Сосуды с эллиптическим днищем

Сосуды с эллиптическим днищем thumbnail

В цилиндрических емкостях и аппаратах наибольшее давление приходится на днище. Поэтому они должны обладать повышенной прочностью и устойчивостью к агрессивным воздействиям.

По форме они бывают:

  • плоские;
  • скругленные;
  • конические.

Кроме того, отличают отбортованные и неотбортованные днища. Округлые (выпуклые) днища подразделяются на сферические или полусферические, торосферические или эллиптические. По мнению специалистов, наиболее рациональная форма днища  – эллиптическая поверхность. Она позволяет при минимальной толщине листа равномерно распределить давление на поверхность, хорошо противостоят перепадам давления и гидродинамическим ударам, прост в производстве. Равномерность распределения давления достигается непрерывным плавным изменением радиуса поверхности от краев к центру.

В сварном емкостном оборудовании чаще всего встречаются эллиптические днища ГОСТ 6533-78. Они предназначаются для использования в аппаратах, котлах, трубопроводах и других емкостях с жидкими и газообразными средами. Они изготавливаются из отбортованной высококачественной стали и полностью отвечают всем требованиям Госгортехнадзора. Еще один популярный вид – эллиптические днища ГОСТ 11372-74, изготавливаемые из алюминия или латуни. Они применяются в агрессивных средах, где нельзя применять сталь. Для изготовления эллиптических днищ применяется технология горячей штамповки. В процессе производства они вытягиваются на прессах и отбортовываются по размеру соответствующих цилиндров. Контроль толщины стенок позволяет гарантировать ее постоянную величину, что позволяет четко прогнозировать технические и эксплуатационные характеристики. Преимуществом отботрованных днищ являются ровные края, что ускоряет изготовление емкостей и другого оборудования и делает процесс производства безопаснее. Поскольку днище подвергается избыточному давлению, в нем возникает растягивающее напряжение. Его воздействие на металл находится в прямой зависимости от толщины листа и силы внутреннего напряжения, возникающего в нем. Хуже всего с такими нагрузками справляются плоские днища, по этой причине они устанавливаются на аппараты диаметром не более 1200 мм, эксплуатирующиеся при небольшом давлении, например, наливные емкости. Для емкостей, работающих с высоким давлением, предназначаются эллиптические днища. Они применяются в различных промышленных отраслях, в том числе фармацевтической, химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и т.д. Для их изготовления используется металлический лист толщиной от 4 до 100 мм. Рабочий диаметр изделий может достигать 4500 мм. Для производства днищ, диаметр которых превышает 2000 мм, применяется технология фланжирования со сваркой.

Торосферические днища имеют характеристики с эллиптическими конструкциями. Меридиональное сечение таких днищ состоит из трех частей – центральной (плоской), переходной (с радиусом кривизны) и цилиндрической. Они предназначаются для установки в аппаратуру, работающую под давлением не более 6 бар. Они изготовляются при помощи холодной штамповки, для днищ больших диаметров применяется технология фланжирования.

Для аппаратуры, емкостей и трубопроводов, работающих с рабочими средами под высоким давлением, применяются полусферические днища, которые еще называют гемисферическими. В разрезе они представляют собой полусферу. Сферические сегменты производятся при помощи штамповки, а затем соединяются сварочными швами. Среди конических днищ чаще всего встречаются конструкции с углом 90 градусов при вершине. При диаметре более 1200 мм днище составлено из двух конструктивных элементов – конического и кольцевого, который отбортовывается. Иногда кольцевая часть сваривается из стальных лепестков. 

