CZ300037B6 - Nádoba na skladování zkapalnených a stlacených tekutin - Google Patents

Abstract

Nádoba na skladování zkapalnených a stlacených tekutin obsahuje korpus (1) s kostrou z polopruhledného kompozitního materiálu, který objímá pruhlednou hermetickou tenkostennou výstelku (6) z termoplastu s hrdlem (7) umísteným ve vyústení prubežného osového vývrtu korpusu (1) a ochranný obal (8). Ochranný obal (8) se skládá z prostrední válcovité sekce (81) s okénky pro pozorování, horního krytu (9) a základu (10) s množstvím profilových podélných a kruhových elastických žeber. Korpus (1) je uložen v ochranném obalu (8) s vulí nad základem (10)a pod horním krytem (9) v prostorové kleci, tvorené jednotlivými elastickými obalovými segmenty (11), objímajícími korpus (1) v jeho spodní a horní cásti. Jednotlivé elastické obalové segmenty (11) jsou mezi sebou na svých jednech koncích navzájem propojeny pevným ochranným kroužkem (12) o prumeru odpovídajícím prumeru korpusu (1) pevne propojenýms prostrední válcovitou sekcí (81) ochranného obalu (8) a na svých druhých volných koncích jsou propojeny alespon jedním ochranným kroužkem (13) s prumerem menším než je prumer korpusu (1).

Description

Nádoba na skladování zkapalněných a stlačených tekutin

Oblast techniky 5

Vynález se týká nádoby na skladování zkapalněných a stlačených tekutin, obsahující korpus s kostrou z poloprůhledného kompozitního materiálu, který objímá průhlednou hermetickou tenkostěnnou výstelku z termoplastu s hrdlem umístěným ve vyústění průběžného osového vývrtů korpusu a ochranný obal, který se skládá z prostřední válcovité sekce s okénky pro pozorování, horního krytu a základu s množstvím profilových podélných a kruhových elastických žeber.

Tento vynález se obecně týká vysokotlakých nádob pro kapalné a plynné látky, jejichž silová tělesa jsou vyrobená z kompozitního materiálu, uvnitř jsou opatřena hermetickou výstelkou a zvenčí jsou chráněná ochranným obalem.

Dosavadní stav techniky

Nádoby tohoto typu jsou většinou určené k uskladnění a dopravě kapalných směsí kapaliny nebo plynu pod tlakem v běžných podmínkách, nebo k používání jako výměnné zásobníky dopravních prostředků při zásobování spalovacích motorů.

Konstrukce těchto nádob tvoří vícevrstvé pevné konstrukce, které jsou tvořeny ochranným obalem, vlastní vysokotlakou nádobou, vyrobenou z kompozitního materiálu, který je uvnitř tvořen hermetickou výstelkou, vyrobenou z termoplastu, hliníku nebo z nerezavějící oceli. Materiál je zvolen v závislosti na druhu a charakteru kapalných směsí, které jsou plněny do nádoby. Hermetická výstelka má zpravidla nátrubek ze stejného materiálu, ze kterého jé vyrobena hermetická výstelka. Tento nátrubek je celou svou délkou umístěn v osovém vývrtů vyústění, zabudovaném při jeho výrobě do korpusu nádoby. Uvnitř nátrubku, koaxiálně k otvoru, je centrálně umístěno hrdlo, opatřené uzavírací armaturou jakéhokoliv vhodného druhu. Uvedená řešení jsou popsána například ve spisech EP 0874187 Al, F 17C 1/16, RU 2162564 Cl F 17C 1/16, GB 1023011 A, F 17C1/16.

Při používání jsou tyto nádoby zpravidla podrobeny nárazovým zátěžím. Například, v souladu s požadavky standardů, jako je například standard EN 12245, je pro tuto nádobu naplněnou v souladu s těmito normami nezbytné zajistit její provozuschopnost při pádu z výšky do tří metrů. Úroveň vznikajících dynamických zátěží je až několik tun. V souladu s platnými standardy je u této nádoby potřeba dodržet omezené poškození vnějšího povrchu kompozitní nádoby. Rovněž existují jiné standardy, například EN 12245, EN ISO 11623, založené na obdobných principech měření. Proto má konstrukce u nádob tohoto typu zvláštní význam, zrovna tak jako i materiál ochranného obalu, který má u kompozitní nádoby ochrannou funkci před vnějšími mechanickými, chemickými a jinými vlivy.

Tyto nádoby jsou zpravidla vystavené opakovaným zátěžím způsobeným vnitřním tlakem pracovního prostředí. Proto má zvláštní význam v nádobách tohoto typu konstrukce a materiál her45 metické výstelky. Rovněž hermetizace nátrubku výstelky v osovém vývrtů hrdla je důležitá, aby se vyhnulo úniku kapalných směsí nebo porušení hermetičnosti nádoby.

