專利名稱：薄內(nèi)筒u型鋼帶扣合錯繞壓力容器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于鋼制鍋爐壓力容器技術(shù)領域，涉及化工、能源、輕工、宇航、核站等鄰域各種重大承壓裝備的構(gòu)造裝置。
壓力容器在當代各種工業(yè)生產(chǎn)和高科技部門得到廣泛應用，尤其各種大型、高溫、深冷、高壓、耐腐蝕等特殊貴重壓力容器裝備，如大型尿素合成塔、石油加氫反應器、全不銹鋼液氫高壓容器、核堆壓力殼及各種超大型壓力貯罐等更是化工、能源及高科技等工業(yè)技術(shù)部門的關鍵設備。這種設備分為兩大類。一類是各種纖維纏繞的壓力容器，如大型液氫、液氧高壓貯罐和大型導彈殼體等，主要用于宇航技術(shù)領域并作出了巨大貢獻，但纖維的脆性和老化現(xiàn)象影響了使用壽命，高昂的成本，難承受軸向壓力，以及纖維繞層不可開孔等固有缺點，使其難以在廣大化工、能源、輕工、核站等工業(yè)技術(shù)領域得到應用；另一類是各種鋼制單層式、多層式和纏繞式壓力容器(參見朱國輝、鄭津洋著，《新型繞帶式壓力容器》，北京，機械工業(yè)出版社，1995.2)，為當今世界提供了各種尿素合成塔，石油加氫反應器，液氫、液氧全不銹鋼高壓容器，液氨、乙烯等超大型壓力貯罐及核堆壓力殼與深海模擬承壓裝置等重大承壓裝備，有力地推動了世界化工、能源、輕工等工業(yè)生產(chǎn)及其他高科技的發(fā)展并作出了巨大貢獻。但需用“筒節(jié)鍛焊”、“厚板卷焊”、“深厚焊縫”、“布滿焊縫的整體多層包扎”及“寬板螺旋繞板”與“現(xiàn)場大型球瓣組焊”等特殊困難技術(shù)或裝備，使它們制造困難，工效低下，成本高昂且往往使用不夠安全可靠，發(fā)生突然斷裂爆破和介質(zhì)泄漏、燃燒、中毒等嚴重事故的情況在國際上屢見不鮮。
本專利第一作者于1965年提出與研制成功和推廣應用7000多臺，并先后于1981年獲國家發(fā)明三等獎等多項重大獎勵的“薄內(nèi)筒扁平鋼帶傾角錯繞式高壓容器”(參見國家科學技術(shù)獎勵工作辦公室，《國家發(fā)明獎獲獎項目大全》(1)，P68)，打破了國際上鋼制鍋爐壓力容器傳統(tǒng)的構(gòu)造技術(shù)格局，不僅具有特殊的“抗爆”安全特性，而且可減少焊接、檢驗、機械加工及熱處理等的工作量，鋼材利用率可提高20％，工效提高一倍，成本降低30～50％，容器越長，效果越顯著。其推廣應用的降低成本直接經(jīng)濟效益已超過10億元，且成為唯一被國際上最具權(quán)威的美國機械工程師學會批準正式列入ASME鍋爐壓力容器標準的來自中國的重大技術(shù)，將在國際上推廣制造內(nèi)徑達3.66m的各種高壓、高溫、深冷、耐腐等重大承壓裝備。但其超大型化發(fā)展將受到某種制約，因其每層的鋼帶根數(shù)較多，顯得不合理，不適應容器內(nèi)徑超過4m的高壓和內(nèi)部容積超過1000m3的中、低壓應用場合。然而，當代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展要求高壓壓力容器擴展至內(nèi)徑超過4m，甚至6m，和中、低壓壓力貯罐擴展至內(nèi)部容積超過1000m3，甚至20000m3或更大的應用范圍。
德國的雙層三槽鋼帶單向繞帶式壓力容器，其特殊扣合型槽的機械加工必須要在特殊超大型機床上進行，且只能單向繞帶，故使內(nèi)筒受單向扭力作用，有損容器強度。
本實用新型任務是要提供一種新型鋼帶扣合錯繞的壓力容器，能克服現(xiàn)有技術(shù)各種缺點，具有生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉、使用壽命長、安全可靠；能承受較大軸向力；特別適于繞制超大型壓力容器，其容器直徑和長度尺寸幾乎不受限制；且內(nèi)筒不會發(fā)生扭曲。
為實現(xiàn)上述任務，采取技術(shù)方案如下本實用新型包括頂部法蘭、容器薄內(nèi)筒、鋼帶繞層、鋼帶繞層外保護薄殼、球形封蓋、鋼帶繞層兩端特殊的斜面分散焊縫以及與薄內(nèi)筒壁部相連的在線安全狀態(tài)自動報警檢控系統(tǒng)裝置。結(jié)構(gòu)特點是在薄內(nèi)筒外的繞帶層采用U型鋼帶纏繞，鋼帶底面平，上面呈U字形，第一層繞帶是底平面繞貼在內(nèi)筒的外表面，鋼帶側(cè)邊作定位基準，第二層繞帶則由U型凸槽相互扣合纏繞，以凸槽側(cè)面作定位，每兩層鋼帶組成一對相互扣合的繞層，每兩層鋼帶繞向相反。
