图2-3 碟形封头

从几何形状看，碟形封头拥有不连续的表面，由于在过渡区域曲率有大幅度的变化，边缘存在着较大的弯曲应力，边缘的弯曲应力与薄壳受到的压力重合在一起，使这个较为曲折部位的应力比其他部位更高，因此受力的情况并不是特别乐观。圆柱区域对整个封头受到外部应力大小如何带来的影响很少。

由于过渡区过于曲折的存在，使封头的制造难度下降，可以利用冲压、手敲、旋压等成型方式进行制造，成型方式经济且便捷可行。而且压制成这种封头的模型也很容易做成，使得这样的封头极其普遍。然而其结构形状而导致的应力分布极不均匀的问题，使得碟形封头的强度和稳定性都不能满足要求，无法保证压力容器的长期安全可靠运行。

2.2.3球形封头

图2-4所示为球形封头设计图。经计算，最小厚度为12mm。球形封头外观精良，表面光滑，适应酸碱高温各种情况，质感性能强。同时，在排水量相同的各种形状的耐压壳中，球形壳的重量一般都是最小的，与其他形状的壳相比，球形壳具有更好的重量和排水量之比，这就为其提供了更大的浮力。另外，球形壳在使用性能方面也比其他形状的耐压壳简单，而在相同的深水环境中，它也具有更好的强度和稳定性。此外，球形壳的设计计算已经被规范化，因此更容易投入生产制造，这也是球形壳被广泛采用的原因[16]。

图2-4球形封头

本文在对球形封头进行改进时，没有改变法兰盘的内外直径和厚度。在保证内部设备安装空间的前提下，用球形封头代替碟形封头。在球形封头外侧，改进法兰盘的倒角为倒圆角，做两圆切线。在球形封头内侧，以法兰盘内径端点做圆的切线。

2.2.4球+筒形封头

图2-5所示为球+筒形封头设计图。经计算，最小厚度为13mm。球形封头具有良好的重量与排水量之比、强度和稳定性；但是，球形封头内部的空间布置不方便，

空间利用率低。因此，将一部分改为圆柱体，便能具备较好的空间利用率，便于内部设备的安装；同时，球筒壳的制造跟其他形状耐压壳的制造过程相比更要简单一些，重量与排水量之比与其他耐压壳相比也是要更高一点。但是，圆柱壳一般需要环形肋骨加强，这就加大了结构的重量。所以，按照强度及稳定性最好、质量最轻、空间利用率最高的原则，这样一种圆柱加半球封头的形式，在目前使用较为广泛。

图2-5球+筒形封头

本文中，半球碟形封头的改进方案是，保留法兰盘，在保证设备安装空间的基础上，建立圆柱壳体以及与圆柱内外壁相切的半球封头。

2.2.5蛋形封头

图2-6为蛋形封头设计图。经计算，最小厚度为15mm。蛋壳是一种符合正高斯曲线特性的具有许多焦点并旋转成形的薄壳结构，蛋壳结构拥有很多使用的优点，例如流畅的边缘线条、等厚的薄壳、均布的材料等等。蛋壳符合鸡蛋薄壳原理，因此蛋壳可独立支撑，不需要倚靠别的肋骨来支撑，用最少的材料就可以制造出满足各种强度要求和使用要求的优质封头。因为薄壳原理，蛋壳的抗外压性能非常强，因此会表现出比其他形状壳更优的性能[17]。

图2-6蛋形封头

本文中使用的蛋型分头的蛋形曲线采用的是文献中已经建立的蛋形曲线。

2.3法兰盖

法兰盖是在确定封头尺寸后设计出来与之相连接的。在设计过程中，主要考虑的是法兰结构是否完整，以及法兰连接件是否完全密封等。

图2-7法兰盖