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CN119878816A - 一种高压容器 - Google Patents

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CN119878816A
CN119878816A CN202510268774.0A CN202510268774A CN119878816A CN 119878816 A CN119878816 A CN 119878816A CN 202510268774 A CN202510268774 A CN 202510268774A CN 119878816 A CN119878816 A CN 119878816A
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CN
China
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pressure cylinder
flange
wing plate
pressure
end cover
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CN202510268774.0A
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张驰
周敏
杨维好
黄家会
杨志江
韩涛
张涛
骆汀汀
张雨
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China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Original Assignee
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J13/00—Covers or similar closure members for pressure vessels in general
    • F16J13/02—Detachable closure members; Means for tightening closures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J12/00—Pressure vessels in general
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种高压容器，涉及压力容器技术领域。包括：高压筒体，高压筒体为圆柱形，呈中空设置，高压筒体的顶部为开口；翼板，翼板设置在高压筒体开口的外缘上，翼板与高压筒体一体成型；上端盖，上端盖的大小与高压筒体相适应，上端盖设置在高压筒体的顶部；斜面法兰，斜面法兰设置在上端盖的外缘，斜面法兰与上端盖一体成型，斜面法兰的大小与翼板相适应，斜面法兰靠近翼板的一端倾斜，使斜面法兰远离高压筒体的一端不与翼板接触；斜面法兰和翼板上均布有多个相对应的螺栓孔，斜面法兰和翼板通过螺栓连接。本发明提供了一种结构简单、成本低廉且密封性能优异的高压容器，能够有效解决现有技术中法兰密封失效的问题。

Description

一种高压容器
技术领域
本发明涉及压力容器技术领域，特别是涉及一种高压容器。
背景技术
现有的高压容器通常由上盖、圆形高压筒体和下盖组成，上盖和圆形高压筒体之间通过法兰螺栓连接，下盖和圆形高压筒体之间同样通过法兰螺栓连接。在高内压作用下，容器上盖的法兰会发生向上的翘曲变形，下盖的法兰会发生向下的翘曲变形，这种变形会导致法兰密封面张口增大，最终造成法兰密封失效，存在高压泄漏的安全隐患。
目前的技术手段主要集中在以下两方面：
1)增加法兰厚度：通过加厚法兰来提高抗变形能力，但这不仅增加了制造成本，还显著提高了容器整体重量，限制了其在便携设备或重量敏感设备中的应用。
2)采用高强度材料：利用高强度合金材料或复合材料制成法兰，以提高抗压和抗变形能力，但材料成本极高，并且加工工艺复杂，限制了其大规模推广。
发明内容
本发明主要目的在于提供一种高压容器，以解决上述问题。
为达上述目的，本发明提供一种高压容器，包括：
高压筒体，所述高压筒体为圆柱形，呈中空设置，所述高压筒体的顶部为开口；
翼板，所述翼板设置在所述高压筒体开口的外缘上，所述翼板与所述高压筒体一体成型；
上端盖，所述上端盖的大小与所述高压筒体相适应，所述上端盖设置在所述高压筒体的顶部；
斜面法兰，所述斜面法兰设置在所述上端盖的外缘，所述斜面法兰与所述上端盖一体成型，所述斜面法兰的大小与所述翼板相适应，所述斜面法兰靠近所述翼板的一端倾斜，使所述斜面法兰远离所述高压筒体的一端不与所述翼板接触；
