[實用新型]薄壁壓力容器大開孔補強結構

無效

• 申請號: 201020123036.6
• 申請日: 2010-03-04
• 公開（公告）號: CN201618558U
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 蘇文獻;季鵬;韓超;劉曉東
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B01J3/04
• 分類號: B01J3/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

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構。

背景技術

薄壁容器一般指外直徑與內直徑比值(Do/Di)max≤1.1-1.2的外壓(P＜0.1MPa)和低壓容器(0.1＜P＜1.6MPa)。主要用于化工、石油、航空航天等領域的儲罐、容器和塔設備，還經常用于食品制藥領域的儲罐，其用途非常廣泛。但在使用過程中薄壁容器所受應力較大，剛度較差，對結構的完整性和連續性要求較高。當在薄壁容器上開孔時，開孔區應力集中系數較大，需要進行合理的補強，才能保證其在生產中正常安全的使用。當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構進行補強設計。但隨著工業的發展，壓力容器的結構越來越復雜，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對開孔補強設計的要求范圍。當薄壁容器上出現超出規范的大開孔時，開孔區的應力集中系數更大，應力分布更為復雜，目前還沒有統一的方法對薄壁容器大開孔進行補強設計。隨著數值計算方法和計算機軟硬件的飛速發展，目前通常采用有限元計算的方法對此類非標容器進行設計。開孔補強的結構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，引起補強圈附近結構剛性增強，增加了和鄰近處相接的結構不連續性，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，使結構的不連續性加大，更容易形成應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的應力惡化；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，且當有接管力和接管彎矩作用時，接管壁厚過大，會造成開孔區的應力增大；大開孔要求整體鍛件補強結構尺寸大，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構，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。

發明內容

本實用新型是要提供一種結構簡單、成本低廉的薄壁壓力容器大開孔補強結構。

本實用新型技術方案是：一種薄壁容器大開孔補強結構，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，節約了生產成本。在內壓作用下，采用新型補強結構的筋板加補強圈結構對薄壁容器大開孔進行補強時，焊接筋板的數目為4的整數倍時結構的受力較好；當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。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型結構的俯視圖；

圖3是圖1的右視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

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。設計大開孔薄壁容器時，由于超出了GB-150對開孔補強設計的要求范圍，可以采用本實用新型設計開孔補強。在本實施例中整個補強結構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。

筋板數目越多，結構的總應力與一次加二次應力越小，應力集中區域面積也越小，但相應的加工成本也隨之增加，應綜合強度要求和加工成本來確定新型補強結構筋板的合適數目。殼體在承受均布外壓作用時，補強后結構的穩定性大大提高，滿足剛度要求，但筋板數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定性的影響不明顯。

本實用新型的使用方法為：在設計薄壁壓力容器時，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構設計。