[发明专利]一种用于耐爆型压力容器大开孔的补强结构

说明书

技术领域

本发明涉及压力容器设备领域，尤其涉及一种用于耐爆型压力容器大开孔的补强结构。

背景技术

球形或圆柱壳形压力容器上大开孔处需要进行结构的补强，通常按GB150《钢质压力容器》进行等面积法或极限载荷分析法补强，上述补强方式有三种，即补强圈补强，整体补强和补强件材料。然而，不管是等面积补强法还是极限压力法，都是基于静强度原则的，对于静载荷和动载荷联合作用下的压力容器并不一定合适。目前常用的三种开孔补强结构在大开孔附近都采用焊接将补强材料与容器本体连接，结构上存在明显的不连续，在高压力和周期性冲击载荷作用下容易发生裂纹甚至破坏。

发明内容

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种用于耐爆型压力容器大开孔的补强结构，一体化设计的结构使得在压力容器开孔处无焊接结构，避免以往焊接造成的热影响及微裂纹问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种用于耐爆型压力容器大开孔的补强结构，包扩同轴布置的围壁上半部、腰圈及围壁下半部，所述围壁上半部、腰圈及围壁下半部按序一体连接形成柱形真空结构，在所述腰圈上沿圆周方向向外延伸形成凸缘，所述凸缘的上半部与所述围壁上半部外周的连接处形成用于在内部静压和动压作用下受力均匀的外弧壳圈，所述凸缘的下半部与围壁下半部外周的连接处形成用于在内部静压和动压作用下受力均匀的内弧壳圈。

其进一步技术方案在于：

所述围壁上半部、围壁下半部、腰圈均为圆柱形结构，于所述圆柱形结构的轴心处开设贯通的中空部；所述围壁上半部的高度为h1，所述围壁下半部的高度为h2，所述围壁上半部的高度h1大于围壁下半部的高度h2。

本发明的有益效果如下：

本发明结构简单、使用方便，本发明结构不仅能承受6MPa静压力，同时还能承受着最高10MPa水下冲击压力的反复作用。本发明中中空部的直径大于容器开孔，本发明中中空部的直径与容器开孔直径相比可达0.23，本发明结构与压力容器本体呈一体式，本发明腰圈与压力容器本体焊接，焊接区远离压力容器开口处，使压力容器大开孔边缘无焊接区，避免以往会形成焊接热影响或微裂纹的问题。本发明开孔处围壁与压力容器内外光滑过度连接，外形流畅，受力均匀，无明显应力集中区域。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

其中：1、腰圈；101、凸缘；2、围壁上半部；3、围壁下半部；4、内弧壳圈；5、外弧壳圈。

具体实施方式

下面说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，一种用于耐爆型压力容器大开孔的补强结构包括包扩同轴布置的围壁上半部2、腰圈1及围壁下半部3，围壁上半部2、腰圈1及围壁下半部3按序一体连接形成柱形真空结构，在腰圈1上沿圆周方向向外延伸形成凸缘101，凸缘101的上半部与围壁上半部2外周的连接处形成用于在内部静压和动压作用下受力均匀的外弧壳圈5，凸缘101的下半部与围壁下半部3外周的连接处形成用于在内部静压和动压作用下受力均匀的内弧壳圈4。

围壁上半部2、围壁下半部3、腰圈1均为圆柱形结构，于圆柱形结构的轴心处开设贯通的中空部。

实施例1

如图1、图2所示，本发明中围壁上半部2的高度h1为720mm，围壁下半部3的高度h2为240mm，围壁上半部2、腰圈1及围壁下半部3的内径均为ф1为1600mm，围壁上半部2与围壁下半部3的外径均为ф2为1860mm。上述围壁上半部2的高度h1大于围壁下半部3的高度h2。首先经过估值计算，然后进行有限元分析，最后对上述分析结果反复计算分析后选取合适的内弧壳圈4、外弧壳圈5的半径，腰圈1厚度δ为85mm，内弧壳圈4为带有第一圆角的弧形壳圈，第一圆角的半径R1为150mm，外弧壳圈5为带有第二圆角的弧形壳圈，第二圆角的半径R2为80mm，上述凸缘101的外径ф3为2140mm。上述柱形真空结构的高度H为1290mm。通过上述半径值使得在6MPa静压和最大10MPa水下冲击压力联合作用下围壁与内、外弧壳圈5的连接处最大应力均小于材料的屈服强度，且留有一定的余量，受力均匀无明显应力集中区域。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。