JPH01307569A - 薄肉大径円筒容器の分岐結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は圧力容器、特に外圧を受ける真空容器に係り、
薄肉大径円筒の分岐結合部に好適な薄肉大径円筒容器の
分岐結合構造に関する。

〔従来の技術］ −ｅの圧力容器において、円筒部あるいは境部（母管側
）にノズル（枝管側）が取付けられる場合、その結合部
には不連続構造として大きな応力が発生する。そこで、
上記結合部ではＪＩＳＢ８２４３　（１９８１年）に規
定されている通り、母管の直径（Ｄ）と枝管の直径（ｄ
）比（ｄ　／　Ｄ）が０．５以下の場合には、枝管周辺
の母管に次に示す補強を取付けなければならない（面積
補強法と呼ぶ、）、すなわち、枝管な取付けることによ
り母管に生じた開口断面積に相当する部材を枝管周辺の
母管側に補強部材として取付ける必要がある。

この補強構造としては、母管、枝管の直径、板厚および
両者の直径比により異なるが、枝管の周辺にリブ補強を
行うものおよび当板補強を行うのが最も一般的である。

〔発明が解決しようとする課題〕

薄肉の大径円筒、特に直径が１０ｍ以上の容器になると
、上記の当板補強の範囲が広くなり、当板の軽量化と同
時に、本体容器と当板とを一体挙動させる方策が必要と
なる。高真空容器の場合には、基本部材としてステンレ
ス鋼材を使用することになり、軽量化、製作工数低減の
観点から薄肉構造にしなければならない、そのため、外
圧容器として、座屈に対する強度を確保する必要があり
、加工時の変形、特に溶接による初期変形をある規定値
以下に押えなければならず、この初期変形を抑制する構
造が望まれる。

ここで、当板として要求される項目は。

（１）強度保証のため、ある板厚以上を確保し、応力の
低減、座屈強度を向上させる。

（２）上記の事項は、本体と当板とが一体挙動してはじ
めて達成される。

ことである。

当板の一般的な方法としては、次の２つのものがある。

一つの方法としては、当板補強を細かい範囲に区切り、
その区分線の位置で両者を溶接することにより本体と当
板とを一体化するものである。他の方法としては、当板
補強にある一定ピッチ毎に孔を設け、この孔の位置で両
者を栓溶接により接合するものである。

しかし、この当板構造についても、必ずしも全体を等板
厚にする必要はなく、軽量化の観点から、等強度的な配
置にすることが有利となる。また、当板上の補強リング
についても、製作工数低減の観点から、可能な限り単純
な構造で、数の少ないものが望ましい。さらに、全体構
造の座屈強度を向上させるためにも、溶接その他製作上
から発生する歪を最小限にする構造としなければならな
ず、上記従来技術においては、この点に配慮がなされて
いなかった。

本発明の目的は、軽量化、製作コスト低減と強度的信頼
性を十分に確保した薄肉大径円筒容器の分岐結合構造を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、分岐結合部の当板補強を波板で構成し、該
波板の軸方向を主管および枝管の軸方向にほぼ一致させ
るとともに、枝管の波板については主管の補強リングの
延長上に枝管の波板の波部を配設した当板構造とするこ
とにより、達成される。

〔作　　　用Ｊ 当板補強として波板を配設した薄肉大径円筒容器の分岐
結合部は強度特性および溶接による変形の点°で次のよ
うに作用する。まず１面外曲げ剛性について述べる。主
管については、周方向には補強リングがあり、剛性が確
保されている。一方。

軸方向については、波板の軸方向を主管の軸方向に配設
するため、軸方向の面外曲げ剛性も向上する。これらの
ことは枝管についても同様に作用する。このことから、
当板の薄肉化が可能となり、軽量化につながる。また、
面外曲げ剛性の向上により、主管と枝管とを結合する溶
接による変形（内部への落込み）に対する抵抗が増大し
、当該部の歪量が低減される。また、当板の薄肉化に伴
い、当板と本体とを結合する栓溶接の量も少なくなり、
この点からも歪量が低減する。さらに、主管の補強リン
グと枝管の波部を連続して結合することのみにより、特
別な補強材を取付けることなく両者の間の荷重伝達が滑
らかになり、局部応力の発生が防止されることになる。

それによって、当該分岐結合部の座屈強度が向上し、軽
量で、製作工数を低減した。強度信頼性の高い薄肉大径
円筒容器とすることができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図により説明す
る。図において、第１図は薄肉大径円筒の主管ｌと枝管
２が結合する分岐結合部を示したもので、第２図はその
分岐結合部の断面図で、第３図は主管１の当板補強５の
断面図である。本実施例は補強構造として最も一般的な
当板方式に本願発明の内容を摘用したものである。本容
器が真空容器である場合、主管ｌおよび枝管２の外周に
ある一定間隔毎に補強リング（強め輸）３．４を取付け
、該補強リング３．４間の分岐結合部の主管１と枝管２
に当板補強５．６をそれぞれ配設し、外圧に対する座屈
強度を確保した構造としている。゛この当板補強５．６
の取付範囲は、主管１、枝管２の直径、板厚および両者
の直径比（ｄ／Ｄ）により異なる。直径比が０．５以下
の場合、当板の大きさはＪＩＳで定められた面積補強法
の考え方により寸法が決定される。一方、上記の直径比
が０．５を越える場合、分岐結合部の詳細な応力解析を
実施し、補強の寸法を決定しなければならない。

