[發明專利]移動式壓力容器及其封頭

在審

• 申請號: 201610081183.3
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN107035864A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 羅永欣;柳溪;孟慶國;魏曉東
• 申請（專利權）人: 南通中集罐式儲運設備制造有限公司;中國國際海運集裝箱(集團)股份有限公司;中集安瑞科投資控股（深圳）有限公司
• 主分類號: F16J12/00
• 分類號: F16J12/00;F16J13/00
• 代理公司: 深圳市隆天聯鼎知識產權代理有限公司44232
• 代理人: 劉抗美,王苗

技術領域

本發明涉及壓力容器領域，特別涉及一種移動式壓力容器及其封頭。

背景技術

壓力容器的罐體結構一般主要由筒體和位于筒體兩端的兩封頭構成，根據壓力容器工作時受壓的不同情況可分為外壓容器和內壓容器，其中，內壓容器是指工作時內壓大于外壓的壓力容器。對于內壓容器，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渡作用的過渡部。球冠部半徑較大，其占據整個封頭的大部分面積區域，在工作時，單位面積上的受力較小；過渡部呈弧形，其半徑較小，由于存在結構不連續效應，單位面積上的受力較大，也因此形成應力集中區域。

現有的封頭中，在設計時往往基于過渡部處的應力集中，根據封頭形狀（球冠部半徑與深度的比值，或者球冠部與過渡部的半徑比值）引入應力增強系數來確定封頭的厚度。

GB150、ASME VIII-1等設計規范中，封頭的計算厚度依據設計許用應力，此許用應力依據R m/n b或者R e/n s確定，取兩者的計算小值。其中，R_m為材料抗拉強度，R e為材料的屈服強度；n b為基于抗拉強度的安全系數，GB150為2.7，ASME VIII-1中為3.5，ASME VIII-2以及JB4732均為2.4；n s為基于屈服強度的安全系數，GB150以及ASME VIII-1等中均為1.5。

對于屈服強度大于540MPa的碳鋼材料，R m/n b遠小于R e/n s，按照ASME設計規范計算出的封頭厚度很大，占據封頭大部分面積區域的球冠部處厚度裕量大，造成材料浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種減薄的封頭，以及具有該封頭的移動式壓力容器。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

根據本發明的一個方面，本發明提供一種移動式壓力容器的封頭，包括封頭本體，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渡部；所述封頭本體的材料為屈服強度大于540MPa的碳鋼，所述封頭本體的厚度按以下公式確定：t_R=R?{exp[P/(R_e/1.5)-1}；式中，t_R為封頭本體最小厚度；R為所述球冠部內表面的半徑；P為封頭設計內壓；R-_-e為封頭本體材料的屈服強度。

優選地，所述封頭還包括加強件，所述加強件對應于所述過渡部設置。

優選地，所述加強件包括環向筋板和/或徑向筋板；所述環向筋板沿所述過渡部周向延伸，并與所述過渡部壁面構成具有夾角的固定連接；所述環向筋板圍合為環狀，且環狀的軸線與所述封頭本體的軸線平行或重合；所述徑向筋板周向分布于所述過渡部上，并分別垂直連接所述過渡部；每一所述徑向筋板沿所述過渡部的弧長方向延伸，且徑向筋板的兩端超出所述過渡部而分別與所述直筒部、所述球冠部連接。

優選地，所述環向筋板垂直連接所述過渡部。

優選地，所述環向筋板平行于所述封頭本體的軸線方向。

優選地，所述環向筋板設置于所述過渡部弧長方向的中部位置。

優選地，所述徑向筋板超出于所述過渡部而與所述球冠部接合的弧長為100mm~400mm。

優選地，所述徑向筋板的兩端端部設有斜角或圓弧過渡。

優選地，所述環向筋板連接在所述封頭本體的內側或外側，所述徑向筋板設置在所述封頭本體的內側或外側。

根據本發明的另一個方面，本發明還提供一種移動式壓力容器，包括罐體，所述罐體包括筒體和連接于筒體兩端的如上所述的封頭。

由上述技術方案可知，本發明的優點和積極效果在于：本發明的封頭中，封頭本體的厚度基于受力較小的球冠部的許用應力而確定，且許用應力基于屈服強度R-_-e和對應的安全系數1.5而確定，相比于基于抗拉強度和對應的安全系數2.4更加環保節能，節省材料。封頭本體的厚度主要按球冠部的受力要求而定，可滿足使用要求。經過驗證性應力分析，可以使封頭本體的厚度降低15%至20%，減輕封頭的重量。

附圖說明

圖1是本發明移動式壓力容器優選實施例的結構示意圖。

圖2是本發明封頭優選實施例的端面結構示意圖。

圖3是本發明圖2中封頭的截面結構示意圖。

圖4至圖7是本發明封頭中加強件其他設置方式的結構示意圖。