Jsou známé pokusy výroby tlakových nádob s použitím ochranných zařízení - obalů, vyrobených v podobě jednotlivých pružných vrstev z různých materiálů. Tyto vrstvy jsou těsně spojené so s kostrou korpusu, viz například spisy US 2 44 220/3, F17C 1/06 nebo spis

WO 99/27293 A2 F 17C. Nedostatkem těchto řešení je to, že pohlcení energie z vnějších vlivů, například při pádu, zde probíhá vlivem kontaktního stlačení materiálu ochranných krytů, což činí jen malé procento z celkové hodnoty energie působení, a tudíž veškerá zatížení z působení plně přecházejí na kompozitní kostru korpusu tlakové nádoby. Toto řešení má praktické využití jen pro nádoby o menších objemech.

CZ 300037 Bó

Jsou rovněž známá konstrukční řešení, kde se ha tlakovou nádobu instalují a k její válcové části se těsně pojí tvářené obaly, které jsou zároveň součásti designu nádoby-viz soubor firmy Scandinavia Compozite. Nedostatkem tohoto řešení je to, že vlivem dynamického působení s vznikají vnitřní síly, které jsou zároveň tokem obvodových sil a přecházejí na kompozitní kostru korpusu nádoby, přes polymemí pojivo kompozitního materiálu. Uvazujeme-li malé hodnoty odolnosti polymemího pojivá kompozitu, dosáhneme nespolehlivosti spojení tvářených obalů a nádoby.

io Řešení podle spisu WO 98/34063 Al F17C prakticky vylučuje výše uvedené nedostatky. Problém se řeší pomocí navržené konstrukce ochranného obalu, obsahujícího tří sekce, které jsou upevněné silovými profilovými hranami. V souladu s řešením podle spisu WO 98/34063 Al F17C se tlaková nádoba instaluje volně v obalu a má možnost pohybu při deformací obalu. V tomto případě pohlcení energie dynamického působení probíhá pomocí prohis nutí základu nebo krytu a pomocí ohybu podpěrných hran komponentů obalu. A však při vysokých hladinách dynamických působení toto řešení vede ke zvyšování celkových rozměrů obalu, Řešení rovněž vede ke složitosti technického provedení a neposkytuje vždy optimální řešení problému - spolehlivé ochrany kompozitní nádoby.

V neposlední řadě celková úloha tvorby spolehlivé tlakové nádoby závisí také na konstrukci kompozitní nádoby a na v ní použitých materiálech.

Existuje známá vysokotlaká nádoba s tělesem, tvořeným z kompozitního materiálu a vyústěním zabudovaným do nádoby. Tato nádoba je uvnitř opatřena hermetickou výstelkou s nátrubkem, rozmístěným po celé délce v osovém vývrtu vyústění, přičemž je v kontaktu sjeho vnitřní plochou. Uvnitř nátrubku koaxiálně k vývrtu vyústění je centrálně nainstalované hrdlo, které přitlačuje nátrubek výstelky k vnitřní ploše vývrtu vyústění a které má ze strany dutiny kostry korpusu nádoby minimálně jeden vnější kruhový nebo šroubovitý výběžek, který se opírá o nátrubek výstelky a působí navzájem s výstelkou za účelem utěsnění nátrubku. Toto řešení je zmíněno ve spisech GB 1023011 A, 16.03.66, F 17 C 1/16.

Uvedená řešení však nejsou dostačující pro hermetizaci nádob s vysokou úrovní tlaku, neboť postupné změny mezi výběžky hrdla při vysokých tlacích jsou v mezích pružných deformací, zatímco hodnota průtažnosti materiálu hermetické výstelky a jejího nátrubku je značně vyšší, a tento nesoulad v deformacích je hlavní příčinou dehermetizace nádoby při její vysoké zátěži tlakem.

Pokus vytvoření nádoby s hermetizující konstrukcí výstelky je popsán ve spisu. EP 0300931 Al, F 17 C1/16, který popisuje vysokotlakou nádobu, jejíž kostra korpusu je vyrobená zkompozit40 ního materiálu, s při její výrobě zabudovanou přírubou vyústění, s osovým vývrtem a čepem se závitem na výstupu, umístěnými v tomto vývrtu po celé jeho délce na doraz čepu se závitem nátrubku vnitřní hermetické výstelky, a nainstalovaný v nátrubku koaxiálně vývrtu vyústění centrálně umístěný nátrubek s uzavírací armaturou, který přitlačuje nátrubek výstelky k vnitřnímu povrchu osového vývrtu vyústění a je spojený na závitu s Čepem se závitem. Podobná řešení jsou popsána ve spisech WO 99/27293, WO 99/13263 a US 925 044.

