RU2117853C1

RU2117853C1 - Pressure vessel

Info

Publication number: RU2117853C1
Application number: RU97102423A
Authority: RU
Inventors: К.М. Шевчук; А.В. Кашковский; И.Е. Тимошин; В.Н. Щетинин
Original assignee: Шевчук Константин Михайлович
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 1998-08-20

Abstract

FIELD: pressure vessels. SUBSTANCE: pressure vessel has inner envelope made from thin-sheet steel and load-bearing envelope made from composite materials. Load-bearing envelope is made from composite material easily admitting the working medium in case of loss of tightness of inner envelope; thin layer of gas-permeable composite material applied on inner steel envelope is used for check of leakage. Gaspermeable composite material is coated with thin layer of gas-insulating material forming gas collecting cavity over entire surface of vessel. Gas collecting cavity has outlet for two pole pipe unions for connecting the monitoring or signalling devices. Gas collecting cavity on surface of inner envelope is made by winding gas-insulating rope over spiral at a pitch of 20 to 50; inter-turn space is filled with thin layer of gas admitting material, after which entire surface is coated with gas insulating layer forming gas-permeable spiral channel over entire surface of vessel at outlet to two pole pipe unions for connecting the monitoring or signalling devices. EFFECT: simplified construction; enhanced safety in use. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении сосудов высокого давления и большого объема. The invention relates to mechanical engineering and can most effectively be used in the manufacture of pressure vessels and large volumes.

Известны многослойные сосуды давления, в которых наружная оболочка несет основную силовую нагрузку и может быть выполнена из металла или различных композиционных материалов, а внутренняя, металлическая, достаточно тонкая и предназначена для обеспечения герметичности. Такая конструкция позволяет значительно облегчить сосуды давления. Multilayer pressure vessels are known in which the outer shell carries the main power load and can be made of metal or various composite materials, and the inner, metal, thin enough and designed to ensure tightness. This design can significantly relieve pressure vessels.

Внутренняя оболочка сосудов, выполняемая из частей, соединяемых сваркой, является наиболее слабым местом, с которого начинается разрушение сосуда давления и утечка газов. Для контроля герметичности в наружной оболочке сосуда выполняются боковые отверстия [3, 4, 2]. The inner shell of the vessels, made of parts connected by welding, is the weakest point from which the destruction of the pressure vessel and gas leakage begin. To control the tightness in the outer shell of the vessel, side holes are made [3, 4, 2].

К недостаткам таких конструкций следует отнести высокую сложность изготовления. Кроме того, они не позволяют контролировать герметичность всей поверхности внутренней оболочки сосуда, а наличие боковых отверстий приводит к ослаблению силовой оболочки сосуда давления. The disadvantages of such structures include the high complexity of manufacturing. In addition, they do not allow to control the tightness of the entire surface of the inner shell of the vessel, and the presence of side holes leads to a weakening of the power shell of the pressure vessel.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является сосуд давления для коррозийных сред, содержащий корпус с внутренней коррозионностойкой оболочкой и силовой внешней оболочкой, в которой над сварными швами выполнены контрольные трубки. На внутренней поверхности оболочки выполнена кольцевая проточка, в которую вварена защитная накладка. У основания контрольной трубки установлена опорная пластина 2 [1]. Closest to the proposed technical essence is a pressure vessel for corrosive environments, containing a housing with an internal corrosion-resistant shell and a power outer shell, in which control tubes are made above the welds. An annular groove is made on the inner surface of the shell, into which a protective pad is welded. At the base of the control tube, a support plate 2 is installed [1].

Недостаток такой конструкции - высокая сложность изготовления, ослабление силовой оболочки сосуда, возможность контроля герметичности только в местах сварных швов. The disadvantage of this design is the high complexity of manufacturing, the weakening of the power shell of the vessel, the ability to control tightness only in places of welds.

Цель изобретения - повышение безопасности эксплуатации сосудов давления при относительной простоте конструкции. К существенным признакам предлагаемого изобретения в первую очередь относится изготовление силовой оболочки сосуда из композиционного материала, пропускающего рабочую среду. При разгерметизации внутренней оболочки наружная оболочка позволит пропустить среду из сосуда давления, предупреждая его взрывообразное разрушение. В случае применения сосуда для агрессивных и взрывопожароопасных рабочих сред наружная силовая оболочка может быть выполнена из плотного газонепроницаемого материала. The purpose of the invention is to increase the safety of operation of pressure vessels with the relative simplicity of the design. The essential features of the present invention primarily relates to the manufacture of the force shell of the vessel from a composite material that passes the working medium. During depressurization of the inner shell, the outer shell will allow the medium to pass from the pressure vessel, preventing its explosive destruction. In the case of the use of the vessel for aggressive and explosive fire hazardous working environments, the outer force shell can be made of a dense gas-tight material.

Для постоянного контроля герметичности всей поверхности внутренней оболочки сосуда на ней создается изолированная от внешней оболочки газосборная полость малого объема, в которой даже при незначительной разгерметизации внутренней оболочки будет накапливаться рабочая среда, давление которой сравнительно быстро будет возрастать, что легко может быть зафиксировано любым известным способом. To constantly monitor the tightness of the entire surface of the inner shell of the vessel, a low-volume gas collection cavity isolated from the outer shell is created on it, in which, even with a slight depressurization of the inner shell, a working medium will accumulate, the pressure of which will increase relatively quickly, which can easily be fixed by any known method.

