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玻璃钢阳极管,内衬
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恒德环保科技

时间 : 2022-04-02 22:42 浏览量 : 89

玻璃钢阳极管,内衬

前面已经叙述过玻璃钢承力后树脂要开裂这一事实,对于高压容器,一般认为渗漏压力约为极限压力的1/6,所以都用内衬来解决渗漏问题。内衬的种类很多,有橡胶类、热塑性塑料或金属等多种,也有用富树脂短切纤维毡玻璃钢作为衬里以防渗漏的。橡胶类内衬只作气密性考虑。金属和塑料内衬还兼作模胎之用,它需要有一定的厚度以承受制造过程中的外力,一般都是在现成规格中选用。在缠绕过程中,要使纤维排列得好而且初张力接近一致和控制树脂含量,总是施加一定的缠绕张力的,缠绕张力要力求均匀,并随着壁厚的增加而逐渐减少。这个张力使内衬受到压力,如果将内衬作为一个无限长筒体处理,这是偏于安全一边的,它的临界外压力为P=()E_(6·9-1)式中

E——内衬材料的弹性模量;

μ——内衬材料的泊松比;

t-—内衬厚度;

R——容器半径。

一般开始缠绕的张力约为极限强度的5~10%,缠完以后纤维张力约为极限强度的1%左右,或者说内衬所受的压力约为爆破压力的1%左右。以定型的40升铝内衬容器为例,爆破压力为600公

斤/厘米,容器半径为10厘米,内衬壁厚为4(1-0.1)×1%×600_=0.31厘米3t=107 × 108

这个计算是偏保守的,实际的失稳压力应大于理论计算值,因为内层玻璃钢已在逐步固化过程中而使铝衬不能自由变形而受到一定的约束,所以可以取小于0.31厘米的规格厚度,例如取!=0.25

厘米。如用软钢内衬,则!=0.22厘米或取0.2厘米。采用金属内衬时,由于金属的屈服点较高,多少对容器的强度有所帮助。下面就分析金属内衬对容器强度的帮助。

当容器承受压力到一定数量后,内衬即进入塑性状态。将容器分成两个脱离体:一个是内衬,它承受着内压p:及外压po;另一个是玻璃钢容器,它承受着内压po,内衬对玻璃钢的助力为p=p:-p。。以球形容器为例,其受力情况如图6-13所示,单元体上受着三向应力,图6-13 内衬受力图

第三向应力取内外压力的平均值,这样Ơ1=Ơ2 =PI-Pe R2t(6·9-2)os = - PI+ pe2内衬材料一般用铝、软钢或聚氯乙烯等材料,它们的应力应变图可以用完全塑性来描述,它的屈服条件可以用歪形能量理论(或称冯密苏斯条件)表述为(ơ1-ơ2)2+ (ơ2-ơ8)2+ (ơ8-ơ1)2=2ơ루(6·9-3)为了计算上的方便,也可以用最大剪应力理论(或称屈莱斯加条件)表述为(6・9-4)O1-08=ƠT对球形容器而言,因为o1=oa,二者是一致的。将(6·9-2)式代入(6·9-4)式得到BI-Bo R+Bi+Po =oI22(or- p1)壳Ap=pi-po=(6·9-5)

对于圆筒形容器的简身部分,也可以用同样的方法求解。在采用最大剪应力理论时,因为ơ2〈ơ1,只要将ơ1及oa代入(6·9-4)式,令以40升铝内衬玻璃钢高压气瓶为例,若取铝的屈服极限or=800公斤/厘米,壁厚为t=0.25厘米,半径R=10厘米,则在600公斤/厘米的设计爆破压力下,铝内衬的周向助力1ノp=(800-600)×1/1-를×1=5公斤/厘米:4040/仅占设计爆破压力600公斤/厘米的0.8%,在计算周向纤维缠绕层数时,不必扣除内衬的助力。

若将上例的铝衬换成同厚度的普通碳素钢内衬时,则其周向助力为1p=(2400-600)×1/1-1×1=45.5公斤/厘米40占到设计爆破压力的7.6%,不计内衬助力会使玻璃纤维用量偏大,这是不经济的。

内衬的纵向助力,要从封头形状进行计算,还作了一个假定,假设在内衬上处处都处在屈伏状态。对于现用的零周向应力封头而言,在均匀压力下,ơ1=0,而1在曲面上是一个变数,不能像上面一样简单地表达出内衬的助力。如图6-14表示了零周向应力封头内图6-14零周向应力封头衬的受力图,利用前面已得出的内衬受力图的曲线方程式,从纵向受力的平衡件求出壳面上的薄膜张力

引用一个新参数得出具体计算时,以列表计算较为方便,仍以40升的铝内衬玻璃钢气瓶为例(见表6-5),由于接嘴处的具体条件比较复杂,所以将前面的区间取得大些。

它占设计爆破压力的1.73%。如果使用钢内衬时,可以用同样的方法求得钢内衬的纵向助力p=93.4公斤/厘米,占设计爆破压力的15.6%,如果重量问题不是主要矛盾的话,使用钢内衬是恰当的,一方面内衬材料容易得到面且加工容易,另一方面至少可以节省10%的玻璃钢材料,对降低成本有利。


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