压力容器根据封头的特点选用
封头是圆筒形容器的主要承压部件。它作为容器的封闭端,与圆筒体组成一个完整的密闭容器。习惯上,容器封头常常是指与圆筒体焊接连接成不可拆的容器端部结构;而与筒体由螺栓兰等连接的可拆结构,则称之为端盖。封头的型式较多,以它的纵剖面曲线形状来分,有半球形、碟形、椭圆形、无拆边球形、锥形及平板形等多种。在压力作用下,封头壳壁上的应力的大小和分布都与它的型式、形状有关。如何正确选用封头的型式与尺寸参数,也是压力容器设计中与有关的一个问题。通常在压力容器设计中,平板封头是很少采用的,只是一些中、低压容器的人孔或手孔中用作盖板。锥形封头一般也只是用于某些用途的场合。
半球形封头:实际上就是个半球体。由于它的高度()太大(与半径相同),整体压制成形比较困难,直径较大的半球形封头一般都是由几块大小相同的梯形球瓣板和顶部的一块圆形球面板(球冠)组焊而成。圆板的作用是把梯形球瓣板之间的焊缝保持有的间隔距离,以防止焊缝重叠或过分靠近致使金属材料过热,或产生太大的焊接应力和变形。半球形封头也和球形容器一样,作为一种承压的简单壳体,它是理想的型式,因为在直径相同、承受压力相等的条件下,它所需的厚度小。为便于焊接,避免在焊缝外造成壁厚的不连续,实用中常取厚度与圆筒体相同。这样,半球形壳体的优越性就得不到发挥。除了压力较高、直径较大的贮罐或有其它需要的压力容器外,一般都较少采用半球形封头。
碟形封头:碟形封头又称带折边的球形封头。它由几何形状不同的三个部分组成:(1)球面体(球冠),半径为Rc,是部分;(2)圆筒体(俗称直边),是与筒体连接的部分;(3)过渡圆弧(俗称折边)。
由于碟形封头的制造比较容易,可以用手工锻打的方法成型,早期制造的压力容器,大多采用碟形封头。但它的受力状况不太好,近年来已逐渐被椭圆形封头所取代。
椭圆形封头:椭圆形封头是个半椭球体。它的纵剖面是条半椭圆曲线。曲线的曲率半径连续变化,没有形状突变处。因而封头的应力分布比较匀称,受力状况比碟形封头优越。我国规定的标准椭圆形封头,半径与高度之比为2.0。这样,封头和与它相连接的圆筒体就可以采用相同的材料和相等的壁厚,组焊比较方便。近期制造的锅炉与压力容器,大部分都采用椭圆形封头。
锥形封头 锥形封头实际上是一段锥形圆筒体。因为它的并不以锥尖封闭,而是用法兰等结构与小盖板或管道连接。锥形封头的大端,可以与容器的圆筒体直接焊接,也可以用过渡圆弧部分(俗称折边)与圆筒体焊接连接。前者称为无折边的锥形封头;后者,即带有过渡圆弧部分的,称带折边锥形封头。无折边锥形封头由锥体直接连接圆筒体壳体形状发生突变,在连接处附近产生较大的附加弯曲应力,压力容器用得较少。只是一些压力较低、直径也较小的容器有时采用,但锥体半顶角不能大于30度;,并应采用局部加强结构。