專利名稱：球形壓力容器制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是制造球形壓力容器的一種方法，屬于壓力容器制造的技術(shù)領(lǐng)域。
球形容器的幾何形狀是關(guān)于中心對稱的，因此，球形容器在內(nèi)壓力作用下受力是均勻的。在壁厚相同的條件下，球形容器的承載能力大于一般其它形體的容器。在板材面積相同的情況下，球形容器的容積也大于一般其它形體的容器。
傳統(tǒng)的球形容器的制造方法，一般是先根據(jù)球瓣的尺寸下料，再沖壓加工成為球瓣的形狀，然后進行整體組裝焊接。但是，采用傳統(tǒng)的制造方法，下料工序復(fù)雜;用于沖壓加工球瓣的模具費用昂貴;在整體焊接裝配過程中會產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力，為了減小殘余應(yīng)力需要專門的后續(xù)處理工序;由于焊縫的冷卻收縮，導(dǎo)致球體的幾何變形，采用一般方法不可能進行校正。
為了克服傳統(tǒng)的球形壓力容器制造方法中的缺點，哈爾濱工業(yè)大學(xué)王仲仁教授提出一種制造球形壓力容器的方法。這種方法是將板材經(jīng)下料后成為若干塊平面正多邊形，再組裝成球內(nèi)接多面體容器，然后充液打壓脹成球形容器。但這種方法還存在著以下幾個方面的缺點。
1.由于組成球內(nèi)接多面體容器的正多邊形塊數(shù)多，導(dǎo)致焊縫總長度較長，這樣，不僅組焊工作量大，而且影響壓力容器的工作可靠性。
2.組焊成的球內(nèi)接正多面體容器的每三個正多邊形平面交匯處存在無法克服的尖角，而且整個容器的尖角數(shù)目很多。在液壓脹形過程中，尖角頂點不產(chǎn)生塑性變形，而且尖角周圍很難產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致脹成的球形壓力容器在原有的各尖角處表面及焊縫不平滑，產(chǎn)生應(yīng)力集中，影響球形壓力容器的工作可靠性及安全性。
為了克服上述這種方法的缺點，本發(fā)明采用密閉的圓柱和圓臺組合體容器或多節(jié)圓臺體容器液壓脹形為球形壓力容器，可獲得結(jié)構(gòu)更合理、質(zhì)量更高的球形壓力容器。


圖1是圓柱和圓臺組合體容器示意圖，圖2是多節(jié)圓臺體容器示意圖。
本發(fā)明的要點在于，將平板坯經(jīng)下料后用滾筒機滾成圓柱狀和圓臺狀，再組焊成一個密閉的圓柱和圓臺組合體容器或多節(jié)圓臺體容器，然后用液體充滿內(nèi)腔，再用泵按一定的加載曲線打壓以實現(xiàn)成形，也可用氣體或其它物質(zhì)加壓成形。這種方法的實質(zhì)是在密閉的圓柱和圓臺組合體容器或多節(jié)圓臺體容器中加壓使圓柱和圓臺側(cè)面上各點產(chǎn)生一定量的塑性變形，從而形成一個球形容器。
圖3是球形壓力容器充液或充氣加壓脹形的示意圖。圖中1或2為圓柱和圓臺組合體容器或多節(jié)圓臺體容器，3為溢流閥，4為管路，5為泵。
在加壓成形過程中，不需要在外部設(shè)模具，但需要根據(jù)球形壓力容器的容積大小，確定圓柱和圓臺組合體容器或多節(jié)圓臺體容器的圓臺節(jié)數(shù)和尺寸以及焊縫結(jié)構(gòu)。成形過程中所需的最大壓力的數(shù)值隨圓臺節(jié)數(shù)N的增加而減小，隨球形壓力容器的直徑d與板厚t的比值d/t的增大而減小，隨材料的屈服強度σS的增大而增大。
采用本發(fā)明提出的方法制造球形壓力容器與傳統(tǒng)的球形壓力容器制造方法相比，具有以下幾方面的優(yōu)點1.下料和裝配工序簡單;
2.不需要壓制球瓣和封頭，從而節(jié)省大量設(shè)備和模具及其工裝費用;
