专利名称：薄壁压力容器大开孔补强结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种薄壁压力容器，具体涉及一种薄壁压力容器大开孔结构。
背景技术：
薄壁容器一般指外直径与内直径比值(Do/Di)maX彡1. 1-1. 2的外压(P < 0. IMPa)和低压容器(0. 1 < P < 1. 6MPa)。主要用于化工、石油、航空航天等领域的储罐、 容器和塔设备，还经常用于食品制药领域的储罐，其用途非常广泛。但在使用过程中薄壁容 器所受应力较大，刚度较差，对结构的完整性和连续性要求较高。当在薄壁容器上开孔时， 开孔区应力集中系数较大，需要进行合理的补强，才能保证其在生产中正常安全的使用。当 开孔率较小时可以按照GB-150的第8部分——“开孔和开孔补强”中提出的等面积法对开 孔结构进行补强设计。但随着工业的发展，压力容器的结构越来越复杂，由于工艺和成本的 需要，往往要在容器上开较大的孔，超出了 GB-150对开孔补强设计的要求范围。当薄壁容 器上出现超出规范的大开孔时，开孔区的应力集中系数更大，应力分布更为复杂，目前还没 有统一的方法对薄壁容器大开孔进行补强设计。随着数值计算方法和计算机软硬件的飞速 发展，目前通常采用有限元计算的方法对此类非标容器进行设计。开孔补强的结构目前主 要有补强圈补强、厚壁接管补强和整体锻件补强。大开孔的薄壁容器要求补强面积更为集 中，采用厚度与壳体相等的补强圈补强时，补强圈的面积较大，引起补强圈附近结构刚性增 强，增加了和邻近处相接的结构不连续性，而且壳体本身和壳体上的其它部件通常会限制 过大的补强圈。为了满足补强面积，增厚补强圈会造成补强圈与壳体厚度差异，使结构的不 连续性加大，更容易形成应力集中和不均勻热膨胀，不但不能起到补强的作用，反而会使开 孔相贯区的应力恶化；厚壁接管补强的壁厚相对筒体较大，容易增加焊接难度和制造成本， 且当有接管力和接管弯矩作用时，接管壁厚过大，会造成开孔区的应力增大；大开孔要求整 体锻件补强结构尺寸大，成本高，制造难度大，与壳体的对接焊缝要求也较高。因此，本实用 新型将提出针对薄壁容器大开孔补强的一种新型结构，可以在满足强度和刚度要求的前提 下降低加工难度和加工成本。
发明内容本实用新型是要提供一种结构简单、成本低廉的薄壁压力容器大开孔补强结构。本实用新型技术方案是一种薄壁容器大开孔补强结构，包括筒体，接管，其特征 在于筒体与接管连接处贴焊有补强圈，补强圈与接管之间角焊有筋板。焊接的筋板为2-8块筋板，且沿轴向均勻分布。本实用新型的有益效果是可以在满足强度和刚度要求的前提下减小了材料消 耗，节约了生产成本。在内压作用下，采用新型补强结构的筋板加补强圈结构对薄壁容器大 开孔进行补强时，焊接筋板的数目为4的整数倍时结构的受力较好；当可以选择筋板补强 方位时(如2块筋板或6块筋板)，筋板沿轴向焊接比沿周向焊接补强效果好。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型结构的俯视图；图3是图1的右视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1至图3所示，补强圈1贴焊在筒体3上，而筋板2均勻分布，角焊在接管4与 补强圈1之间。设计大开孔薄壁容器时，由于超出了 GB-150对开孔补强设计的要求范围， 可以采用本实用新型设计开孔补强。在本实施例中整个补强结构由补强圈以及均布于补强 圈与接管之间的四块焊接筋板组成。筋板数目越多，结构的总应力与一次加二次应力越小，应力集中区域面积也越小， 但相应的加工成本也随之增加，应综合强度要求和加工成本来确定新型补强结构筋板的合 适数目。壳体在承受均布外压作用时，补强后结构的稳定性大大提高，满足刚度要求，但筋 板数目和筋板焊接方位的变化对只在外压作用下的大开孔薄壁容器的稳定性的影响不明显。本实用新型的使用方法为在设计薄壁压力容器时，对于开孔率大于0.5的大开 孔压力容器，超出了 GB-150对开孔补强设计的要求范围，这时可以采用本实用新型，新型 的大开孔补强结构设计。
权利要求一种薄壁容器大开孔补强结构，包括筒体(3)，接管(4)，其特征在于所述筒体(3)与接管(4)连接处贴焊有补强圈(1)，补强圈(1)与接管(4)之间角焊有筋板(2)。
2.根据权利要求1所述的薄壁容器大开孔补强结构，其特在于所述焊接的筋板(2) 为2-8块筋板，且沿轴向均勻分布。
专利摘要本实用新型涉及一种薄壁容器大开孔补强结构，包括筒体，接管，筒体与接管连接处贴焊有补强圈，补强圈与接管之间角焊有筋板。焊接的筋板为2-8块筋板，且沿轴向均匀分布。通过运用本实用新型可以明显降低开孔区结构最大局部薄膜应力，提高结构的稳定性，降低加工难度和加工成本，增强压力容器制造企业的市场竞争力。
文档编号B01J3/04GK201618558SQ20102012303
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月4日 优先权日2010年3月4日
发明者刘晓东, 季鹏, 苏文献, 韩超 申请人:上海理工大学