一种装配罐片及装配罐的制作方法

本实用新型涉及一种装配式非承压大型容器，具体地说是涉及一种装配罐片及装配罐。

背景技术：

装配式罐是由若干片完全一致的模块化罐片元件采用罐箍、螺栓连接紧固形成的非承压大型容器，其构成简单，具有如下多种优势：罐片、罐箍部件由工厂大批量加工制造，精度有保障；便于运输，一次可运输大量元部件，能满足组成多个罐体，运输成本低，且同时解决了因容器体积大受道路运输条件限制的难题；在施工现场采用螺栓联结组装，方便灵活，建设工期短，速度快，且不需要采用重型起重设备，只需简单手动工具即可安装；罐体容积大小可选择性强，直径、高度均可通过改变罐片数量来调整；可以拆卸再组装重复利用，具有了保值、升值的设备属性；对地理条件适宜性强，山区、面积小的分散地点均可安装使用。由于装配式罐具有前述诸多优点，因此，其成为颇受市场青睐，在污水处理行业得到快速推广，成为新型容器产品。

在装配式罐中，模块化罐片和联结螺栓是最重要的核心元件，因此，罐片设计、制造及螺栓紧固方式均是装配罐的基础性关键技术。现有装配罐片的联结孔均为圆孔设计，配用高强半圆头四爪自锁螺栓。然而，在实际应用中发现该装配罐片具有如下弊端：（1）装配罐片的圆形孔容错位置尺寸精度要求高，容错位性能差，孔与孔安装对位难度提高；（2）使用四爪自锁螺栓作为紧固件，在装配时，需要有人在罐内穿设螺栓，辅助紧固，且若螺栓尾平面有时因四爪未同时接触孔外缘，则使螺栓平面与罐片间有间隙，楔形三角自锁刃的锥度使螺栓尾平面与罐片平面形成间隙，对孔的覆盖不能贴紧，密封可靠性较低；（3）在安装时，螺栓楔形三角自锁刃的锥度使螺栓锥刃接触螺孔外缘与螺母形成存在间隙的紧固，扭矩扳手达到紧固值时（此时为空罐）间隙仍存在，当罐体负载运行一段时间（装满液体，液位有变化）后，罐体会在荷载作用下使内力变化，有的螺栓楔形三角自锁刃会加深切入，紧固效果降低，形成螺母有松动现象，紧固力局部降低，使得紧固形成的面密封不完全可靠；（4）四爪自锁螺栓的自锁楔形三角刃会在紧固时对罐片板材圆孔边缘形成切口痕迹，紧固施力越大，此切口在罐片孔边缘上切入越深，在罐体承受变化应力时，切口会成为引发撕裂造成强度破坏的疲劳源，特别是多片连接的大直径罐体，长链连接闭环膨胀力可能出现拔河效应，罐内液位变化会产生交变应力，罐片上的切口会成为强度疲劳失效的突破点，严重影响罐体使用寿命和长久的安全可靠性，这是重大安全隐患点，必须消除；（5）搭接罐片的联结孔直径与螺杆直径的差形成的间隙是穿透性的，用胶密封可靠性不高。

因此，更新现有罐片设计，选择其他不产生切口的螺栓联结方式来消除现有罐片的诸多弊端，防患重大安全隐患，增加罐片连接强度，降低成本，提高装配罐安全可靠性能成必须攻克的难题之一。

技术实现要素：

本实用新型的目的之一是提供一种装配罐片，以解决现有装配罐片安装对位难度高、紧固效果差、螺栓与罐片紧固时形成切口及密封性能待提高等问题。

本实用新型的目的之二是提供一种装配罐，以解决现有装配罐紧固时形成切口的问题，以消除疲劳源，防止罐体强度被单点突破而形成崩塌安全隐患，提高安全性能。

本实用新型的目的之一是这样实现的：

一种装配罐片，其本体是由矩形板体沿长向弯曲形成的弧形面板，弧形面板的一组对角分别设为阶梯型缺损角，以构成与其他装配罐片相互搭接的搭接曲线；沿所述弧形面板的一条长向边缘上分布有成行排布的通孔，在另一长向边缘上设置有成行分布的平型热熔螺孔；沿弧形面板的一条宽向边缘上分布有成列排布的通孔，在另一宽向边缘上设置有成列分布的平型热熔螺孔；弧形面板上的成行排布的通孔与成行分布的平型热熔螺孔上下位置相对应，成列排布的通孔与成列分布的平型热熔螺孔左右位置相对应。

