封头多数是用在压力容器的锅炉中的,所以需要承受的压力是可想而知的,而且设备在运行的过程中,对封头产生的压力肯定也会有变化的。那么对于碟形封头来说,承受的这些不断变化的压力后,它又有什么改变吗? 这就要从碟形封头的结构说起,它主要是由球面部分、直边段以及过渡区三部分组成的,我们可以看到碟形封头过渡区的两端经线曲率半径是出现变化的,而过渡区与球面部分连接和直边段就会出现边缘应力。虽然大小不同,但是它们的圆心却是在同一轴线上,所以在变径的时候,还是要以轴线计算管子位置。 由此可见其实碟形封头边缘应力的大小,其实是与过渡区半径与球面半径的比值有关的,而且比值越小,曲率半径突变的就越厉害,产生的边缘应力也就越大。所以为了降低这种边缘应力,就设置的过渡区。
直边部分存在的目的就是为了防止边缘应力作用在封头和筒体连接的焊缝上,对设备造城不必要的损害。锥体的主体部分由于受到内压的作用,薄膜应力会发生在大端;对小端,它的厚度在任何情况下也不能不连接锥客的厚度还要小。但过渡环壳的存在降低了封头的深度,方便了成型加工,且压制蝶形封头的刚模加工简单,使蝶形封头的适用范围较为广泛。 综上可见,碟形封头的结构都是为了能在强大的压力作用下,同样能发挥很好的作用而设计的,完全可以放心使用。
碟形封头大的机械缺点是它的折边半径 r 较小,这个折边区的存在使头部的经线不连续,造成较大的经线弯曲应力和周向压缩压力。然而r/R 越小,折边区域的这些应力就越大,因此出现圆周裂纹的可能性就越大。受外压的碟形封头,设计步骤与椭圆形封头设计步骤相同,仅是D0为碟形封头球面部分外半径。 当r=0时,碟形封头变成没有折边的球形盖,断点局部会出现峰值应力,封头的力学性能不好,断点处的焊缝会成为危险源,封头与筒体的角焊缝为全熔透结构。 在压力容器中,使用锥形头是为了使锥形外壳有利于流体的排出和均匀分布。就锥头的机械特性而言,锥顶部分的强度很高,一般不用在锥顶开孔。