RU2338955C1 - High-pressure vessel (versions) - Google Patents

High-pressure vessel (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2338955C1
RU2338955C1 RU2007107501/06A RU2007107501A RU2338955C1 RU 2338955 C1 RU2338955 C1 RU 2338955C1 RU 2007107501/06 A RU2007107501/06 A RU 2007107501/06A RU 2007107501 A RU2007107501 A RU 2007107501A RU 2338955 C1 RU2338955 C1 RU 2338955C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
shell
vessel
lap
adhesive
Prior art date
Application number
RU2007107501/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Алексеевич Федулов (RU)
Сергей Алексеевич Федулов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "РИФ" технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "РИФ" технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "РИФ" технологии"
Priority to RU2007107501/06A priority Critical patent/RU2338955C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2338955C1 publication Critical patent/RU2338955C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanics.
SUBSTANCE: high-pressure vessel incorporates shell. The open faces of the said shell elements are in an overlapping or abutting contact between themselves, the about joint areas being additionally fitted with, at least, one coupling overlapping ring. The overlapping contact between the aforesaid elements or between the said elements and the overlapping ring is ensured by a sealing adhesion layer, the size of overlapping of all aforesaid elements is calculated by the formula as follows, i.e. L≥p×D/(4×σ), where p is the designed vessel destruction pressure, D is the maximum vessel diameter in the area of the adhesion joint, σ is the designed polymerised adhesive layer shear strength, the load-bearing enclosure featuring a double overlapping of the aforesaid joints coming over to the vessel bottom.
EFFECT: simple high-pressure vessel design, ease of manufacture, higher assembly efficiency and lower production costs.
4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области производства баллонов высокого давления, которые могут быть использованы для хранения сжатых и сжиженных газов в системах пожаротушения, дыхательных аппаратах и т.д.The invention relates to the production of high-pressure cylinders, which can be used to store compressed and liquefied gases in fire extinguishing systems, breathing apparatus, etc.

Известен баллон для сжатых и сжиженных газов, включающий наружную и внутреннюю оболочки с горловиной и дном соответственно, размещенные одна в другой с натягом, с использованием при необходимости в месте их контакта покрытия, герметика или клеящего состава [Описание изобретения к патенту РФ №2022201 от 18.05.1992, МПК5 F17С 1/00, опубл. 30.10.1994].A well-known container for compressed and liquefied gases, including the outer and inner shells with a neck and a bottom, respectively, placed one in the other with an interference fit, using, if necessary, a coating, sealant or adhesive in their place of contact [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2022201 of 18.05 .1992, IPC 5 F17С 1/00, publ. 10/30/1994].

Конструкция баллона и способ его изготовления отличаются повышенной сложностью, что в сочетании с обычными характеристиками готового изделия не является экономически обоснованным.The design of the container and the method of its manufacture are characterized by increased complexity, which, in combination with the usual characteristics of the finished product, is not economically feasible.

Известна конструкция металлического баллона высокого давления, включающая соединенные с помощью резьбы корпус и днища с горловинами, при этом герметичность резьбового соединения обеспечивается особым способом его сборки, а именно - сборкой в пластическом состоянии металла одной из деталей соединения [Описание изобретения к патенту РФ №2178861 от 19.04.2000, МПК7 F17С 1/00, опубл. 27.01.2002, бюл. №3].A known design of a metal high-pressure cylinder, including a body and bottoms connected with a neck with a thread, the tightness of the threaded connection is ensured by a special method of assembly, namely, the assembly in the plastic state of the metal of one of the connection details [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2178861 from 04/19/2000, IPC 7 F17C 1/00, publ. 01/27/2002, bull. Number 3].

При изготовлении баллона используют резьбовое соединение, включающее два разных вида резьбы - один типовой (например, стандартный), а другой - специальный, учитывающий линейные деформации, происходящие в процессе нагрева смежной детали до пластического состояния. Это требует особой подготовки производства и специальной оснастки.In the manufacture of the container, a threaded connection is used, including two different types of thread - one typical (for example, standard), and the other a special one, taking into account linear deformations that occur during the heating of an adjacent part to a plastic state. This requires special preparation of production and special equipment.

Известен баллон высокого давления, содержащий два полубаллона с днищами, соединенные по утолщенным кромкам посредством резьбы с втулкой-ниппелем и герметизированные сплавлением кромок или введением клеящих компонентов, при этом наружная поверхность баллона по образующей цилиндра армирована слоем, выполненным из стекло- или углеродных волокон [Описание изобретения к патенту РФ №2168083 от 04.04.1996, МПК7 F16J 12/00, F17С 1/00, опубл. 30.10.1994].A high-pressure cylinder is known, containing two half-cylinders with bottoms, connected along the thickened edges by means of a thread with a nipple sleeve and sealed by fusion of the edges or the introduction of adhesive components, while the outer surface of the cylinder along the generatrix of the cylinder is reinforced with a layer made of glass or carbon fibers [Description inventions to the patent of the Russian Federation No. 2168083 dated 04/04/1996, IPC 7 F16J 12/00, F17C 1/00, publ. 10/30/1994].

