[發明專利]一種變壁厚的環形金屬氣瓶

有效

• 申請號: 201410458951.3
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104266080A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 許光;王洪銳;丁建春;賀啟林;張翼;滿滿;廖傳軍
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F17C1/02
• 分類號: F17C1/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 莊恒玲

技術領域

本發明屬于壓力容器領域，具體地，涉及一種用于增壓系統的環形金屬氣瓶。

背景技術

環形結構氣瓶一般應用于比較特殊的場合，如在空間尺寸受到限制而不能使用球形或柱形氣瓶的情況。

環形結構氣瓶由于結構形式原因，在承載內壓時氣瓶內圈位置應力最大，而外圈處應力較小。常見的環形結構氣瓶的壁厚為均勻的，這樣一般根據應力最大的內圈位置進行壁厚設計，導致外圈壁厚超出實際使用要求，在承載時造成材料浪費，氣瓶結構整體強度未得到充分發揮。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，針對現有技術的不足，提供一種變壁厚環形金屬氣瓶。通過改進氣瓶壁厚，使氣瓶在內壓載荷下各區域應力分布均勻，材料的強度得到充分發揮，降低氣瓶重量，應用于增壓系統對質量要求很高的場合。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案包括：

一種變壁厚環形金屬氣瓶，所述金屬氣瓶包括上環部和下環部，所述上環部和下環部通過焊接的方式連接在一起，在金屬氣瓶內部限定出用于容納氣體的環形內腔；所述上環部或下環部的外環壁的頂部焊接有充氣管嘴，并且充氣管嘴連通至環形金屬氣瓶的內腔；所述金屬氣瓶內圈上的焊縫區域具有加厚區，并且加厚區所在部分的氣瓶壁厚大于金屬氣瓶其它部分的壁厚。

進一步地，所述金屬氣瓶的加厚區所在部分的氣瓶壁厚t₁根據以下公式確定：

t1=Pb2fσb2a-ba-b,]]>

上式中，P為設計爆破壓力，a為回轉截面中心的回轉半徑，b為氣瓶最外圈位置的回轉半徑，f為焊縫系數，σ_b為材料的強度極限；

金屬氣瓶其它部分的壁厚t₂根據以下公式確定：

t2=Pb2σbr+ar,]]>

上式中，r為加厚區邊緣位置的回轉半徑。

進一步地，所述加厚區的弧長為所述金屬氣瓶回轉截面半徑的40％－50％，并且應大于等于20mm。

與現有技術相比，根據本發明的變壁厚環形金屬氣瓶具備有益的技術效果：

本發明解決普通等壁厚環形氣瓶在內壓下應力分布不均，重量較大問題，通過壁厚優化設計，可使環形氣瓶在內壓下各區域材料強度得到充分發揮，降低氣瓶的重量。

附圖說明

圖1為根據本發明的變壁厚環形金屬氣瓶的整體三維示意圖；

圖2(a)-圖2(c)分別為根據本發明的變壁厚環形氣瓶的上環部、下環部和充氣管嘴的三維示意圖；

圖3a為根據本發明的變壁厚環形金屬氣瓶的回轉截面圖，圖3b為圖3a中的金屬氣瓶的A部的局部放大示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和具體實施例對根據本發明的變壁厚環形金屬氣瓶做進一步詳細的說明。

如圖1-圖3(b)所示，根據本發明的環形金屬氣瓶包括上環部1和下環部2。上環部1和下環部2通過焊接的方式連接在一起，由此在金屬氣瓶內部限定出用于容納氣體的環形內腔。上環部1或下環部2的外環壁的頂部焊接有充氣管嘴3，并且充氣管嘴3連通至環形金屬氣瓶的內腔，環形金屬氣瓶的上環部、下環部和充氣管嘴通過焊接方式連接。如附圖1、圖2(a)-圖2(c)所示。