Avšak při vysokých tlacích v kapalném prostředí; které vyplňuje dutinu kostry korpusu nádoby, se nedaří zabezpečit spolehlivou hermetičnost spojení výstelky s výstupním nátrubkem, zvlášť v místech jeho kontaktu s vnitřním povrchem vývrtu vyústění a s vnějším povrchem hrdla, hlavně so z výše uvedených důvodu.

Řešení podle patentu RU 2150634 se pokusilo vyloučit výše uvedené nedostatky. Tento pokus spočíval ve vytvoření spolehlivějšího zařízení pro hermetizaci nátrubku vnitřní výstelky ve vyústění nádoby při mnohem větší cykličnosti vysokotlakových zatížení.

Tato úloha je řešitelná pomocí navrženého zařízení pro hermetizací nátrubku vnitřní výstelky ve vyústění vysokotlaké nádoby s kostrou, tvořenou kompozitním materiálem, opatřenou uvnitř hermetickou výstelkou s nátrubkem, který obsahuje vyústění s osovým vývrtem zabudovaným do kostry korpusu. Rovněž je opatřen nátrubkem výstelky rozmístěným po celé délce tohoto vývrtu a hrdlem s uzavírací armaturou, umístěným vevnitř nátrubku koaxiálně k vývrtu vyústění. V souladu s vynálezem, mezi nátrubkem výstelky a hrdlem je vytvořená kruhová dutina s umístěným do ní těsněním, stlačovaným v osovém směru tlakem kapalného prostředí. Tlak v dutině kostry korpusu nádoby při tom působí radiálně ven na vnitřní plochu nátrubku,výstelky ve vývrtu vyústění.

io

Při způsobu realizace vynálezu, který je upřednostňován, podle patentu RU 2150634, je hrdlo na konci nasměrovaného do dutiny kostry korpusu a má přírubu vystouplou ven, a vyústění na svém volném vystouplém z kostry nádoby - vycházející dovnitř a přilehlou k povrchu hrdla přírubu, přičemž obě příruby slouží k zavírání z četa kruhové dutiny, kde je umístěno těsnění. Takto lze vyvodit z navrženého řešení dle patentu RU 2150634 závěr, že v konstrukci zařízení dle vynálezu je těsnění v kruhové komoře stále vystaveno osovým zátěžím ze strany nacházejících se pod tlakem kapalných směsí příruby hrdla, a vlivem obsahové poddajností svého materiálu, vyvíjí stálou vyklíněnou radiálně ven sílu, na nátrubek výstelky, a pevně ho tiskne k vnitřní ploše osového vývrtu vyústění a tím zaj isťuje jeho spolehlivé těsnění.

Avšak i v tomto případě úloha zajištění spolehlivé hermetizací výstelky a hrdla není úplně řešitelná proto, že celkovým nedostatkem tohoto řešení konstrukce a také ostatních již dříve známých řešení je také to, že jako materiál výstelky se používají amorfní termoplasty, například polyetylén, které mají viskoelastickou deformaci, nízké koeficienty propustností plynu, a to prakticky pro všechny technické plyny, a při všech vysokých tlacích disponují hlavním nedostatkem ztrátou odolnosti při dekompresi, to znamená kesonovou nemocí.

Hlavní úloha vynálezu spočívá ve vytvoření spolehlivějšího řešení konstrukce nádoby s kompozitním korpusem, která by obsahovala hermetickou výstelku, která by bylá provozuschopná při větší cykličnosti zatížení vysokým tlakem, a také by přijímal vnější dynamické vlivy.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny nádobou na skladování zkapalněných a .stlačených tekutin, obsahující korpus š kostrou z poloprůhledného kompozitního materiálu, který objímá průhlednou hermetickou tenkostěnnou výstelku z termoplastu s hrdlem umístěným ve vyústění průběžného osového vývrtu korpusu a ochranný obal, který se skládá z prostřední válcovité sekce s okénky pro pozorování, horního krytu a základu s množstvím profilových podéi40 ných a kruhových elastických žeber, podle tohoto vynálezu. Jeho podstatnou je to, že korpus je uložen v obalu s vůlí nad základem a pod horním krytem v prostorové kleci tvořené jednotlivými elastickými obalovými segmenty objímajícími korpus v jeho spodní a horní Části, přičemž jednotlivé elastické obalové segmenty jsou mezi sebou na svých jedněch koncích navzájem propojeny pevným ochranným kroužkem o průměru odpovídajícím průměru korpusu pevně propojeným s prostřední válcovitou sekcí ochranného obalu a na svých druhých volných koncích jsou propojeny alespoň jedním ochranným kroužkem s průměrem menším, než je průměr korpusu.