Использование нескольких самостоятельных технологических переходов (соединение при помощи резьбы и герметизация при помощи клеящих компонентов), каждый из которых потенциально является самодостаточным, делают технологию производства известного баллона неоправданно сложной.The use of several independent technological transitions (joining with thread and sealing with adhesive components), each of which is potentially self-sufficient, makes the production technology of a well-known balloon unreasonably complicated.

Известен комбинированный баллон высокого давления, состоящий из скрепленных между собой обечайки из композиционного материала и днищ, соединенных с обечайкой с помощью ленточной резьбы и снабженных кольцевыми канавками, в которых защемлены торцы обечайки и установлены уплотнительные кольца из эластичного материала [Описание изобретения к патенту РФ №2118745 от 23.01.1997, МПК6 F17С 1/06, F17С 1/16, F17J 12/00, опубл. 10.09.1998].Known combined high-pressure cylinder, consisting of bonded shells made of composite material and bottoms connected to the shell using tape threads and provided with annular grooves in which the ends of the shell are clamped and O-rings made of elastic material are installed [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 21118745 from 01/23/1997, IPC 6 F17С 1/06, F17С 1/16, F17J 12/00, publ. 09/10/1998].

Данному баллону присущи те же недостатки, что и предыдущему, с той лишь разницей, что герметизация применяемого резьбового соединения обеспечивается кольцом из эластичного материала, размещенным в специальной кольцевой канавке.This cylinder has the same disadvantages as the previous one, with the only difference that the sealing of the used threaded connection is provided by a ring of elastic material placed in a special annular groove.

Известен газовый баллон высокого давления, содержащий силовую оболочку из композитного материала, например из «кевлара», встроенную герметизирующую оболочку из металла с днищами и фланцы [Описание изобретения к патенту РФ №2118356 от 10.11.2000, МПК7 F17С 1/06, F17С 1/16, опубл. 27.08.2000]. Для склеивания элементов баллона используются клеи на основе лейконатов, а прочность соединения обеспечивается сваркой.Known high-pressure gas cylinder containing a power shell made of composite material, for example from "Kevlar", an integrated sealing shell made of metal with bottoms and flanges [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2118356 from 10.11.2000, IPC 7 F17C 1/06, F17C 1 / 16, publ. 08.27.2000]. For gluing the elements of the cylinder are used adhesives based on leukonates, and the strength of the connection is ensured by welding.

Сварочное соединение фактически дублирует клеевое, что делает конструкцию баллона и технологический процесс его изготовления достаточно сложными.The welding joint actually duplicates the glue, which makes the design of the container and the manufacturing process of its manufacture quite complicated.

Также известен металлопластиковый баллон высокого давления, включающий внешнюю силовую пластиковую оболочку и внутренний тонкостенный стальной лейнер, содержащий среднюю цилиндрическую часть и два днища, соединенные между собой сваркой [Описание изобретения к патенту РФ №2289062 от 12.04.2005, МПК8 F17С 1/00, В21D 51/24, опубл. 10.12.2006]. Конструктивные преимущества данного баллона обеспечиваются тем, что днище лейнера выполнено за одно целое со штуцером и периферийным кольцевым участком для соединения со средней цилиндрической частью, что делает это днище очень надежным.Also known is a metal-plastic high-pressure cylinder, including an external power plastic shell and an internal thin-walled steel liner containing a middle cylindrical part and two bottoms connected by welding [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2289062 from 04/12/2005, IPC 8 F17C 1/00, B21D 51/24, publ. 12/10/2006]. The structural advantages of this cylinder are provided by the fact that the bottom of the liner is made in one piece with the fitting and the peripheral annular section for connection with the middle cylindrical part, which makes this bottom very reliable.

Использование сварки для соединения тонкостенных деталей известного баллона значительно усложняет технологический процесс его изготовления.The use of welding to connect thin-walled parts of a known balloon greatly complicates the manufacturing process.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков заявляемым в качестве изобретений техническим решениям является композитный газовый баллон высокого давления, содержащий внутренний тонкостенный металлический лейнер (герметичный корпус) и внешнюю органопластиковую оболочку вокруг всей поверхности лейнера, который выполнен сварным, содержащим среднюю цилиндрическую часть (обечайку) и две донные (также включающие элементы обечаек, т.е. открытые с торцов цилиндрические части), соединенные со средней частью посредством подкладных колец [Описание изобретения к патенту РФ №2077682 от 29.04.1994, МПК5 F17С 1/06, опубл. 20.04.1997, бюл. №11].The closest set of essential features claimed as inventions technical solutions is a composite high-pressure gas cylinder containing an internal thin-walled metal liner (sealed housing) and an external organoplastic shell around the entire surface of the liner, which is made welded, containing the middle cylindrical part (shell) and two bottom (also including shell elements, i.e. cylindrical parts open from the ends), connected to the middle part by means of underlays x rings [Description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2077682 from 04.29.1994, IPC 5 F17C 1/06, publ. 04/20/1997, bull. No. 11].

По сравнению с предыдущим техническим решением сварные соединения тонкостенных средней цилиндрической части и двух донных осуществляется с использованием подкладных колец, что снижает требования к технологическим режимам сварки лейнера. Тем не менее, производство таких баллонов требует организации специальных рабочих мест, использования дорогостоящего сварочного оборудования и привлечения специалистов высокой квалификации, в частности, для работы на установках лазерной и электронно-лучевой сварки, а также их обслуживания.Compared with the previous technical solution, the welded joints of the thin-walled middle cylindrical part and two bottom ones are carried out using backing rings, which reduces the requirements for the technological modes of welding of the liner. Nevertheless, the production of such cylinders requires the organization of special jobs, the use of expensive welding equipment and the involvement of highly qualified specialists, in particular, to work on laser and electron beam welding installations, as well as their maintenance.

