碟形封頭與橢圓形封頭的選用差異,主要體現(xiàn)在受力性能、制造難度、適用場景等方面,需結(jié)合實(shí)際需求綜合考量。
從受力性能看,橢圓形封頭優(yōu)勢顯著。其由半個(gè)橢球面與短圓筒組成,經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù),應(yīng)力分布均勻,與筒體連接無凸變,可有效避免局部應(yīng)力集中,適用于較高壓力的容器。在相同直徑、壁厚和設(shè)計(jì)壓力下,橢圓形封頭的應(yīng)力值與相連筒體的應(yīng)力值匹配,能減少連接部位的徑向位移沖突,降低周向應(yīng)力,整體受力更合理。
碟形封頭則由球面體、過渡環(huán)殼和短圓筒構(gòu)成,屬于不連續(xù)曲面,在經(jīng)線曲率突變處存在較大邊緣彎曲應(yīng)力,與薄膜應(yīng)力疊加后,局部應(yīng)力遠(yuǎn)高于其他部位,受力狀況不及橢圓形封頭,更適合低壓場景。
制造與成本方面,碟形封頭更具優(yōu)勢。其深度較橢圓形封頭淺,沖壓成型難度低,尤其對(duì)于大直徑封頭,分瓣加工和拼焊更簡便,耗材相對(duì)較少,制造成本更低。而橢圓形封頭因深度較大,沖壓成型需更高工藝要求,材料消耗略多,成本相對(duì)偏高。
適用場景上,兩者各有側(cè)重。橢圓形封頭因受力優(yōu)良,廣泛應(yīng)用于中高壓容器,是大陸設(shè)計(jì)的常見選擇;碟形封頭則在低壓設(shè)備、對(duì)整體高度有嚴(yán)格限制的場景(如部分殺菌設(shè)備)中更適用,且在日本、臺(tái)灣地區(qū)的設(shè)計(jì)中使用較多,部分觀點(diǎn)認(rèn)為其外觀更優(yōu)。
實(shí)際選用時(shí),需結(jié)合壓力等級(jí)、制造條件、成本控制及地域設(shè)計(jì)習(xí)慣等因素,不可一概而論。若條件允許,橢圓形封頭的綜合性能更優(yōu);若對(duì)加工難度和成本敏感,或受安裝尺寸限制,碟形封頭則是務(wù)實(shí)之選。