Volné konce jednotlivých elastických obalových segmentů jsou s výhodou opatřeny alespoň jedním zvlněním pro umístění ochranného kroužku. Ochranný kroužek je ve výhodném provedení z kompozitního materiálu shodného s materiálem korpusu. Elastické obalové segmenty mohou být opatřeny meridiánovými žebry pro kontakt s korpusem v místě křivek tvořících jeho dno, přičemž je výhodné, pokud elastické obalové segmenty tvoří s prostřední válcovitou sekce obalu jeden celek. Meridiánové řezy křivosti elastických obalových segmentů mohou mít v úseku od prostřední válcovité sekce obalu k ochrannému kroužku odlišné zakřivení než je zakřivení dna korpusu. Elastické obalové segmenty jsou mezi sebou s výhodou propojeny v několika kruhových řezech pomocí ochranných vložek s navzájem rozdílnou pevností v tahu.

Hermetická výstelka korpusu je ve výhodném provedení vytvořena z krystalického termoplastu se zrnitostí na stěnách 3 až 5 hmotn. % a s teplotou krystalizace naměřenou pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie při rychlosti ohřevu 10 °C/min., v rozmezí 100 až 280 °C, a se standardní viskozitou naměřenou ve směsi fenolu a 1,2-dichlorbenzenu v poměru 50 : 50, v rozmezí 75 až' 85, a v kyselině dichloroctové v rozmezí 800 až 1800. Krystalický termoplast materiálu výstelky je vybrán ze skupiny, která obsahuje polyetyléntereftalát, polybutylentereftalát, polymery cyklo10 felinu a kopolymery cyklofelinu, přičemž ve výhodném provedení je materiálem výstelky polyetyléntereftalát s teplotou dodatečné krystalizace za studená v intervalech 120 až 160 °C. Mezi spodním čelem kompozitního korpusu a spodní obrysovou plochou nádoby je s výhodou vůle, která je větší než trojnásobek tloušťky stěny středové sekce obalu.

V souladu s vynálezem, je nádoba opatřena minimálně jedním prostorovým segmentem, případně klecí, která je vyrobená z jednotlivých pružných vrstvených segmentů. Klec je rovněž umístěná uvnitř obalu s vůli, nad žebrovaným základem nádoby a/nebo pod vrchním krytem. Tato klec také obchvacuje kostru korpusu na některých plochách spodků nádoby. Segmenty jsou mezi sebou spojené v jednom kruhovém průřezu pevným ochranným kruhem a ve druhém kruhovém průřezu jsou pevně spojeny se středem válcové sekce obalu.

Při možné realizaci vynálezu, vnitřní profil prostorového segmentu v záchytných úsecích splývá s vnějším profilem dna kompozitní kostry korpusu. V jedné z účelových variant tohoto řešení se předpokládá, že podle meridiánových řezů je křivost profilových segmentů prostorové klece v úseku od prostřední válcové sekce obalu k ochrannému kroužku menší než křivost dna kostry korpusu nádoby, rl·

V druhé z účelových variant toto řešení předpokládá, že podle meridiánových řezů křivost profilových segmentů prostorové klece v úseku od prostřední válcové sekce obalu k ochrannému kroužkuje větší než křivost dna kostry korpusu nádoby.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude podrobněji popsán na konkrétním· příkladu provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněna schématicky příkladná nádoba v.nárysu v řezu. Na obr. 2 je znázorněna tato nádoba v částečném řezu; Na obr. 3 je znázorněn v řezu detail dna. Na obr. 4 až 7 jsou uvedeny v detailu výřezy dna s různým provedením. Na obr. 8 a 9 jsou zobrazeny varianty provedení elastických obalových segmentů prostorové klece. Na obr, 10 je zobrazena varianta průmyslového provedení příkladné konstrukce ochranného obalu s prostorovou klecí.

Příklady provedení vynálezu

Nádoba na skladování zkapalněných a stlačených tekutin, obsahuje korpus i s kostrou z poloprůhledného kompozitního materiálu, který objímá průhlednou hermetickou tenkostěnnou výstelku 6. Z termoplastu s hrdlem 7 umístěným ve vyústění průběžného osového vývrtů korpusu i a ochranný obal 8. Obal se skládá z prostřední válcovité sekce 81 s okénky 82 pro pozorování, z horního krytu 9 a základu 10 s množstvím profilových podélných a kruhových elastických žeber. Korpus 1 je uložen v ochranném obalu 8 s vůlí nad základem Π) a pod horním krytem 9 v prostorové kleci, tvořené jednotlivými elastickými obalovými segmenty 11, objímajícími korpus 1 v jeho spodní a homí části. Jednotlivé elastické obalové segmenty H jsou mezi sebou na svých jedněch koncích navzájem propojeny pevným ochranným kroužkem 12 o průměru odpovídaj ícím průměru korpusu 1 pevně propojeným s prostřední válcovitou sekcí 81 ochranného obalu

