CN105947461B - 雨水罐筒体的封头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种雨水罐筒体的封头，包括封头基体和围绕在封头基体外周、与封头基体垂直相连的封头侧壁；封头基体的内表面为长轴：短轴＝1.5‑2.2的椭圆形，内表面上设置有一与封头内表面形状为相似图形的椭圆环，椭圆环的外壁与经过内表面中心O点的长轴、短轴的交点分别为A、D，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝1:(4‑8)；在长轴方向上，椭圆环的外侧设置有两个圆弧形凸起，圆弧形凸起的圆弧段与所述椭圆环相接。本申请封头在各种厚径比上，均可实现最优的应力减小效果，有利于提高封头的抗压强度和安全系数。

Description

雨水罐筒体的封头
技术领域
本发明涉及玻璃钢罐体的封头制作技术领域，特别地，涉及一种雨水罐筒体的封头。
背景技术
水是人类及一切生物赖以生存的必不可少的重要物质，是工农业生产、经济发展和环境改善不可替代的极为宝贵的自然资源。水资源从广义来说是指水圈内水量的总体，对人类活动具有使用价值和经济价值的地表水和地下水，地表水可包括江河、湖泊和养殖水域等，主要的自然来源为该集水区的降水和此集水区中地表径流。世界许多地区对水的需求已经超过水资源所能负荷的程度，而我国由于人口众多，当前中国人均水资源占有量为2500立方米，约为世界人均占有量的1/4，排名百位之后，被列为人均水资源贫乏的国家之一。水利部预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。我国的可利用水资源水资源供需矛盾日益尖锐。
气候条件变化使得各种水资源的时空分布不均，人们往往采用修筑水库来调蓄水源，或采用回收和处理的办法，二次利用工业用水、生活污水和自然降水，扩大可利用水资源的来源渠道。
雨水罐是指以合成树脂为基体、玻璃纤维增强材料制作而成的专门用于处理生活污水和回收自然降水的设备，一般包括卧式圆筒形的筒体和位于筒体两端的凸形封头，筒体和凸形封头形成密闭空间。
在凸形封头中，椭圆封头由于经线曲率半径平滑连续，应力分布比较均匀，尤其对于a/b＝2的标准椭圆封头，边缘应力小至可不予以考虑，故从受力来看，椭圆封头的优势仅次于半球形封头，而优于碟形封头，同时椭圆封头兼有碟形封头深度较浅的优点，工业制造程序比半球封头容易，因此椭圆封头广泛应用于中低压容器，如雨水罐、储水罐等。但该种外凸椭圆封头普通存在抗压强度较小，易变形的缺陷。
参见图1和图2，中国专利CN201320078329.0提供了一种圆筒形玻璃钢化粪池筒体的车轮型封头，封头呈辐板式车轮凹凸设计，车轮中心周边设有圆环凸起，圆柱面的外端部设有圆环凸起，辐板与辐板空隙之间呈凹凸设计，可提高封头的抗压强度。
发明内容
本发明目的在于提供一种雨水罐的筒体封头，以解决封头抗压强度不高的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种雨水罐筒体的封头，封头包括封头基体和围绕在所述封头基体外周、与封头基体垂直相连的封头侧壁；所述封头基体的内表面为长轴：短轴＝1.5-2.2的椭圆形，内表面上设置有一与封头内表面形状为相似图形的椭圆环，所述椭圆环的外壁与经过内表面中心O点的长轴、短轴的交点分别为A、D，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝1:(4-8)；
在长轴方向上，椭圆环的外侧设置有两个圆弧形凸起，圆弧形凸起的圆弧段与所述椭圆环相接；
椭圆环的高度由短轴与椭圆环相交点处沿长轴方向，向两侧逐渐增高；圆弧形凸起的高度由长轴与圆弧形凸起交点处沿短轴方向，向两侧逐渐降低。
优选地，所述圆弧形凸起的高度最高点等于或低于椭圆环的高度最低点。
优选地，所述椭圆环的侧面上设置若干通孔，所述通孔所占面积为椭圆环的侧面面积的30-50％。
优选地，所述通孔形状为圆形或者半圆形。
优选地，所述封头基体的厚径比为1.5-2.5。
优选地，所述封头基体的厚径比为1.5-2时，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝(3-4):16。
优选地，所述封头基体的厚径比为2-2.5时，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝(2-3):16。
优选地，所述椭圆环的最高点低于封头侧壁的高度最低点。
本发明具有以下有益效果：
本发明将雨水罐筒体的封头基体的内表面设置为长轴：短轴＝1.5-2.2的椭圆形，并在内表面上设置一从中心位置高度逐渐降低的椭圆形环状突起。参见图5，经发明人测试：长短轴之比为1.5-2.2的椭圆形封头的最大应力位于长半轴中点(F)与长半轴八分之一点(G)之间，因此将可以起到加强作用的椭圆形环状突起设置在此范围内，对于减小封头的应力有明显作用。并且，针对厚径比越高，最大应力的出现范围就越靠近长半轴八分之一点的特性，本申请对于不同厚径比的封头，将椭圆形环状突起设置在不同的范围内，达到在各种厚径比的封头上，均实现最优的应力减小效果。
另外，在椭圆环的侧面上设置若干通孔，利用通孔将椭圆环上的应力消散，使得椭圆环不在纵向方向上产生阻力而形成应力集中点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术的车轮式结构的封头正视图；
