CN201609650U - 菱形绕丝式超高压容器 - Google Patents

Abstract

一种菱形绕丝式超高压容器。它有一两端加工有凸缘的圆形内筒体，凸缘间内筒外表面缠绕一层三角形高强度钢丝，三角形钢丝外缠绕菱形钢丝，绕丝层数根据压力大小确定，在最后一层菱形钢丝外再缠绕一层三角形钢丝，钢丝缠绕时有拉伸预应力。绕丝层外设一保护筒体，内筒体端部用平盖式封头密封，轴向压力由框架承担。本结构方案优点：在预紧力作用下，各菱形钢丝楔面间产生周向摩擦力，且随压力升高不断增大，能够抵消部分周向应力，改善筒体受力状况；菱形绕丝各层间比圆形等绕丝贴合的更紧密，有利于减小容器体积；容器筒体没有深窄焊缝，破坏时只漏不爆。本专利适用于化学、石油化工、等静压处理、超高压食品处理等技术领域，具有广阔应用前景。

Description

菱形绕丝式超高压容器

技术领域：

本发明属于工业应用的超高压容器。

背景技术

超高压技术最早应用在化学工业和石油化学工业的某些领域，目前已成为化学工业、石油化工、人造水晶、合成金刚石、等静压处理、超高静液压挤压、粉末冶金、金属成型、食品保鲜以及地球物理、地质力学研究十分重要的、不可缺少的工具。超高压容器不但在很高的压力下工作，其应力水平很高，而且往往伴随高温，有的工作介质还具有较强的腐蚀性，工作条件恶劣，一旦发生破坏，往往会酿成事故，造成巨大损失。因此，设计一种结构更加合理、更加安全可靠的超高压容器是工业生产的需要。

根据单层厚壁筒体的应力特征，超高压圆筒容器在考虑如何降低操作时的应力水平时，不能单纯从增加厚度、提高材料的强度来考虑。而应该从结构形式来考虑，从结构上改变它的应力分布。为了改善圆筒的应力分布，提高圆筒的承载能力，首先采取的办法是预应力法(预应力圆筒)。即在容器操作以前先给圆筒产生一定的预应力，利用和工作应力相反的预应力来消除工作应力。其具体的结构形式有：多层缩套、绕丝、绕带、套箍及自增强等。这些结构中，多层缩套是最早采用的结构，它利用套合时层间的过盈来产生预应力。这种带过盈的套合，根据所需界面压力，按理论计算套合过盈量。为确保过盈量，往往需要对圆筒截面进行精确加工。这对直径比较小的容器还可以，对直径较大的容器便难做到。同时，这种带过盈的套合结构，在套合过程中往往容易产生“咬死”，特别是对于较长容器。为了克服这一问题，而提出绕卷式超高压容器。绕卷式超高压容器是在内筒的外壁以一定的拉力缠绕多层的钢丝或钢带，或者绕卷钢板，利用外层钢丝或钢带、钢板的弹性收缩使内壁产生压缩预应力。这种容器内筒截面不需精加工，制造比较灵活与简便。

发明内容

本实用新型的任务是设计一种菱形绕丝式超高压容器，在一个圆形内筒体两端加工有凸缘，凸缘间内筒体外表面和最后一层菱形钢丝外面各缠绕一层三角形高强度钢丝，在两层三角形钢丝中间是多层菱形钢丝，钢丝有拉伸预应力，在绕丝层外面又有一个外壳，使该容器具有强度高，疲劳抗力好，结构紧凑，重量轻，制造容易和使用安全等优点。

本实用新型的结构特点：有一个圆筒形壳体，它包含一个由钢材制作的内筒体，筒体两端加工有凸缘，凸缘加工有与绕丝径向楔紧面相同角度的圆锥形坡面，在凸缘之间的内筒体外侧表面首先缠绕一层三角形高强度钢丝，然后在三角形钢丝外缠绕多层菱形钢丝，在最后一层菱形钢丝外再缠绕一层三角形钢丝，各层钢丝截面角度相同，并将每层钢丝两端焊接在内筒体凸缘的圆锥形坡面上，钢丝有拉伸预应力，在绕丝层外面又有一个外壳，在内筒体端部用平盖式封头密封，轴向压力由框架承担。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

1、由于对容器危害最大的是周向应力。当菱形绕丝在预应力作用下进行缠绕时，菱形钢丝的楔形面在预紧力的作用下，各楔形面之间会产生一定的周向摩擦力，这在一定程度上会抵消一部分周向应力。而且该摩擦力会随压力的升高而不断加大，无疑对筒体的环向和轴向形成一定的加强作用，从而改善筒体的受力状况。

2、圆形绕丝在缠绕时，各绕丝之间会有很多空隙，无疑会使容器体积增大。而菱形绕丝则能充分利用空间，克服了圆形绕丝的这一缺点。承受同样压力时其体积会比圆形绕丝容器小很多。

3、这种容器筒体没有多层板筒体那样的深窄焊缝，破坏时能做到只漏不爆，因此使用起来比较安全。

4、菱形钢丝截面形状简单，加工制造方便，带层之间不会有局部的贴合不良现象，比槽型钢带缠绕式结构便于实际应用。

附图说明

附图所示为菱形绕丝式超高压容器的结构示意图。

图中：1、上平盖型封头；2、内筒体；3、菱形钢丝；4、三角形钢丝；5、外壳；6、框架；7、下平盖型封头。

具体实施方式

如附图所示，图中1为实用新型端部的上平盖型封头，7为下平盖封头，上面开有介质进出的通道，两个封头用来保证容器的密封。图中2为两端加工有凸缘的钢制内筒体，凸缘加工有与绕丝径向楔紧面相同角度的圆锥形坡面，由优质中、高强度钢加工而成。图中4为三角形钢丝，分别在内筒体外侧和菱形钢丝外侧各缠绕一层，图中3为菱形钢丝，在两层三角形钢丝中间缠绕多层菱形钢丝，各层钢丝在缠绕时都有拉伸预应力，使内筒体在承压前承受压应力，以提高容器的承载能力。每层钢丝两端焊接在内筒体凸缘的圆锥形坡面上。图中5为外壳，它由3毫米厚钢板卷制拼焊而成，两端焊接固定在内筒体的凸缘上，外壳焊接应密封无泄漏。图中6为框架，主要用来承受容器的轴向力。

Claims (3)

1.菱形绕丝式超高压容器由一个外表面缠绕有三角形和菱形钢丝的圆筒形壳体、外壳、端部密封平盖及框架组成，其特征在于：其圆筒形壳体包含有两端加工有凸缘的圆形内筒体[2]，在凸缘之间的内筒体外侧表面首先缠绕一层三角形高强度钢丝[4]，在三角形钢丝外缠绕多层菱形钢丝[3]，在最后一层菱形钢丝外再缠绕一层三角形钢丝，各层钢丝在缠绕时都有拉伸预应力，在绕丝层外面又有一个外壳[5]，在内筒体端部用平盖式封头[1，7]密封，轴向压力由框架[6]承担。

2.按权利要求1所述的菱形绕丝式超高压容器，其特征在于：内筒体[2]两端的凸缘加工有与绕丝径向楔紧面相同角度的圆锥形坡面。

3.按权利要求1所述的菱形绕丝式超高压容器，其特征在于：各层钢丝截面角度相同，并将每层钢丝两端焊接在内筒体凸缘的圆锥形坡面上。

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