[发明专利]复合型外压壳体

说明书

本发明涉及压力容器，具体地说是一种外压壳体。

腔类外压壳体广泛地应用于国防工业、地质采矿工业。如潜艇、水下油气管道、工业用深井井壁、采矿业的地下管隧道以及大型水库双曲薄拱坝等。其承压范围多在0.5～10MPa，壳体曲率半径多在0.3～30米，传统的结构是采用单层整体外压壳体，因材料的潜在能力不能得到充分的发挥，而设计计算得到的壁厚大而笨重。采用局部加筋的办法虽可部份减薄壁厚，但制造困难，且材料消耗仍不能有效地降低。

本发明的任务是：它提供一种刚塑性复合型的结构的外压壳体，从而充分发挥材料的潜在能力，提高抗失稳刚度，达到节约材料、减轻重量、降低造价的目的。

本发明的技术方案是：它包括凸型封头（包括圆形封头）、圆筒体和平板封头组合而成的壳体。凸型封头、圆筒体和平板封头均采用刚塑性双层复合型结构，凸型封头的内层外壁、外层内壁，圆筒体内层外壁、外层内壁和平板封头的内层外壁、外层内壁的中间夹层内均填充无间隙的延塑性材料。凸型封头、圆筒体和平板封头的内、外层为刚性材料。

本发明与现有技术相比其优点是：

1.能有效地降低外压壳体的重量。这对增加航天和潜水设备的装机容量尤为重要。

2.对原使用昂贵金属的外压壳体（如钛材、不锈钢等），现在减小壁厚的同时可以采用对内、外层采用不同材质的办法，降低造价60～70%。

3.对大型外压壳体和大批量使用的外压壳体或筒体（如水下实验基地，地、水下油气管道，深井井壁等），可节约投资30～50%。

因此，它在国防、石油、地质等工业部门需承受中压（外压1.6MPa～10MPa）情况下均有推广的重大价值。

下面结合附图对本发明进一步的描述。

附图：复合型外压壳体结构示意图。

如图所示，凸型封头的内层外壁1、外层内壁2、圆筒体的内层外壁3、外层内壁4、平板封头的内层外壁5、外层内壁6的中间夹层内均填充无间隙的延塑性材料，如塑料。塑性层可采用二种方法组装;①注塑法;②分步热套法-即先将延塑性填充层贴套在圆筒体内层外壁3，再将圆筒体外壳加热套入;经振动、挤压等方法消除层间间隙即成。凸型封头与圆筒体之间的连接可采用焊接，平板封头与圆筒体之间的连接可采用焊接或法兰、螺钉连接。

实施例1：某潜艇生活舱φ1800mm设计外压为3MPa，材质为合金钢。若采用单层整体外压壳体，圆筒体壁厚为50mm，每米消耗合金钢2325Kg。若采用复合型外压壳体，内、外壳体壁厚各为10mm，中间夹层采用聚氯乙烯厚为32mm，每米消耗合金钢为930Kg，聚氯乙烯每米180Kg。二者相比可减轻重量52%，节约费用约45%。

实施例2：某海底输油管道φ1200mm，承受外压2MPa。若采用单层整体外压壳体，壁厚为30mm，每米耗钢材905Kg。若采用复合型外压壳体，内、外壳体壁厚各为5mm，中间夹层采用聚氯乙烯厚为24mm，每米耗钢材302Kg，聚氯乙烯每米90Kg。两者相比可减轻重量57%，节约费用约45%。