專利名稱：薄壁壓力容器大開孔補強結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種薄壁壓力容器，具體涉及一種薄壁壓力容器大開孔結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
薄壁容器一般指外直徑與內(nèi)直徑比值(Do/Di)maX彡1. 1-1. 2的外壓(P < 0. IMPa)和低壓容器(0. 1 < P < 1. 6MPa)。主要用于化工、石油、航空航天等領(lǐng)域的儲罐、 容器和塔設(shè)備，還經(jīng)常用于食品制藥領(lǐng)域的儲罐，其用途非常廣泛。但在使用過程中薄壁容 器所受應(yīng)力較大，剛度較差，對結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性要求較高。當(dāng)在薄壁容器上開孔時， 開孔區(qū)應(yīng)力集中系數(shù)較大，需要進(jìn)行合理的補強，才能保證其在生產(chǎn)中正常安全的使用。當(dāng) 開孔率較小時可以按照GB-150的第8部分——“開孔和開孔補強”中提出的等面積法對開 孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行補強設(shè)計。但隨著工業(yè)的發(fā)展，壓力容器的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，由于工藝和成本的 需要，往往要在容器上開較大的孔，超出了 GB-150對開孔補強設(shè)計的要求范圍。當(dāng)薄壁容 器上出現(xiàn)超出規(guī)范的大開孔時，開孔區(qū)的應(yīng)力集中系數(shù)更大，應(yīng)力分布更為復(fù)雜，目前還沒 有統(tǒng)一的方法對薄壁容器大開孔進(jìn)行補強設(shè)計。隨著數(shù)值計算方法和計算機軟硬件的飛速 發(fā)展，目前通常采用有限元計算的方法對此類非標(biāo)容器進(jìn)行設(shè)計。開孔補強的結(jié)構(gòu)目前主 要有補強圈補強、厚壁接管補強和整體鍛件補強。大開孔的薄壁容器要求補強面積更為集 中，采用厚度與殼體相等的補強圈補強時，補強圈的面積較大，引起補強圈附近結(jié)構(gòu)剛性增 強，增加了和鄰近處相接的結(jié)構(gòu)不連續(xù)性，而且殼體本身和殼體上的其它部件通常會限制 過大的補強圈。為了滿足補強面積，增厚補強圈會造成補強圈與殼體厚度差異，使結(jié)構(gòu)的不 連續(xù)性加大，更容易形成應(yīng)力集中和不均勻熱膨脹，不但不能起到補強的作用，反而會使開 孔相貫區(qū)的應(yīng)力惡化；厚壁接管補強的壁厚相對筒體較大，容易增加焊接難度和制造成本， 且當(dāng)有接管力和接管彎矩作用時，接管壁厚過大，會造成開孔區(qū)的應(yīng)力增大；大開孔要求整 體鍛件補強結(jié)構(gòu)尺寸大，成本高，制造難度大，與殼體的對接焊縫要求也較高。因此，本實用 新型將提出針對薄壁容器大開孔補強的一種新型結(jié)構(gòu)，可以在滿足強度和剛度要求的前提 下降低加工難度和加工成本。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的薄壁壓力容器大開孔補強結(jié)構(gòu)。本實用新型技術(shù)方案是一種薄壁容器大開孔補強結(jié)構(gòu)，包括筒體，接管，其特征 在于筒體與接管連接處貼焊有補強圈，補強圈與接管之間角焊有筋板。焊接的筋板為2-8塊筋板，且沿軸向均勻分布。本實用新型的有益效果是可以在滿足強度和剛度要求的前提下減小了材料消 耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。在內(nèi)壓作用下，采用新型補強結(jié)構(gòu)的筋板加補強圈結(jié)構(gòu)對薄壁容器大 開孔進(jìn)行補強時，焊接筋板的數(shù)目為4的整數(shù)倍時結(jié)構(gòu)的受力較好；當(dāng)可以選擇筋板補強 方位時(如2塊筋板或6塊筋板)，筋板沿軸向焊接比沿周向焊接補強效果好。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖3是圖1的右視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。如圖1至圖3所示，補強圈1貼焊在筒體3上，而筋板2均勻分布，角焊在接管4與 補強圈1之間。設(shè)計大開孔薄壁容器時，由于超出了 GB-150對開孔補強設(shè)計的要求范圍， 可以采用本實用新型設(shè)計開孔補強。在本實施例中整個補強結(jié)構(gòu)由補強圈以及均布于補強 圈與接管之間的四塊焊接筋板組成。筋板數(shù)目越多，結(jié)構(gòu)的總應(yīng)力與一次加二次應(yīng)力越小，應(yīng)力集中區(qū)域面積也越小， 但相應(yīng)的加工成本也隨之增加，應(yīng)綜合強度要求和加工成本來確定新型補強結(jié)構(gòu)筋板的合 適數(shù)目。殼體在承受均布外壓作用時，補強后結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大大提高，滿足剛度要求，但筋 板數(shù)目和筋板焊接方位的變化對只在外壓作用下的大開孔薄壁容器的穩(wěn)定性的影響不明顯。本實用新型的使用方法為在設(shè)計薄壁壓力容器時，對于開孔率大于0.5的大開 孔壓力容器，超出了 GB-150對開孔補強設(shè)計的要求范圍，這時可以采用本實用新型，新型 的大開孔補強結(jié)構(gòu)設(shè)計。
權(quán)利要求一種薄壁容器大開孔補強結(jié)構(gòu)，包括筒體(3)，接管(4)，其特征在于所述筒體(3)與接管(4)連接處貼焊有補強圈(1)，補強圈(1)與接管(4)之間角焊有筋板(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁容器大開孔補強結(jié)構(gòu)，其特在于所述焊接的筋板(2) 為2-8塊筋板，且沿軸向均勻分布。
專利摘要本實用新型涉及一種薄壁容器大開孔補強結(jié)構(gòu)，包括筒體，接管，筒體與接管連接處貼焊有補強圈，補強圈與接管之間角焊有筋板。焊接的筋板為2-8塊筋板，且沿軸向均勻分布。通過運用本實用新型可以明顯降低開孔區(qū)結(jié)構(gòu)最大局部薄膜應(yīng)力，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低加工難度和加工成本，增強壓力容器制造企業(yè)的市場競爭力。
文檔編號B01J3/04GK201618558SQ20102012303
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者劉曉東, 季鵬, 蘇文獻(xiàn), 韓超 申請人:上海理工大學(xué)