标准椭圆形封头的几何形状

1、标准椭圆形封头的几何形状、尺寸和质量（ 1）封头的几何形状形成这种封头的母线是由1/4 椭圆线和一条平行于回转轴的短直线光滑连接而成，因而这种封头是由半个椭球和一个高度为 h0 的圆柱形短节（称它为封头的直边部分）构成。标准椭圆形封头的曲面深度h1 与封头公称直径之比为1 比 4。直边高度按封头的公称直径推荐两种尺寸：当封头公称直径 DN 小于、等于 2000mm时，h0=25mm；当封头公称直径 DN大于 2000mm时， h0 =40mm。（ 2）封头几何量与质量的计算公式椭圆形封头的几何量与质量的计算公式与四个参数有关，即：长轴半径a，短轴半径 b，直边高度 h0 和钢板厚度 P，其计算

2、式列于下表1：表 1椭圆形封头的几何量与质量的通用计算公式1ab21a4D 0ab坯料直径b 1ab64a2h024b坯料质量G 0D 02P r10 34内中或外表面积Fa2ab 2lna 2b 2a22b2h0ab容积Va 22 bh03质量GFP r103注： 1. 式中长度单位一律用m，钢板密度单位为kg/m3。2. 根据需要 a、b 可按封头内径，中径或外径取值。3. 对于以内径为公称直径的标准椭圆形封头，其有关计算公式列下表2。根据表 1 所列公式，对于任何 a、b 值的椭圆形封头均可算出其有关各几何量及质量的数值。表 2标准椭圆形封头的几何量与质量计算公式项目计算公式坯料直径D0

3、D 01.211 DiP2h0坯料质量 G0G06.165 1.211 DiP2h02P103内表面积 F iFi1.084D i2D i h0容积 VV0.1309 Di20.785D i2 h0封头质量 GG8.51 Di224.7 Dih0P 103PP注： 1. 以上各式均按a=0.5Di ,b=0.25 D i , 按表 2 通用计算公式导出。2. 封头质量公式应按封头中面计算，表中G式曲面部分是按封头外表面计算的。对于以内径为公称直径的封头，其中的 Fi 和 V，可用 a=0.5Di 和 b=0.25Di , 代入表 1 中各式，但对 D0、G0 和 G应以中面为基础，为了计算公式

4、简单，表 2 中的 D0、G0，G式均以外表面作为计算基础（直边部分除外） ，且作了不影响工程上允许精确度的简化。对于以外径为公称直径的封头，表 1 中的 F 和 V 应该用 a=0.5DH P 和b=0.25DH P 代入，对于 G 应先算出封头中面面积，这时 a=0.5DH 0.5 P，b=0.25DH 0.5 P。如果将上述值代入表 2 有关公式后，得到的计算公式较为繁琐，所以不再给出。（ 3）数据表根据 JB/T47462002钢制压力容器用封头的规定，以内径为基准的标准椭圆形封头形式代号为EHA，以外径为基准的椭圆形封头形式代号为EHB，这两种封头的内表面积、容积和质量分别列于表3、

5、表 4、表 5 中。表 3 EHA 椭圆形封头内表面积、容积 （JB/T4746 2002 ）序号公称直径总深度内表面积容积序号公称直径总深度内表面积容积DN/mmH/mmA/m2V/m3DN/mmH/mmA/m2V/m313001000.12110.00533429007659.48073.456723501130.16030.008035300079010.13293.817034001250.20490.011536310081510.80674.201544501380.25480.015937320084011.50214.611055001500.31030.02133833008

6、6512.21935.046365501630.37110.027739340089012.95815.508076001750.43470.035340350091513.71865.997286501880.50900.044241360094014.50086.514497002000.58610.054542370096515.30477.0605107502130.66860.066343380099016.13037.6364118002250.75660.0796443900101516.97758.2427128502380.84990.0946454000104017.846

7、48.8802139002500.94870.1113464100106518.73709.5498149502631.05290.1300474200109019.649310.25231510002751.16250.1505484300111520.583210.98831611003001.39800.1980494400114021.538911.75881712003251.65520.2545504500116522.516212.56441813003501.93400.3208514600119023.515213.40601914003752.23460.397752470

8、0121524.535914.28442015004002.55680.4860534800124025.578215.20032116004252.90070.5864544900126526.642216.15452217004503.26620.6999555000129027.728017.14792318004753.65350.8270565100131528.835318.18112419005004.06240.9687575200134029.964419.25502520005254.49301.1257585300136531.115220.37042621005655.

9、04431.3508595400139032.287621.52812722005905.52291.5459605500141533.481722.72882823006156.02331.7588615600144034.697523.97332924006406.54531.9905625700146535.935025.26243025006657.08912.2417635800149037.194126.59693126006907.65452.5131645900151538.475027.97763227007158.24152.8055656000154039.777529.

