无法兰的有机玻璃离子交换柱 【技术领域】
本发明涉及一种离子交换柱，特别涉及一种无法兰的有机玻璃离子交换柱。
背景技术
使用离子交换法去除水中的电解质离子，是目前国内外进行水净化处理和制备高纯水效果最好，性能价格比最高的方法之一，离子交换柱是使用离子交换法进行水净化处理的核心设备，使用有机玻璃制造的离子交换柱，具有耐腐蚀、清洁卫生、制造维护方便、成本低等优点，更重要的是有机玻璃无色透明，可以随时透过有机玻璃的外壁观察离子交换柱内离子交换树脂的工作状态，便于对离子交换装置的工作状态进行调整和控制，因此有机玻璃离子交换柱在使用离子交换法进行水净化处理的工程技术领域，得到了广泛应用。目前有机玻璃离子交换柱大都采用法兰对圆筒形柱体与平板有机玻璃制成的封头进行连接。由于有机玻璃离子交换柱在工作时内部存在一定的压力，使用法兰对圆筒形柱体与平板有机玻璃制成的封头进行连接，会由于连接部位和平板有机玻璃制成的封头在有机玻璃离子交换柱内部压力的作用下，因为受力不均匀而造成应力集中现象，轻则会使法兰连接部位的密封失效，重则会导致法兰连接结构或平板有机玻璃制成的封头受损，造成有机玻璃离子交换柱损坏。
【发明内容】
为了解决现有的有机玻璃离子交换柱采用法兰对圆筒形柱体与平板有机玻璃制成的封头进行连接，因内部压力产生应力集中，导致有机玻璃离子交换柱密封失效，甚至损坏的问题，本发明提出一种无法兰的有机玻璃离子交换柱，所采用的技术方案是：
无法兰的有机玻璃离子交换柱，包括由均为有机玻璃制成的柱体和柱体两端的封头连接而成的密闭容器，柱体为板状的柱体壁围成的圆筒结构，封头的对称断面为椭圆沿椭圆的长轴剖分的一半绕椭圆的短轴回转180度所形成的拱形结构，椭圆的长轴的长度与柱体壁相应部位的直径相同，柱体与柱体两端的封头采用粘合剂粘接为一体。
椭圆的短轴与椭圆的长轴的长度比，与无法兰的有机玻璃离子交换柱的内部工作压力相关，工作压力高时长度比大，工作压力低时长度比小。
封头的对称断面为半球形的拱形结构。
封头是对称断面中心为平面圆板，平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接的拱形结构。
封头是对称断面为多段直线和圆弧光滑连接而成的近似椭圆形对称断面、半球形对称断面或中心为平面圆板，平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接的拱形结构。
柱体与柱体两端的封头的粘接部位为两侧相对应的坡口形粘接结构、阶梯形粘接结构或凸凹承插口形粘接结构。
柱体与柱体两端的封头的粘接部位，设置附有增强套筒的套筒粘接结构。
柱体为离心浇铸的有机玻璃无缝管材。
封头在与柱体两端的粘接部位，设有圆筒结构的连接端，连接端的直径与柱体的直径相适应。
封头设有管路接口，管路接口设有内螺纹结构，内螺纹结构与外接管路的接口相适应，管路接口还设有增强结构。
本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱，采用上述技术方案可以取得的技术效果是：
封头的对称断面为椭圆沿椭圆的长轴剖分的一半绕椭圆的短轴回转180度所形成地拱形结构，使柱体和封头表面的曲率变化，均为光滑连续变化，没有表面曲率的突变，在离子交换柱内部压力的作用下，不会产生应力集中现象，使本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱具有良好的受力结构，有利于提高无法兰的有机玻璃离子交换柱的柱体强度，减小壁厚，降低造价。柱体与柱体两端的封头采用粘合剂粘接为一体，取消了法兰连接的结构，从而彻底消除了采用法兰连接圆筒形柱体与平板有机玻璃制成的封头时，在有机玻璃离子交换柱内部压力的作用下，因为连接部位和平板有机玻璃制成的封头受力不均匀而产生的应力集中现象，不会出现法兰连接部位的密封失效或法兰连接结构及平板有机玻璃制成的封头受损的故障，减少了有机玻璃离子交换柱损坏的可能性。本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱，当柱体直径为300毫米，交换柱高度为1.7米，柱体壁厚为9毫米，柱体与封头的粘接采用设置有增强套筒的套筒粘接结构时，交换柱内部压力达到0.35兆帕时，柱体中部才开始有可测量的变形，当内部压力达到远高于正常工作压力的0.6兆帕时，柱体中部的径向变形量只有0.5毫米，内部压力维持0.6兆帕达2个小时，柱体及封头无损坏。现有法兰连接的有机玻璃离子交换柱的工作压力通常为0.2兆帕，还没有能承受0.6兆帕压力的法兰连接的有机玻璃离子交换柱，可见采用本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱，提高柱体强度和工作压力的效果十分显著。