3.對于規(guī)格多變及大型球形壓力容器的制造，其優(yōu)越性更加突出;
4.由于加壓脹形過程的壓力高于容器打壓試驗的壓力，因此不需要再進行專門的打壓試驗;
5.焊縫的總長度大大減小，這不僅使焊接工作量大為減少，而且壓力容器的工作可靠性也大大提高;
6.由于在組焊后進行加壓脹形，故可減小殘余應(yīng)力，因而可省略專門的消除殘余應(yīng)力的處理工序;
7.采用本方法制造球形壓力容器，不需要任何專用設(shè)備，制造周期大大縮短，具有明顯的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明提出的方法與采用球內(nèi)接多面體容器進行液壓脹形制造球形容器的方法相比，具有以下幾個方面的優(yōu)點1.圓柱和圓臺組合體容器或多節(jié)圓臺體容器的分塊數(shù)目少，焊縫總長度大為減少，這樣，不僅組焊工作量小，而且大大提高了壓力容器的工作可靠性;
2.消除了球內(nèi)接多面體容器中的尖角對成形產(chǎn)生的不良影響，從而制造出質(zhì)量更高的球形壓力容器;
3.球形壓力容器的焊縫分布更加合理;
4.由于上述優(yōu)點，擴大了球形壓力容器的應(yīng)用范圍。
采用本發(fā)明提出的方法制造的球形壓力容器，其應(yīng)用范圍如下1.供水系統(tǒng)的壓力儲罐(取代水塔及高位水箱);
2.建筑及公共設(shè)施的裝飾;
3.水塔;
4.食品行業(yè)用的各類發(fā)酵罐及儲罐，例如啤酒發(fā)酵罐等;
5.球賽獎杯;
6.輕工紡織行業(yè)用的容器罐;
7.石油化工用的球罐;
8.海洋工程、核能工程、艦船制造用的球罐等。
本發(fā)明提出的方法適用于三類壓力容器的制造。球形壓力容器的直徑大小不受限制。這種方法是目前制造球形壓力容器最經(jīng)濟、最合理、最適用的方法。
權(quán)利要求
1.一種制造球形壓力容器的制造方法。其特征在于首先制做一個圓柱和圓臺組合體容器[1]或多節(jié)圓臺體容器[2]，然后在容器[1]內(nèi)施加壓力，使圓柱和圓臺組合體容器[1]的圓柱側(cè)面和圓臺側(cè)面產(chǎn)生塑性變形或使多節(jié)圓臺體容器[2]的圓臺側(cè)面產(chǎn)生塑性變形，最終形成球面的形狀。
2.權(quán)利要求1所說的制造球形壓力容器的方法。其特征在于所說的在圓柱和圓臺組合體容器〔1〕或多節(jié)圓臺體容器〔2〕內(nèi)施加壓力，是采用充液或充氣的方法，其介質(zhì)可以是油、水、壓縮空氣或其它物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明屬于壓力容制造的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提出的方法是制做一個圓柱和圓臺組合體容器，采用液壓脹形工藝制造球形壓力容器。與傳統(tǒng)的方法相比，這種方法工序簡單，不需要模具及專用設(shè)備，制造周期短，成本大大降低。這種方法與采用球內(nèi)接多面體容器進行液壓脹形制造球形容器的方法相比，可大大減少焊縫長度，減少組焊工作量，消除了球內(nèi)接多面體容器中的尖角對成形產(chǎn)生的不良影響，從而制造出結(jié)構(gòu)更合理、質(zhì)量更高的球形壓力容器。大大提高了壓力容器的工作可靠性，擴大了球形壓力容器的應(yīng)用范圍。
文檔編號B21D26/02GK1031493SQ87105708
公開日1989年3月8日 申請日期1987年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月24日
發(fā)明者劉東旺, 楊合明 申請人:劉東旺, 楊合明