RU177876U1

RU177876U1 - High pressure housing assembly

Info

Publication number: RU177876U1
Application number: RU2016152517U
Authority: RU
Inventors: Егор Михайлович Мандрик
Original assignee: Егор Михайлович Мандрик
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2018-03-15

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована при изготовлении камер высокого давления, применяемых в различных технологических процессах, научных исследованиях в качестве испытательных стендов, а также других областях, где существуют избыточное давление и высокие температуры.Технический результат достигается за счет того, что сборный корпус камеры высокого давления состоит не менее чем из двух прямых круговых цилиндрических оболочек одинаковой высоты и с внешним диаметром внутренней оболочки, равным внутреннему диаметру наружной, вставленных одна в другую и скрепленных натягом, при этом в стенке внутренней цилиндрической оболочки с наружной стороны расположены многозаходные винтовые каналы, объединенные по торцам кольцевыми проточками.При этом угол захода винтовых каналов предпочтительно составляет 45° относительно вертикальной оси оболочки.Заявляемый корпус многофункционален и может быть использован в камерах высокого давления, предназначенных для различных областей техники. Конструкция корпуса обеспечивает его высокие прочностные характеристики и позволяет максимально снизить в нем как поверхностные, так и объемные тепловые деформации в процессе эксплуатации.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in the manufacture of high-pressure chambers used in various technological processes, scientific research as test benches, as well as other areas where overpressure and high temperatures exist. The technical result is achieved due to the fact that the prefabricated the housing of the high-pressure chamber consists of at least two straight circular cylindrical shells of the same height and with an outer diameter of the inner shell equal to the inner it has an outer diameter, inserted one into the other and fastened with an interference fit, while in the wall of the inner cylindrical shell on the outside there are multi-start screw channels connected at the ends by annular grooves. Moreover, the angle of contact of the screw channels is preferably 45 ° relative to the vertical axis of the shell. multifunctional and can be used in high-pressure chambers designed for various fields of technology. The design of the housing ensures its high strength characteristics and allows to minimize both surface and volumetric thermal deformations during operation.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована при изготовлении камер высокого давления, применяемых в различных технологических процессах, научных исследованиях в качестве испытательных стендов, а также других областях, где существуют избыточное давление и высокие температуры.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in the manufacture of high-pressure chambers used in various technological processes, scientific research as test benches, as well as other areas where overpressure and high temperatures exist.

Для камер высокого давления, применяемым в различных областях техники важен ряд параметров, а именно: равномерность распределения давления по площади стенок камеры, перераспределение тепловой энергии от внутреннего объема наружу, а также предельные рабочие характеристики камеры и технологичность ее производства и эксплуатации.For high-pressure chambers used in various fields of technology, a number of parameters are important, namely: uniform distribution of pressure over the chamber wall area, redistribution of thermal energy from the internal volume to the outside, as well as the ultimate performance characteristics of the chamber and the manufacturability of its production and operation.

Существуют различные конструкции силовых корпусов камер высокого давления, такие как кованые, с проволочной навивкой и сборные (составные).There are various designs of power cases of high-pressure chambers, such as forged, wire-wound and prefabricated (composite).

Недостатками кованых корпусов камер высокого давления являются в общем случае длительность их изготовления, ограничения по максимальным размерам камер и проблематичность получения равномерного распределения давления по площади стенок камер.The disadvantages of forged housings of high-pressure chambers are, in general, the duration of their manufacture, restrictions on the maximum dimensions of the chambers, and the difficulty of obtaining a uniform pressure distribution over the chamber wall area.

Корпусы с проволочной навивкой (см., например, патент SU1622680) позволяют изготавливать камеры с большими по сравнению с коваными рабочими объемами, однако также имеют проблемы распределения давления по площади стенок, и, кроме того, нетехнологичны в производстве.Cases with wire winding (see, for example, patent SU1622680) make it possible to manufacture chambers with large compared to forged working volumes, however, they also have problems with the distribution of pressure over the wall area, and, in addition, are not technologically advanced in production.

Наиболее функциональны сборные корпусы камер, изготовленные из отдельных элементов путем их соединения между собой и закрепления в таком состоянии.The most functional prefabricated camera housings made of individual elements by connecting them together and fixing in this state.