椭圆的短轴与椭圆的长轴的长度比，随着无法兰的有机玻璃离子交换柱的内部工作压力变化而调整，工作压力高时长度比大，工作压力低时长度比小，可以在保证无法兰的有机玻璃离子交换柱的整体强度不变的情况下，尽量节省材料，减小加工难度和加工量，降低制造成本。
封头为半球形的拱形结构，可以使封头表面具有相同的曲率半径，使封头各部分的结构只承受相同的拉应力，从而使封头具有最大的强度，以便于使本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱适应较高的工作压力，并具有最轻的重量。封头是对称断面中心为平面圆板，平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接的拱形结构，降低了封头制造的难度，降低了成本。封头是对称断面为多段直线和圆弧光滑连接而成的近似椭圆形对称断面、半球形对称断面或中心为平面圆板，平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接的拱形结构，便于在加工条件不足的情况下，利用简便的方法，使封头表面的曲率变化尽量平缓，减少应力集中现象，提高无法兰的有机玻璃离子交换柱的柱体强度。
柱体与柱体两端的封头的粘接部位为两侧相对应的坡口形粘接结构、阶梯形粘接结构或凸凹承插口形粘接结构，可以利用增加粘接部位的粘接面积，提高粘接强度，满足粘接部位的受力要求。
柱体与柱体两端的封头的粘接部位，采用附有增强套筒的套筒粘接结构，可以在两段圆筒对接粘接时，通过在粘接部位的外侧附加增强套筒，使增强套筒与对接的两段圆筒使用粘合剂粘接为一体，从而以最简单的增强方式，使两段圆筒获得最大的对接强度。
柱体为离心浇铸的有机玻璃无缝管材，可以保证柱体圆筒结构各部分的组织均匀一致，有利于进一步提高无法兰的有机玻璃离子交换柱的柱体强度。
封头在与柱体两端的粘接部位，设有圆筒结构的连接端，连接端的直径，与柱体的直径相适应，可以使封头与柱体两端的粘接部位改到柱体和封头所设的圆筒结构的连接端之间进行，避免了在封头的曲面上进行坡口和镶嵌结构的加工并进行粘接连接，防止粘接部位表面的曲率不连续而导致连接部位承受内部压力时产生应力集中现象，提高了连接部位的强度。
封头设有管路接口，管路接口设有内螺纹结构，内螺纹结构与外接管路的接口相适应，管路接口还设有增强结构，可以避免封头与管路接口之间设置法兰结构，从而在承受内部压力时产生受力不均匀和应力集中现象，造成连接部位泄漏和强度降低的问题。管路接口设有增强结构，可以提高管路接口的强度，满足无法兰的有机玻璃离子交换柱的使用条件。
使用本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱，可以消除采用法兰连接结构所引发的受力后变形不均匀、应力集中、易发生泄漏、易损坏等问题，改善有机玻璃离子交换柱的性能，促进水处理技术的发展。
【附图说明】
附图1是本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱设有椭圆对称断面的封头结构示意图，封头设有加设增强结构的内螺纹结构的管路接口，封头的圆筒结构的连接端与柱体的粘接采用设置有增强套筒的套筒粘接结构。
附图2是本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱对称断面为半球形拱形结构的封头结构示意图。
附图3是本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱对称断面的中心为平面圆板，平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接的拱形结构的封头结构示意图。
附图4是本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱对称断面为多段直线和圆弧光滑连接而成的近似中心为平面圆板，平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接的拱形结构的封头结构示意图。
附图5是本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱的柱体与柱体两端的封头的粘接部位为两侧相对应的坡口形粘接结构的结构示意图。
