本發(fā)明涉及壓力容器領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)壓封頭及具有該內(nèi)壓封頭的罐體、移動(dòng)式壓力容器。

背景技術(shù)：

壓力容器的罐體結(jié)構(gòu)一般主要由筒體和位于筒體兩端的兩封頭構(gòu)成，根據(jù)壓力容器工作時(shí)受壓的不同情況可分為外壓容器和內(nèi)壓容器，其中，內(nèi)壓容器是指工作時(shí)內(nèi)壓大于外壓的壓力容器。對(duì)于內(nèi)壓容器，其封頭一般為碟形或橢圓形。

封頭大致地包括位于頂部的球冠部、用于與筒體連接的直筒部，以及連接在球冠部與直筒部之間起過(guò)渡作用的過(guò)渡部。球冠部半徑較大，其占據(jù)整個(gè)封頭的大部分面積區(qū)域，在工作時(shí)，單位面積上的受力較小；過(guò)渡部呈弧形，其半徑較小，由于存在結(jié)構(gòu)不連續(xù)效應(yīng)，單位面積上的受力較大，也因此形成應(yīng)力集中區(qū)域。

現(xiàn)有的封頭中，在設(shè)計(jì)時(shí)往往基于過(guò)渡部處的應(yīng)力集中，根據(jù)封頭形狀（球冠部半徑與深度的比值，或者球冠部與過(guò)渡部的半徑比值）引入應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)來(lái)確定封頭的厚度。而占據(jù)封頭大部分面積區(qū)域的球冠部處厚度裕量大，造成材料浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可減薄的內(nèi)壓封頭，以及具有該內(nèi)壓封頭的罐體、移動(dòng)式壓力容器。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種內(nèi)壓封頭，包括封頭本體和設(shè)置于封頭本體上的加強(qiáng)件；所述封頭本體包括球冠部、直筒部以及連接在球冠部與直筒部之間呈弧形筒狀的過(guò)渡部；所述加強(qiáng)件對(duì)應(yīng)于所述過(guò)渡部設(shè)置，加強(qiáng)件包括環(huán)向筋板和/或徑向筋板；所述環(huán)向筋板沿所述過(guò)渡部周向延伸，并與所述過(guò)渡部壁面構(gòu)成具有夾角的固定連接；所述徑向筋板周向分布于所述過(guò)渡部上，并分別垂直連接所述過(guò)渡部；每一所述徑向筋板沿所述過(guò)渡部的弧長(zhǎng)方向延伸，且徑向筋板的兩端超出所述過(guò)渡部而分別與所述直筒部、所述球冠部連接。

優(yōu)選地，所述環(huán)向筋板圍合為環(huán)狀，且環(huán)狀的軸線與所述封頭本體的軸線平行或重合。

優(yōu)選地，所述環(huán)向筋板垂直連接所述過(guò)渡部。

優(yōu)選地，所述環(huán)向筋板平行于所述封頭本體的軸線方向。

優(yōu)選地，所述環(huán)向筋板設(shè)置于所述過(guò)渡部弧長(zhǎng)方向的中部位置。

優(yōu)選地，所述徑向筋板超出于所述過(guò)渡部而與所述球冠部接合的弧長(zhǎng)為100mm~400mm。

優(yōu)選地，所述徑向筋板的兩端端部設(shè)有斜角或圓弧過(guò)渡。

優(yōu)選地，所述環(huán)向筋板連接在所述封頭本體的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，所述徑向筋板設(shè)置在所述封頭本體的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種罐體，包括筒體和連接于筒體兩端的封頭，所述封頭為如上所述的內(nèi)壓封頭。

優(yōu)選地，所述封頭本體的厚度為所述筒體厚度的70%~90%。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種移動(dòng)式壓力容器，包括如上所述的罐體。