Вернуться к списку статей

Источник

 îÿï3Ý ¾¥eN–Å^Š¢b‡©qœWÌyUþç -nG$y㈼)uéCÃ,!˜(Nó Ì‘`”ED° Cšæfž|:®.â_瓿¦¥.Öº é{(.Ô¤ñúƒf1>?د TJ±

endstream
endobj
143 0 obj>
endobj
144 0 obj>
endobj
145 0 obj>stream
H‰”U»ŽÛ0ìõ,s@´Çåò ¤º …ã; MRä÷3|ɔÏg_Š•)KܙݮX=O÷Ÿ¿²zþ3i¥‰Y;Q.Y
QEË$Qý~šŽÓ‡eº_£X-G¼(E5—«V,L&*4¥¤Z~ágÄrȗ¿Ó;u·üÌû¥ïg£f6’QÆZ²}+q6ï}ÐFµ±ñµÜç8bj8‡_ÙUD[Y9Aæc¥õ‚Ùþð>6øb_Soà[ˆ@:¸7C„
*t¹JÎé·i-E¾‘VÜkysô|þ²v迎PÜÚ­0Ÿ–‰] ƒ½X19Ùâ:¸â¤ª”Ôõ·!³JŒ%³Š«µ^Å}j¢”/—J×>†«µ£u©Ì>¿õ
©]NëZ =ÌU„,P¼›a‡‡æšÜ#[ŸÈq÷}ù20Hdƒ·’ 1•Æ >fOã±_ù¬bÄæ£&võO]Ëà¯n_Ùt”¡Žÿ£l/9™ÅQr&¾¡ZxDŽR¬²kFY3TÚ¦7ĨâzNÌ §t9û!©c`7ÛSúw&š#ºmæÒ.hï_À$=ëü÷Í/étØe#ض.O¨Ö¿±®ŒÙî×`žúøfKz“‹e›«ŠÉGb¾Ÿñ6^#všÃÆD%ŽázTkëÌ*Aim}±j³î`¦­žnÌ-ãÖ¡°v³ÐúvF÷ãêËüA‡€0JÎçØå’-ƓW
Fè¥ñ4~{ç^Ž#y©_9ïDæï®*>Ö%Òn zëCi¼§±:5¶êŸ Ñ£ ±
endstream
endobj
146 0 obj>stream
H‰ÄU»’Û0ìý,/…𐜹Q•*µºL
Yg™IßÀ‡CibŸ/M
ڔ@ ‹]B@D6ËvúöŠÎ¿¡iöä!œeÉ‘¬Öuž85­jž$}ØĤë*û؝#:”ù÷ó÷åëéó²cÍr=Y„ì
šåË 5í‹ù´üP»¯vGͬмžÑxA‘ÉbY®%ՄÛÝ[xwó~Òø¶‡?k݇tÓó]ê!sárÊÑСëÂÛÎ-¦‰“™Ê/ÇÑPö` É,?ï 1֙I–x$Œ—`«K­”n踔:ˆkΘ’ªó“dZCH€ñ9PÞZl$ÑÕlŠ¡±_;yló±iwýºW̃Ä|¤XèfIÏiì§ížRûQŠ~ÜcŠ¸K!’ViÉ»°’}’¬§{qÇkðwÍT éuÊ9?§YðEf¡ôd8ÜA¹0,Å°$gᎄ+ŽõÉ3‹

{/˜4úò®ú|/ 0ìʯÛ;$ž4ͼ¥÷µKÐv¼ø¶hBÈøåvanžWÎÖd¨‰1~vžøü
˜ ü‚ç’>ùu
{Öð^÷ä0FøÛýî¾¥ÏB)ç¸âÚk$%NgLh ?ÏÒ2[=Z«i¥šü–ebº°¼_°}©f¯Ts*§;.ytuä*m4r6=­Jp}xJVºÍŠn駱oË?÷Ê¥Ó_êº?5®î˸ì…ðò~îÒ£¶·dêÉ1NrAܛ¸bÚN’rUp´÷ÿOpj‹^D¦o=n
Ž¹ÉE‰¹íý×aÇÆù­òC@RØО-kÀi‡&ז%ò,