Задача, решаемая первым вариантом изобретения, и достигаемый технический результат заключаются в создании технологичной и достаточно простой конструкции баллонов высокого давления, повышении производительности их сборки и, соответственно, снижении издержек производства.The problem solved by the first embodiment of the invention and the technical result achieved are to create a technologically advanced and fairly simple design of high-pressure cylinders, increase the productivity of their assembly and, accordingly, reduce production costs.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в известном сосуде высокого давления, включающем герметичный корпус с днищами, по меньшей мере, двумя элементами обечаек, каждая из которых имеет, по меньшей мере, один открытый торец, и силовую оболочку из, по меньшей мере, одного слоя армированной пластмассы, элементы обечаек с открытых торцов контактируют между собой внахлест, при этом нахлесточный контакт элементов обечаек осуществляется с использованием герметизирующего слоя адгезивного состава и образованием клеевого соединения, причем величина взаимного нахлеста элементов обечаек рассчитывается по формуле:To solve the problem and achieve the claimed technical result in a known pressure vessel, including a sealed housing with bottoms, at least two shell elements, each of which has at least one open end, and a power shell of at least , one layer of reinforced plastic, the elements of the shells from the open ends are lapped together, while the lap contact of the shell elements is carried out using a sealing layer of adhesive composition and azovanie adhesive joints, and the value of the mutual overlap of the elements of the shells is calculated by the formula:

L≥p×D/(4×σ),L≥p × D / (4 × σ),

где р - расчетное давление разрушения сосуда;where p is the estimated pressure of the destruction of the vessel;

D - максимальный диаметр корпуса сосуда в зоне клеевого соединения;D is the maximum diameter of the vessel body in the area of the adhesive joint;

σ - расчетное напряжение разрушения полимеризованного слоя адгезива на сдвиг,σ is the calculated fracture stress of the polymerized adhesive layer by shear,

а силовая оболочка выполнена с перехлестом клеевых нахлесточных соединений и заходом на днища.and the power shell is made with an overlap of adhesive lap joints and approaching the bottoms.

Кроме этого, часть, по меньшей мере, одного из элементов обечайки, обеспечивающая нахлесточное соединение, выполнена ступенчатой.In addition, the part of at least one of the elements of the shell, providing an overlap connection, is made stepwise.

Приведенный выше для первого варианта изобретения уровень техники применим и для второго изобретения группы.The foregoing for the first embodiment of the invention, the prior art applies to the second invention of the group.

Задача, решаемая вторым вариантом изобретения, и достигаемый технический результат также заключаются в создании технологичной и достаточно простой конструкции баллонов высокого давления, повышении производительности их сборки и, соответственно, снижении издержек производства.The problem solved by the second embodiment of the invention and the technical result achieved also lie in creating a technologically advanced and fairly simple design of high-pressure cylinders, increasing the productivity of their assembly and, accordingly, reducing production costs.

Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата в известном сосуде высокого давления, включающем герметичный корпус с днищами, по меньшей мере, двумя элементами обечаек, каждая из которых имеет, по меньшей мере, один открытый торец, и силовую оболочку из, по меньшей мере, одного слоя армированной пластмассы, элементы обечаек с открытых торцов контактируют между собой встык, причем зоны стыков дополнительно снабжены, по меньшей мере, одним соединительным нахлесточным кольцом, при этом нахлесточный контакт элементов обечаек и нахлесточного кольца осуществляется с использованием герметизирующего слоя адгезивного состава и образованием клеевого соединения, причем величина взаимного нахлеста для каждого элемента обечайки и нахлесточного кольца рассчитывается по формуле:To solve the problem and achieve the claimed technical result in a known pressure vessel, including a sealed housing with bottoms, at least two shell elements, each of which has at least one open end, and a power shell of at least , of one layer of reinforced plastic, the shell elements from the open ends contact end-to-end, and the joint zones are additionally equipped with at least one connecting lap ring, while the lap contact elements of shells and lap rings is carried out using a sealing layer of adhesive composition and the formation of an adhesive joint, and the value of mutual overlap for each element of the shell and lap ring is calculated by the formula:

L≥p×D/(4×σ),L≥p × D / (4 × σ),

где р - расчетное давление разрушения сосуда;where p is the estimated pressure of the destruction of the vessel;

D - максимальный диаметр корпуса сосуда в зоне клеевого соединения;D is the maximum diameter of the vessel body in the area of the adhesive joint;

σ - расчетное напряжение разрушения полимеризованного слоя адгезива на сдвиг,σ is the calculated fracture stress of the polymerized adhesive layer by shear,

а силовая оболочка выполнена с перехлестом клеевых нахлесточных соединений и заходом на днища.and the power shell is made with an overlap of adhesive lap joints and approaching the bottoms.

Кроме этого, части, по меньшей мере, двух контактирующих между собой встык элементов обечаек в месте соединения с нахлесточным кольцом выполнены ступенчатыми.In addition, parts of at least two end-to-end contacting shell elements at the junction with the lap ring are made stepwise.