しかし、いずれの場合においても、直径がｌＯｍを越え
るような大型容器では当板補強５．６の範囲が大きくな
り、当板自身の軽量化が必要となる。

本実施例では、第１図に示したように、当板補強５．６
を波板で構成する。この場合、波板の軸方向を主管１お
よび枝管２の軸方向にほぼ一致させて配設する。当板補
強５．６の範囲は主管ｌに関しては、枝管２が主管１と
結合する境界部（枝管２の接線間の範囲）近傍までとす
る。

枝管２の当板６の範囲βは次式のＩＯ倍程度必要である
が、実用的にはβの２〜３倍程度の狭いものとする。

２＝３／β β＝’Ｊ３　（１−ｃ、”）／ｒ”ｔ”ここで、ｒ、ｔ
、ｔ、は、それぞれ枝管の半径、板厚およびポアソン比
を示す。

波板の枝部７．８は両円筒の軸方向とほぼ一致させてい
る。枝管２の当板補強６の枝部８の位置は主管ｌの補強
リング３が枝管２と結合する位置（枝部１０）と一致さ
せる。さらに、当板補強５．６は主管ｌおよび枝管２と
栓溶接９により接合さする。この場合、栓溶接９は少な
（とも、波板の枝部と平坦部の境界部には設けるように
する。

以上のような構成において、当該分岐接合部の動作につ
いて説明する。たとえば、真空容器の場合、当該分岐結
合部では、枝管２に作用した荷重が主管ｌに加えられ、
主管側にめり込む変形状態となる６当該部の面外曲げ剛
性を考えると、主管側においては周方向に補強リングが
あり、この方向の曲げ剛性は大きいが、軸方向には剛性
が低くなる。このため、この剛性値をある値（この場合
、座屈強度で決まる。）以上にする必要があり、当板の
板厚を大きく設定しなければならない。また、枝管２に
ついても円筒軸に直角な軸回りの剛性が低く、この値を
ある値以上に確信する必要がある。そこで、実施例では
第１図〜第３図に示したごとく、波板を配設することに
より、上記の面外曲げ剛性を確保することができ、当板
の薄肉化が可能となる。

一方、補強構造については、主管ｌの補強リング３が枝
管２と結合する部分において、大きな局部応力が発生す
ることになり、枝管２側に荷重を滑らかに伝達させるた
めの補強が必要となる。本実施例では、枝管２に設けた
当板補強（波板）６の枝部１０によりこの補強の役割り
を行わしめようとするものである。さらに、当板と本体
を栓溶接９により結合することにより、両者を一体物と
して挙動させるものである。しかも、栓溶接９の位置を
少な（とも波板の枝部と平坦部の境界部に配設すること
により、当板の補強効果をより大きくするものである。

すなわち、従来の平坦な当板の効果と同時に、円筒方向
に補強材（ストリンガ）を取付けた効果が得られること
になる。

なお、本実施例において、当該分岐結合部のうち、強度
的に厳しい部分（主管と枝管が直交する部分）について
は波板の波のピッチを小さくしたり、板厚を部分的に変
化させることが可能である。このことにより、さらに軽
量化構造とすることができる。また、波板の板厚を薄く
することができるため、栓溶接量が少な（なり溶接によ
る歪が小さくなる。さらに、上記の分岐結合部の面外曲
げ剛性が向上することにより、主管と枝管の溶接結合に
よる歪が抑制され、全体として歪の少ない薄肉円筒容器
が構成できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、強度的に厳しくなる分岐結合部におい
て、軽量の当板補強構造で、しかも溶接による歪を極力
少なくした構造とすることができる。また、波板の枝部
を補強材として用いることにより、製作工数を少なくす
ることが可能となり、外圧°に対する座屈強度を向上し
た全体として強度的に信頼性の高い、製作工数の少ない
真空容器を形成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の薄肉大径円筒容器の分岐結
合部の斜視図、第２図は同じく分岐結合部の断面図、第
３図は同じく主管の当板袖強部の断面図である。 １−−−−−一主管、２−−−−−一枝管、５．６　−
−−−−一当板補強、７．８．１０−−−−−一波板の
波部、９−−−−−一栓溶接 代理人　弁理士　　小　川　勝　男ハ≧゛＼＼。 ＃１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄肉大径円筒の主管と該主管に取付けられる薄肉大
   径円筒の枝管の分岐結合構造において、前記分岐結合部
   を補強するために設けた当板補強を波板で形成し、前記
   主管と枝管とに結合したことを特徴とする薄肉大径円筒
   容器の分岐結合構造。 ２、薄肉大径円筒の主管と該主管に取付けられる薄肉大
   径円筒の枝管の分岐結合構造において、前記主管と枝管
   とに補強リングをそれぞれ設けると共に、前記分岐結合
   部に当板補強を波板で形成し、主管の補強リングが枝管
   と結合する部分で、該枝管に設けた当板補強の波部と一
   致するように構成したことを特徴とする薄肉大径円筒容
   器の分岐結合構造。