[发明专利]移动式压力容器及其封头

说明书

技术领域

本发明涉及压力容器领域，特别涉及一种移动式压力容器及其封头。

背景技术

压力容器的罐体结构一般主要由筒体和位于筒体两端的两封头构成，根据压力容器工作时受压的不同情况可分为外压容器和内压容器，其中，内压容器是指工作时内压大于外压的压力容器。对于内压容器，其封头一般为碟形或椭圆形。

封头大致地包括位于顶部的球冠部、用于与筒体连接的直筒部，以及连接在球冠部与直筒部之间起过渡作用的过渡部。球冠部半径较大，其占据整个封头的大部分面积区域，在工作时，单位面积上的受力较小；过渡部呈弧形，其半径较小，由于存在结构不连续效应，单位面积上的受力较大，也因此形成应力集中区域。

现有的封头中，在设计时往往基于过渡部处的应力集中，根据封头形状（球冠部半径与深度的比值，或者球冠部与过渡部的半径比值）引入应力增强系数来确定封头的厚度。

GB150、ASME VIII-1等设计规范中，封头的计算厚度依据设计许用应力，此许用应力依据R m/n b或者R e/n s确定，取两者的计算小值。其中，R_m为材料抗拉强度，R e为材料的屈服强度；n b为基于抗拉强度的安全系数，GB150为2.7，ASME VIII-1中为3.5，ASME VIII-2以及JB4732均为2.4；n s为基于屈服强度的安全系数，GB150以及ASME VIII-1等中均为1.5。

对于屈服强度大于540MPa的碳钢材料，R m/n b远小于R e/n s，按照ASME设计规范计算出的封头厚度很大，占据封头大部分面积区域的球冠部处厚度裕量大，造成材料浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减薄的封头，以及具有该封头的移动式压力容器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种移动式压力容器的封头，包括封头本体，所述封头本体包括球冠部、直筒部以及连接在球冠部与直筒部之间呈弧形筒状的过渡部；所述封头本体的材料为屈服强度大于540MPa的碳钢，所述封头本体的厚度按以下公式确定：t_R=R∙{exp[P/(R_e/1.5)-1}；式中，t_R为封头本体最小厚度；R为所述球冠部内表面的半径；P为封头设计内压；R­_­e为封头本体材料的屈服强度。

优选地，所述封头还包括加强件，所述加强件对应于所述过渡部设置。

优选地，所述加强件包括环向筋板和/或径向筋板；所述环向筋板沿所述过渡部周向延伸，并与所述过渡部壁面构成具有夹角的固定连接；所述环向筋板围合为环状，且环状的轴线与所述封头本体的轴线平行或重合；所述径向筋板周向分布于所述过渡部上，并分别垂直连接所述过渡部；每一所述径向筋板沿所述过渡部的弧长方向延伸，且径向筋板的两端超出所述过渡部而分别与所述直筒部、所述球冠部连接。

优选地，所述环向筋板垂直连接所述过渡部。

优选地，所述环向筋板平行于所述封头本体的轴线方向。

优选地，所述环向筋板设置于所述过渡部弧长方向的中部位置。

优选地，所述径向筋板超出于所述过渡部而与所述球冠部接合的弧长为100mm~400mm。

优选地，所述径向筋板的两端端部设有斜角或圆弧过渡。

优选地，所述环向筋板连接在所述封头本体的内侧或外侧，所述径向筋板设置在所述封头本体的内侧或外侧。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种移动式压力容器，包括罐体，所述罐体包括筒体和连接于筒体两端的如上所述的封头。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的封头中，封头本体的厚度基于受力较小的球冠部的许用应力而确定，且许用应力基于屈服强度R­_­e和对应的安全系数1.5而确定，相比于基于抗拉强度和对应的安全系数2.4更加环保节能，节省材料。封头本体的厚度主要按球冠部的受力要求而定，可满足使用要求。经过验证性应力分析，可以使封头本体的厚度降低15%至20%，减轻封头的重量。

附图说明

图1是本发明移动式压力容器优选实施例的结构示意图。

图2是本发明封头优选实施例的端面结构示意图。

图3是本发明图2中封头的截面结构示意图。

图4至图7是本发明封头中加强件其他设置方式的结构示意图。