Следует отметить, что под термином «элемент обечайки» понимается цилиндрическая часть любой детали герметичного корпуса сосуда высокого давления, посредством которой, в случае настоящего изобретения, обеспечивается их неразъемное соединение, за исключением нахлесточного кольца - дополнительной технологической детали, обеспечивающей возможность нахлесточного соединения двух соседних элементов обечаек. Таким образом, элементы обечаек присутствуют на торцах как одного днища корпуса сосуда в виде его цилиндрической части, так и на другом - в случае изготовления герметичного корпуса из двух днищ, одно из которых имеет горловину, а другое выполнено глухим, а также, безусловно, с двух торцов собственно обечайки - в случае изготовления герметичного корпуса из двух днищ с цилиндрической обечайкой или несколькими цилиндрическими обечайками между ними. Независимо от конструкции днища и наличия в нем горловины для обеспечения возможности реализовать заявленное изобретение необходимо, чтобы его открытая с торца часть была цилиндрической, т.е. содержала бы элемент обечайки.It should be noted that the term "shell element" refers to the cylindrical part of any part of the sealed body of the pressure vessel, through which, in the case of the present invention, their one-piece connection is provided, with the exception of the lap ring - an additional technological part that provides the possibility of lap joint of two adjacent elements shells. Thus, the shell elements are present at the ends of both one bottom of the vessel body in the form of its cylindrical part, and on the other - in the case of the manufacture of a sealed case from two bottoms, one of which has a neck and the other is made deaf, and also, of course, with two ends of the shell itself - in the case of the manufacture of a sealed enclosure of two bottoms with a cylindrical shell or several cylindrical shells between them. Regardless of the design of the bottom and the presence of a neck in it, in order to be able to realize the claimed invention, it is necessary that its open part from the end be cylindrical, i.e. would contain a shell element.

Изобретение иллюстрируется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 показана типовая конструкция сосуда высокого давления;figure 1 shows a typical design of a pressure vessel;

на фиг.2-4 изображены варианты конструкции сосуда высокого давления;figure 2-4 shows the design options of the pressure vessel;

на фиг.5-8 - возможные варианты соединения деталей в сосуде высокого давления.figure 5-8 - possible options for connecting parts in a pressure vessel.

Сосуд высокого давления включает герметичный корпус 1 с днищами 2 (и 2'), по меньшей мере, двумя элементами обечаек 3, 4 и 5, 6, каждая из которых имеет, по меньшей мере, один открытый торец 7, 8 или 9, 10 и силовую оболочку 11 из армированной пластмассы или, по меньшей мере, из ее одного слоя. В зависимости от типа соединения элементов обечаек можно выделить два характерных варианта конструкции корпуса 1.The pressure vessel includes a sealed housing 1 with bottoms 2 (and 2 '), at least two shell elements 3, 4 and 5, 6, each of which has at least one open end 7, 8 or 9, 10 and a power shell 11 of reinforced plastic or at least one of its layers. Depending on the type of connection of the elements of the shells, two characteristic variants of the design of the housing 1 can be distinguished.

Для первого варианта элементы обечаек 3 и 4 с открытых торцов 7 или 8 контактируют между собой внахлест (см. фиг.1, 2, 5 и 6), при этом нахлесточный контакт элементов обечаек 3 и 4 осуществляется с использованием герметизирующего слоя адгезивного состава и образованием клеевого соединения (условно не показано, но подразумевается).For the first option, the elements of the shells 3 and 4 from the open ends 7 or 8 are in contact with each other overlap (see figures 1, 2, 5 and 6), while the lap contact of the elements of the shells 3 and 4 is carried out using a sealing layer of adhesive composition and the formation adhesive joints (not conventionally shown, but implied).

Для второго варианта элементы обечаек 5 и 6 с открытых торцов 9 или 10 контактируют между собой встык (см. фиг.3, 4, 7 и 8), причем зоны стыков дополнительно снабжены, по меньшей мере, одним соединительным нахлесточным кольцом 12, при этом нахлесточный контакт элементов обечаек 5 и 6 и нахлесточного кольца 12 также осуществляется с использованием герметизирующего слоя адгезивного состава и образованием клеевого соединения (также условно не показано, но подразумевается).For the second option, the elements of the shells 5 and 6 from the open ends 9 or 10 are in contact with each other end-to-end (see Figs. 3, 4, 7 and 8), and the joint zones are additionally equipped with at least one lap joint ring 12, while lap contact of shell elements 5 and 6 and lap ring 12 is also carried out using a sealing layer of adhesive composition and the formation of an adhesive joint (also conditionally not shown, but implied).

Величина взаимного нахлеста L элементов обечаек 3 и 4 или для каждого элемента обечайки 5 и 6 и нахлесточного кольца 12 рассчитывается по формуле:The value of the mutual overlap L of the elements of the shells 3 and 4 or for each element of the shell 5 and 6 and lap ring 12 is calculated by the formula:

L≥p×D/(4×σ),L≥p × D / (4 × σ),

где р - расчетное давление разрушения сосуда;where p is the estimated pressure of the destruction of the vessel;

D - максимальный диаметр корпуса сосуда в зоне клеевого соединения;D is the maximum diameter of the vessel body in the area of the adhesive joint;

σ - расчетное напряжение разрушения полимеризованного слоя адгезива на сдвиг,σ is the calculated fracture stress of the polymerized adhesive layer by shear,

а силовая оболочка 11 выполнена с перехлестом клеевых нахлесточных соединений и заходом на днища 2.and the power shell 11 is made with an overlap of adhesive lap joints and approaching the bottoms 2.