Так, например, известен корпус сосуда высокого давления (см. патент RU2148751, МПК F16J12/00, опубликован 10.05.2000 г.), содержащий поперечные силовые элементы, выполненные из состыкованных пластин с координатными отверстиями и собранные с послойным смещением стыков, продольные силовые элементы, выполненные в виде стержней, установленных в координатных отверстиях и внутреннюю герметизирующую оболочку.So, for example, the body of a pressure vessel is known (see patent RU2148751, IPC F16J12 / 00, published May 10, 2000) containing transverse force elements made of joined plates with coordinate holes and assembled with layerwise displacement of joints, longitudinal force elements made in the form of rods installed in the coordinate holes and the inner sealing shell.

Известный корпус технологичен в производстве, обеспечивает возможность получения больших рабочих объемов высокого давления, однако обладает рядом недостатков. Так, ввиду большого количества соединительных и фиксирующих элементов, обеспечение равномерного распределения давления по площади внутренней поверхности корпуса является проблематичным, а это существенно ограничивает предельную величину давления, которое можно получать внутри камеры.The well-known housing is technologically advanced in production, provides the ability to obtain large working volumes of high pressure, but has several disadvantages. So, due to the large number of connecting and fixing elements, ensuring a uniform distribution of pressure over the area of the inner surface of the housing is problematic, and this significantly limits the limit value of pressure that can be obtained inside the chamber.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение равномерного распределения давления по площади стенок корпуса камеры высокого давления.The task to which the claimed technical solution is directed is to ensure uniform distribution of pressure over the area of the walls of the housing of the high-pressure chamber.

Техническим результатом полезной модели является ее многофункциональность и одновременное обеспечение высоких прочностных и теплопроводных характеристик.The technical result of the utility model is its multifunctionality and at the same time ensuring high strength and heat-conducting characteristics.

Технический результат достигается за счет того, что сборный корпус камеры высокого давления состоит не менее чем из двух прямых круговых цилиндрических оболочек одинаковой высоты и с внешним диаметром внутренней оболочки, равным внутреннему диаметру наружной, вставленных одна в другую и скрепленных натягом, при этом в стенке внутренней цилиндрической оболочки с наружной стороны расположены многозаходные винтовые каналы, объединенные по торцам кольцевыми проточками.The technical result is achieved due to the fact that the prefabricated housing of the high-pressure chamber consists of at least two straight circular cylindrical shells of the same height and with an outer diameter of the inner shell equal to the inner diameter of the outer, inserted one into the other and fastened with an interference fit, while in the inner wall on the outer side of the cylindrical shell are multi-helical spiral channels, united at the ends by annular grooves.

При этом угол захода винтовых каналов предпочтительно составляет 45^°относительно вертикальной осиоболочки.Moreover, the angle of approach of the screw channels is preferably 45^°relative to the vertical axisshell.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 схематически представлен вертикальный осевой разрез корпуса, на фиг. 2 – изображение внутренней оболочки корпуса.The utility model is illustrated by drawings, in which in FIG. 1 is a schematic vertical axial section through a housing; FIG. 2 - image of the inner shell of the housing.

Сборный корпус камеры высокого давления содержит внутреннюю цилиндрическую оболочку 1 с выполненными в ней винтовыми каналами 2 и кольцевыми проточками 3, наружную цилиндрическую оболочку 4.The pre-fabricated housing of the high-pressure chamber contains an inner cylindrical shell 1 with screw channels 2 and annular grooves 3 formed therein, and an outer cylindrical shell 4.

Сборку корпуса осуществляют следующим образом.Assembly of the housing is as follows.