)´³›D=mÖ£É(ë$´,²ß”ñ¾–˜¨÷7ˆŒcMÜq„îÃ8„Öw^N…ë¿Ò7a֓³ñË5¦Ç2x|·tê4Šónµè¼ÀÂ?
¢ê
endstream
endobj
150 0 obj>stream
H‰œU=Û0Ýó+4^šÕ%8xºéfoEǹèÿ_KQ”b;ÎÁî DNh¾Ç÷(Q«q¾¼¨ã×å×8:eÔøyÑ`Qi5¾]:
Z»óûUې†.@ŸwÓÐÞá’=]iáÐE~tùãƒ~ “ƒoCçjèÜRÐK1
Æ÷Œì2BBÖ˜›ƒ˜­~(±’Ë€Žgr™V¦!®}û¡ó^95•ËµD®GX[ɤ”¤^uü©jR ¦¤ô¨Q—´”Þ-
µ™…Ú1–È•©©•˜°¤Z!6>
ÓlÀœyfMi9Ú[ZN$¢z¿+‰©’x»‡Só3VÆüýĎ®0ì«þÂTˆiQJ’Ôý¢´éŸK,ÍÔÚhE!Ú3Z±œëºxz¶œ˜ûeY)i.ûhÇƗßèج`¸S%4{qê*ûéÞ¸peÄ=ßÃ])—‚ÓÚÒ|[-Äô_Ždé̃#îûT±¦º­[q„Õ—cêöÞhY•°QåáZúù â®ÆÀvºcÅ4€>xXY¨­Hèä壭Çz.B…v«K¹çB8á­Ù»Sª’nÛ6ÇΧÛ
àýAZ³É9ÉlÚ
« ۛԙo¨u!ÒPyh˜dS›0×2 ‘§W˼‘‰i7†„x¢„ú’À Žß¥¼
endstream
endobj
151 0 obj>
endobj
152 0 obj>
endobj
153 0 obj[/ICCBased 160 0 R]
endobj
154 0 obj>stream
H‰T‘?oƒ0Åw>ō­:l)bI:0ô
íîØE*Æ20ðíkûh¢ýž}¾çwì]*ÓÏÀÞݨjœ¡ív8‹SWìzÝ«y£¸ªAZ`¾¸^§‡Ê´#œN ûð›ÓìVxhšâ)}öæ4ºÞt^Éùç—WêÅÚÐ̐BY‚Æ6açi_å€Àbá]lV‹À#g[ïQãd¥B’M‡pJ¹Ðeø¢4úÿ~RPÕµUßÒ%þX~§óì¹´“‘DJ¤ˆ8QK´‹´çD‡HE)/ˆÑ±L¼ƒ­—øëLFîF’kóksjÍ3jVDq¿¹»l÷ÒMá‘a ·ÐÔâœÏ3N)¦òê
ÞiG¢ _ò+À ˒-

