專利名稱：菱形繞絲式超高壓容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)應(yīng)用的超高壓容器。
背景技術(shù)：
超高壓技術(shù)最早應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)的某些領(lǐng)域，目前已成為化學(xué)工 業(yè)、石油化工、人造水晶、合成金剛石、等靜壓處理、超高靜液壓擠壓、粉末冶金、金屬成型、 食品保鮮以及地球物理、地質(zhì)力學(xué)研究十分重要的、不可缺少的工具。超高壓容器不但在 很高的壓力下工作，其應(yīng)力水平很高，而且往往伴隨高溫，有的工作介質(zhì)還具有較強(qiáng)的腐蝕 性，工作條件惡劣，一旦發(fā)生破壞，往往 會(huì)釀成事故，造成巨大損失。因此，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)更 加合理、更加安全可靠的超高壓容器是工業(yè)生產(chǎn)的需要。根據(jù)單層厚壁筒體的應(yīng)力特征，超高壓圓筒容器在考慮如何降低操作時(shí)的應(yīng)力水 平時(shí)，不能單純從增加厚度、提高材料的強(qiáng)度來考慮。而應(yīng)該從結(jié)構(gòu)形式來考慮，從結(jié)構(gòu)上 改變它的應(yīng)力分布。為了改善圓筒的應(yīng)力分布，提高圓筒的承載能力，首先采取的辦法是預(yù) 應(yīng)力法(預(yù)應(yīng)力圓筒)。即在容器操作以前先給圓筒產(chǎn)生一定的預(yù)應(yīng)力，利用和工作應(yīng)力 相反的預(yù)應(yīng)力來消除工作應(yīng)力。其具體的結(jié)構(gòu)形式有多層縮套、繞絲、繞帶、套箍及自增強(qiáng) 等。這些結(jié)構(gòu)中，多層縮套是最早采用的結(jié)構(gòu)，它利用套合時(shí)層間的過盈來產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。這 種帶過盈的套合，根據(jù)所需界面壓力，按理論計(jì)算套合過盈量。為確保過盈量，往往需要對 圓筒截面進(jìn)行精確加工。這對直徑比較小的容器還可以，對直徑較大的容器便難做到。同 時(shí)，這種帶過盈的套合結(jié)構(gòu)，在套合過程中往往容易產(chǎn)生“咬死”，特別是對于較長容器。為 了克服這一問題，而提出繞卷式超高壓容器。繞卷式超高壓容器是在內(nèi)筒的外壁以一定的 拉力纏繞多層的鋼絲或鋼帶，或者繞卷鋼板，利用外層鋼絲或鋼帶、鋼板的彈性收縮使內(nèi)壁 產(chǎn)生壓縮預(yù)應(yīng)力。這種容器內(nèi)筒截面不需精加工，制造比較靈活與簡便。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的任務(wù)是設(shè)計(jì)一種菱形繞絲式超高壓容器，在一個(gè)圓形內(nèi)筒體兩端加 工有凸緣，凸緣間內(nèi)筒體外表面和最后一層菱形鋼絲外面各纏繞一層三角形高強(qiáng)度鋼絲， 在兩層三角形鋼絲中間是多層菱形鋼絲，鋼絲有拉伸預(yù)應(yīng)力，在繞絲層外面又有一個(gè)外殼， 使該容器具有強(qiáng)度高，疲勞抗力好，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，制造容易和使用安全等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有一個(gè)圓筒形殼體，它包含一個(gè)由鋼材制作的內(nèi)筒體， 筒體兩端加工有凸緣，凸緣加工有與繞絲徑向楔緊面相同角度的圓錐形坡面，在凸緣之間 的內(nèi)筒體外側(cè)表面首先纏繞一層三角形高強(qiáng)度鋼絲，然后在三角形鋼絲外纏繞多層菱形鋼 絲，在最后一層菱形鋼絲外再纏繞一層三角形鋼絲，各層鋼絲截面角度相同，并將每層鋼絲 兩端焊接在內(nèi)筒體凸緣的圓錐形坡面上，鋼絲有拉伸預(yù)應(yīng)力，在繞絲層外面又有一個(gè)外殼， 在內(nèi)筒體端部用平蓋式封頭密封，軸向壓力由框架承擔(dān)。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是1、由于對容器危害最大的是周向應(yīng)力。