В сосудах, конструкция которых состоит из тонкостенной внутренней металлической оболочки, а силовая из композиционного материала, наиболее технологичной является газосборная полость, выполняемая нанесением на внутреннюю оболочку тонкого слоя газопроницаемого композиционного материала, обладающего хорошей адгезией с металлом, затем изоляцией этого слоя плотным материалом, но на однотипной основе, что гарантирует взаимную адгезию с пористым слоем и силовой оболочкой, получаемой намоткой, например стеклоровнингом. In vessels, the design of which consists of a thin-walled inner metal shell, and the power one is of composite material, the most technologically advanced is a gas collection cavity, which is applied by applying a thin layer of a gas-permeable composite material with good adhesion to the metal on the inner shell, then isolating this layer with a dense material, but on the basis of the same type, which ensures mutual adhesion with the porous layer and the power shell obtained by winding, such as glass roving.

Такая конструкция исключает концентрацию напряжений. This design eliminates stress concentration.

До нанесения газопроницаемого композиционного материала, на внутреннюю стальную оболочку привариваются два полюсных штуцера с отверстиями, обеспечивающими отвод среды из газосборной полости и имеющих выход наружу силовой оболочки. Prior to applying a gas-permeable composite material, two pole fittings with holes providing a medium outlet from the gas-collecting cavity and having an outlet to the power shell are welded onto the inner steel shell.

С помощью штуцеров проверяется, что действительно газосборная полость пропускает газ или иную рабочую среду и что она герметична при низком давлении. При эксплуатации сосуда, в зависимости от требований к нему, к штуцеру может быть подсоединен датчик давления с выходом на контрольные приборы. При переосвидетельствовании предлагаемая конструкция сосуда позволяет заменить пневмоиспытания вакуумированием газосборной полости с применением гелиевых течеискателей. Using the fittings, it is checked that the gas-collecting cavity is indeed capable of passing gas or other working medium and that it is airtight at low pressure. During the operation of the vessel, depending on the requirements for it, a pressure sensor can be connected to the fitting with access to control devices. During re-examination, the proposed design of the vessel allows you to replace the pneumatic test vacuum pumping cavity using helium leak detectors.

Для повышения надежности контроля за газосборной полостью, чтобы убедиться, что вся поверхность баллона, покрытая пористым материалом, обладает газопроводимостью, по всей поверхности внутренней стальной оболочки по спирали предварительно наматывается газонепроницаемый канат или канат с газонепроницаемой плотной пропиткой с шагом 20 - 50 мм, промежутки между которыми заполняются тонким слоем газопроницаемого материала, затем вся поверхность покрывается газоизолирующим слоем, образуя газопроводящий спиральный канал по всей поверхности баллона с выходом на штуцеры. To increase the reliability of monitoring the gas-collecting cavity, to make sure that the entire surface of the cylinder coated with a porous material has gas conductivity, a gas-tight rope or a tight-impregnated gas-tight impregnated rope with a pitch of 20-50 mm is pre-wound on a spiral over the entire surface of the inner steel sheath, the intervals between which are filled with a thin layer of gas-permeable material, then the entire surface is covered with a gas-insulating layer, forming a gas-conducting spiral channel over the entire surface cylinder with access to the fittings.

На фиг.1 показан общий сосуда, на фиг.2, 3 - варианты узла 1. Figure 1 shows a common vessel, figure 2, 3 - options node 1.

На фиг.1 показан сосуд давления типа двугорлового баллона, который состоит из внутренней металлической герметичной тонкостенной оболочки 1, наружной газопроницаемой силовой оболочки из композиционного материала 2, штуцеров 3 отвода среды на приборы контроля в случае негерметичности внутренней оболочки. Figure 1 shows a pressure vessel of the type of a two-necked cylinder, which consists of an internal metal sealed thin-walled shell 1, an external gas-permeable power shell made of composite material 2, fittings 3 for venting the control devices in case of leakage of the inner shell.

В варианте 1 показана конструкция газосборной полости, где на тонкостенную стальную оболочку 1 нанесен газопроницаемый слой 4, а газоизолирующий слой 6 отделяет его от газопроницаемой силовой оболочки 2. In option 1, the design of the gas collection cavity is shown, where a gas-permeable layer 4 is deposited on a thin-walled steel shell 1, and a gas-insulating layer 6 separates it from the gas-permeable power shell 2.

В варианте 2 вся газопроницаемая поверхность по спирали рассечена газонепроницаемым канатом 5, превращая его в спиральный плоский канал с выходом на штуцеры 3. In option 2, the entire gas-permeable surface is helically dissected by a gas-tight rope 5, turning it into a spiral flat channel with access to the fittings 3.

Claims

1. A pressure vessel containing an inner shell made of thin-walled steel, and a power shell made of composite materials, characterized in that the power shell is made of composite material, freely passing the working medium during depressurization of the inner shell, and to control leaks on the inner steel a thin layer of a gas-permeable composite material is applied to the shell, onto which a thin layer of a dense gas-insulating material is applied, with the formation of a gas prefabricated cavity with access to two pole fittings for connecting control and alarm devices.

2. The vessel according to claim 1, characterized in that the gas-collecting cavity on the surface of the inner shell is made by winding in a spiral gas-insulating rope with a pitch of 20-50 mm, the gaps between which are filled with a thin layer of gas-conducting material, then the entire surface is covered with a gas-insulating layer with the formation of a gas-permeable spiral channel over the entire surface of the vessel with access to two pole fittings for connecting control and alarm devices.