附图6是本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱的柱体与柱体两端的封头的粘接部位为两侧相对应的阶梯形粘接结构的结构示意图。
附图7是本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱的柱体与柱体两端的封头的粘接部位为两侧相对应的凸凹承插口形粘接结构的结构示意图。
附图8是本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱封头设有另一种管路接口并设有增强结构的结构示意图。
附图中的标示含义如下：
1-柱体，11-柱体壁，12-套筒粘结结构，121-增强套筒，13-坡口形粘接结构，14-阶梯形粘接结构，15-凸凹承插口形粘接结构，2-封头，21-椭圆形对称断面拱形结构的封头，22-半球形对称断面拱形结构的封头，23-中心为平面圆板及平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接对称断面的拱形结构的封头，24-多段直线和圆弧光滑连接而成的近似中心为平面圆板及平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接对称断面的拱形结构的封头，25-连接端，3-粘合剂，4-管路接口，41-增强结构，42-内螺纹结构。
【具体实施方式】
本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱，结构如附图1所示，包括由均为有机玻璃制成的柱体1和柱体两端的封头2连接而成的密闭容器，柱体1为板状的柱体壁11围成的圆筒结构，应采用可以保证柱体1强度的方法进行加工，封头2采用椭圆形对称断面拱形结构的封头21，封头21的对称断面为椭圆沿椭圆的长轴剖分的一半绕椭圆的短轴回转180度所形成的拱形结构，椭圆的长轴的长度与柱体壁11相应部位的直径相同，如附图1所示。柱体1与柱体1两端的封头2采用粘合剂3粘接为一体。粘合剂3应使用具有足够粘接强度的有机玻璃粘合剂，例如使用可以溶解有机玻璃的溶剂如三氯甲烷、二氯乙烷或丙酮，将有机玻璃溶解在这类溶剂中，制成粘度适当的粘合剂，供粘接使用。椭圆的短轴与椭圆的长轴的长度比，与无法兰的有机玻璃离子交换柱的内部工作压力相关，工作压力高时长度比大，工作压力低时长度比小。
封头2的对称断面可以为半球形的拱形结构，半球形拱形结构的封头22如附图2所示，也可以为对称断面中心为平面圆板，平面圆板的边缘与柱体1采用圆弧光滑连接的拱形结构，对称断面中心为平面圆板，平面圆板的边缘与柱体1采用圆弧光滑连接的拱形结构的封头23如附图3所示。在加工条件不足的情况下，可以采用拼接的方法，使对称断面为多段直线和圆弧光滑连接而成的近似椭圆形对称断面、半球形对称断面或中心为平面圆板及平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接的拱形结构，多段直线和圆弧光滑连接而成的近似中心为平面圆板及平面圆板的边缘与柱体采用圆弧光滑连接的拱形结构的封头24如附图4所示。
柱体1与柱体两端的封头2的粘接部位为两侧相对应的坡口形粘接结构13、阶梯形粘接结构14或凸凹承插口形粘接结构15，以加强连接部位的连接强度，坡口形粘接结构13如附图5所示，阶梯形粘接结构14如附图6所示，凸凹承插口形粘接结构15如附图7所不。
柱体1与柱体两端的封头2的粘接部位，可以使用附有增强套筒121的套筒粘接结构12，如附图1所示。
为了进一步提高柱体1的圆筒结构的强度，可以采用离心浇铸的方法加工圆筒结构的柱体1。
一般情况下柱体1与柱体两端的封头2的有机玻璃厚度相同。
封头2在与柱体1两端的粘接部位，可以设有圆筒结构的连接端25，连接端25的直径，与柱体1的直径相适应，如附图1所示。各附图中的封头2均设有圆筒结构的连接端25。
封头2可以设有管路接口4，管路接口4与外接管路可以采用螺纹连接的方法进行连接，这时管路接口4设有内螺纹结构42，内螺纹结构42与外接管路的接口相适应，管路接口4还设有增强结构41，增强结构41的一种形式如附图1所示，外接管路采用螺纹形式与管路接口4连接时，可以采用密封圈等手段强化连接部位的密封效果。附图8是另一种管路接口4的结构示意图。
本发明的无法兰的有机玻璃离子交换柱，不受上述实施的限制，凡是利用本发明的原理和方法，经过变换和代换所形成的技术方案，都在本发明的保护范围内。