Величина взаимного нахлеста L была определена из условия, что напряжение разрушения полимеризованного слоя адгезива на сдвиг σ равняется отношению сдвигающего усилия к площади сдвигаемой поверхности. В свою очередь, сдвигающее усилие равняется площади проекции днища 2 или 2', помноженной на расчетное давление р разрушения сосуда, а площадь сдвигаемой поверхности равняется длине соответствующей окружности элемента обечайки 2, 4 или 5, 6 в зоне их соединения между собой или их соединения с нахлесточным кольцом 12, помноженной на ширину полимеризованного слоя адгезива (она же - величина взаимного нахлеста L).The value of the overlapping L was determined from the condition that the fracture stress of the polymerized adhesive layer by shear σ equals the ratio of the shear force to the area of the sheared surface. In turn, the shear force is equal to the projection area of the bottom 2 or 2 ', multiplied by the design pressure r of the destruction of the vessel, and the area of the shifted surface is equal to the length of the corresponding circumference of the shell element 2, 4 or 5, 6 in the area of their connection to each other or their connection with lap ring 12, multiplied by the width of the polymerized adhesive layer (it is also the value of the mutual overlap L).

Адгезивный состав (он же - полимерная композиция) представляет собой, например, анаэробный или какой-либо другой клей, выпускаемый отечественной промышленностью (например, см. каталог [Составы анаэробные уплотняющие (герметики). Клеи акриловые. ФГУП «НИИ полимеров», Дзержинск, 1999]), или его зарубежные аналоги, распространяемые под торговой маркой LOCTITE®, AGA и др.An adhesive composition (also known as a polymer composition) is, for example, anaerobic or some other adhesive manufactured by the domestic industry (for example, see the catalog [Anaerobic sealing compounds (sealants). Acrylic adhesives. FSUE "Research Institute of Polymers", Dzerzhinsk, 1999]), or its foreign analogues distributed under the trademark LOCTITE®, AGA, etc.

Особенностями конструкции корпуса 1 является то, что часть элементов обечайки 3 или 4 (см. фиг.5 или 6), обеспечивающая нахлесточное соединение, выполнена ступенчатой. Точно так же части двух контактирующих между собой встык элементов обечаек 5 и 6 в месте соединения с нахлесточным кольцом 12 (см. фиг.7 или 8) выполнены ступенчатыми. Следует отметить, что ступенька (раздача, обжим, калибровка, вытяжка и т.д.) может выполняться на детали исходя из соображений технологичности, условий эксплуатации баллона, возможностей оборудования и т.д., именно по этой причине на чертежах представлены лишь характерные варианты ступенчатой формы элементов обечаек 3, 4 и 5, 6.The design features of the housing 1 is that part of the elements of the shell 3 or 4 (see figure 5 or 6), providing lap joint, is made stepwise. Similarly, parts of two end-to-end contacting elements of shells 5 and 6 at the junction with lap ring 12 (see Fig. 7 or 8) are made stepwise. It should be noted that the step (distribution, crimping, calibration, exhaust, etc.) can be performed on the parts based on considerations of manufacturability, cylinder operating conditions, equipment capabilities, etc., for this reason only characteristic options are shown in the drawings stepped form of shell elements 3, 4 and 5, 6.

Потенциально перечисленные выше особенности герметичного корпуса 1 могут быть реализованы одновременно в одном сосуде, т.е. открытые торцы 7 и 8 элементов обечаек 3 и 4 со стороны, например, одного днища 2 могут контактировать между собой внахлест, а открытые торцы других, условно не показанных элементов обечаек (это может быть соединение другого днища с другим концом обечайки - условно не показаны), могут контактировать между собой встык, включая также возможность выполнения составленной по тому же принципу цилиндрической обечайки 13, которой условно можно считать правую часть корпуса 1 на чертежах (в дополнение к тому, что в других случаях это может быть вытянутое или раскатанное днище 2').Potentially, the above features of the sealed housing 1 can be implemented simultaneously in one vessel, i.e. the open ends 7 and 8 of the shell elements 3 and 4 from the side of, for example, one bottom 2 can overlap each other, and the open ends of other, not shown shell elements (this can be a connection of the other bottom to the other end of the shell - not shown conditionally) can contact each other end-to-end, including the possibility of performing a cylindrical shell 13 made up by the same principle, which can conditionally be considered the right part of the housing 1 in the drawings (in addition to the fact that in other cases it can be elongated Whether the stretched bottom 2 ').

И наоборот, открытые торцы 9 и 10 элементов обечаек 5 и 6 днища 2 могут контактировать между собой встык, а открытые торцы других, условно не показанных элементов обечаек могут контактировать между собой внахлест. И так, в любых сочетаниях.Conversely, the open ends 9 and 10 of the elements of the shells 5 and 6 of the bottom 2 can contact end-to-end, and the open ends of other, conditionally not shown elements of the shells can be lapped together. And so, in any combination.

