大型球罐热塑性成形技术

摘要

一种大型球罐的热塑性成形方法，先制成一个由5边或5边以上的等边形构成的球形内接多面体，在多面体下极板上预置加热用燃料及空气接管、燃烧喷嘴，在上极板配置排气阀，在多面体的壳体上配置温度传感器、内压传感器，设置柔性保温材料。在多面体下方设置绝热材料和环状柔性气囊；柔性气囊充气后将多面体抬起，燃烧喷嘴对多面体的壳体加热至热塑性变形温度后保温，排气阀调节壳内压力并实现胀压成形。本发明的有益效果是，大型球罐制造工艺简化，不需要大型中压设备、直焊缝便于自动焊接设备的利用，生产效率提高，成本降低，壳体中应力分布比较均匀，质量更好。

说明书

所属技术领域

本发明涉及球形压力容器制造技术，尤其是采用热塑性内压成形技术；本发明属于压力容器制造

技术领域。

背景技术

目前球形压力容器的制作工艺主要是先将球形容器划分成许多球瓣。再根据球瓣的尺寸下料；下料后进行冲压加工，使每块毛坯成形为球瓣的形状，再进行整体焊接。但是采用这种制造工艺存在着需要大型冲压设备、模具费用高、拼装工序复杂、接缝形位精度差、焊接成本高等缺点，导致球罐制造效率低、成本高。为了克服上述缺点，出现了先制成球内接多面体，再加压内胀成形或内部爆炸成形技术，由于该技术的复杂性和安全性、以及起重问题，一直没能用于大型球形压力容器的制作。

发明内容

为了解决通用球形压力容器制造中需要大型冲压设备、模具费用高、拼装工序复杂、接缝形位精度差、焊接成本高等缺点所导致球罐制造效率低、成本高问题，同时解决球内接多面体加压内胀成形或内部爆炸成形技术的复杂性和安全性、以及起重问题，本发明提供了一套球形压力容器制造技术。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将板材切割成5边或5边以上的等边形，它们能构成将要制造的球罐内接多面体；将未充气的环状柔性气囊平铺于地面，将柔性绝热材料均匀铺在气囊上面，构成多面体拼装平台后，再于绝热材料上面进行球形内接多面体的拼装及焊接，其中下极板及其相邻的板块在它处预先拼焊在一起，并在下极板上预置加热用燃料及空气接管，在上极板拼装之前，将燃烧喷嘴安装定位，在上极板配置排气阀；多面体焊接成形后，在壳体上配置温度传感器、内压传感器，外侧设置柔性保温材料。

向环状柔性气囊内通入压力空气，将多面体抬起；将空压机和燃料泵分别用管道与壳体内的燃烧喷嘴相连接，打开排气阀后，为燃烧喷嘴输送燃料和压力空气并使二者混合物充分燃烧，加热壳体，对燃料管和排气阀进行冷却以防失效；当壳体温度升高并与热塑性变形温度的差值小于100℃时，逐渐减小排气阀的开度，使壳体内的压力缓慢上升；当壳体温度均升高至热塑性变形温度并保温20～60分钟后，关闭排气阀，再将燃料管道关闭，根据内压传感器的指示和壳体膨胀量的要求，再逐渐将进入壳体内的空气流量减小至零，此时壳体内压力达到最大值，多面体被胀压成球形。

每个支柱均预制成两段，下段长度小于柔性气囊将球壳抬起的高度；当热塑性成形的球形容器冷却至常温，将所有支柱上端与球壳焊接后，放出气囊内的气体，球壳被支柱抬离地面；给球壳下方再平铺一个环状柔性气囊，为每个气囊充气，将球壳进一步抬高后，拼接每个支柱，放出气囊内的气体。

本实用新型的有益效果是，大型球罐制造工艺简化，不需要大型中压设备、直焊缝便于自动焊接设备的利用，生产效率提高，成本降低，壳体中应力分布比较均匀，质量更好。

附图说明

图1中1.空压机，2.燃料泵，3.柔性气囊，4.绝热材料，5.燃烧喷嘴，6.多面体，7.内力传感器，8.排气阀

具体实施方式

图1是一种由等边的正6边形和正5边形构成的球内接多面体，再热塑性胀压成球形的实施例，其具体制作过程为：将板材切割成正5边和正6边形；将未充气的环状柔性气囊(3)平铺于地面，将柔性绝热材料(4)均匀铺在柔性气囊(3)上面，构成多面体拼装平台后，再于绝热材料(4)的上面进行球形内接多面体(6)的拼装及焊接，其中下极板及其相邻的板块在它处预先拼焊在一起，并在下极板上预置加热用燃料及空气接管，在上极板拼装之前，将燃烧喷嘴(5)安装定位，在上极板配置排气阀(8)；多面体(6)焊接成形后，在壳体上配置温度传感器、内压传感器(7)，外侧设置柔性保温材料。

向环状柔性气囊(3)内通入压力空气，将多面体(6)抬起；将空压机(1)和燃料泵(2)分别用管道与壳体内的燃烧喷嘴(5)相连接，打开排气阀(8)后，为燃烧喷嘴(5)输送燃料和压力空气并使二者混合后充分燃烧，加热壳体，并对燃料管和排气阀(8)进行冷却以防失效；当壳体温度升高并与热塑性变形温度的差值小于100℃时，逐渐减小排气阀(8)的开度，使多面体(6)内的压力缓慢上升；当壳体各处温度均升高至热塑性变形温度并保温20～60分钟后，关闭排气阀(8)，再将燃料管道关闭，根据内力传感器(7)的指示和壳体膨胀量的要求，逐渐将进入多面体(6)内的空气流量减小至零，此时多面体(6)内压力达到最大值，多面体(6)被胀压成球形。

每个支柱均预制成两段，下段长度小于柔性气囊(3)将球壳抬起的高度；当热塑性成形的球形容器冷却至常温，将所有支柱上端与球壳焊接后，放出柔性气囊内(3)的气体，球壳被支柱抬离地面；给球壳下方再平铺一个环状柔性气囊(3)，为每个柔性气囊充气，将球壳进一步抬高后，拼接每个支柱，放出柔性气囊(3)内的气体。