一种单壳多层混合式球形储罐及其制造工艺

摘要

一种单壳多层混合式球形储罐及其制造工艺，包括预留有人孔和进出料口的混合式壳体，混合式壳体包括赤道带、温带和极板，其中，赤道带和温带采用橘瓣式，极板采用足球瓣式；混合式壳体内壁设置一层内衬层，混合式壳体外壁从内向外依次设置抗压层、抗拉层和防锈层和耐磨层。该储罐的结构也更加稳定，有效的增加了球形储罐的使用寿命。本发明加工过程简单，易于实施，并有效的提高了制造储罐时的材料利用率，减少了因工序复杂而造成的人力物力浪费问题。同时，增强了罐体的稳定性，保证了储罐的密封性，使它很难发生气体或液体的泄漏，一定程度上延续了球形储罐的服役寿命，降低了因泄露引发的爆炸、火灾等事故的可能性。

权利要求

1.一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，其特征在于，

首先，将钢板焊接成一个混合式壳体(1)，混合式壳体(1)包括赤道带、温带和极板，其中，赤道带和温带采用橘瓣式，极板采用足球瓣式；

其次，在混合式壳体(1)内壁设置内衬层(2)，然后将由高抗压复合材料制成的若干半球状壳体粘结至混合式壳体外壁，形成抗压层(3)；随之用高抗拉强度的复合材料将抗压层(3)缠绕，形成抗拉层(4)；再用水性防锈漆对抗拉层进行均匀喷涂，形成防锈层(5)；

最后，将耐磨陶瓷贴片拼接在防锈层外壁，形成耐磨层(6)；

所述混合式壳体顶部预留一个人孔(7)和进出料口(8)；

所述内衬层(2)通过以下过程设置：将球形耐高温充气式气囊从混合式壳体顶部的人孔(7)处放入，充气至其最大体积；同时，向气囊与混合式壳体之间挤入聚四氟乙烯，并利用局部电极加热法对混合式壳体的每一部分进行加热至聚四氟乙烯的熔点，气囊将聚四氟乙烯均匀挤压在混合式壳体内壁上，冷却，形成内衬层(2)。

2.根据权利要求1所述的一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，其特征在于，所述内衬层(2)的厚度为15-18mm。

3.根据权利要求1所述的一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，其特征在于，所述高抗压复合材料型号为XW-42。

4.根据权利要求1所述的一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，其特征在于，所述半球状壳体的半径为6cm，并且相邻半球状壳体之间无空隙。

5.根据权利要求1所述的一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，其特征在于，采用环氧树脂将半球状壳体粘接在混合式壳体外壁上。

6.根据权利要求1所述的一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，其特征在于，所述高抗拉强度的复合材料的型号为Q345B。

7.根据权利要求1所述的一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，其特征在于，所述耐磨陶瓷贴片为六边形。

8.一种采用权利要求1所述制造工艺制备的单壳多层混合式球形储罐，其特征在于，包括预留有人孔(7)和进出料口(8)的混合式壳体，混合式壳体包括赤道带、温带和极板，其中，赤道带和温带采用橘瓣式，极板采用足球瓣式；混合式壳体(1)内壁设置一层内衬层(2)，混合式壳体(1)外壁从内向外依次设置抗压层(3)、抗拉层(4)和防锈层(5)和耐磨层(6)。

说明书

一种单壳多层混合式球形储罐及其制造工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及球形储罐技术的工艺路线领域，特别涉及一种单壳多层混合式球形储罐及其制造工艺。

背景技术

[0002] 球形储罐是一种用来储存液体、气体或液化气体的压力容器。由于其具有壁厚薄，重量轻，用材少，造价低，占地面积少等优点，被广泛应用在石油、石化、化工、冶金等工业领域及一些其他行业。根据球壳形式分为足球瓣式，橘瓣式以及两者相结合的混合式，而足球瓣式焊缝布置复杂，施工组装困难，橘瓣式下料成型复杂，板材利用率低，所以一般采用二者相结合的混合式。混合式综合了两者的结构，具有分块数少，焊缝短，焊接工作量小以及板材利用率高等优点，巧妙的避开了缺陷，被广泛采用。根据球壳层数将球罐分为单层球罐，多层球罐，双金属层球罐和双重壳球罐，且国内外应用最广泛的为单层球罐。但是，单层球罐结构较为简单，壁厚薄。而球罐大多储存易燃易爆或者有毒的介质，一旦发生事故，不仅会造成介质的泄露和释放，还会引发一系列的严重事故如中毒，污染等。对工厂工作人员、社会甚至国家带来不可估量的损失。

发明内容

[0003] 为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种简单、易操作的一种单壳多层混合式球形储罐及其制造工艺，通过多层结构设计，保证储罐在运输以及使用过程中密封性能好，结构安全稳定，整体综合性能好。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