Рассмотрим типовые примеры изготовления сосудов высокого давления, соответствующие обоим вариантам изобретния.Consider typical examples of the manufacture of pressure vessels, corresponding to both variants of the invention.

Исходные данные для проектирования.Initial data for design.

Необходимо изготовить сосуд, рассчитанный на рабочее давление р=15 МПа, герметичный металлический корпус 1 которого выполнен из стали 10Х18Н10Т (хотя, корпус 1 может быть выполнен из алюминиевого сплава, может быть неметаллическим, например, композитным и т.д.) с минимальной толщиной стенки 1 мм, с максимальным диаметром D в зоне соединения деталей корпуса 1, равным 150 мм. Расчетное напряжение разрушения полимеризованного слоя адгезива на сдвиг σ=20 МПа. Принятое давление разрушения сосуда - 36 МПа - определяется путем умножения величины рабочего давления на нормативный коэффициент k=2,4, определенный в ПБ 03576-03 («Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением»).It is necessary to manufacture a vessel designed for an operating pressure of p = 15 MPa, the sealed metal case 1 of which is made of steel 10Kh18N10T (although the case 1 can be made of aluminum alloy, it can be non-metallic, for example, composite, etc.) with a minimum thickness walls 1 mm, with a maximum diameter D in the area of the connection of parts of the housing 1, equal to 150 mm The calculated fracture stress of the polymerized adhesive layer by shear is σ = 20 MPa. The accepted pressure for the destruction of the vessel - 36 MPa - is determined by multiplying the value of the working pressure by the standard coefficient k = 2.4, defined in PB 03576-03 ("Rules for the design and safe operation of vessels operating under pressure").

Рассчитаем величину взаимного нахлеста L элементов обечаек 3 и 4 (или взаимного нахлеста L для каждого элемента обечайки 5 и 6 и нахлесточного кольца 12):We calculate the value of the mutual overlap L of the elements of the shells 3 and 4 (or mutual overlap L for each element of the shell 5 and 6 and the lap ring 12):

L≥p×D/(4×σ)=(36×150)/(4×20)=67,5 мм.L≥p × D / (4 × σ) = (36 × 150) / (4 × 20) = 67.5 mm.

Для дальнейшего проектирования и использования величину взаимного нахлеста L принимаем равной 70 мм.For further design and use, the value of the mutual overlap L is taken equal to 70 mm.

Пример 1. Баллон включает два днища 2 и 2', например, как показано на фиг.1.Example 1. The cylinder includes two bottoms 2 and 2 ', for example, as shown in figure 1.

Берут днище 2 с горловиной как менее тяжелое и на внутреннюю поверхность нахлесточного участка 3 по окружности наносят адгезивный состав на величину 70 мм. Подготовленное днище 2 надевают на глухое днище 2' на величину 70 мм. Адгезив в этом случае выполняет функцию смазки, позволяя достаточно легко преодолеть силу трения в зазоре между соединяемыми деталями. Собственно, адгезив может вначале наноситься и на глухое днище 2' - все зависит от конкретных условий производства, технологических возможностей, привычки работников, устоявшихся традиций и т.д. По истечении технологически установленного времени, которое составляет не менее 20 минут, при температуре не ниже 5°С в зазоре между деталями при отсутствии кислорода воздуха и при содействии ионов металла происходит полимеризация состава с образованием неразъемного соединения, несущего функцию уплотнения. Оптимальным режимом выдерживания являются 20-24 часа и температура 20-22°С. За это время происходит полная полимеризация адгезива. Таким образом, достигается надежная герметизация соединения и надежная фиксация деталей 2 и 2' относительно друг друга.The bottom 2 with the neck is taken as less heavy, and an adhesive composition of 70 mm is applied to the inner surface of the lap portion 3 around the circumference. The prepared bottom 2 is put on the blind bottom 2 'by a value of 70 mm. In this case, the adhesive acts as a lubricant, making it easy to overcome the frictional force in the gap between the parts to be joined. Actually, the adhesive can first be applied to the blank bottom 2 '- it all depends on the specific conditions of production, technological capabilities, the habits of workers, established traditions, etc. After a technologically set time has elapsed, which is at least 20 minutes, at a temperature of at least 5 ° C, in the gap between the parts in the absence of atmospheric oxygen and with the assistance of metal ions, the composition polymerizes with the formation of an indispensable compound that carries a sealing function. The optimum aging conditions are 20-24 hours and a temperature of 20-22 ° C. During this time, complete adhesive polymerization occurs. Thus, reliable sealing of the connection and reliable fixation of parts 2 and 2 'relative to each other is achieved.

Полученный корпус 1 отправляют на следующую технологическую операцию - намотку волокном для получения силовой оболочки с обязательным перехлестом клеевого нахлесточного соединения и заходом на днища 2 и 2'.The resulting housing 1 is sent to the next technological operation - winding with fiber to obtain a power shell with mandatory overlap of the adhesive lap joint and approaching the bottoms 2 and 2 '.

После выдерживания баллона он готов для дальнейшего использования по назначению.After keeping the bottle, it is ready for further use as intended.

Пример 2. Аналогичен примеру 1.Example 2. Similar to example 1.