優(yōu)選地，所述移動(dòng)式壓力容器為罐式集裝箱。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：本發(fā)明的內(nèi)壓封頭中，通過(guò)環(huán)向筋板和/或徑向筋板對(duì)封頭本體受力較大的過(guò)渡部處進(jìn)行加強(qiáng)，提高承載能力，降低對(duì)過(guò)渡部處的厚度要求，從而減小封頭本體整體的厚度。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證性應(yīng)力分析，可以使封頭本體的厚度降低15%至20%，同時(shí)減輕了封頭的重量。并且，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，還可以降低封頭高度。對(duì)于采用該內(nèi)壓封頭的罐體而言，可以增大容積，提升儲(chǔ)運(yùn)能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明罐體優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明內(nèi)壓封頭一實(shí)施例的端面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明圖2中內(nèi)壓封頭的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4至圖7是本發(fā)明內(nèi)壓封頭其他實(shí)施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明移動(dòng)式壓力容器優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：1、罐體；11、筒體；12、封頭；12a、封頭本體；121、球冠部；122、過(guò)渡部；123、直筒部；12b、加強(qiáng)件；125、環(huán)向筋板；126、徑向筋板；1261、斜角；2、框架。

具體實(shí)施方式

體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點(diǎn)的典型實(shí)施方式將在以下的說(shuō)明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實(shí)施方式上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說(shuō)明及圖示在本質(zhì)上是當(dāng)作說(shuō)明之用，而非用以限制本發(fā)明。

參閱圖1，本發(fā)明所提供的罐體1包括筒體11和連接于筒體11兩端的封頭12，筒體11與封頭12之間一般通過(guò)焊接而固定。該罐體1在工作時(shí)主要承受內(nèi)壓，罐體1的封頭12為內(nèi)壓封頭。

筒體11結(jié)構(gòu)可參照現(xiàn)有技術(shù)，一般為圓筒狀。本發(fā)明中，主要對(duì)封頭12的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，以下具體介紹。

一并參閱圖1至圖3，封頭12包括封頭本體12a和設(shè)置于封頭本體12a上的加強(qiáng)件12b。

封頭本體12a包括球冠部121、直筒部123以及連接在球冠部121與直筒部123之間呈弧形筒狀的過(guò)渡部122。直筒部123用于與筒體11對(duì)接。

加強(qiáng)件12b對(duì)應(yīng)于封頭本體12a的過(guò)渡部122設(shè)置，用于對(duì)封頭本體12a上應(yīng)力相對(duì)更為集中的過(guò)渡部122處進(jìn)行加強(qiáng)，從而保證封頭12的安全性。

本實(shí)施例中，加強(qiáng)件12b包括環(huán)向筋板125和徑向筋板126。在其他實(shí)施例中，還可以僅設(shè)置環(huán)向筋板125，或僅設(shè)置徑向筋板126。

參閱圖2和圖3，徑向筋板126周向均勻分布于過(guò)渡部122的內(nèi)側(cè)表面，并分別與過(guò)渡部122垂直連接。各徑向筋板126與封頭本體12a的軸線l在同一平面內(nèi)。圖2中示意性地給出了八個(gè)徑向筋板126，實(shí)際結(jié)構(gòu)中徑向筋板126的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。

各徑向筋板126沿過(guò)渡部122的弧長(zhǎng)方向延伸，徑向筋板126的兩端超出過(guò)渡部122而分別與封頭本體12a的直筒部123、球冠部121連接。徑向筋板126的兩端端部均設(shè)有斜角1261，通過(guò)過(guò)渡而減小應(yīng)力集中，該斜角1261還可以替換為圓弧過(guò)渡。

較優(yōu)地，徑向筋板126超出于過(guò)渡部122而與球冠部121接合的弧長(zhǎng)為100mm~400mm。徑向筋板126另一端超出過(guò)渡部122的長(zhǎng)度大致地可以覆蓋直筒部123的長(zhǎng)度。

環(huán)向筋板125固定連接于過(guò)渡部122上并與過(guò)渡部122壁面具有夾角，環(huán)向筋板125沿過(guò)渡部122周向延伸，并整體呈環(huán)狀，環(huán)向筋板125可以是一體的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，也可以是多個(gè)弧形的環(huán)向筋板125圍合形成環(huán)狀，多個(gè)環(huán)向筋板125還可以相互間隔布置。本實(shí)施例中，環(huán)向筋板125所構(gòu)成的環(huán)狀的軸線與封頭本體12a的軸線l重合，部分情況下，環(huán)狀的軸線還可以與軸線l平行。較優(yōu)地，環(huán)向筋板125連接于過(guò)渡部122弧長(zhǎng)方向的中部位置。