Оболочку 1 охлаждают, а оболочку 4, наоборот нагревают, после чего оболочку 1 вставляют внутрь оболочки 4, выравнивают по высоте и фиксируют в таком положении до выравнивания температур. При охлаждении наружный диаметр внутренней оболочки 1 уменьшается, а внутренний диаметр наружной оболочки 4, наоборот, увеличивается. Это позволяет свободно вставить оболочку 1 внутрь оболочки 4. После выравнивания температур оболочек 1 и 4 между собой их соответствующие диаметры возвращаются в первоначальные размеры и оболочки плотно прижимаются друг к другу. Данное соединение, называемое в тексте данной заявки «натяг», стабильно и надежно.The shell 1 is cooled, and the shell 4, on the contrary, is heated, after which the shell 1 is inserted into the shell 4, aligned in height and fixed in this position until the temperatures equalize. When cooling, the outer diameter of the inner shell 1 decreases, and the inner diameter of the outer shell 4, on the contrary, increases. This allows you to freely insert the shell 1 into the shell 4. After equalizing the temperatures of the shells 1 and 4 with each other, their respective diameters return to their original sizes and the shells are tightly pressed against each other. This connection, referred to in the text of this application as "interference", is stable and reliable.

После сборки корпус помещают в камеру высокого давления, для которой он изготовлен и обеспечивают его сопряжение с другими элементами камеры (запорной системой, элементами управления и т.д.).After assembly, the casing is placed in a high-pressure chamber, for which it is made and provide its interface with other chamber elements (locking system, controls, etc.).

Выполнение корпуса камеры высокого давления сборным, состоящим как минимум из двух оболочек, позволяет упростить процесс его изготовления и одновременно обеспечивает его прочностные характеристики. Каналы 2, выполненные в оболочке 1 предназначены для прохождения охлаждающей жидкости, поступающей в них через одну (обычно нижнюю) кольцевую проточку 3 и отводящейся затем через другую. Такая конструкция обеспечивает эффективный теплоотвод непосредственно из рабочей зоны без перераспределения тепловой энергии через все оболочки во внешний объем, обеспечивая тем самым меньшие деформации элементов корпуса.The execution of the housing of the high-pressure chamber with a prefabricated one consisting of at least two shells makes it possible to simplify the manufacturing process and at the same time ensures its strength characteristics. The channels 2 made in the shell 1 are intended for the passage of coolant entering them through one (usually lower) annular groove 3 and then discharged through another. This design provides efficient heat dissipation directly from the working area without redistributing thermal energy through all the shells into the external volume, thereby providing less deformation of the housing elements.

При этом выполнение каналов 2 винтовыми также направлено на обеспечение более равномерного распределения давления через внутреннюю оболочку 1 по площади оболочки 4 (зоны контакта чередуются с бесконтактными зонами как по вертикали, так и по горизонтали, то есть «в шахматном порядке», не создавая «линий ослабления»). В зависимости от угла захода каналов 2 эффективность распределения может меняться. Наиболее предпочтительным является вариант, когда угол захода равен 45^° (в этом случае все внутренняя оболочка 1 равномерно деформируется как по вертикали, так и по горизонтали).Moreover, the execution of channels 2 by screw is also aimed at ensuring a more uniform distribution of pressure through the inner shell 1 over the area of the shell 4 (contact zones alternate with non-contact zones both vertically and horizontally, that is, “in a checkerboard pattern” without creating “lines weakening "). Depending on the angle of approach of the channels 2, the distribution efficiency may vary. The most preferred option is when the approach angle is 45 ^° (in this case, the entire inner shell 1 is uniformly deformed both vertically and horizontally).

Заявляемый корпус многофункционален и может быть использован в камерах высокого давления, предназначенных для различных областей техники. Конструкция корпуса обеспечивает его высокие прочностные характеристики и позволяет максимально снизить в нем как поверхностные, так и объемные тепловые деформации в процессе эксплуатации.The inventive housing is multifunctional and can be used in high pressure chambers designed for various fields of technology. The design of the housing ensures its high strength characteristics and allows to minimize both surface and volumetric thermal deformations during operation.

Claims

1. The prefabricated housing of the high-pressure chamber, consisting of at least two straight circular cylindrical shells of the same height and with an outer diameter of the inner shell equal to the inner diameter of the outer, inserted one into the other and fastened by interference, while in the wall of the inner cylindrical shell from the outside Multiple helical channels are located, united at the ends by annular grooves.

2. The prefabricated housing of the high pressure chamber according to claim 1, characterized in that the angle of approach of the screw channels is 45^° relative to the vertical axisshell.