专利名称：球形压力容器制造方法
技术领域：
本发明是制造球形压力容器的一种方法，属于压力容器制造的技术领域。
球形容器的几何形状是关于中心对称的，因此，球形容器在内压力作用下受力是均匀的。在壁厚相同的条件下，球形容器的承载能力大于一般其它形体的容器。在板材面积相同的情况下，球形容器的容积也大于一般其它形体的容器。
传统的球形容器的制造方法，一般是先根据球瓣的尺寸下料，再冲压加工成为球瓣的形状，然后进行整体组装焊接。但是，采用传统的制造方法，下料工序复杂;用于冲压加工球瓣的模具费用昂贵;在整体焊接装配过程中会产生焊接残余应力，为了减小残余应力需要专门的后续处理工序;由于焊缝的冷却收缩，导致球体的几何变形，采用一般方法不可能进行校正。
为了克服传统的球形压力容器制造方法中的缺点，哈尔滨工业大学王仲仁教授提出一种制造球形压力容器的方法。这种方法是将板材经下料后成为若干块平面正多边形，再组装成球内接多面体容器，然后充液打压胀成球形容器。但这种方法还存在着以下几个方面的缺点。
1.由于组成球内接多面体容器的正多边形块数多，导致焊缝总长度较长，这样，不仅组焊工作量大，而且影响压力容器的工作可靠性。
2.组焊成的球内接正多面体容器的每三个正多边形平面交汇处存在无法克服的尖角，而且整个容器的尖角数目很多。在液压胀形过程中，尖角顶点不产生塑性变形，而且尖角周围很难产生塑性变形，导致胀成的球形压力容器在原有的各尖角处表面及焊缝不平滑，产生应力集中，影响球形压力容器的工作可靠性及安全性。
为了克服上述这种方法的缺点，本发明采用密闭的圆柱和圆台组合体容器或多节圆台体容器液压胀形为球形压力容器，可获得结构更合理、质量更高的球形压力容器。
图1是圆柱和圆台组合体容器示意图，图2是多节圆台体容器示意图。
本发明的要点在于，将平板坯经下料后用滚筒机滚成圆柱状和圆台状，再组焊成一个密闭的圆柱和圆台组合体容器或多节圆台体容器，然后用液体充满内腔，再用泵按一定的加载曲线打压以实现成形，也可用气体或其它物质加压成形。这种方法的实质是在密闭的圆柱和圆台组合体容器或多节圆台体容器中加压使圆柱和圆台侧面上各点产生一定量的塑性变形，从而形成一个球形容器。
图3是球形压力容器充液或充气加压胀形的示意图。图中1或2为圆柱和圆台组合体容器或多节圆台体容器，3为溢流阀，4为管路，5为泵。
在加压成形过程中，不需要在外部设模具，但需要根据球形压力容器的容积大小，确定圆柱和圆台组合体容器或多节圆台体容器的圆台节数和尺寸以及焊缝结构。成形过程中所需的最大压力的数值随圆台节数N的增加而减小，随球形压力容器的直径d与板厚t的比值d/t的增大而减小，随材料的屈服强度σS的增大而增大。
采用本发明提出的方法制造球形压力容器与传统的球形压力容器制造方法相比，具有以下几方面的优点1.下料和装配工序简单;
2.不需要压制球瓣和封头，从而节省大量设备和模具及其工装费用;
3.对于规格多变及大型球形压力容器的制造，其优越性更加突出;
4.由于加压胀形过程的压力高于容器打压试验的压力，因此不需要再进行专门的打压试验;
5.焊缝的总长度大大减小，这不仅使焊接工作量大为减少，而且压力容器的工作可靠性也大大提高;
6.由于在组焊后进行加压胀形，故可减小残余应力，因而可省略专门的消除残余应力的处理工序;
7.采用本方法制造球形压力容器，不需要任何专用设备，制造周期大大缩短，具有明显的经济效益。
本发明提出的方法与采用球内接多面体容器进行液压胀形制造球形容器的方法相比，具有以下几个方面的优点1.圆柱和圆台组合体容器或多节圆台体容器的分块数目少，焊缝总长度大为减少，这样，不仅组焊工作量小，而且大大提高了压力容器的工作可靠性;
2.消除了球内接多面体容器中的尖角对成形产生的不良影响，从而制造出质量更高的球形压力容器;
3.球形压力容器的焊缝分布更加合理;
4.由于上述优点，扩大了球形压力容器的应用范围。
采用本发明提出的方法制造的球形压力容器，其应用范围如下1.供水系统的压力储罐(取代水塔及高位水箱);
2.建筑及公共设施的装饰;
3.水塔;
4.食品行业用的各类发酵罐及储罐，例如啤酒发酵罐等;
5.球赛奖杯;
6.轻工纺织行业用的容器罐;
7.石油化工用的球罐;
8.海洋工程、核能工程、舰船制造用的球罐等。
本发明提出的方法适用于三类压力容器的制造。球形压力容器的直径大小不受限制。这种方法是目前制造球形压力容器最经济、最合理、最适用的方法。
权利要求
1.一种制造球形压力容器的制造方法。其特征在于首先制做一个圆柱和圆台组合体容器[1]或多节圆台体容器[2]，然后在容器[1]内施加压力，使圆柱和圆台组合体容器[1]的圆柱侧面和圆台侧面产生塑性变形或使多节圆台体容器[2]的圆台侧面产生塑性变形，最终形成球面的形状。
2.权利要求1所说的制造球形压力容器的方法。其特征在于所说的在圆柱和圆台组合体容器〔1〕或多节圆台体容器〔2〕内施加压力，是采用充液或充气的方法，其介质可以是油、水、压缩空气或其它物质。
全文摘要
本发明属于压力容制造的技术领域。本发明提出的方法是制做一个圆柱和圆台组合体容器，采用液压胀形工艺制造球形压力容器。与传统的方法相比，这种方法工序简单，不需要模具及专用设备，制造周期短，成本大大降低。这种方法与采用球内接多面体容器进行液压胀形制造球形容器的方法相比，可大大减少焊缝长度，减少组焊工作量，消除了球内接多面体容器中的尖角对成形产生的不良影响，从而制造出结构更合理、质量更高的球形压力容器。大大提高了压力容器的工作可靠性，扩大了球形压力容器的应用范围。
文档编号B21D26/02GK1031493SQ87105708
公开日1989年3月8日 申请日期1987年8月24日 优先权日1987年8月24日
发明者刘东旺, 杨合明 申请人:刘东旺, 杨合明