CN202561031U - 薄壁压力容器外压封头加强结构 - Google Patents

薄壁压力容器外压封头加强结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种薄壁压力容器外压封头加强结构，包括封头，加强筋板，封头上内焊接有若干条径向加强筋板和环向加强筋板。径向加强筋板有六条，环向加强筋板有四条，且均匀分布在封头内。本实用新型可以在满足强度和刚度要求的前提下大大减少材料的消耗，节约了生产成本。在外压作用下，采用本实用新型的加强筋板结构，对薄壁压力容器外压封头进行加强时，结构的总体受力较好。通过运用本实用新型可以明显提高外压封头结构的稳定性，降低结构最大局部薄膜应力，降低加工难度和加工成本，在外压封头壁厚较小时，能在很大程度上减少材料用量，增强压力容器制造企业的市场竞争力。

Description

薄壁压力容器外压封头加强结构
技术领域
本实用新型涉及一种压力容器封头，特别是一种薄壁压力容器外压封头的加强结构。
背景技术
压力容器是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备，用途十分广泛。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。外压容器为工作时内压小于外压的压力容器。薄壁容器一般指外直径与内直径比值（Do/Di）max≤1.1—1.2的外压（P<0.1MPa）和低压容器（0.1<P<1.6MPa）。封头作为压力容器的重要组成部分可分为球形、椭圆形、碟形、球冠形、锥壳和平盖等几种，其中球形 、椭圆形、碟形、球冠型封头又统称为凸形封头。制造封头的材质有碳钢、不锈钢、合金钢、铝、钛、铜、镍及镍合金等。封头作为压力容器上的端盖，是压力容器的一个主要承压部件，起到密封作用。封头的品质直接关系到压力容器的长期安全可靠运行。外压容器的失效机制与内压容器不同。当外﹑内压差达到一定值时﹐容器就会因丧失稳定性而出现皱曲。壳体在承受均布外压作用时，壳壁中产生压缩应力，其大小与受相等内压时的拉伸应力相同。但此时壳体有两种可能的失效形式：一种是因强度不足，发生压缩屈服失效；另一种是因刚度不足，发生失稳破坏。承受外压载荷的壳体，当外压载荷增大到某一值时，壳体会突然失去原来的形状，被压扁或出现波纹，卸载后，壳体不能恢复原状，这种现象称为外压壳体的屈曲或失稳。设计外压封头时，采用什么样的封头要根据工艺条件的要求，制造的难易程度和材料的消耗等情况来定，然后根据受压情况进行强度或稳定性计算。在实践中, 外压封头加强是一项比较难以实施的工艺技术, 壳体封头加强的方法主要有以下三种：铺放补强、缠绕补强和封头帽补强。铺放补强是将无纬布或碳布直接贴到缠绕层之间或外层的方法，它可分为两种：1）碳布铺放补强；2）无纬布(带)铺放补强。缠绕补强是一个纵向循环缠完后，把筒段纤维剪掉，剩下两封头的纤维即为补强层，补强层多少可由计算确定。封头帽补强是将纤维编织成壳体封头的型面，在适当层次缠绕过程中将封头帽套上，再浸胶缠绕。以上三种方法各有优缺点：铺放补强易于操作，可局部补强，不需要设备，成本相对较低，但由于采用手工操作，对操作者的熟练程度有一定要求，人为因素影响较大，效率较低，质量可靠性相对较低，工艺重复性较弱；缠绕补强采用类似于缠绕件成型原理成型,对操作者的熟练程度要求相对较低；工艺稳定性较好，工艺重复性较强，但需要把筒段纤维剪掉，浪费材料；封头帽补强工艺重复性较好,缠绕壳体和封头帽成型可同时进行，效率较高，但缠绕型面和封头帽型面吻合性较差。因此，薄壁压力容器封头在受外压情况下要求在明显提高封头结构稳定性的同时能在最大程度上减少材料用量，降低结构最大局部薄膜应力，降低加工难度和加工成本。 
发明内容
本实用新型是要提供一种薄壁压力容器外压封头加强结构，该结构能避免现有技术所存在的不足之处，可以在满足强度和刚度要求的前提下降低加工难度和加工成本。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的。
一种薄壁压力容器外压封头加强结构，包括封头，加强筋板，其特征在于：封头上内焊接有若干条径向加强筋板和环向加强筋板。
径向加强筋板有六条，环向加强筋板有四条， 且均匀分布在封头内。
本实用新型的有益效果是：可以在满足强度和刚度要求的前提下大大减少材料的消耗，节约生产成本。在外压作用下，采用本实用新型的加强筋板结构，对薄壁压力容器外压封头进行加强时，结构的总体受力较好。通过运用本实用新型可以明显提高外压封头结构的稳定性，降低结构最大局部薄膜应力，降低加工难度和加工成本，在外压封头壁厚较小时，能在很大程度上减少材料用量，增强压力容器制造企业的市场竞争力。
附图说明
图1是本实用新型的结构立体示意图；
图2是本实用新型的主剖视图；
图3是图2的仰视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1至图3所示，本实用新型的薄壁压力容器外压封头加强结构，包括封头1，径向加强筋板2和环向加强筋板3。
径向加强筋板2与环向加强筋板3贴焊在封头1内。设计薄壁压力容器外压封头时，可以采用本实用新型设计加强。在本实施例中整个加强结构由均布于封头周围的六条径向加强筋板和四条环向加强筋板组合而成。
加强筋板数目越多，封头结构的稳定性越好，总应力与一次加二次应力越小，应力集中区域面积也越小，但相应的加工成本也随之增加，应综合强度、刚度要求和加工成本来确定本实用新型加强结构筋板的合适数目。
本实用新型的使用方法为：在设计压力容器时，对于超出了GB—150对外压封头设计要求的，封头设计可以采用本实用新型，即本实用新型的薄壁压力容器外压封头加强结构设计。
综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims (2)

1.一种薄壁压力容器外压封头加强结构，包括封头（1），加强筋板，其特征在于：所述封头（1）上内焊接有若干条径向加强筋板（2）和环向加强筋板（3）。
2.根据权利要求1所述的薄壁压力容器外压封头加强结构，其特征在于：所述径向加强筋板（2）有六条，环向加强筋板（3）有四条， 且均匀分布在封头（1）内。
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