Читайте также:  Операция на сосудах носа

endstream
endobj
155 0 obj>
endobj
156 0 obj>stream
H‰¤T=oÜ0ÝïWhL€œJQ´à¦N½îÜÞ sþ~)‰LdÝ%¶ÑA– S|Ôã{tfºÀb4`¦Ÿ‡gÀ4ðšOÓëáÇ4¡q5`ôÀ‘™æròÞLï‡Ìc½àêÇÿä±Ä
åFfˆø7Ã,!šBBpv¸€H)¯“Bä؇.ã’
%¡9Hˍ€4öùÂÆ|9$I—.BrÞÿ(¼w¤{ëi‘þé&[.“!åž9ßXW9ŸeŸïãëݦWäÚ±FTa¬° ^ŸTc•Õ{%¡Æl;…òV@¼
ÎY0Sÿôä·ál4F¯ZöÇ÷ªÝm>0P¼áÖñ½asF0dÇÁËLôž%πÎҘõö&ŒûÓyqLHvÉIÚÛé€mûŠ3^¸² ¶ ÕE=S½¥ÌÐõô{úµT/~ßAZHÅ©Õ®‘ʹ@u.ŒãJþ¦9!R#ù^Ükš£Ft—^p!|m8ºk8úœyÞ$PRE
§£…°±À£ñÒ0*Íû
#X—ötͯtM
‹qÙ»¦Û²BR
ƕ
“¡±*­LýYT焝K3r‹Í? F+«™
endstream
endobj
157 0 obj>stream
H‰”UK1¾Ï¯È±+Ñ4;i遖Pç¶âÐt¢ Ô;ñ0ÓéÐ.O“ØþüøœtÕ¶NY՛ }BeT»mèÓ5õÐ~kVmk«ÞhE­1m‹Ö8Ü$‰[W7uڇYØ4À’ž ‘m_EE­²ÎA-Ë×(„¬cRè²Ï’Î!ĢFY§–$ìt…4Øê°ä`Ör2´rV¿›§…z­Ì+‡êáSû~”Ÿ×֏ò+5öXl_”i2:ÄÿÉ4¡XîPà„üBÀ‰I!Zð2×`î±+úG!3‰©Èr‚Ãë‹n_Ïb¸ŒJeA½°b¬T>“€`öÃûªèwt€—Ííò¢kŒ‡û :§P«Í9¨îLӀƖûÕ¹ûq]Œ¯w¯t‰#¾m+Öf7ƒµÛ|h’&ÿ˜yüÔ©ß’KÑ­úÞìš7íÍ9ª¦|MORŒ.ÕPè ؀î¬Î¹Ÿ,zM;«¾#¬8±1B
NÇLF–†S`z.ܸ)/èÿ=GÃÜb7õƒ8ïv—JSéþ§;ò%@¡(ou°¥—´AÐÎßa©/¾ØöÅ_Ò4 UØ`Æ°s`ÅbJÐà)0á.LåôL)1”Q‘oÇ2Ö;ÂÆ!²qbö©ÿbXC%dƒ:ڜ÷ØR›Ýøh
ë ºS³zw²jû³ù(ýòWýò>šôõãg