所述斜面法兰和所述翼板上均布有多个相对应的螺栓孔，所述斜面法兰和所述翼板通过螺栓连接。
进一步地，所述高压筒体的底部为开口，所述高压筒体底部的结构与顶部的结构相同，所述高压筒体的底部设置有下端盖，所述下端盖的结构与所述上端盖相同。
进一步地，所述斜面法兰的倾斜角度计算方法，包括以下步骤：
S1：确定高压筒体实际使用时的工作压力和斜面法兰的力学性能；
S2：通过对工作压力和力学性能进行有限元分析或理论计算得到斜面法兰翘曲变形的最大位移差；
S3：测量或设计斜面法兰的接触面宽度；
S4：根据步骤S1到S3得到的数据计算斜面法兰的初始倾斜角度。
进一步地，所述斜面法兰的倾斜角度计算公式为：
θ＝arctan(△/L)，
式中：
θ：斜面法兰的初始倾斜角度；
Δ：斜面法兰翘曲变形的最大位移差；
L：斜面法兰接触面的宽度。
进一步地，所述斜面法兰的力学性能为弹性模量和泊松比。
本发明具有以下有益效果：
1)本发明通过优化斜面法兰的初始倾斜结构，有效抵消了高内压作用下的翘曲变形，确保了斜面法兰接触面的密封性能。
2)设计简单，无需额外增加厚度或使用昂贵材料，具有极高的性价比。
3)适用于多种高内压容器及设备，能够满足不同行业的技术需求。
4)提高了容器在极端压力条件下的运行安全性和使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种高压容器结构示意图。
图2为本发明一种高压容器A处放大图。
图3为本发明一种高压容器使用时的A处放大图。
其中，1-高压筒体；2-翼板；3-上端盖；4-斜面法兰；5-下端盖。
具体实施方式
为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，结合附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能。
如图1-图3所示，本发明中提供了一种高压容器，包括：
高压筒体1，高压筒体1为圆柱形，呈中空设置，高压筒体1的顶部为开口；
翼板2，翼板2设置在高压筒体1开口的外缘上，翼板2与高压筒体1一体成型；
上端盖3，上端盖3的大小与高压筒体1相适应，上端盖3设置在高压筒体1的顶部，用于封闭高压筒体1；
斜面法兰4，斜面法兰4设置在上端盖3的外缘，斜面法兰4与上端盖3一体成型，斜面法兰4的大小与翼板2相适应，斜面法兰4靠近翼板2的一端倾斜，使斜面法兰4远离高压筒体1的一端不与翼板2接触；
斜面法兰4和翼板2上均布有多个相对应的螺栓孔，斜面法兰4和翼板2通过螺栓连接。
实际使用时，当高压筒体1内无压力，斜面法兰4靠近翼板2的一面的内侧张口小，外侧张口大，形成一定的倾斜角度；当高压筒体1内压力较大，在高内压的作用下，斜面法兰4发生翘曲变形，斜面法兰4内外侧张口趋于一致，此时斜面法兰4与翼板2贴合，确保了斜面法兰4变形后装置的密封性。
在本实施例中，高压筒体1的底部为开口，高压筒体1底部的结构与顶部的结构相同，高压筒体1的底部设置有下端盖5，下端盖5的结构与上端盖3相同。
在本实施例中，斜面法兰的倾斜角度计算方法，包括以下步骤：
S1：确定高压筒体实际使用时的工作压力和斜面法兰的力学性能。
具体的，斜面法兰的力学性能为弹性模量和泊松比。
S2：通过对工作压力和力学性能进行有限元分析或理论计算得到斜面法兰翘曲变形的最大位移差。
S3：测量或设计斜面法兰的接触面宽度。
S4：根据上述数据计算斜面法兰的初始倾斜角度。
具体的，斜面法兰的倾斜角度计算公式为：
θ＝arctan(△/L)，
式中：
θ：斜面法兰的初始倾斜角度；
Δ：斜面法兰翘曲变形的最大位移差；
L：斜面法兰接触面的宽度。
在本实施例中，有限元分析包括以下步骤：
A1、使用软件设计装置的几何模型，特别是斜面法兰的厚度、形状、外缘尺寸、接触面宽度等参数。
A2、对法兰进行网格划分，形成有限元模型。
优选的，网格大小需要在精度和计算效率之间平衡，通常对于局部复杂区域，使用较细的网格。
A3、为每个材料定义其力学性能(如弹性模量、泊松比、屈服强度等)。
优选的，斜面法兰通常选择金属材料(如钢或合金)，并假设其为各向同性材料。
A4、设置高压筒体内的工作压力以及模拟斜面法兰与翼板连接的边界条件。
A5、选择适合的分析类型，如静力学分析、线性静力分析、非线性分析等。
优选的，由于斜面法兰可能会发生较大的变形，可以选择非线性分析来更准确地模拟
A6、使用有限元分析软件进行求解，得到斜面法兰在工作压力下的变形结果。
在另一实施例中，若斜面法兰为受均匀内压作用的薄壳法兰，假设斜面法兰在受到均匀内压时发生弯曲，此时主要考虑斜面法兰中心的变形，可以使用以下的公式估算法兰的最大变形：
式中：
Δ：斜面法兰翘曲变形的最大位移差；
P：内压；
r：斜面法兰半径；
E：材料的弹性模量；
t：斜面法兰的厚度。