8 a na svých druhých volných koncích jsou propojeny ochranným kroužkem J3, s průměrem menším, než je průměr korpusu L Volné konce jednotlivých elastických obalových segmentů 11 jsou opatřeny zvlněním pro umístění ochranného kroužku £3. Ochranný kroužek 13 je z kompozitního materiálu shodného s materiálem korpusu I. Elastické obalové segmenty £_£ jsou opatřeny meridiánovými žebry pro kontakt s korpusem 1 v místě křivek tvořících jeho dno. Elastické obalové segmenty J_1 tvoří s prostřední válcovitou sekcí 81 obalu 8 jeden celek. Elastické obalové segmenty £_£ jsou mezi sebou propojeny v několika kruhových řezech pomocí ochranných vložek s navzájem rozdílnou pevností v tahu. Meridiánové řezy křivosti elastických obalových segmentů £_£ mohou mít v úseku od prostřední válcovité sekce 8£ obalu 8 k ochrannému kroužku J3 odlišné zakřivení než je zakřivení dna korpusu L

Hermetická výstelka 6 korpusu 1 je vytvořena z krystalického termoplastu se zrnitostí na stěnách 3 až 5 hmotn. % a s teplotou krystalizace naměřenou pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie při rychlosti ohřevu 10 °C/min., v rozmezí 100 až 280 °C, a se standardní viskozitou naměřenou ve směsi fenolu a 1,2 dichlorbenzenu v poměru 50 : 50, v rozmezí 75 až 85, v kyselině dichloroctové - v rozmezí 800 až 1800. Krystalický termoplast materiálu výstelky 6 je vybrán ze skupiny, která obsahuje polyetyléntereftalát, polybutylentereftalát, polymery cyklofelinu a kopolymery cyklofelinu. Ve výhodném provedení je materiálem výstelky 6 polyetyléntereftalát s teplotou dodatečné krystalizace za studená v intervalech 120 až 160 °C.

Mezi spodním čelem kompozitního korpusu i a spodní obrysovou plochou nádoby je vůle, která je větší než trojnásobek tloušťky stěny středové válcovité sekce 8£ obalu.

Při řešení podle vynálezu se vychází z rovnováhy energie systému s předpokladem absence deformování kompoziční nádoby:

K-W₁-W₂-W₃ = 0 (O kde:

K = mgh - součást kinetické energie pádu nádrže;

W, - energie spotřebovaná pro deformaci stlačení válcové části základu obalu;

W₂ - energie spotřebovaná pro deformací ohybu základu obalu;

W₃ - energie spotřebovaná na deformací rozpínání prostorové klece.

Přibližná analýza úlohy s reakcí na náraz při dopadu na podlahu posuzované konstrukce nádoby ukazuje, že zavedením klece lze podstatně změnit stav vznikajících kontaktních deformací a sil, a tím zvyšovat provozuschopnost konstrukce nebo snižovat její hmotnost, to znamená výrobní náklady. Přičemž na základě navržených konstrukčních řešení jejího uskutečnění, kde celková energie deformace W₃ je její součástí, lze měnit v širokých mezích.

Při analýze základních vlastnosti některých nejvíce používaných termoplastů uvedených v tabulce č. I, lze konstatovat, že pokud se vychází z požadavků plynové propustností a odolnosti, které zajišťuje výstelka, je nejvhodněji, podle pevnostních a deformačních charakteristik, ale také podle propustnosti plynu, použit pro výstelku polyetyléntereftalát, který patří do skupiny krystalizačních termoplastů.

.Název Stav polymerů ; í	il 1 Destrukční (napětí přij jtahu MPa [	ÍRelativní j j!	[Kyslík, . propustnost cm3/(m2*atm) > (za 24 hodin ;	1 Teplota tavení C° 1
prodloužení [při roztržení	Propustnost j Vodních pár) g/m2 i Γ i
PENP -amorfní	[9-17	[500	15-20 i	6500-8500 ;	102-105 i
PEVP iamorfni .	jl7-35 1	boo	i5 !	[1600-2000	125-137 (
PP (amorfní	h i		10-20	[370	160-176 ................... i
PVC, ncplast. amorfní	j45-55 i	Í120 i 1 i	30-40 ί	150-350	150-220 :
PVDC (amorfní	|j48-137	20-40 j	1.5-5.0	8-25	220 |
OPS (amorfní	! 62-73	j20 ϊ	70-150 '	*4500-6000 :	180
	il		L	1
PA (amorfní	|jó9-97	[250-400	[40-80	[500	225
(PET (amorfní	150-180	Ϊ7Ο-Π0	[25-30 í	140-50	250-260
)....... A...___..	1 i			t_ i
(PET ikrystalitní 7 ________ . ..	ji 90-260	[20-30	[2.5-15 í	[2-20 i	250-260
PK (amorfní	ií59	[75	j77-”	iUsoo	220-270
AC (amorfní	|[49-83		00-320	Í2000-3000
Hydrát i	II
(celulózy ([amorfní	ka-no í	15-25	5-15	670

