封头在使用过程中的承压效果。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种越界式封头，包括封头本体(1)，其特征在于：所述封头本体(1)端部侧壁上镶嵌连接有多个环形阵列分布的延伸触手棒(2)，所述封头本体(1)内镶嵌连接有相匹配的导热铜网(3)，且导热铜网(3)的边缘处与延伸触手棒(2)之间连接，所述导热铜网(3)的节点处均镶嵌连接有内膨胀球(4)，所述导热铜网(3)内侧还固定连接有与内膨胀球(4)交错分布的分层消能块(5)，且分层消能块(5)延伸至封头本体(1)内表面，所述内膨胀球(4)远离分层消能块(5)一端固定连接有内定形件，且内定形件在封头本体(1)内均匀分布；所述内定形件包括与内膨胀球(4)对应设置的定形面板(8)，所述内膨胀球(4)与定形面板(8)之间固定连接有多根均匀分布的定形丝(7)，且定形丝(7)的面积大于多个分层消能块(5)围成的空间面积。
2.根据权利要求1所述的一种越界式封头，其特征在于：所述延伸触手棒(2)包括延伸柱(21)，所述延伸柱(21)远离封头本体(1)一端固定连接有滞留球(22)，且滞留球(22)内镶嵌连接有加强内球(23)。
3.根据权利要求2所述的一种越界式封头，其特征在于：所述滞留球(22)和加强内球(23)的直径均大于延伸柱(21)的外径，且加强内球(23)的强度高于滞留球(22)。
4.根据权利要求3所述的一种越界式封头，其特征在于：所述延伸柱(21)延伸至封头本体(1)侧壁内，且导热铜网(3)的边缘处镶嵌于延伸柱(21)内。
5.根据权利要求4所述的一种越界式封头，其特征在于：所述分层消能块(5)包括为中空结构的梯状铝合金块(51)，所述为中空结构的梯状铝合金块(51)内分层设置有多个均匀分布的高弹消能球(52)，所述高弹消能球(52)之间填充有消能颗粒砂(53)。
6.根据权利要求5所述的一种越界式封头，其特征在于：所述高弹消能球(52)分层的直径不同，且沿远离内膨胀球(4)的方向上直径依次减小。
7.根据权利要求6所述的一种越界式封头，其特征在于：所述内膨胀球(4)靠近分层消能块(5)一端固定连接有多根放射状分布的散力丝(6)，且散力丝(6)延伸至封头本体(1)内表面。
8.根据权利要求7所述的一种越界式封头，其特征在于：所述内膨胀球(4)包括一体连接的外定半球(41)和内胀半球(42)，且导热铜网(3)镶嵌于外定半球(41)和内胀半球(42)之间，所述外定半球(41)采用低热膨胀系数的金属材料制成，所述内胀半球(42)采用热缩冷胀金属材料制成。
9.根据权利要求8所述的一种越界式封头的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、根据封头本体(1)的形状准备相匹配的铸造模具，并将延伸触手棒(2)、导热铜网(3)部件安装于模具内；
S2、向模具内注入熔化后的不锈钢料，按照现有工艺进行铸造成型；
S3、在对封头本体(1)进行热处理时重点对延伸触手棒(2)进行加热，藉由导热铜网(3)传导热量迫使内膨胀球(4)缩小成型；
S4、对封头本体(1)内外表面进行打磨抛光处理后，对待封堵压力容器的端部侧壁上开越界孔，孔型大小与滞留球(22)保持一致；
S5、沿延伸柱(21)与越界孔之间的缝隙处注入金属胶，随后对压力容器和封头本体(1)按照现有工艺进行焊接完成封堵。
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