Разница заключается в том, что днища собираются «всухую», а анаэробный состав наносят на зону стыка, предварительно повернув корпус 1 днищем 2 вниз.The difference lies in the fact that the bottoms are collected “dry”, and the anaerobic composition is applied to the joint zone, having previously rotated the housing 1 with the bottom 2 down.

Однокомпонентный, как правило, жидкий анаэробный состав за счет механического вытеснения и за счет капиллярных свойств растекается в зазоре между деталями, заполняя тем самым тот объем зазора, который равен объему использованного жидкого состава. В случае если часть состава попадет за установленные пределы соединения, например, за открытый торец 8, то, благодаря свойствам анаэробных составов его излишки просочатся (стекут) без последующей полимеризации.A one-component, as a rule, liquid anaerobic composition due to mechanical displacement and due to capillary properties spreads in the gap between the parts, thereby filling the gap that is equal to the volume of the used liquid composition. If a part of the composition falls outside the established limits of the connection, for example, beyond the open end 8, then, due to the properties of anaerobic compounds, its excess will seep out (drain) without subsequent polymerization.

Пример 3. Баллон включает днище 2 с горловиной, цилиндрическую обечайку 13, глухое днище 2' и нахлесточное кольцо 12, например, как показано на фиг.3.Example 3. The cylinder includes a bottom 2 with a neck, a cylindrical shell 13, a blind bottom 2 'and lap ring 12, for example, as shown in Fig.3.

Берут днище 2 с горловиной и на наружную поверхность нахлесточного участка 5 по окружности наносят адгезивный состав на величину 70 мм и надевают нахлесточное кольцо 12, которое имеет ширину 70+70=140 мм. По истечении технологически установленного времени происходит полимеризация состава с образованием неразъемного соединения элемента обечайки 5 и нахлесточного кольца 12.A bottom 2 with a neck is taken and an adhesive composition of 70 mm is applied around the circumference of the lap section 5 and a lap ring 12 is put on, which has a width of 70 + 70 = 140 mm. After the technologically established time has elapsed, the composition polymerizes to form an integral connection of the shell element 5 and the lap ring 12.

Далее на открытую внутреннюю поверхность нахлесточного кольца 12 (на величину 70 мм) также наносят анаэробный состав.Next, an anaerobic composition is also applied to the open inner surface of the lap ring 12 (by a value of 70 mm).

Подготовленное днище 2 надевают на цилиндрическую обечайку 13. Открытый торец 9 днища 2 контактирует с открытым торцом 10 обечайки 13 встык при посредничестве нахлесточного кольца 12. Анаэробный состав полимеризуется и корпус 1 отправляется на армирование пластмассой.The prepared bottom 2 is put on a cylindrical shell 13. The open end 9 of the bottom 2 is in contact with the open end 10 of the shell 13 end-to-end by means of an overlap ring 12. The anaerobic composition is polymerized and the body 1 is sent for reinforcement with plastic.

Далее аналогично примеру 1.Further, as in example 1.

Возможны другие примеры реализации изобретения в рамках использования существенных признаков в их различном сочетании. Во всех случаях в конструкции сосуда высокого давления тонкостенный металлический корпус 1 обеспечивает герметичность, а силовая оболочка 11 - прочность изделия.Other examples of the implementation of the invention in the framework of the use of essential features in their various combinations are possible. In all cases, in the design of the pressure vessel, a thin-walled metal housing 1 ensures tightness, and the power shell 11 ensures the strength of the product.

Таким образом, использование изобретения позволяет создать разнообразные технологичные варианты достаточно простой конструкции композитных баллонов высокого давления, повысить производительность их сборки и снизить издержки производства.Thus, the use of the invention allows you to create a variety of technological options for a fairly simple design of composite high-pressure cylinders, increase the productivity of their assembly and reduce production costs.

Claims (4)