h1)&]LÈKAeŠÃÔÊ}¦;FKYZ÷åf^‚¬èý%”ò]§Q:ÊÆ¢Êٔ¯q¥~ˆ}1ö„]›(ï¿Ù)1ÊÈSV
³‹¶E©QíŽqú‰=m§óIîmSá”FÆ݆Ȼ ͧk¥’bJîѪPxå9ÐÄt@ 3í4^¸ü¿vœµPH0&ÃLšª_=çð–X¬óÀ
pÑsO©e.V2@yÑ@±af®ø/À $g«¼
endstream
endobj
159 0 obj>stream
H‰œUMkÝ0¼ûWèØ@½•VZ}€ñ¡´—Þ
‚B/n^ @úÿ]Y²Ÿe¿8Ncifwvv%)žšV‚”(âÐt̓D;ôñ¹ù›·F
gSBiÐ(T ›[ñÚ|¼­P´¼øC‚ÎKpN’ˆ/¼—í©°ýNˆo12‹ˆç+X^/°_€Þ0–1*c ñùø#’=gm‘—êóى‚Îg3›@[“µÖ‚­ùláӏÌç2¯ÓéTs#KyM-WyªÂë’••r©Ú%Žâ8gþN˜üÎuˋ›Â*3•Çç0”¨ýÂ6ՄÉ[-ÙqW‘½ëîaå1ä„(%t*uæåh«×€4YÏÆQê]WÊ7ô-éJ &v¶o¹xißõ-vsÀûøkQ¯»f·À8E¥Ô0ÔS&+Ræ`»T]8JIÖ=ü·ex`]bðgÏ2žÀ1 ݪaI¾’ôu£i鏚&`4$äE§….ä,,xð~G—&¢Ï´¢&?#êËcLixO¦§c΍·Ðú”M‡ÚWêIƒ¹LëxIÉ Á‡*’Ø-}n§Ô¤Æ—žr— ̓׷weL2c-¿8f4Ëü2aù4,ÒY9aÊtˆ”c×?Ó[„zƒà¢f„ø’À Ú֊
endstream
endobj
160 0 obj>stream
H‰œ–yTSwÇoɞ•°Ãc
[€°5la‘QIBHØADED„ª•2ÖmtFOE.®c­Ö}êÒõ0êè8´×Ž8GNg¦Óïï÷9÷wïïÝß½÷ó  ‘¥ªµÕ0 Ö ÏJŒÅb¤
2y­.-;!à’ÆK°ZÜ ü‹ž^i½”LÊÀ0ðÿ‰-×é
@8(”µrœ;q®ª7èLöœy¥•&†Qëñq¶4±jž½ç|æ9ÚÄ
V³)gB£0ñiœWו8#©8wÕ©•õ8_Å٥ʨQãüÜ«QÊj@é&»A)/ÇÙgº>’K‚ó ÈtÕ;ú”
Ó¥$ÕºF½ZUnÀÜå˜(4TŒ%)뫔ƒ0C&¯”阤Z£“i˜¿óœ8¦Úbx‘ƒE¡ÁÁBÑ;…ú¯›¿P¦ÞÎӓ̹žAüom?çW=
€x¯Íú·¶Ò- Œ¯Àòæ[›Ëû 0ñ¾¾øÎ}ø¦y)7ta¾¾õõõ>j¥ÜÇTÐ7úŸ¿@ï¼ÏÇtܛò`qÊ2™±Ê€™ê&¯®ª6ê±ZL®Ä„?â_øóyxg)˔z¥ÈçL­UáíÖ*ÔuµSkÿSeØO4?׸¸c¯¯Ø°.ò ò· åÒ R´
߁Þô-•’2ð5ßáÞüÜÏ ú÷Sá>Ó£V­š‹“då`r£¾n~ÏôY &à+`œ;ÂA4ˆÉ 䀰ÈA9Ð =¨- t°lÃ`;»Á~pŒƒÁ ðGp| ®[`Lƒ‡`¯ “AˆYA+äùCb(Š‡R¡,¨ *T2B-Ð
¨ê‡†¡Ðnè÷ÐQètº}MA ï —0Óal»Á¾°ŽSàx ¬‚kà&¸^Á£ð>ø0|>_ƒ’á‡ð,ÂG!”F$H:Rˆ”!z¤éF‘Qd?r9‹A&‘GȔˆrQ¢áhš‹ÊÑ´íE‡Ñ]èaô4zBgÐ×Á–àE#H ‹*B=¡‹0HØIøˆp†p0MxJ$ùD1„˜D, V›‰½Ä­ÄÄãÄKÄ»ÄY‰dEò”EÒI2’ÔEÚBÚGúŒt™4MzN¦‘Èþär!YKî ’÷?%_&ß#¿¢°(®”0J:EAi¤ôQÆ(Ç()ӔWT6U@ æP+¨íÔ!ê~êêmêæD¥eÒÔ´å´!ÚïhŸÓ¦h/躒]B/¢éëèҏӿ¢?a0nŒhF!ÃÀXÇØÍ8Åøšñ܌kæc&5S˜µ™˜6»lö˜Iaº2c˜K™MÌAæ!æEæ#…僰d¬VÖë(ëk–Íe‹Øél
»—½‡}Ž}ŸCâ¸qâ9
N’çÎ)Î].ÂuæJ¸rî
î÷wšGä xR^¯‡÷[ÞoƜchžgÞ`>bþ‰ù$á»ñ¥ü*~ÿ ÿ:ÿ¥…EŒ…ÒbÅ~‹ËÏ,m,£-•–Ý–,¯Y¾´Â¬â­*­6X[ݱF­=­3­ë­·YŸ±~dó ·‘ÛtÛ´¹iÛzÚfÙ6Û~`{ÁvÖÎÞ.ÑNg·Åî”Ý#{¾}´}…ý€ý§ö¸‘j‡‡ÏþŠ™c1X6„Æfm“Ž;’_9 œr:œ8Ýq¦:‹ËœœO:ϸ8¸¤¹´¸ìu¹éJq»–»nv=ëúÌMà–ï¶ÊmÜí¾ÀR 4 ö
n»3Ü£ÜkÜGݯz=ĕ[=¾ô„=ƒBº0FX’Ü+œòáû¤útøŒûG”,ê}çïé/÷ñ¿ÀHh8ðm W 2p[àŸƒ¸AiA«‚Ný#8$X¼?øAˆKHIÈ{!7Ä

