3.3.3 Днища и крышки приварные

Днище – элемент сосуда или аппарата, ограничивающий корпус сверху, снизу или с боков (в зависимости от положения аппарата) и разъемно или неразъемно связанный с ним. Днища, так же как и обечайки, являются одним из основных элементов аппарата. Чаще днища крепятся к корпусам неразъемно с помощью сварки, реже – разъемно на фланцах.

В литых аппаратах днища чаще всего отливают вместе с корпусом. Форма днища зависит от способа изготовления, нагрузки, которую оно должно воспринимать, а также от его назначения – должно оно только ограничивать корпус аппарата или обеспечивать какую-либо дополнительную функцию (например, вывод из аппарата сыпучих материалов). В сосудах и аппаратах применяют стандартные или нормализованные днища: полусферические, эллиптические, торосферические, сферические неотборотованные, конические неотбортованные и отбортованные, плоские.

Полусферические и эллиптические днища. Полусферические (полушаровые) днища (см. рисунок 1) целесообразно применять в аппаратах больших диаметров (D ≥ 4000 мм), работающих под избыточным давлением свыше 0,07 МПа. Стандартные стальные полушаровые днища изготавливают с внутренним базовым диаметром D = 3600…12 000 мм и толщиной стенок 10…36 мм. Изготавливаются полушаровые днища сварными из штампованных лепестков и шарового сегмента. Эллиптические днища (см. рисунок 2) благодаря рациональной форме и надежности в работе получили наиболее широкое распространение при изготовлении аппаратов, работающих при давлении до 10 МПа и под вакуумом. Эллиптическое днище состоит из выпуклой части, представляющей в диаметральном разрезе эллипс, и цилиндрической отбортованной части. Изготавливаются эллиптические днища штамповкой из плоских круглых заготовок, состоящих из одной или нескольких частей. В соответствии с ГОСТ 6533 изготавливают днища эллиптические отбортованные стальные с внутренним базовым диаметром D = 400…4500 мм (толщиной стенки от 4 до 100 мм) и наружным базовым диаметром D_н = 159…720 мм (толщиной стенки от 4 до 25 мм). Отношение высоты днища к диаметру H/D составляет 0,25, а высота отбортовки в зависимости от базового диаметра и толщины стенки составляет от 25 до 120 мм.

Рисунок 1 – Полушаровое днище

Рисунок 2 – Эллиптическое днище

Торосферические днища. Торосферические днища (или как их часто называют – коробовые) представляют собой часть сферы радиуса R, плавно отбортованную на цилиндр радиусом торового перехода r₁ (см. рисунок 3). При этом радиус центральной части днища R не должен превышать внутреннего диаметра днища, радиус отбортовкиr должен быть не менее 0,095D, а высота выпуклой части Н не менее 0,2D. Торосферические днища уступают в прочностном отношении эллиптическим днищам.

В зависимости от соотношения параметров R, D₁, r₁, приняты следующие типы торосферических днищ: тип А – R= D₁, r ≥ 0,095D₁; тип В – R= 0,9D₁, r ≥ 0,170D₁; тип С – R= 0,8D₁, r ≥ 0,150D₁. Длина отбортованной цилиндрической части h₁ должна составлять не менее 50 мм.

Рисунок 3 – Торосферическое днище

Сферические неотбортованные днища. Представляют собой шаровой сегмент, который приваривается непосредственно к обечайке или фланцу (см. рисунок 4).

Рисунок 4 – Сферическое неотбортованное днище

Радиус сферы днища R должен быть не более внутреннего диаметра обечайки D и не менее 0,8D. Днища просты по конструкции. Их допускается применять только в сосудах и аппаратах, работающих под наливом или нагруженных внутренним избыточным давлением, не превышающим 0,07 МПа. В аппаратах, работающих при давлении выше 0,07 МПа или под вакуумом, данные днища допускается применять только в качестве элемента фланцевых крышек. Соединение их с обечайкой должно осуществляться сварным швом со сплошным проваром.

Плоские круглые днища. Представляют собой круглые пластины, приваренные к обечайке. В прочностном отношении они менее совершенны, чем описанные выше виды. Поэтому их обычно применяют в аппаратах, работающих под атмосферным или небольшим избыточном давлении. В аппаратах, работающих под давлением, они обычно используются только в тех случаях, когда это обусловлено какими-либо конструкционными особенностями, необходимостью размещения внутренних устройств (например, трубные решетки теплообменников), а также в качестве крышек люков и заглушек. Плоские днища больших диаметров при необходимости могут быть закреплены элементами жесткости (ребрами), которые привариваются по радиусу от центрально расположенного кольца или параллельно диаметру. Плоские круглые днища рекомендуется применять в сварной вертикальной цилиндрической аппаратуре, работающей под налив и атмосферным давлением, при установке аппарата днищем на сплошное основание (нижнее днище).

Конические днища. Представляют собой усеченные конические обечайки, приваренные расширенной частью к цилиндрической части корпуса. Днища изготавливают вальцовкой из заготовки, состоящей из цельного или составного листа, и последующей сваркой. Такие днища обычно применяют в конструкции вертикальных сосудов и аппаратов, из нижней части которых необходимо выводить сыпучие материалы или вязкие среды. Конические переходы используют для соединения обечаек разных диаметров. Конструктивно конические днища выполняют неотбортованными и отбортованными с тороидальным переходом. В аппаратах, работающих под давлением больше 0,07 МПа, используются только отбортованные конические днища с тороидальным переходом.

Рисунок 5 – Конические днища: а – неотбортованные, б – с тороидальным переходом