當(dāng)菱形繞絲在預(yù)應(yīng)力作用下進(jìn)行纏繞時(shí)，菱形鋼絲的楔形面在預(yù)緊力的作用下，各楔形面之間會(huì)產(chǎn)生一定的周向摩擦力，這在一定 程度上會(huì)抵消一部分周向應(yīng)力。而且該摩擦力會(huì)隨壓力的升高而不斷加大，無疑對筒體的 環(huán)向和軸向形成一定的加強(qiáng)作用，從而改善筒體的受力狀況。2、圓形繞絲在纏繞時(shí)，各繞絲之間會(huì)有很多空隙，無疑會(huì)使容器體積增大。而菱形 繞絲則能充分利用空間，克服了圓形繞絲的這一缺點(diǎn)。承受同樣壓力時(shí)其體積會(huì)比圓形繞 絲容器小很多。3、這種容器筒體沒有多層板筒體那樣的深窄焊縫，破壞時(shí)能做到只漏不爆，因此 使用起來比較安全。4、菱形鋼絲截面形狀簡單，加工制造方便，帶層之間不會(huì)有局部的貼合不良現(xiàn)象， 比槽型鋼帶纏繞式結(jié)構(gòu)便于實(shí)際應(yīng)用。

附圖所示為菱形繞絲式超高壓容器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、上平蓋型封頭；2、內(nèi)筒體；3、菱形鋼絲；4、三角形鋼絲；5、外殼；6、框架； 7、下平蓋型封頭。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，圖中1為實(shí)用新型端部的上平蓋型封頭，7為下平蓋封頭，上面開有 介質(zhì)進(jìn)出的通道，兩個(gè)封頭用來保證容器的密封。圖中2為兩端加工有凸緣的鋼制內(nèi)筒體， 凸緣加工有與繞絲徑向楔緊面相同角度的圓錐形坡面，由優(yōu)質(zhì)中、高強(qiáng)度鋼加工而成。圖中 4為三角形鋼絲，分別在內(nèi)筒體外側(cè)和菱形鋼絲外側(cè)各纏繞一層，圖中3為菱形鋼絲，在兩 層三角形鋼絲中間纏繞多層菱形鋼絲，各層鋼絲在纏繞時(shí)都有拉伸預(yù)應(yīng)力，使內(nèi)筒體在承 壓前承受壓應(yīng)力，以提高容器的承載能力。每層鋼絲兩端焊接在內(nèi)筒體凸緣的圓錐形坡面 上。圖中5為外殼，它由3毫米厚鋼板卷制拼焊而成，兩端焊接固定在內(nèi)筒體的凸緣上，夕卜 殼焊接應(yīng)密封無泄漏。圖中6為框架，主要用來承受容器的軸向力。
權(quán)利要求菱形繞絲式超高壓容器由一個(gè)外表面纏繞有三角形和菱形鋼絲的圓筒形殼體、外殼、端部密封平蓋及框架組成，其特征在于其圓筒形殼體包含有兩端加工有凸緣的圓形內(nèi)筒體[2]，在凸緣之間的內(nèi)筒體外側(cè)表面首先纏繞一層三角形高強(qiáng)度鋼絲[4]，在三角形鋼絲外纏繞多層菱形鋼絲[3]，在最后一層菱形鋼絲外再纏繞一層三角形鋼絲，各層鋼絲在纏繞時(shí)都有拉伸預(yù)應(yīng)力，在繞絲層外面又有一個(gè)外殼[5]，在內(nèi)筒體端部用平蓋式封頭[1，7]密封，軸向壓力由框架[6]承擔(dān)。
2.按權(quán)利要求1所述的菱形繞絲式超高壓容器，其特征在于內(nèi)筒體[2]兩端的凸緣 加工有與繞絲徑向楔緊面相同角度的圓錐形坡面。
3.按權(quán)利要求1所述的菱形繞絲式超高壓容器，其特征在于各層鋼絲截面角度相同， 并將每層鋼絲兩端焊接在內(nèi)筒體凸緣的圓錐形坡面上。
專利摘要一種菱形繞絲式超高壓容器。它有一兩端加工有凸緣的圓形內(nèi)筒體，凸緣間內(nèi)筒外表面纏繞一層三角形高強(qiáng)度鋼絲，三角形鋼絲外纏繞菱形鋼絲，繞絲層數(shù)根據(jù)壓力大小確定，在最后一層菱形鋼絲外再纏繞一層三角形鋼絲，鋼絲纏繞時(shí)有拉伸預(yù)應(yīng)力。繞絲層外設(shè)一保護(hù)筒體，內(nèi)筒體端部用平蓋式封頭密封，軸向壓力由框架承擔(dān)。本結(jié)構(gòu)方案優(yōu)點(diǎn)在預(yù)緊力作用下，各菱形鋼絲楔面間產(chǎn)生周向摩擦力，且隨壓力升高不斷增大，能夠抵消部分周向應(yīng)力，改善筒體受力狀況；菱形繞絲各層間比圓形等繞絲貼合的更緊密，有利于減小容器體積；容器筒體沒有深窄焊縫，破壞時(shí)只漏不爆。本專利適用于化學(xué)、石油化工、等靜壓處理、超高壓食品處理等技術(shù)領(lǐng)域，具有廣闊應(yīng)用前景。
文檔編號B01J3/06GK201609650SQ20082018159
公開日2010年10月20日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者于本亮, 付平, 吳俊飛, 李慶領(lǐng), 郝建 申請人:吳俊飛;李慶領(lǐng);付平