1. Сосуд высокого давления, включающий герметичный корпус с днищами, по меньшей мере, двумя элементами обечаек, каждая из которых имеет, по меньшей мере, один открытый торец, и силовую оболочку из, по меньшей мере, одного слоя армированной пластмассы, отличающийся тем, что элементы обечаек с открытых торцов контактируют между собой внахлест, при этом нахлесточный контакт элементов обечаек осуществляется с использованием герметизирующего слоя адгезивного состава и образованием клеевого соединения, причем величина взаимного нахлеста элементов обечаек рассчитывается по формуле:1. The pressure vessel, comprising a sealed housing with bottoms, at least two shell elements, each of which has at least one open end, and a power shell of at least one layer of reinforced plastic, characterized in that the elements of the shells from the open ends are in contact with each other, while the lapping contact of the elements of the shells is carried out using a sealing layer of adhesive composition and the formation of an adhesive joint, and the size of the mutual overlap eleme nt shells is calculated by the formula: L≥p·D/(4·σ),L≥p · D / (4 · σ), где р - расчетное давление разрушения сосуда;where p is the estimated pressure of the destruction of the vessel; D - максимальный диаметр корпуса сосуда в зоне клеевого соединения;D is the maximum diameter of the vessel body in the area of the adhesive joint; σ - расчетное напряжение разрушения полимеризованного слоя адгезива на сдвиг,σ is the calculated fracture stress of the polymerized adhesive layer by shear, а силовая оболочка выполнена с перехлестом клеевых нахлесточных соединений и заходом на днища.and the power shell is made with an overlap of adhesive lap joints and approaching the bottoms. 2. Сосуд по п.1, отличающийся тем, что часть, по меньшей мере, одного из элементов обечайки, обеспечивающая нахлесточное соединение, выполнена ступенчатой.2. The vessel according to claim 1, characterized in that the part of at least one of the elements of the shell, providing lap joint, is made stepwise. 3. Сосуд высокого давления, включающий герметичный корпус с днищами, по меньшей мере, двумя элементами обечаек, каждая из которых имеет, по меньшей мере, один открытый торец, и силовую оболочку из, по меньшей мере, одного слоя армированной пластмассы, отличающийся тем, что элементы обечаек с открытых торцов контактируют между собой встык, причем зоны стыков дополнительно снабжены, по меньшей мере, одним соединительным нахлесточным кольцом, при этом нахлесточный контакт элементов обечаек и нахлесточного конца осуществляется с использованием герметизирующего слоя адгезивного состава и образованием клеевого соединения, причем величина взаимного нахлеста для каждого элемента обечайки и нахлесточного кольца рассчитывается по формуле:3. The pressure vessel, including a sealed housing with bottoms, at least two shell elements, each of which has at least one open end, and a power shell of at least one layer of reinforced plastic, characterized in that the elements of the shells from the open ends are in contact with each other, and the zones of the joints are additionally provided with at least one connecting lap ring, while the lap contact of the elements of the shell and the lap end is carried out using m of the sealing layer of the adhesive composition and the formation of an adhesive joint, and the mutual overlap for each element of the shell and lap ring is calculated by the formula: L≥p·D/(4·σ),L≥p · D / (4 · σ), где р - расчетное давление разрушения сосуда;where p is the estimated pressure of the destruction of the vessel; D - максимальный диаметр корпуса сосуда в зоне клеевого соединения;D is the maximum diameter of the vessel body in the area of the adhesive joint; σ - расчетное напряжение разрушения полимеризованного слоя адгезива на сдвиг,σ is the calculated fracture stress of the polymerized adhesive layer by shear, а силовая оболочка выполнена с перехлестом клеевых нахлесточных соединений и заходом на днища.and the power shell is made with an overlap of adhesive lap joints and approaching the bottoms. 4. Сосуд по п.1, отличающийся тем, что части, по меньшей мере, двух контактирующих между собой встык элементов обечаек в месте соединения с нахлесточным кольцом выполнены ступенчатыми.4. The vessel according to claim 1, characterized in that the parts of at least two end-to-end contacting elements of the shells at the junction with the lap ring are made stepwise.
RU2007107501/06A 2007-03-01 2007-03-01 High-pressure vessel (versions) RU2338955C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007107501/06A RU2338955C1 (en) 2007-03-01 2007-03-01 High-pressure vessel (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007107501/06A RU2338955C1 (en) 2007-03-01 2007-03-01 High-pressure vessel (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2338955C1 true RU2338955C1 (en) 2008-11-20

Family

ID=40241368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007107501/06A RU2338955C1 (en) 2007-03-01 2007-03-01 High-pressure vessel (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2338955C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708013C1 (en) * 2018-09-28 2019-12-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ГазСервисКомпозит" High pressure bottle
RU2754572C1 (en) * 2020-11-05 2021-09-03 Николай Григорьевич МОРОЗ High-pressure metal-composite cylinder with large-diameter necks

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708013C1 (en) * 2018-09-28 2019-12-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ГазСервисКомпозит" High pressure bottle
RU2754572C1 (en) * 2020-11-05 2021-09-03 Николай Григорьевич МОРОЗ High-pressure metal-composite cylinder with large-diameter necks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4619470A (en) Flange connection assembly for fiber-reinforced plastic pipe members
JP3866514B2 (en) Screw connection of metal pipe for corrosive liquid
CA2322441C (en) Threaded connection for internally clad pipe
US4647078A (en) Metal to composite tubular joints
US6863313B1 (en) Threaded connection for internally clad pipe
KR20140130366A (en) Method and structure for preventing slipping-off a tube in a pipe joint made of fluororesin
JP2000505531A (en) Pipe fittings
RU2338955C1 (en) High-pressure vessel (versions)
RU2150615C1 (en) Screwed working cylinder actuated by pressure device and provided with shut-off parts for connecting cylindrical pipe
US6604761B1 (en) Coupling device for two pipes made of composite material based on a thermoplastic
RU67211U1 (en) THIN-WALLED VESSEL
EP1502052B1 (en) Pipe connection for pipe pieces made of plastic
CN207279094U (en) A kind of double limitation connection systems of ocean fiber reinforced composite pipe
KR101607825B1 (en) Connection equipment of filament winding pipe and method for connection using the same
CN109595410A (en) A kind of on-site connection joint and method for reinforced thermoplastics pipe
JPH03234996A (en) Joint structure of pipe
CN214466713U (en) Composite pipeline
EP0163957B1 (en) Corrosion-resistant pipe coupling structures
CN209800880U (en) Threaded connection enhanced composite pipe
CN112503265A (en) Method for connecting composite pipes
RU2686129C1 (en) Method for connection of metal pipes with inner plastic lining
RU2191947C1 (en) Pipe connecting device
CN112283464A (en) Composite pipeline
JPH01126487A (en) Lining tube and manufacture thereof
JPH10246389A (en) Outer face anticorrosive joint

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130302