10、40533328007408.85033.1198表 4 EHA 椭圆形封头质量 （ JB/T4746 2002） /kg序号公称直径封头名义壁厚n/mmDN/mm23456810121416182022242628303213001.92.3.84.85.87.8823502.53.75.6.37.610.3034004.86.48.09.713.116.520.023.644505.97.910.012.016.220.424.829.255007.29.612.114.619.624.730.035.340.746.251.865508.611.514.417.423.429.535.7

11、41.948.354.861.4760010.113.517.020.427.534.641.849.256.764.271.9865011.715.719.723.831.940.248.557.065.674.483.2970013.518.122.727.336.646.155.765.475.385.295.31075015.420.625.831.141.752.563.474.485.696.8108.31180023.329.235.147.159.371.583.996.5109.2122.0135.0148.2161.4174.91285026.132.839.452.966

12、.580.294.1108.1122.3136.6 151.1165.8180.6195.51390029.236.544.058.974.189.3104.8 120.4136.1152.0168.1 184.4200.8217.31495032.340.548.865.382.199.0116.1 133.3150.7168.3186.0 203.9 222.0240.315100035.744.753.872.190.5109.1 127.9146.9166.0 185.3204.8 224.5 244.4264.416110053.764.686.5108.6130.9153.3 17

13、6.0198.9221.9245.2 268.6292.2316.1 340.1 364.317120063.576.4102.2 128.3154.6181.1 207.8234.7 261.8289.1 316.6344.4372.3 400.5 428.918130089.2119.3 149.7180.3211.1 242.2273.4 304.9336.7 368.6400.8 433.2465.9498.7191400102.9137.7 172.7208.0 243.5279.2315.2 351.4387.9424.6461.5 498.75365.2 573.82015001

14、17.7157.4 197.4237.6278.1 318.9359.9401.1442.7484.4526.5 568.8611.4 654.2211600133.4178.4 223.7269.2315.0 361.1407.5454.1501.1548.3595.7643.5 691.5739.8注： DN1700以上（至DN6000）的数据没有摘引。表 5EHB 椭圆形封头内表面积、容积、质量序号公称直径总高度名义厚度内表面积容积质量DN/mmH/mmn /mmA/m2V/m3m/kg140.03610.00091.162321596550.03510.00081.4342360.03

15、420.00081.6988480.03240.00072.206652198050.06290.00202.5205660.06160.00192.9950780.05920.00183.9152860.09300.00364.4653980.09000.00345.8577273930.08710.00327.2035101011120.08420.00308.50351260.12920.00586.15291380.12560.00558.09083251060.12220.00539.9735141015120.11880.005111.80181680.16710.008410.6

16、79517100.16310.00811315920.007815.6336181219140.15530.007518.01702080.21160.012013.444421100.20710.011616.62404261320.20260.011219.7326221223140.19820.010822.7709（ 4）封头标记类型代号封头公称直径封头名义厚度材料标准号。例如公称直径 325mm、名义厚度 12mm、材质 16MnR的以外径为基准的椭圆形封头标记为：EHB 325 1216MnR JB/T4746碟形封头的几何形状、形式代号尺寸和质量（ 1）

17、封头的几何形状和尺寸参数碟形封头的母线由三段曲线光滑连接而成： 半径为 RCi 的大圆弧线 0 A，半径为 r 的小圆弧线 AB 和与回转轴线平行的短直线 BC。以这条 OABC曲线为母线绕回转轴转一圈所形成的曲面就是碟形封头的中面。 因此碟形封头中央部分是一个球面；球面的四周是一个半径为 r 的环状壳体， 称为封头的折边； 与折边相连的是一个圆柱形短节，称为封头的直边。在 GB150有关碟形封头的介绍中（包括厚度计算公式），其核心的几何尺寸是球面半径Rci ，而折边半径r 则以Rci取不同的比值确定其大小，至于Rci取r多大并未做硬性规定，过去通常取两种尺寸：Rci=1.0D i 和 Rci

18、=0.9D i 。在 2002 年颁布的钢制压力容器用封头 （ JB/T47462002）中，则选定了两种尺寸的碟形封头：碟形封头 DHA是指 Rci=1.0D i 、r=0.15 Di 、DN=Di，相当于 GB150中 M=1.359的碟形封头。碟形封头 DHB是指 Rci=1.0D i 、r=0.10 D i 、DN=Di，相当于 GB150中 M=1.54的碟形封头。对于 DHB型封头，由于其球面半径取值最大，折边半径取值最小，所以这种碟形封头是 GB150中 M值最大的碟形封头， 其优点是封头的曲面深度小， 但承压能力较差，所以过去国内设计部门很少采用，对于过去推荐的Ri =0.9D