PENP - polyetylén s nízkou hustotou, PEVP - polyetylén s vysokou hustotou, PP - polypropylén, PVC - polyviny leh lorid, PVDC - polyvinylkarbazol, OPS-směrový polystyrén, PA-poly5 amid, PET - polyetyléntereftalát, PK - polykarbonát, AC - aeetát celulózy

Při navrhování nádoby se určuje přípustné množství unikajícího plynu během určité doby používání. Například požadavek EN 12245 - 0.25 cm/litr za hodinu.

io Tloušťku stěny její dnové a válcovité částí lze stanovit za splnění podmínky:

5>k*P*S*t/ÁV kde AV - objem úniku plynu k - koeficient propustnosti plynu použitým materiálem P - provozní tlak plynu v nádobě S - obsah plochy, skrz kterou uniká plyn t - provozní doba nádoby s plynem δ - tloušťka stěny výstelky nádoby

Z v tabulce uvedených středních porovnávacích charakteristik různých termoplastů vyplývá, že pro zajištění požadavků, určených různými standardy (například EN 12245 nebo NGV^I) dle propustnosti plynu, tloušťka stěn dna a centrálního úseku výstelky, z krystalizovaného termo25 plastu se určuje v rozmezí násobku 0,001 až 0,01 maximálního průměru výstelky a je podstatně menší než tloušťka stěn ostatních druhů termoplastů například z polyetylénu 100 krát menší.

Z důvodu malé tloušťky stěn výstelky a nízké propustnosti plynu při použití krystalizovaného termoplastu, se vylučuje ztráta odolnosti termoplastu při dekompresi výstelky.

Krystalizace termoplastu na dnech a na válcovité části výstelky v rozsahu 5 až 15 váhavých částic při teplotě krystalizace v rozmezí 100 až 280 °C, která se naměří pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) při rychlosti ohřevu 10 C/min, dovoluje podstatně snížit plynovou propustnost stěn výstelky při zachování jeho deformačních vlastností.

Podle jednoho příkladu provedení obsahuje vysokotlaká nádoba kostru korpusu, která se skládá, z kompozitního materiálu ve formě vícevrstvého skeletu, vrstvy kterého se vytvoří křížovým navíjením jednosměrných nití ze skleněných nebo uhlíkových vláken s impregnací polymerního pojivá. Do této kostry korpusu jsou během procesu její výroby navinuty koaxiálně umístěné dnoio vé příruby s vyústěním pro propojení dutiny kostry korpusu s okolním prostorem. Kostra korpusu nádoby je uvnitř opatřena hermetickou výstelkou, která je vyrobena z krystalizovaného termoplastu.

Konstrukce čerpacího vyústění je tvořena výstelkou, pokrývající uvnitř kostru korpusu, nátrubek je umístěný po celé délce osového vývrtu vyústění a přidružený k jeho vnitřní ploše. Uvnitř nátrubku koaxiálně tomuto nátrubku a vyústění je umístěno centrálně rozmístěné hrdlo, nesoucí na konci, nasměrovaném do dutiny kostry korpusu nádoby, vyčnívající přírubu, kteráje přidružená svojí kruhovou plochou k vnitřní ploše nátrubku výstelky. Přičemž průměr příruby se rovná vnitřnímu průměru nátrubku výstelky.

V neposlední řadě, vyústění na svém volném konci, vyčnívající z kostry korpusu, má vystouplou dovnitř přírubu, kteráje přilehlá svojí kruhovou plochou ke vnější ploše hrdla.

Výsledkem toho je, že mezi nátrubkem výstelky a hrdlem je vytvořena kruhová, koncentricky umístěná dutina, která je čelně uzavřená přírubou hrdla a přírubou vyústění. Uvnitř dutiny, při naplnění celého jejího obsahuje umístěno těsnění, které se při osovém přemístění hrdla na jeho přírubu protlačováním tekutého prostředí v dutině kostry korpusu stlačuje v osovém směru a přitom působí radiálně směrem ven na vnitřní plochu nátrubku výstelky, která se tiskne silou k vnitřní ploše osového vývrtu vyústění.