所述平型热熔螺孔为圆孔，所述通孔为椭圆孔，两者之间形成螺孔调节间隙；所述通孔的短轴尺寸等于或略大于平型热熔螺孔的半径，其长轴尺寸大于所述平型热熔螺孔的半径，且长轴与短轴尺寸之差≤2mm。

优选地，在弧形面板上的宽向边缘上设有两列通孔，两列通孔的位置排布相互错开；在弧形面板的另一宽向边缘上分布有两列平型热熔螺孔，两列平型热熔螺孔与对向的两列通孔的设置位置相对应。

可选地，在弧形面板的宽向左边缘设置有两列平型热熔螺孔，且两列平型热熔螺孔的位置相互错开，在弧形面板的长向下边缘设置有一行平型热熔通孔；在弧形面板的右边缘分别设置有两列通孔，且两列通孔的位置相互错开，在弧形面板的长向上边缘设置有一行通孔。更优选地，宽向左边缘上所述两列平型热熔螺孔的位置与长向下边缘上所述热熔螺孔的位置相重合；右边缘上所述两列通孔的位置与上边缘上所述通孔的位置相重合。

可选地，在弧形面板的长向边缘上设有一行通孔；在弧形面板的另一长向边缘上分布有一行平型热熔螺孔，平型热熔螺孔与对向的通孔的设置位置相对应。

优选地，所述通孔与所述平型热熔螺孔均呈等间距排布；在相邻装配罐片搭接处开设的通孔、平型热熔螺孔之间的间距可适当减小，以便于装配及密封。

所述矩形板体为厚度≥4mm的耐大气腐蚀钢板，即gnh高耐候钢。

所述板材的尺寸、厚度、通孔及平型热熔螺孔的数量、尺寸及位置等可根据装配罐体安装位置及罐体直径计算得到，以满足实际的装配需求。

一种装配罐片的生产方法，包括如下步骤：

（a）将矩形板体置于切割平台上，切割阶梯型缺损角与通孔；

（b）确定平型热熔螺孔的位置，并采用热熔钻攻丝机进行热熔钻孔，形成平型热熔螺孔；

（c）将步骤（b）所得矩形板体按照直径规格卷制为弧形面板。

步骤（a）中，矩形板体为厚度≥4mm耐大气腐蚀钢板；所述平型热熔螺孔的定位小孔的孔位置精度偏差≤0.2mm；可采用数控激光切割阶梯型缺损角和通孔。

可选地，步骤（b）中，采用数控激光确定平型热熔螺孔的位置，之后在相应位置上标注记号或钻设定位小孔，以便于后期热熔钻孔；在进行热熔钻孔时，可以首先采用热熔钻孔形成平型热熔孔，再更换为挤压攻丝钻头，形成平型热熔螺孔；当然，还可以使用热熔钻孔攻丝一体设备，一次操作即可得到平型热熔螺孔。

本实用新型的目的之二是这样实现的：

一种装配罐，其是由若干前述装配罐片拼装组成一个圆柱形筒体，其中，相邻两块装配罐片的通孔与平型热熔螺孔相对应且通孔位于外侧，采用螺栓从装配罐片外侧穿过通孔和平行热熔螺孔，并采用螺母在装配罐片外部固接相邻两块装配罐片；在上层筒体的下边沿拼装下层筒体的装配罐片，并使位于对角位置处的两块装配罐片的搭接曲线相对，采用密封胶密封搭接曲线之间的罐片可调间隙，并经螺栓和螺母将层叠的装配罐片紧固，依次使下层装配罐片组装为下层筒体，即可得到若干层圆筒组成的装配罐圆柱形罐体。