Источник

Оглавление
1. Эллиптические днища
2. Торосферические днища
3. Расчет эллиптических и торосферических днищ

Конструкция любого герметичного сосуда или аппарата имеет два днища, которые привариваются к обечайке корпуса или к корпусным фланцам. В зависимости от технических требований емкости могут комплектоваться различными типами днищ: эллиптическими, сферическими, плоскими, коническими.

В различных отраслях промышленности (нефтегазовой, химической, пищевой) считается, что наиболее оптимальной конструкцией днищ является эллиптическая, так как за счет геометрической формы она обладает высокими прочностными характеристиками, хорошо выдерживает перепады давления в емкости и гидродинамические удары (например, в ресиверах и воздухосборниках).

В данной статье мы подробно рассмотрим конструктивные отличия и особенности применения, конструкции и изготовления схожих внешне эллиптических и торосферических днищ.

Особенности применения, конструкции и производства эллиптических днищ

Эллиптические днища предназначены для эксплуатации при высоком давлении до 16 МПа в качестве деталей емкостей и аппаратов, (особенно подлежащих регистрации в Ростехнадзоре), ресиверов, сепараторов, отстойников, котлов, реакторов и реакторных колонн, а также заглушек на магистральных трубопроводах (диаметром до 720 мм.) и т.д.

Готовое эллиптическое днище имеет две части: выпуклый эллипсоид и цилиндрическую отбортованную обечайку (борт). Благодаря своей форме, а именно, постепенному и плавному уменьшению радиуса кривизны эллиптической части в сторону бортов, достигается равномерное и более эффективное распределение изгибных напряжений без их концентрации, что позволяет эксплуатировать эти днища при высоком давлении.

Корпус технологического аппарата приваривается к цилиндрической обечайке, которая необходима для того, чтобы сварной шов не проходил слишком близко к изогнутой части, так как это приводит к увеличению напряжений на днище.

Производство эллиптических днищ

Для получения нужной формы могут использоваться технологии горячей или холодной штамповки.

Днища изготавливаются из листового металлопроката, а именно, круглой плоской заготовки, которой придается нужные форма и габариты согласно ГОСТ 6533-78. Также возможен выпуск эллиптических днищ не типовых размеров и размеров, которые применяются в аппаратах высокого давления, как например, в реакторах АЭС.

В зависимости от технологии изготовления днища диаметром до 1200-1500 мм производятся как из цельной заготовки (без сварных швов), которую получают из листового металлопроката шириной 1500-2000 мм, так и из лепестков. Если производственные мощности завода позволяют, даже днища диаметром до 4000 мм могут изготавливаться из цельной заготовки, полученной из металлопроката шириной 4500-5000 мм.

Если заготовки состоят из нескольких сваренных между собой частей, то расстояние от оси заготовки до центра шва (l1 и l2) зависит от расположения шва. Так, для вариантов а, б, г, е и м это расстояние не должно превышать 1/5 диаметра днища. В вариантах в, д, ж, и, к, л – не менее 1/5. (см. рис. 1 по ГОСТ 34347-2017)

Рисунок 1. Расположение сварных швов от оси заготовки

Расположение швов в заготовках эллиптических днищ

Горячая штамповка осуществляется согласно СТО 00220256-001-2005, которым регламентируется выпуск днищ с толщиной стенки 4-60 мм для емкостей с диаметром 400-4000 мм.

Читайте также:  Песок в сосудах рисунки

Этот метод представляет собой предварительный нагрев заготовки с последующим выдавливанием на гидравлических прессах необходимой формы, а именно, диаметра бортов и глубины эллиптической части.

В зависимости от толщины заготовки и марки стали на производстве выбирается температурный режим начала (600-1180ºС) и окончания (550-950ºС) штамповки и время выдержки заготовки (1-2,5 минуты на 1 мм толщины).