圖2和圖3所示的實(shí)施例中，環(huán)向筋板125垂直連接于過(guò)渡部122的內(nèi)側(cè)表面，并將各徑向筋板126連接起來(lái)。環(huán)向筋板125整體構(gòu)成錐環(huán)狀，在封頭12的截面上（如圖3所示的視圖方向中），環(huán)向筋板125的延長(zhǎng)線通過(guò)過(guò)渡部122弧形的圓心o點(diǎn)。

如圖4所示，環(huán)向筋板125還可以連接在過(guò)渡部122的外側(cè)表面，而徑向筋板126仍設(shè)置于過(guò)渡部122的內(nèi)側(cè)表面。

參閱圖5，在另一實(shí)施例中，環(huán)向筋板125連接于過(guò)渡部122的內(nèi)側(cè)表面，徑向筋板126連接在過(guò)渡部122的外側(cè)表面。

參閱圖6，環(huán)向筋板125和徑向筋板126還可以均設(shè)置于過(guò)渡部122的外側(cè)表面。

參閱圖7，環(huán)向筋板125還可以不垂直于過(guò)渡部122，而是平行于封頭本體12a的軸線l，此時(shí)，環(huán)向筋板125呈圓筒狀。

上述所介紹的內(nèi)壓封頭12中，通過(guò)環(huán)向筋板125和徑向筋板126對(duì)封頭本體12a受力較大的過(guò)渡部122處進(jìn)行加強(qiáng)，提高承載能力，降低對(duì)過(guò)渡部122處的厚度要求，從而減小封頭本體12a整體的厚度。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證性應(yīng)力分析，可以使封頭本體12a的厚度降低15%至20%，同時(shí)減輕了封頭12的重量，提升罐體1的儲(chǔ)運(yùn)能力。并且，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，還可以降低封頭12高度，對(duì)于采用該內(nèi)壓封頭12的罐體1而言，可以增大容積。在罐體1的一實(shí)施例中，封頭本體12a的厚度為筒體11厚度的70%~90%。

按照該內(nèi)壓封頭12的結(jié)構(gòu)，在對(duì)封頭12設(shè)計(jì)時(shí)，可主要依據(jù)球冠部121處的受力要求進(jìn)行，不需根據(jù)形狀考慮應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)。

具體地，封頭本體12a的厚度按以下公式確定：；式中，為封頭本體12a最小厚度；r為球冠部121內(nèi)表面的半徑；p為封頭12設(shè)計(jì)內(nèi)壓；r-_-e為封頭本體12a材料的屈服強(qiáng)度。

其中，封頭本體12a的材料為屈服強(qiáng)度大于540mpa的碳鋼，封頭本體12a的該材料為高強(qiáng)碳鋼，特別適用于移動(dòng)式壓力容器。

根據(jù)該公式，封頭本體12a的厚度基于受力較小的球冠部121的許用應(yīng)力而確定，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)可減小厚度，而過(guò)渡部122處通過(guò)加強(qiáng)件12b進(jìn)行加強(qiáng)，封頭12能夠滿足使用要求。

在考慮許用應(yīng)力時(shí)，基于屈服強(qiáng)度r-_-e和對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)1.5而確定，相比于基于抗拉強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)2.4更加環(huán)保節(jié)能，節(jié)省材料。

封頭12整體可通過(guò)極限應(yīng)力分析，考察封頭12的承載極限，保證封頭12結(jié)構(gòu)的安全性。

參閱圖8，本發(fā)明的罐體1可適用于移動(dòng)式壓力容器，在一優(yōu)選實(shí)施例中，該移動(dòng)式壓力容器為罐式集裝箱，包括如上所述的罐體1和用于支撐罐體1的框架2，罐體1與框架2的連接可參照現(xiàn)有技術(shù)。

雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方式不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。