若通孔与平型热熔螺孔之间存在螺孔调节间隙，则通孔与平型热熔螺孔之间的调节间隙也采用密封胶进行密封，提升罐体的密封性能。

所述螺栓为带尾方的螺栓，其包括螺栓头部和螺杆，所述螺杆包括锥形头部、螺纹段，所述螺纹段位于锥形头部与螺栓头部之间，所述螺栓头部呈方柱状，优选其横截面为四方形或六方形，且其外接圆半径小于或等于所述螺纹段底纹的半径。

一种装配罐的装配方法，包括如下步骤：

（a）将同层相邻两块装配罐片的通孔与平型热熔螺孔相对应，且通孔位于平型热熔螺孔外侧，采用螺栓从装配罐片外侧穿过通孔和平型热熔螺孔并旋紧，再采用螺母穿过所述螺栓从装配罐片外侧紧固相邻两块装配罐片；

（b）将同层若干块拼装罐片组成上层圆筒；

（c）在上层筒体的下边沿拼装下层筒体的装配罐片，使上层筒体装配罐片下边缘的平型热熔螺孔与下层筒体装配罐片中上边缘的通孔相对应且通孔位于外侧，并使位于对角位置处的两块装配罐片的搭接曲线相对，采用螺栓和螺母将层叠的装配罐片紧固，依次使下层装配罐片组装为筒体，重复前述步骤，即可得到由若干层圆筒组成的装配罐圆柱形罐体；

（d）在所述罐体的上端口封接罐顶，即构成圆柱形的装配罐。

步骤（a）、（b）、（c）中，采用螺栓和螺母固接同层相邻两块装配罐片之后，若罐片与螺栓、螺母之间存在螺孔调节间隙，则采用密封胶进行密封；若搭接曲线之间存在罐片可调间隙，则采用密封胶进行密封。优选地，所述密封胶为抗老化性能好的硅中性耐候胶。

本实用新型通过在钢材上设置搭接曲线、通孔及平型热熔螺孔，采用螺栓、螺母进行相邻装配罐片的装配时，由于平型热熔螺孔在加工时，材料不流失，所形成的螺孔带有凸台，则螺栓与装配罐片的紧固接触面积增大，紧固面摩擦力增加，紧固性能和密封性更可靠；可单人直接在罐片外部拧紧螺栓、螺母，无需罐内人员配合进行紧固，穿设螺栓、螺母的工作量大幅降低，操作简便；采用无自锁刃的平型螺栓和螺母进行紧固，形成螺纹密封，在罐片上不产生切口，消除了疲劳点源，解除了可引发失效的隐患，安全性能提高；此外，消除了螺栓与螺母的紧固距离产生变化的因素，固定了螺栓与螺母的紧固距离，一次紧固有效性提高。

本实用新型可采用数控激光切割、热熔钻孔并挤压攻丝等工艺，实现装配罐片的设计，通孔和平型热熔螺孔的位置、尺寸精准，操作简便，生产效率高，利于进行大规模生产。

本实用新型的装配罐片设计合理，易于运输，便于施工，组装形成装配罐的全部作业在地面完成，无需高空作业，场地适应性强，安装速度快，建设工期短，特别适用于直径较大的大型罐体，节省成本，可靠性、密封性强，大幅降低安全隐患，使用寿命长，可与混凝土具有相同的服务年限，适于推广应用。