[0005] 一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，首先，将钢板焊接成一个混合式壳体，混合式壳体包括赤道带、温带和极板，其中，赤道带和温带采用橘瓣式，极板采用足球瓣式；

[0006] 其次，在混合式壳体内壁设置内衬层，然后将由高抗压复合材料制成的若干半球状壳体粘结至混合式壳体外壁，形成抗压层；随之用高抗拉强度的复合材料将抗压层缠绕，形成抗拉层；再用水性防锈漆对抗拉层进行均匀喷涂，形成防锈层；

[0007] 最后，将耐磨陶瓷贴片拼接在防锈层外壁，形成耐磨层。

[0008] 本发明进一步的改进在于，所述混合式壳体顶部预留一个人孔和进出料口。

[0009] 本发明进一步的改进在于，所述内衬层通过以下过程设置：将球形耐高温充气式气囊从混合式壳体顶部的人孔处放入，充气至其最大体积；同时，向气囊与混合式壳体之间挤入聚四氟乙烯，并利用局部电极加热法对混合式壳体的每一部分进行加热至聚四氟乙烯的熔点，气囊将聚四氟乙烯均匀挤压在混合式壳体内壁上，冷却，形成内衬层。

[0010] 本发明进一步的改进在于，所述内衬层的厚度为15-18mm。

[0011] 本发明进一步的改进在于，所述高抗压复合材料型号为XW-42。

[0012] 本发明进一步的改进在于，所述半球状壳体的半径为6cm，并且相邻半球状壳体之间无空隙。

[0013] 本发明进一步的改进在于，采用环氧树脂将半球状壳体粘接在混合式壳体外壁上。

[0014] 本发明进一步的改进在于，所述高抗拉强度的复合材料的型号为Q345B。

[0015] 本发明进一步的改进在于，所述耐磨陶瓷贴片为六边形。

[0016] 一种单壳多层混合式球形储罐，包括预留有人孔和进出料口的混合式壳体，混合式壳体包括赤道带、温带和极板，其中，赤道带和温带采用橘瓣式，极板采用足球瓣式；混合式壳体内壁设置一层内衬层，混合式壳体外壁从内向外依次设置抗压层、抗拉层和防锈层和耐磨层。

[0017] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

[0018] 本发明中采用钢板焊接的混合式壳体即骨架层结构简单稳定，并且容易焊接；当压力过大而发生形变时，抗压层可储存一定的压力；抗拉层保证了储罐在运输和使用过程中不会因为内外拉力而造成储罐失效等问题；防锈层保证了储罐在使用过程中不受腐蚀因子影响，延续了储罐的使用寿命；耐磨层使储罐在运输过程或安装过程中不会因为与金属、地面或其他物体摩擦而造成严重的磨损。如此多层结构设计下，大大提高了球形储罐的密封性能，使其很难发生所存储气液体的泄漏。同时，储罐的结构也更加稳定，有效的增加了了球形储罐的使用寿命。本发明加工过程简单，易于实施，并有效的提高了制造储罐时的材料利用率，减少了因工序复杂而造成的人力物力浪费问题。同时，工艺路线的每一步环环相扣，增强了罐体的稳定性，保证了储罐的密封性，使它很难发生气体或液体的泄漏，一定程度上延续了球形储罐的服役寿命，降低了因泄露引发的爆炸、火灾等事故的可能性，保护了国家及人民的财产安全。

[0019] 进一步的，内衬层由聚四氟乙烯制成的纤维材料具有耐酸碱性强，抗腐蚀性好等优点，储存气体或液体时不会与它们进行反应，也不会造成它们的污染；

[0020] 进一步的，抗压层采用高抗压复合材料制成半球状小壳体粘结而成更有利于抗压，当压力过大而发生形变时，可储存一定的压力；抗拉层保证了储罐在运输和使用过程中不会因为内外拉力而造成储罐失效等问题；防锈层保证了储罐在使用过程中不受腐蚀因子影响，延续了储罐的使用寿命。

[0021] 进一步的，耐磨陶瓷贴片为六边形，这样可以将整个球面包起来。

[0022] 进一步的，抗压层表面因是半球状小壳体，凹凸不平，所以有利于抗拉层的缠绕。之后，将高抗拉强度的复合材料杂序缠绕在抗压层表面，直至储罐表面平整，形成抗拉层。
抗拉层缠绕时，抗压层表面凹凸不平易于缠绕，采用杂序缠绕直至球面平整。

[0023] 本发明中混合式壳体包括赤道带、温带和极板，其中，赤道带和温带采用橘瓣式，极板采用足球瓣式；混合式壳体内壁设置一层内衬层，混合式壳体外壁从内向外依次设置抗压层、抗拉层和防锈层和耐磨层。当压力过大而发生形变时，抗压层可储存一定的压力；抗拉层保证了储罐在运输和使用过程中不会因为内外拉力而造成储罐失效等问题；防锈层保证了储罐在使用过程中不受腐蚀因子影响，延续了储罐的使用寿命；耐磨层使储罐在运输过程或安装过程中不会因为与金属、地面或其他物体摩擦而造成严重的磨损。该结构能大大提高了球形储罐的密封性能，使其很难发生所存储气液体的泄漏。同时，储罐的结构也更加稳定，有效的增加了了球形储罐的使用寿命。