Для придания заготовке нужных габаритов в заводских условиях рассчитывается усилие пресса, которое необходимо для получения заданных габаритных размеров эллиптических днищ. Оно (усилие) рассчитывается по формуле:

P=π x DДН х S x σВ х n, где:
DДН – средний диаметр днища, мм
S – толщина заготовки, мм
σВ – временное сопротивление разрыву материала заготовки при температуре штамповки, кгс/см2
n – поправочный коэффициент в зависимости от коэффициента вытяжки (m=Dднища/Dзаготовки)

Благодаря точным и правильным расчетам в процессе производства достигается равномерное распределение давления и изменение радиуса заготовки от бортов к центру, а значит, может гарантироваться высокое качество днищ с соблюдением требуемых геометрических размеров.

Технология холодного штампования отличается от горячей штамповки лишь отсутствием предварительного нагрева заготовок. Подробно о данном методе Вы можете прочитать здесь.

Специфика торосферических днищ

Торосферические днища изготавливаются на диаметр от 320 мм до 8000 мм и толщиной стенки от 2 мм до 40 мм.

Они являются частным случаем сферических днищ: для них также характерно, что R≤D, но в конструкции предусмотрен тороидальный переход с радиусом r, то есть днище состоит из двух частей – элементов тора и сферы. Торовая часть – это цилиндрический “борт” днища, а сферическая – выпуклый элемент. Из-за “сплюснутой” формы сферы многие специалисты говорят о трех составляющих торосферических днищ – это плоская (центральная) часть, торовая переходная часть от сферы к цилиндрической части (бортам) и цилиндрический элемент.

В зависимости от эксплуатационных особенностей сосудов и емкостей, торосферические днища выпускаются в трех основных конструктивных исполнениях:

Тип днища Схема Геометрические характеристики
Тип А Торосферическое днище, тип А R≈ D
s = 4…26 mm
r ≥ 0,095 D
h ≥ 3,5 s
H = h + (≥0,2D)
Тип В Торосферическое днище, тип В R≈ 0,9D
s = 4…26 mm
r ≥ 0,170 D
h ≥ 3,5 s
H = h + (≥0,25D)
Тип С Торосферическое днище, тип С R ≈ 0,8D
s = 4…26 mm
r ≥ 0,150 D
h ≥ 3,5 s
H = h + (≥0,255D)
подробную информацию смотрите здесь

Производство торосферических днищ

При изготовлении применяются такие методы как холодная штамповка/выдавливание или фланжирование с последующей термообработкой. Традиционно сферическая часть производится штамповкой или с использованием прессов, а цилиндрическая – с применением роликов разного диаметра (метод фланжирования). Днища большого диаметра (более 2000 мм) могут быть полностью изготовлены при помощи технологии фланжирования. Оба способа позволяют выпускать торосферические днища произвольных размеров по требованию заказчика.

Как и в случае с эллиптическими днищами, торосферические производятся из заготовок, которые, в зависимости от требуемого диаметра, могут быть бесшовными или сварными. Расположение сварного шва в заготовках также регламентируется ГОСТом 34347-2017 (см. рис. 1).

Процесс изготовления происходит поэтапно: сначала на прессах выдавливается сфера, радиус которой влияет на ее высоту: для меньшего радиуса сферы требуется большая высота, и наоборот. Далее на фланжировочных машинах формируется радиус отбортовки, то есть переход от сферы к цилиндрическим бортам, и непосредственно сами борта. Завершающим этапом является термообработка, которая снимает напряжения металла и повышает механические свойства металла.

За счет комбинированного способа изготовления торосферических днищ, они могут выпускаться любого диаметра без типизации габаритов, так как не требуется специальная оснастка. Максимальная геометрическая точность размеров и отсутствие необходимости в удалении окалин также являются существенными преимуществами данной технологии.