Při vysokých tlacích v dutině kostry korpusu nádoby vzniká v kruhové dutině tlak, který je 3 až 5 krát vyšší než v dutině.

Z toho vyplývá, že v místě dotyku těsnění s nátrubkem je potřeba zvýšené tvrdosti termoplastu a také jeho nízké tečení. Toto se řeší cestou krystalizace nátrubku výstelky. Krystalizace termoplastu v rozsahu 75 až 99 váhavých částic v místě čerpacího hrdla umožňuje zvýšit tvrdost termoplastu v daném místě a podstatně, to jest několikanásobně, snížit charakteristiky dlouhotrvajícího tečení krystalického termoplastu. Toto v neposlední řadě způsobuje zvýšení provozních charakteristik uzlu spojení. Molekulární hmotnost použitého polymeru všeobecně charakterizuje limitní číslo viskozity polymeru η. V praxi se kontrola molekulární hmotnosti provádí cestou propočtu podle stanovené vnitrní viskozity, kterou se rozumí reálné zvětšení viskozity rozpouštědla při smíchání s určitým množstvím polymeru v určitých podmínkách na rozdělenou koncentraci roztoku vg/ml. Limitní číslo viskozity η se stanoví podle následující metody (DIN 53728 (GOST 18249)).

Polymer se rozpustí v rozpouštědle, například ve směsi fenolu a 1,2 - dichlorbenzenu v poměru 50:50. Koncentrace C roztoku polymeru 0,005 g/ml. Rozpouštění se provádí při teplotě 135 až 140 °C během určité doby. Pro dané rozpouštědlo 15 minut.

1. Naměří se viskozita rozpouštědla a roztoku.

2. Určí se relativní viskozita roztoku (x).

3. Limitní číslo viskozity η se určuje podle vzorce:

η = 0.25 (x-1+3 In x)/G x - měřená relativní viskozita roztoku C - koncentrace roztoku

Jako rozpouštědla se používají:

Název rozpouštědla	Doporučená teplota rozpouštění, °C ·	Doporučená doba rozpouštění, min.
Fenol -1,2- dichlorbenzen fenol - 1.1.2,2-tetrachloretán 50:50 fenol - 1.1.2.2- tetrachloretan 40; 60 o-chlorfenol kyselina dichloroctová	135-140 135-140 135-140 135-140 62-67	15 15 15 15 60

Pro dosažení výše uvedených charakteristik krystalizovaných termoplastů je nej účinnější použit termoplastů se standardní viskozitou, naměřené ve směsi fenolu a 1,2 dichlorbenzenu, v poměru io 50 : 50, v rozmezí 75 až 85, popřípadě v kyselině dichloroctové, v rozmezí 800 až 1800.

V rámci celkové dostupnosti, nej rozšířenějšího použití mezi známými termoplasty a dobře seřízenými technologiemi zpracování, jednou z účelových variant realizace konstrukce výstelky je použití místo krystalizovaného termoplastu polyetyléntereftalát s teplotou dodatečné krystal izace za studená v intervalu 120 až 160 °C.

Princip fungování vysokotlakové nádoby spočívá v jejím naplnění tekutou hmotou kapalinou nebo plynem, do požadované tlakové úrovně, požadovaného skladování, přepravování, vyprázdnění, následujícího nového naplňování, spotřeby tekuté hmoty a podobně. Ve stále se opakující se činnosti a operací s mnohonásobným cyklickým zatěžováním.

Funkce zařízení, podle vynálezu, byla popsaná v jednotlivých variantách provedení konstrukce a nevyžaduje speciálního vysvětlení.

Při vytvoření navržené konstrukce se možnost použití vysokotlakové nádoby z kompozitního materiálu a s hermetickou výstelkou ukázala reálnou. Výroba a zkouška vysokotlakých nádob s navrženou výstelkou pro jejich hermetizací, potvrdily jejích velkou spolehlivost a efekt.

Korpus i umístěný do ochranného obalu 8 s elastickými prostorovými klecemi, se těmito prosto30 rovými klecemi zachytí a visí uvnitř prostoru ochranného obalu 8, Pří pádu lahve se korpus I, který visí vevnitř ochranného obalu 8 na prostorových klecích, snaží přemístit ve směru pohybu a tím, opíraje se o ochranný kroužek 13, způsobuje fungování prostorové klece metodou jejího roztažení. Prostorová klec společně s elementy korpusu 1 vstřebává energii pádu láhve, a přitom nevyvolává žádná lokální poškození v kompozitním korpusu I. Vnitřní námaha, která se předává při pádu na korpus I, má tvar tlaku, rozděleného po celém povrchu korpusu I, což značně zjednodušuje jeho práci a nevede k lokálním poškozením na rozdíl od již existujících konstrukčních řešení. Hodnota přitom vznikajícího kontaktního tlaku je závislá na parametrech materiálu prostorové klece, popřípadě elementech prostorové klece, průměru ochranného kroužku Γ3, konstrukčním provedení a tvrdosti elementů ochranného obalu 8.