在另一实施例中，高压筒体1的工作压力为50MPa，斜面法兰4的倾斜角度为5°，斜面法兰4和上端盖3采用高强度不锈钢制成。当装置内无压力时，斜面法兰4与翼板2的接触面的内侧张口为0mm，外侧张口为0.5mm，当装置内压力升至50MPa时，斜面法兰4翘曲变形后斜面法兰4与翼板2完全贴合，确保装置的密封性，以及装置在压力作用下的牢固性，实现50MPa高工作压力下装置的可靠密封。
以上所述仅为本发明较佳实施例而已，非全部实施例，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或者相近似的技术方案，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高压容器，其特征在于，包括：
高压筒体(1)，所述高压筒体(1)为圆柱形，呈中空设置，所述高压筒体(1)的顶部为开口；
翼板(2)，所述翼板(2)设置在所述高压筒体(1)开口的外缘上，所述翼板(2)与所述高压筒体(1)一体成型；
上端盖(3)，所述上端盖(3)的大小与所述高压筒体(1)相适应，所述上端盖(3)设置在所述高压筒体(1)的顶部；
斜面法兰(4)，所述斜面法兰(4)设置在所述上端盖(3)的外缘，所述斜面法兰(4)与所述上端盖(3)一体成型，所述斜面法兰(4)的大小与所述翼板(2)相适应，所述斜面法兰(4)靠近所述翼板(2)的一端倾斜，使所述斜面法兰(4)远离所述高压筒体(1)的一端不与所述翼板(2)接触；
所述斜面法兰(4)和所述翼板(2)上均布有多个相对应的螺栓孔，所述斜面法兰(4)和所述翼板(2)通过螺栓连接。
2.如权利要求1所述的一种高压容器，其特征在于，所述高压筒体(1)的底部为开口，所述高压筒体(1)底部的结构与顶部的结构相同，所述高压筒体(1)的底部设置有下端盖(5)，所述下端盖(5)的结构与所述上端盖(3)相同。
3.如权利要求1所述的一种高压容器，其特征在于，所述斜面法兰(4)的倾斜角度计算方法，包括以下步骤：
S1：确定高压筒体实际使用时的工作压力和斜面法兰的力学性能；
S2：通过对工作压力和力学性能进行有限元分析或理论计算得到斜面法兰翘曲变形的最大位移差；
S3：测量或设计斜面法兰的接触面宽度；
S4：根据步骤S1到S3得到的数据计算斜面法兰的初始倾斜角度。
4.如权利要求3所述的一种高压容器，其特征在于，其特征在于，所述斜面法兰(4)的倾斜角度计算公式为：
θ＝arctan(△/L)，
式中：
θ：斜面法兰的初始倾斜角度；
Δ：斜面法兰翘曲变形的最大位移差；
L：斜面法兰接触面的宽度。
5.如权利要求3所述的一种高压容器，其特征在于，其特征在于，所述斜面法兰(4)的力学性能为弹性模量和泊松比。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB823758A (en) * 1956-08-28 1959-11-18 Chemetron Corp Flange-type pipe joints
CN201059400Y (zh) * 2007-06-15 2008-05-14 陕西科技大学 一种密封法兰
CN101667229A (zh) * 2009-09-21 2010-03-10 南京工业大学 带防松弛垫圈的螺栓法兰连接结构的泄漏率预测方法
CN103453252A (zh) * 2013-09-17 2013-12-18 江阴中南重工股份有限公司 一种管道联接用法兰
CN108397548A (zh) * 2018-05-22 2018-08-14 西华大学 一种新型圆柱体型常压压力容器
CN108763686A (zh) * 2018-05-17 2018-11-06 哈尔滨电气股份有限公司 加筋密封平盖强度校核方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB823758A (en) * 1956-08-28 1959-11-18 Chemetron Corp Flange-type pipe joints
CN201059400Y (zh) * 2007-06-15 2008-05-14 陕西科技大学 一种密封法兰
CN101667229A (zh) * 2009-09-21 2010-03-10 南京工业大学 带防松弛垫圈的螺栓法兰连接结构的泄漏率预测方法
CN103453252A (zh) * 2013-09-17 2013-12-18 江阴中南重工股份有限公司 一种管道联接用法兰
CN108763686A (zh) * 2018-05-17 2018-11-06 哈尔滨电气股份有限公司 加筋密封平盖强度校核方法
CN108397548A (zh) * 2018-05-22 2018-08-14 西华大学 一种新型圆柱体型常压压力容器

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