本實用新型優(yōu)點1.繞帶僅用一根截面較細、不斷連續(xù)扣合相焊接長的簡單U型鋼帶，可在車間繞帶裝置或在內(nèi)筒直立安裝現(xiàn)場的簡單繞帶裝置上進行室溫下的連續(xù)纏繞，繞制的容器直徑大小和容器長度幾乎不受限制；革除約80％的焊接等傳統(tǒng)工藝的工作量；由于可現(xiàn)場直立狀態(tài)下繞制，更可省卻大型和超大型壓力容器運輸上的時間和困難；2.由于U型鋼帶截面對稱較細，軋制簡單，成本與扁平鋼帶基本相同，可比厚鋼板降低成本20～25％；
3.容器內(nèi)筒可以較薄，其壁厚僅占容器總厚的15～30％，且可為單層或多層組合成內(nèi)壁耐腐蝕材料堆焊結(jié)構(gòu)，制造工藝簡單，質(zhì)量可靠；4.每兩層U型鋼帶相互扣合和預應力交錯纏繞，容器受力靜定平衡，內(nèi)筒無附加的扭剪作用，容器應力狀態(tài)分布較為均勻合理，容器結(jié)構(gòu)強度優(yōu)良，包括疲勞強度、橫向剛度及溫差應力等均足夠合理可靠；錯繞的繞層與內(nèi)筒一起組成一種能承受內(nèi)壓環(huán)向和軸向作用力的類似纖維離散化的鋼帶網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使其環(huán)向與軸向均具有較高強度。
參照附圖進一步說明技術(shù)方案的實施方式

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為內(nèi)筒、繞帶組合層和容器鋼帶繞層外保護薄殼結(jié)構(gòu)關系局部示意圖；圖3為U型鋼帶兩對繞帶組合局部放大示意圖如圖1所示本實用新新型結(jié)構(gòu)方案有頂部法蘭1、容器內(nèi)部有薄內(nèi)筒2、薄內(nèi)筒外面是繞帶層4、繞帶層外面為保護薄殼3、容器另一端為球形封蓋5、球形封蓋與繞層兩端之間為特殊的斜面分散焊縫6、內(nèi)筒壁部裝有連接安全狀態(tài)自動報警檢控系統(tǒng)裝置的接管。其結(jié)構(gòu)特征是薄內(nèi)筒外的繞帶層4采用U型鋼帶纏繞，第一層繞帶是以U型鋼帶平的一面繞貼在內(nèi)筒外表面，以鋼帶側(cè)邊作定位基準，第二層繞帶與第一層繞帶一起以U型凸槽相互扣合纏繞并組成一對相互扣合的繞層，如圖3所示。而下一對相互扣合的繞層其繞向與上一對繞層相反，使內(nèi)筒受力均衡靜定，不會產(chǎn)生扭曲而降低強度。各根鋼帶可頭尾扣合相接，不斷延長纏繞，適于繞制超大型容器。
U型鋼帶截面較細，通常取鋼帶厚d為7～10毫米，鋼帶寬a取32～50毫米，槽深為d-c取3～4毫米，其中c為槽底厚度，槽寬b取
，而
即鋼帶的U型槽凸緣寬度必須大于鋼帶的槽底厚度，以確保繞層相互扣合作用的強度。
必要時和扁平繞帶式壓力容器一樣，每層繞帶經(jīng)適當圈焊處理后，亦可在完成纏繞后開孔接管，裝接安全檢控裝置。
權(quán)利要求1.薄內(nèi)筒U型鋼帶扣合錯繞壓力容器，包括頂部法蘭、薄內(nèi)筒、鋼帶繞層、鋼帶繞層外保護薄殼、球形封蓋、鋼帶繞層兩端斜面焊縫及與薄內(nèi)筒壁部相連的安全狀態(tài)報警檢控裝置，其特征是薄內(nèi)筒(2)外的繞帶層采用U形鋼帶(4)纏繞，鋼帶底面平，上面呈U字形；第一層繞帶是底平面繞貼在薄內(nèi)筒外表面，鋼帶側(cè)邊作定位基準，第二層則由U型凸槽相互扣合纏繞，以凸槽側(cè)面作定位，每兩層鋼帶組成一對相互扣合的繞層；每兩層鋼帶繞向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述薄內(nèi)筒U型鋼帶扣合錯繞壓力容器，其特征是U型鋼帶厚度(d)為7～10毫米，鋼帶寬度(a)為32～50毫米，槽深(d-c)為3～4毫米，其中(c)為槽底厚度，槽寬
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述薄內(nèi)筒U型鋼帶扣合錯繞壓力容器，其特征是鋼帶凸緣寬度
應大于槽底厚度(c)。
專利摘要薄內(nèi)筒U型鋼帶扣合錯繞壓力容器,要求能繞制容器直徑和長度尺寸不受限制的壓力容器,環(huán)向、軸向應力均衡,生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉、使用壽命長。它有頂部法蘭、薄內(nèi)筒、繞帶層、外保護薄殼、球形封蓋、端部斜口焊縫、安全檢控裝置,其結(jié)構(gòu)特點是薄內(nèi)筒外的繞帶層采用U型鋼帶纏繞,每兩層相互扣合連續(xù)纏繞而繞向又與另兩層相反,纏繞鋼帶以鋼帶邊緣或以拼合凸槽側(cè)面作定位基準,適用于制造超大型壓力容器。
文檔編號F17C1/00GK2397352SQ9925103
公開日2000年9月20日 申請日期1999年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月13日
發(fā)明者朱國輝, 朱立, 吳寶發(fā) 申請人:朱立