附图说明

图1是装配罐片的结构示意图。

图2是图1的a-a向视图。

图3是若干块装配罐片组装的结构示意图。

图4是图3的b-b向视图。

图5是图3装配罐片搭接部分的局部放大结构示意图。

图6是螺栓的结构示意图。

图中，1、弧形面板，2、阶梯型缺损角，3、通孔，4、平型热熔螺孔，5、螺栓，6、螺母，7、罐片可调间隙，8、螺孔调节间隙，11、第一装配罐片，12、第二装配罐片，13、第三装配罐片，14、第四装配罐片，51、螺栓头部，52、锥形头部，53、螺纹段。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的阐述，下述实施例仅作为说明，并不以任何方式限制本实用新型的保护范围。在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法。

如图1所示，本实用新型的装配罐片是由特定尺寸的矩形板体沿长向弯曲形成弧形面板1，在弧形面板1的一组对角位置开设有阶梯型缺损角2，以构成与其他装配罐片相互搭接的搭接曲线；在弧形面板1的其中一条长向边缘设置有至少一行成行排布的通孔3，在另一长向边缘上设置有至少一行成行分布的平型热熔螺孔4；在弧形面板的其中一条宽向边缘上设置有至少两列成列排布的通孔3，在另一条宽向边缘上设置有至少两列成列分布的平行热熔螺孔4。

弧形面板1的尺寸、厚度可根据装配罐的直径计算得到，为了保证罐体的强度，矩形板体的厚度至少为4mm。本实用新型中采用耐大气腐蚀钢板即gnh高耐候钢，其抗腐蚀能力强，使用寿命可至30年，还可免除防腐涂覆带来污染因素。同时，由于耐大气腐蚀钢板的强度大，相较其他钢材，采用同等重量的耐大气腐蚀钢板，装配罐片及装配罐的强度提高。

相较现有装配罐片直线型的连接部位，阶梯型缺损角2构成搭接曲线的设置可在一定程度上增强不同层装配罐片组装后的强度。除图1中所示出的阶梯型缺损角2、搭接曲线的形状外，还可采用其他形状的缺损角、搭接曲线。同时，为了便于组装不同层的相邻装配罐片，在同一连接节点上相连的两个阶梯型缺损角基本相吻合，且留有≤2mm的罐片可调间隙7。在装配时，采用密封胶密封罐片可调间隙7。本实用新型所用密封胶为硅中性耐候密封胶，经过多年实践证明，其抗老化性能好，采用其辅助密封，在安装现场容易实现密封作业，稳定可靠。

图1中示出的在弧形面板1的上边缘设置有一行通孔3，在右边缘设置有两列通孔3，在左边缘设置有两列平行热熔螺孔4，在下边缘设置有一行平型热熔螺孔4，且矩形板体的左上角、右下角处开设的孔为通孔3，且上边缘设置的通孔3与下边缘设置的平型热熔螺孔4的位置以弧形面板1的水平轴线为对称线相对应，右边缘设置的通孔3与左边缘设置的平型热熔螺孔4的位置以弧形面板1的纵向轴线为对称线而相对应，以便于相邻装配罐片之间的组装。为保证相邻装配罐片组装后的强度及密封性，弧形面板1的四角处通孔3、平型热熔螺孔4的间距略小，其他通孔3之间、平型热熔螺孔4之间的间距相等或基本相等。

图1、2中示出的平型热熔螺孔4为带凸台的圆孔，且其末端直径逐渐减小，其采用热熔攻丝技术成型，螺孔头部与弧形面板1相平齐；通孔3为椭圆孔，其短轴尺寸等于或略大于平型热熔螺孔的半径，其长轴尺寸大于平型热熔螺孔的半径，且长轴与短轴尺寸之差≤2mm，以便于相邻装配罐片之间的组装。在装配时，采用密封胶密封螺孔调节间隙8。当然，还可根据罐体安装场地、罐体直径等实际需求，调整通孔3与平型热熔螺孔4的尺寸、位置及数量。

