[发明专利]一种变壁厚的环形金属气瓶

说明书

技术领域

本发明属于压力容器领域，具体地，涉及一种用于增压系统的环形金属气瓶。

背景技术

环形结构气瓶一般应用于比较特殊的场合，如在空间尺寸受到限制而不能使用球形或柱形气瓶的情况。

环形结构气瓶由于结构形式原因，在承载内压时气瓶内圈位置应力最大，而外圈处应力较小。常见的环形结构气瓶的壁厚为均匀的，这样一般根据应力最大的内圈位置进行壁厚设计，导致外圈壁厚超出实际使用要求，在承载时造成材料浪费，气瓶结构整体强度未得到充分发挥。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种变壁厚环形金属气瓶。通过改进气瓶壁厚，使气瓶在内压载荷下各区域应力分布均匀，材料的强度得到充分发挥，降低气瓶重量，应用于增压系统对质量要求很高的场合。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种变壁厚环形金属气瓶，所述金属气瓶包括上环部和下环部，所述上环部和下环部通过焊接的方式连接在一起，在金属气瓶内部限定出用于容纳气体的环形内腔；所述上环部或下环部的外环壁的顶部焊接有充气管嘴，并且充气管嘴连通至环形金属气瓶的内腔；所述金属气瓶内圈上的焊缝区域具有加厚区，并且加厚区所在部分的气瓶壁厚大于金属气瓶其它部分的壁厚。

进一步地，所述金属气瓶的加厚区所在部分的气瓶壁厚t₁根据以下公式确定：

t1=Pb2fσb2a-ba-b,]]>

上式中，P为设计爆破压力，a为回转截面中心的回转半径，b为气瓶最外圈位置的回转半径，f为焊缝系数，σ_b为材料的强度极限；

金属气瓶其它部分的壁厚t₂根据以下公式确定：

t2=Pb2σbr+ar,]]>

上式中，r为加厚区边缘位置的回转半径。

进一步地，所述加厚区的弧长为所述金属气瓶回转截面半径的40％－50％，并且应大于等于20mm。

与现有技术相比，根据本发明的变壁厚环形金属气瓶具备有益的技术效果：

本发明解决普通等壁厚环形气瓶在内压下应力分布不均，重量较大问题，通过壁厚优化设计，可使环形气瓶在内压下各区域材料强度得到充分发挥，降低气瓶的重量。

附图说明

图1为根据本发明的变壁厚环形金属气瓶的整体三维示意图；

图2(a)-图2(c)分别为根据本发明的变壁厚环形气瓶的上环部、下环部和充气管嘴的三维示意图；

图3a为根据本发明的变壁厚环形金属气瓶的回转截面图，图3b为图3a中的金属气瓶的A部的局部放大示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的变壁厚环形金属气瓶做进一步详细的说明。

如图1-图3(b)所示，根据本发明的环形金属气瓶包括上环部1和下环部2。上环部1和下环部2通过焊接的方式连接在一起，由此在金属气瓶内部限定出用于容纳气体的环形内腔。上环部1或下环部2的外环壁的顶部焊接有充气管嘴3，并且充气管嘴3连通至环形金属气瓶的内腔，环形金属气瓶的上环部、下环部和充气管嘴通过焊接方式连接。如附图1、图2(a)-图2(c)所示。