剖分环式快开门压力容器的有限元分析

舒安庆，李昕阳, 唐方雄

(武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉 430205)

0 引 言

由于快开式压力容器具有启闭时间短，物料装卸方便等特点，因此得到广泛地应用，如化学生产中的硫化罐、医用的高压氧舱、食品工业中的灭菌罐等.根据结构的不同，快开装置主要分为卡箍式、齿啮式、压紧式、剖分环式和移动类五大类[1].国内暂时没有各类快开门结构的设计计算相关标准可供选择,因此只能参考类似结构的设计标准或者国外标准，如我国的GB150-2011《钢制压力容器》中关于“卡箍紧固结构”计算方法，日本的JIS B4732-1993《压力容器快速开关盖装置》等标准来进行设计计算[2].

为研究剖分式快开门结构的受力特性和应力分布规律，本文运用有限元分析软件ANSYS对已知尺寸的立式高压装置快开门进行了数值模拟分析.通过分析得到该快开门装置的应力云图，找到应力比较集中的部分，并用JB4732-1995标准对高应力区进行强度校核.

1 剖分环式快开装置的结构

剖分环式快开结构的特点是由剖分环承受内压产生的轴向力，采用全自紧式密封结构，通过张开和收拢剖分环实现快开.剖分环式快开装置的结构一般由筒体、剖分环、平盖、衬环、O型圈和安全联锁装置等组成，如图1所示，该结构可用于压力很高的场合[1].

计算模型的设计参数：内径560 mm，设计压力45 MPa,设计温度20 ℃，筒体材料为WCB，剖分环材料为35#，平盖材料为25Cr2Mo1V.在设计温度下的材料许用应力Sm分别为120 MPa、315 MPa、785 MPa.模型的总体设计按常规设计方法进行.

图1 剖分环式快开装置Fig.1 The split quick closure device注：1——筒体端部；……