附图说明

[0024] 图1为骨架层结构示意图；

[0025] 图2为抗压层结构示意图；

[0026] 图3为抗压层整体结构；

[0027] 图4为本发明结构示意图；

[0028] 图5为图4的俯视图。

[0029] 图6为本发明制造工艺路线示意图；

[0030] 图7为对钢板的局部进行电极加热示意图；

[0031] 图8为抗压层与抗拉层形成的工艺路线。

[0032] 图中，1 为混合式壳体，2 为内衬层，3 为抗压层，4 为抗拉层，5 为防锈层，6 为耐磨层，7 为人孔，8 为进出料口，9 为上级板，10 为下极板，11 为上温带，12 为下温带，13 为赤道带。
具体实施方案

[0033] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

[0034] 一种单壳多层混合式球形储罐的制造工艺，具体如下：

[0035] 首先，参见图1和6，采用焊接技术将钢板焊接成一个混合式壳体1，混合式壳体1包括赤道带13、温带和极板，其中，赤道带和温带采用橘瓣式，极板采用足球瓣式；温带包括上温带11和下温带12；极板包括上级板9和下极板10。在混合式壳体顶部焊接预留一个人孔7和进出料口8。

[0036] 其次，参见图6和图7，将球形耐高温充气式气囊从混合式壳体顶部的人孔7处放入，充气至其最大体积；同时，向气囊与混合式壳体之间挤入由聚四氟乙烯高温挤压制成的纤维材料，具体由聚四氟乙烯经过熔体纺丝法制成的纤维材料，并利用局部电极加热法对混合式壳体的每一部分进行加热至聚四氟乙烯的熔点(350℃左右)，气囊将聚四氟乙烯均匀挤压在混合式壳体内壁上，冷却，形成内衬层2；局部加热时，在选定的区域的两端分别接入正极和负极电源，如图7所示，选定球壳的左下部分，在下极板中央接入负极，赤道带左方中央接入正极，开通电源，进行加热；之后在转换区域，直至整个球罐形成内衬层，且加热区域可自行选择，方便易操作即可；紧接着将气囊放气，抽出；其中，气囊充气至体积最大时的半径比混合式壳体1的半径小15-18mm，即所述内衬层2的厚度为15-18mm。

[0037] 然后将由高抗压复合材料制成的若干半球状壳体采用环氧树脂(室温固化耐高温粘结剂)粘结至混合式壳体外壁，半球状壳体的半径为6cm，并且相邻半球状壳体之间无空隙，形成抗压层3；随之用高抗拉强度的复合材料将抗压层3缠绕，形成抗拉层4；参见图8，图8为抗压层与抗拉层形成的工艺路线，先将高抗压复合材料制成一定数量的半球状小壳体，再将环氧树脂(室温固化耐高温粘结剂)均匀涂在钢板表面，最后把小壳体粘结在钢板表面，形成抗压层，且抗压层表面因是半球状小壳体，凹凸不平，所以有利于抗拉层的缠绕。之后，再将高抗拉强度的复合材料杂序缠绕在抗压层表面，直至储罐表面平整，形成抗拉层。
抗拉层缠绕时，抗压层表面凹凸不平易于缠绕，采用杂序缠绕直至球面平整。

[0038] 再用水性防锈漆对抗拉层进行均匀喷涂(除人孔和进出料口外)，形成防锈层5；

[0039] 最后，先对六边形耐磨陶瓷贴片进行升温，然后将其拼接在防锈层外壁，形成耐磨层6。

[0040] 本发明中所述高抗压复合材料型号为XW-42；高抗拉强度的复合材料的型号为Q345B。

[0041] 参见图1和图4，本发明的单壳多层混合式球形储罐，包括预留有人孔7和进出料口8的混合式壳体，混合式壳体包括赤道带、温带和极板，其中，赤道带和温带采用橘瓣式，极板采用足球瓣式；混合式壳体1内壁设置一层内衬层2，混合式壳体1外壁从内向外依次设置抗压层3、抗拉层4和防锈层5和耐磨层6。

[0042] 如图2所示为抗压层的结构受力图，当外界压力施与球罐表面时，半球状小壳体会对它产生相等的反作用力，当压力过大时，半球状小壳体会发生一定的变形，在壳体内部储存一定的压力，有利于球形储罐抗压。

[0043] 如图3所示为抗压层的整体结构示意图。抗拉层采用具有高抗拉强度的复合材料缠绕而成，防锈(涂料)层采用水性防锈漆喷涂而成，耐磨层采用六边形耐磨陶瓷材料加热拼接而成，整体结构如图4所示，其俯视图见图5。