专利名称：薄壁圆筒形压力容器连续应力封头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及压力容器，具体是一种圆筒形压力容器的封头。
目前常见的圆筒形压力容器，一般都包括筒体和封头两部分，两者或焊接连接、或者通过法兰盘螺固连接。为使封头获得良好的受力情况，一般把封头设计成弧形结构，由一段构成封头顶部的弧形母线段和一段成为封头根部的直线母线段(此段实质上可算是筒体的一部分)光滑连接后旋转而成一整体封头。如椭圆形封头、碟形封头、半球形封头等。如此结构封头的最根本问题是，在封头弧形母线段与直线母线段的连接点处出现应力不连续问题。这个问题在设计上至今尚未很好解决，只能采用加大安全系数的办法，即适当增加壁厚去解决。这对一般圆筒形压力容器来说尚可用这一办法，但对薄壁压力容器来说，这就不是一个很好的结构。
本实用新型的目的是提供一种薄壁圆筒形压力容器连续应力封头，使封头的弧形母线段连续变化到直线母线段，从而消除两母线段连接点处的应力不连续状态。
在封头弧形母线段与直线母线段的连接点处为什么会出现应力不连续问题？从理论可知，因为在该点处其弧形母线段与直线母线的径向、法向曲率半径是不等的，按目前的一般设计，在此点处弧形母线段的径向曲率半径是一个有限值，而直线母线段的径向曲率半径是一个无限值，所以按常规设计时，两者在此点的连接是无法连续的。由高等数学可知，一条曲线的拐点处或一条曲线之二阶导数为零的那一点，其曲率半径为∞。如果能运用具有这一特点的曲线段于封头结构，即可解决曲线段与直线段的连续连接问题。故本实用新型的技术方案是在封头的弧形母线段与直线母线段间设置有一段变曲率母线过渡曲线段，该过渡曲线段与直线母线段相连接的该端点为一拐点或其二阶导数为零，该过渡曲线段与弧线母线段相连接端的两端点具有相同的径向和法向曲率半径。
在本实用新型中，可根据封头的不同设计要求选用带有拐点的三次抛物线、正弦曲线、余弦曲线、正弦双钮线、余弦双钮线等曲线段、或具有二价导数为零的曲线段，作为本实用新型中的变曲率母线过渡曲线段。
由上可见，由于本实用新型封头结构中具有一段变曲率过渡曲线段，该过渡曲线段两端点处分别与弧形母线段和直线母线段的连接点处具有相等的曲率半径，因此，过渡曲线段能与弧形母线段及直线母线段间实现连续连接，也就消除了已有封头结构的应力不连续问题。本实用新型的力学性能好，与现有封头结构相比，具有耐压高、安全性高和节省材料等优点。
本实用新型的实施例如附图所示，
图1为已有技求中的椭圆形封头截面示意图。
图2为已有技术中的碟形封头截面示意图。
图3为已有技术中的半球形封头截面示意图。
图4为已有技术中的带有过渡圆弧的锥形封头截面示意图。
图5为本实用新型的一个椭圆形封头实施例截面示意图。
图6为本实用新型的一个锥形封头实施例截面示意图。
附图1、2、3、4为已有技术中的几种封头结构(截面)。它们都存在应力不连续问题。由图1所示椭圆形封头见，其中，椭圆母线2与直线母线1的交点A处为应力不连续点。图2所示的碟形封头，其碟形母线(半圆弧)3与直线母线1间设置有一段过渡圆弧线段31，但因半圆弧3与过渡圆弧31的曲率半径也不相等，故存在两个应力不连续点一是半圆弧3与过渡圆弧31的连接点A；二是过渡圆弧31与直线母线1的连接点B。图3所示的半球形封头，应力不连续点在圆弧母线4与直线母线1的连接点处。图4所示带有过渡圆弧的锥形封头，其过渡圆弧51与锥形体母线5及直线母线1间的连接点均为应力不连续点。
由图5所示本实用新型的椭圆形封头实施例见，椭圆形封头的旋转母线包含有椭圆体弧形母线段6、变曲率母线过渡曲线段7和直线母线段8三部分。本实施例中的过渡曲线段7采用具有拐点O的三次抛物线曲线，该过渡曲线段7以其拐点O与直线母线段8相连接，与椭圆弧形母线段6的连接点为C点，两曲线6、7在该连接点处的的曲率半径相等。本实施例中的直线母线段8相当于压力容器的筒体直线母线，亦即封头旋转母线中可以包含有这一段直线母线段8，也可不包含直线母线段8，而直接使过渡曲线段7的拐点O与筒体1相连接，但前者可提高封头与筒体相连接的精度。
由图6所示本实用新型的锥形封头实施例见，锥形封头的旋转母线包含有锥体直线母线段11、变曲率母线过渡曲线段10和直线母线段9三部分。本实施例中的过渡曲线段10采用对称的三次抛物线曲线，具有两个拐点E和F，过渡曲线段10通过该两拐点分别与直线母线段9和锥体直线母线段11相连接。
权利要求1，一种包含有弧形母线段和直线母线段的薄壁圆筒形压力容器连续应力封头，其特征在于在封头的弧形母线段与直线母线段间设置有一段变曲率母线过渡曲线段，该过渡曲线段与直线母线段相连接的该端点为一拐点，该过渡曲线段与弧线母线段相连接端的两端点具有相同的径向和法向曲率半径。
2，根据权利要求1所述连续应力封头，其特征在于所说变曲率母线过渡曲线段可选用带有拐点的三次抛物线、正弦曲线、余弦曲线、正弦双钮线、余弦双钮线等曲线段、或二价导数为零的曲线段。
专利摘要本实用新型是一种薄壁圆筒形压力容器连续应力封头,主要特点是在封头的弧形母线段与直线母线段间设置有一段变曲率过渡曲线段,该过渡曲线段与直线母线段相连接的该端点为一拐点或其二阶导数为零,该过渡曲线段与弧线母线段相连接端的两端点具有相同的径向和法向曲率半径。本实用新型的力学性能好,与现有封头结构相比,具有耐压高、安全性高和节省材料等优点。
文档编号F17C1/00GK2278148SQ9623087
公开日1998年4月8日 申请日期1996年10月11日 优先权日1996年10月11日
发明者费钧望 申请人:费钧望