Experimentální zkoušky, provedené na lahvích 5, 12, 27 litrů, vyrobených dle tohoto řešení ukázaly, že při 10ti násobném pádu těchto lahví se prakticky neprojevuje snížení jejich pevnosti a také se neztrácí jejich funkční provozuschopnost, což dovoluje provést jejich certifikaci na shodu s evropskými normami, například EN 12245.

- Průmyslová využitelnost io Nádoba na skladování zkapalněných a stlačených tekutin podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění zejména při skladování a přepravě tekutin především v oblasti dopravy, průmyslu, ale i při rekreaci.

Claims (11)

1. zo 1. Nádoba na skladování zkapalněných a stlačených tekutin, obsahující korpus s kostrou z poloprůhledného kompozitního materiálu, který objímá průhlednou hermetickou tenkostěnnou výstelku z termoplastu s hrdlem umístěným ve vyústění průběžného osového vývrtu korpusu a ochranný obal, který se skládá z prostřední válcovité sekce s okénky pro pozorování, horního krytu a základu s množstvím profilových podélných a kruhových elastických žeber, vyzná25 ču j í c í se tí m, že korpus (1) je uložen v ochranném obalu (8) s vůlí nad základem (10) a pod horním krytem (9) v prostorové kleci tvořené jednotlivými elastickými obalovými segmenty (11) objímajícími korpus (1) v jeho spodní a horní části, přičemž jednotlivé elastické obalové segmenty (ll) jsou mezi sebou na svých jedněch koncích navzájem propojeny pevným ochranným kroužkem (12) o průměru odpovídajícím průměru korpusu (1) pevně propojeným spro30 střední válcovitou sekcí (81) ochranného obalu (8) a na svých druhých volných koncích jsou propojeny alespoň jedním ochranným kroužkem (13) s průměrem menším než je průměr korpusu (O.
2. 2. Nádoba podle nároku 1,vyznačující se tím, že volné konce jednotlivých elastic35 kých obalových segmentů (11) jsou opatřeny alespoň jedním zvlněním pro umístění ochranného kroužku (13).
3. 3. Nádoba podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že ochranný kroužek (13) je z kompozitního materiálu shodného s materiálem korpusu (1).
4. 4. Nádoba podle nároků 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že elastické obalové segmenty (1 1) jsou opatřeny meridiánovými žebry pro kontakt s korpusem (1) v místě jeho dna.
5. 5. Nádoba podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že elastické oba45 lové segmenty (11) tvoří s prostřední válcovitou sekcí (81) obalu (8) jeden celek.
6. 6. Nádoba podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím,že meridiánové řezy křivosti elastických obalových segmentů mají v úseku od prostřední válcovité sekce (81) obalu (8) k ochrannému kroužku (13) odlišné zakřivení než je zakřivení dna korpusu (1).
7. 7. Nádoba podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že elastické obalové segmenty (11) jsou mezi sebou propojeny v několika kruhových řezech pomocí ochranných vložek s navzájem rozdílnou pevností v tahu.
8. 8. Nádoba podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se tím, že hermetická výstelka (6) korpusu (1) je vytvořena z krystalického termoplastu se zrnitostí na stěnách 3 až 5 hmotn. % a s teplotou krystalizace naměřenou pomocí diferenciální skenovací kalorimetrie při rychlosti ohřevu 10 °C/min., v rozmezí 100 až 280 °C, a se standardní viskozitou naměřenou

   5 ve směsi fenolu a 1,2-dichlorbenzenu v poměru 50 : 50, v rozmezí 75 až 85, a v kyselině dichloroctové v rozmezí 800 až 1800.
9. 9. Nádoba podle nároku 8, v y z n a č u j í c í se t í m, že krystalický termoplast materiálu výstelky (6) je vybrán ze skupiny, která obsahuje polyetyléntereftalát, póly buty lentereftalát, io polymery cyklofelinu a kopolymery cyklofelinu.
10. 10. Nádoba podle nároku 9, vyznačující se tím, že materiálem výstelky (6)je polyetyléntereftalát s teplotou dodatečné krystalizace za studená v intervalech 120 až 160 °C.
11. 15 11. Nádoba podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačující se t í m , že mezi spodním čelem kompozitního korpusu (1) a spodní obrysovou plochou nádoby je vůle, která je větší než trojnásobek tloušťky stěny středové válcovité sekce (81) obalu.