图2是现有技术的车轮式结构的封头侧视图；
图3是本发明优选实施例的封头结构正视图；
图4是本发明优选实施例的封头结构侧向剖面视图；
图5是本发明优选实施例的封头结构横向剖面视图；
图6是本发明优选实施例的封头结构立体视图之一；
图7是本发明优选实施例的封头结构立体视图之二；
其中，1、封头基体，2、椭圆环，21、椭圆环侧面，22、通孔，3、圆弧形凸起，4、封头侧壁。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图3、图4和图5，本申请提供了一种雨水罐筒体的封头，其特征在于，所述封头包括封头基体1和围绕在所述封头基体1外周、与封头基体1垂直相连的封头侧壁4；所述封头基体1的内表面为长轴：短轴＝1.5-2.2的椭圆形，内表面上设置有一与封头内表面形状为相似图形的椭圆环2，所述椭圆环2的外壁与经过内表面中心O点的长轴、短轴的交点分别为A、D，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝1:(4-8)；也就是说，在半长轴的中点和外1/4点之间的高应力范围内，设置有椭圆环2，使得该区域内的封头厚度被加强，从而分散该区域内的应力。
椭圆环侧面21上可设置若干通孔22，所述通孔所占面积为椭圆环侧面21面积的30-50％，避免因通孔面积过大而影响椭圆环本身的强度，也避免因通孔面积过小而达不到分散集中在此的应力的作用。通孔形状可为圆形或者半圆形，弧形的边缘不会导致应力的汇集，顺势分散传导至此的应力。
在长轴方向上，所述椭圆环2的外侧设置有两个圆弧形凸起3，所述圆弧形凸起3的圆弧段与所述椭圆环相接，以将椭圆环上的应力顺势分散至封头侧壁。
参见图6，所述椭圆环2的高度由短轴与椭圆环相交点处沿长轴方向，向两侧逐渐增高，使得越靠近封头基体的长轴两端，椭圆环厚度越大；所述圆弧形凸起3的高度由长轴与圆弧形凸起交点处沿短轴方向，向两侧逐渐降低，使得越靠近圆弧形突起的尾端，圆弧形凸起的厚度越来越小，越来越与封头基体表面接近。
在圆弧形凸起的高度最高点等于或低于所述椭圆环的高度最低点时，其对封头整体强度的影响较大，效果较佳。
另外，封头基体的厚径比(封头基体厚度与最长半径即长半轴之比)为1.5-2.5为佳。特别是，当封头基体的厚径比为1.5-2时，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝(3-4):16，椭圆环的位置偏向于半长轴的中点一侧；当封头基体的厚径比为2-2.5时，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝(2-3):16，椭圆环的位置偏向于半长轴的四分点一侧，对应力的分散效果较优。
以下为具体实施例。各个实施例选用同样材料、体积的筒体作为载体进行实验，选用玻璃钢材质，其实验过程的具体参数和实验结果数据如下表所示。其中对比实施例为与对应实施例选用同样材质、长短轴比、厚径比，但未设置椭圆环和通孔的常规封头。
表一实施例的实验过程具体参数和实验结果数据
由上表可知，本申请设置了椭圆环和通孔的封头，在各种长短轴比、厚径比的规格差异下，对封头应力的减小效果均优于现有技术。可见，本申请结构的封头可有效减小封头内壁的径向应力，有利于提高封头的抗压强度和安全系数。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种雨水罐筒体的封头，其特征在于，所述封头包括封头基体和围绕在所述封头基体外周、与封头基体垂直相连的封头侧壁；所述封头基体的内表面为长轴：短轴＝1.5-2.2的椭圆形，内表面上设置有一与封头内表面形状为相似图形的椭圆环，所述椭圆环的外壁与经过内表面中心O点的长轴、短轴的交点分别为A、D，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝1:(4-8)；
在长轴方向上，所述椭圆环的外侧设置有两个圆弧形凸起，所述圆弧形凸起的圆弧段与所述椭圆环相接；
所述椭圆环的高度由短轴与椭圆环相交点处沿长轴方向，向两侧逐渐增高；所述圆弧形凸起的高度由长轴与圆弧形凸起交点处沿短轴方向，向两侧逐渐降低；
所述椭圆环的侧面上设置若干通孔，所述通孔所占面积为椭圆环的侧面面积的30-50％。
2.根据权利要求1所述的封头，其特征在于，所述圆弧形凸起的高度最高点等于或低于所述椭圆环的高度最低点。
3.根据权利要求1所述的封头，其特征在于，所述通孔形状为圆形或者半圆形。
4.根据权利要求1所述的封头，其特征在于，所述封头基体的厚径比为1.5-2.5。
5.根据权利要求4所述的封头，其特征在于，所述封头基体的厚径比为1.5-2时，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝(3-4):16。
6.根据权利要求4所述的封头，其特征在于，所述封头基体的厚径比为2-2.5时，经过O点的长轴、短轴与内表面外周的交点为分别为B、C，CD：CO＝BA：BO＝(2-3):16。
7.根据权利要求1所述的封头，其特征在于，所述椭圆环的最高点低于封头侧壁的高度最低点。
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