Читайте также:  Уплотненные стенки сосудов селезенки

Расчет эллиптических и торосферических днищ

При проектировании торосферических и эллиптических днищ, а именно, для расчета габаритных размеров и воспринимаемого давления, следует руководствоваться расчетными схемами, приведенными в ГОСТ 34233.2-2017 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек”:

Учитываются необходимые габаритные размеры, расчетная температура, допускаемое напряжение металла, прибавки к размерам и другие параметры.

Для расчета толщины днища и допускаемого избыточного давления применяются следующие формулы:

  Расчет толщины днища Допускаемое давление
Эллиптические днища  S1≥S1p+C, где
S1p=p+R / 2ϕ(δ)-0,5p
[p]=2[δ]p(s1-c) / R-0,5(s1-c)
Торосферические днища S1≥S1p+C, где
S1p=pD1β1 / 2ϕ[δ]
[p] = 2(s1-c)ϕ[δ] / D1β1
D – диаметр днища, с- сумма прибавок к расчетным толщинам, c1 – прибавка для компенсации коррозии/эрозии, p – расчетное давление, [p] – допускаемое давление, s – исполнительная толщина обечайки сосуда, s1p – расчетная толщина днища, s1 – исполнительная толщина днища, β, β1 – коэффициенты формы днищ, [δ] – допустимое напряжение при расчетной температуре, ϕ – коэффициенты прочности сварных швов

За счет схожести параметров зачастую встает вопрос, какой тип днища выдержит большее давление при равных геометрических параметрах.

Одним из способов расчетов является расчет днищ по допускаемому напряжению, которое регламентируется требованиями ГОСТ 34233.1-2017 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования” (Приложение А).

Для примера, были проведены экспериментальные расчеты эллиптических и торосферических днищ при равных технических параметрах:

Параметры Эллиптическое днище Торосферическое днище
Диаметр внутренний Dвн, мм 2000 2000
Толщина s, мм 10 10
Высота выпуклой части 0,25Dвн 0,25Dвн
Внутренний радиус отбортовки, мм 350
Внутренний радиус кривизны центральной части, мм 2000
Материал 09Г2С
Температура, ºС 20

Для наглядного изображения воспринимаемых напряжений на оба типа днищ одинакового диаметра и работающих при одинаковом давлении были построены карты распределения напряжений:

На картах распределения напряжений видно, что при заданных одинаковых габаритных размерах эллиптическое днище подвержено меньшему напряжению:

Давление Максимальное напряжение в днище, МПа Норма допускаемого напряжения
по ГОСТ 34233.1-2017, МПа
Эллиптическом Торосферическом
0,5 МПа 72,44 115,7 196
1,2 МПа 173,9 277,7
2,0 МПа 289,8 462,8

Выполненные расчеты подтверждают, что конструктивные особенности эллиптических днищ позволяют выдерживать бОльшее давление по сравнению с торосферическими, а значит, они в большей степени применимы в емкостях и аппаратах высокого давления. К тому же, проведенные расчеты показали, что при одинаковом давлении эллиптические днища можно изготавливать меньшей толщины (по сравнению с торосферическими).

Вывод

Несмотря на существенные различия между эллиптическими и торосферическими днищами и отличительные преимущества каждого, оба типа находят свое специфическое применение в различных отраслях. Обе конструкции производятся способами, которые обеспечивают сохранение геометрических форм и герметичности технологического аппарата, котла или трубопровода высокого давления на протяжении всего срока службы изделий.

Список используемой литературы
ГОСТ 34347-2017 “Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия”
ГОСТ 34233.2-2017 “Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек”
Бердник В.М., Владимиров Б.Е., Коломиец Р.В. Расчет и конструирование тонкостенных аппаратов пищевых, химических и нефтехимических производств. Новочеркасск, 2013.
Лизин В.Т., Пяткин В.А. Проектирование тонкостенных конструкций. Москва, 1976.
Беляев В.М., Миронов В.М. Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли. Тонкостенные сосуды и аппараты химических производств. Томск, 2016 г.
Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М., 2016.
Тимошенко С.П. Курс теории упругости. Киев, 1972.

Источник