19、i ，r i =0.173 D i （M=1.34）碟形封头，由于它的曲面深度hi =0.25 D i ，与标准椭圆相同， 所以在新修订的封头标准中取消了。 封头标记方法与椭圆形封头相同。（ 2）封头的几何量和质量的计算公式碟形封头几何量和质量的计算公式汇总于表 6，看此表时请参看图 1。这张表中所列的公式适用于具有各种参数的碟形封头。 对于常用的 DHA型封头，可以将 =1.0 ， =0.15 代入便可得到列于表 7 中的系列公式。球面半径RC折边半径 ra坯料直径D0坯料质量G0曲面高度hi表 6碟形封头几何量和质量计算公式汇总RcD （ =1.0 、0.9 ）r D内表面积（ =0.17

20、3 、0.15 、 0.10 ）Fi /m20.5 arccos a2D 02 RC arh0容积V/m3G0D02P r4hi RC 1 sin封头质量y sinGkg（参看图1）Fi =F1 +F2 +F3 ，其中F1=2 RCh 式中 h=RC (1 sin ) F2=2 (ar r 2 ) +2 r 2 sin F3=Dh0V=V1+V2+V3 ，其中V1=h 2 3RCh232V2= （a r+2r 2ar ） sin +112 3 3 （ar r ）sin2 r23sin 3 +（ar ） r 3V3=D 2h04G=F P（钢的 =7.85 103 kg/m3）注： 1. 一般式

21、 F 与 V 中的下标1、2、3 分别表示碟形封头的球面，折边与直边三个部分。2. 特定式中 D为内直径（省略了下标） ， P 为钢板厚度， D、 h0、 P 单位均用 m。表 7 DHA 碟形封头 ( Rci =Di 、 r=0.15D i 、 h1=0.2254D i ) 几何量和质量的理论计算公式=6541=1.146 弧度直25V=0.121D3+0.02D 2aa=2419=0. 425 弧度容边坯料直径D0 =1.193 （ D+ P） +2h0积高3度 40V=0.121D3 +0.0314D2m坯料质量G0 =6.1651.194 （D+P ）+2h0 2 P 103h0内直直

22、表边25F=1.065D 2+0.0785D质边25G=8.4 （D+P）2 +0.62 （ D+ P） P103面高量高积度402kg度4023F=1.065D +0.1257DG=8.4 （ D+ P） +（D+P） P 10m2h0h0注： 1. 上述公式中的 D均为内直径（省略下标i ）。2. 长度单位一律用 m（直边高度除外） 。（ 3）数据表DHA与 DHB碟形封头的有关几何量分别列于表8 和表 9。碟形封头的质量需要时可按表6 所给的公式计算。表 8DHA 碟形封头内表面积、容积序号公称直径总深度内表面积容积序号公称直径总深度内表面积容积DN/mmH/mmA/m2V/m3DN/m

23、mH/mmA/m2V/m31300930.11940.00503429006949.31583.220923501040.15790.00763530007169.95633.556034001150.20170.010936310073910.61823.913544501260.25090.015037320076111.30134.294255001380.30540.020138330078412.00574.698865501490.36520.026139340080612.73145.128076001600.43030.033340350082913.47845.5826865

24、01720.50070.041641360085114.24676.063397001830.57650.051242370087415.03626.5708107501940.65760.062243380089715.84717.1058118002050.74400.074644390091916.67927.6691128502170.83580.088645400094217.53268.2614139002280.93280.104346410096418.40738.8834149502391.03520.104347420098719.30339.53591510002501.

25、14290.1409484300100920.220610.21961611002731.37430.1851494400103221.159210. 93511712002951.62690.2378504500105422.119011.68331813003181.90090.2995514600107723.100212.46491914003412.19610.3711524700109924.102613.28052015003632.51260.4533534800112225.126314.13092116003862.85050.5468544900114426.171315

26、.01692217004083.20960.6524555000116727.237615.93922318004313.58990.7706565100119028.325216.89852419004533.99160.9024575200121229.434117.89552520004764.41461.0484585300123530.564218.93092621005134.95781.2613595400125731.715720.00552722005365.42801.4429605500128032.888421.12012823005585.91961.64126156

27、00130234.082422.27522924005816.43241.8568625700132535.297823.47173025006046.96652.0906635800134736.534324.71043126006267.52192.3431645900137037.792225.99183227006498.09862.6152656000139239.071427.31683328006718.69652.9076表 9DHB 碟形封头内表面积、容积序号公称直径总深度内表面积容积序号公称直径总深度内表面积容积DN/mmH/mmA/m2V/m3DN/mmH/mmA/m2V

28、/m31300830.11270.00443429006028.69022.67792350930.14880.00663530006219.28692.954834001030.18980.00953631006419.90333.250244501120.23580.013037320066010.53963.564655001220.28680.017338330067911.19573.898765501320.34270.022439340069911.87154.252976001410.40350.028440350071812.56724.628086501510.46930.035541360073813.28265.024597001610.54010.043642370075714.01795.4430107501700.61580.052843380077614.77295.8841118001800.69640.063244390079615.54786.3484128501900.78200.075045400081516.34246.8365139001990.87260.08814641008341