本实用新型采用数控激光切割、热熔钻孔并挤压攻丝等工艺实现装配罐片的生产，具体地，包括如下步骤：将厚度≥4mm的耐大气腐蚀钢板切割为特定尺寸的弧形面板1，将弧形面板1置于数控激光切割机平台上，将设计图纸数据输入激光切割机控制界面，激光切割机巡边确定十字理论中心线作为起始计算基准，切割搭接曲线2与通孔3；同时，确定平型热熔螺孔4的位置，采用激光切割机在平型热熔螺孔4的位置处标注记号或钻设定位小孔，以便于后期热熔钻孔，孔位位置精度偏差小于0.2mm；将矩形板体置于热熔钻攻丝机床平台上，输入数据，配合已有的记号或定位小孔进行热熔钻孔，形成平型热熔孔，再换挤压攻丝钻头，完成攻丝孔作业，得到平型热熔螺孔4；将完成上述作业的前述矩形板体放置在异形辊卷板机上按直径规格卷板成型，即可得到所需的装配罐片。此外，在热熔作业过程中，可适量涂抹热熔膏，防止热熔钻头过度磨损或攻丝沾糊；当然，还可以使用热熔钻孔攻丝一体设备，一次操作即可得到平型热熔螺孔。

图3~5示出了相邻4块装配罐片的组装示意图。在进行装配时，首先将上层内侧第一装配罐片11的平型热熔螺孔4与上层外侧第二装配罐片12的通孔3相对应，且通孔3位于外侧，将螺栓5从第二装配罐片12外侧穿过第二装配罐片12的通孔3与第一装配罐片11的平型热熔螺孔4，并向里旋紧，同时采用密封胶密封通孔3与平型热熔螺孔4之间的螺孔调节间隙8，再用螺母6从第二装配罐片12外侧将第一装配罐片11与第二装配罐片12紧固，但暂不紧固搭接曲线附近的通孔3与平型热熔螺孔4，依次类推，按顺时针方向将若干块装配罐片依次组成上层圆筒；将下层内侧的第三装配罐片13设置在上层圆筒第一装配罐片11的外侧，使第三装配罐片13上边缘的通孔3与第一装配罐片11下边缘的平型热熔螺孔4相对应，且第二装配罐片12下边角的阶梯型缺损角2与第三装配罐片13上边角的阶梯型缺损角2形状相吻合，构成搭接曲线，两者之间的罐片可调间隙≤2mm，用硅中性耐候密封胶密封罐片可调间隙，依旧暂不紧固搭接曲线附近的通孔3与平型热熔螺孔4；再将下层外侧第四装配罐片14盖设在前三块装配罐片的外侧，使其上边缘的通孔3与第二装配罐片12下边缘的平型热熔螺孔4相对应，右边缘的通孔3与第三装配罐片13左边缘的平型热熔螺孔4相对应，并采用螺栓5和螺母6从第四装配罐片14的外侧紧固；对于四块装配罐片的连接处，将螺栓5从装配罐片外侧穿过通孔3与平型热熔螺孔4并向里旋紧，再用螺母6将叠压的三层、四块装配罐片紧固，即使第二装配罐片12、第三装配罐片13的搭接曲线及其罐片可调间隙位于第一装配罐片11、第四装配罐片14之间，增强罐体的连接强度与密封性；其他多块罐片的组装与此类似，依次完成全部罐体的装配。在罐体的上端口封接罐顶，即构成圆柱形的装配罐。此外，还可根据需求，在罐体的下端口封接罐底。

螺栓5的结构示意图如图6所示，其为带尾方的螺栓，包括螺栓头部51和螺杆，螺杆包括锥形头部52、螺纹段53，螺纹段52位于锥形头部51与螺栓头部52之间，螺栓头部51呈四方柱或六方柱，以便于将螺栓5旋至平型热熔螺孔4中，优选地，螺栓头部51的横截面为四边形或六边形；螺栓头部51外接圆半径小于或等于螺纹段53底纹的半径，以将螺母6穿过螺栓头部51，从而实现螺栓5与装配罐片的紧固。

优选地，本实用新型特别适用于同层三块及以上装配罐片组装形成圆周，装配罐中圆周的层数可根据需求而定；装配罐的直径优选大于3m，更适于装配得到大直径的罐体。