RU2570534C2 - High pressure bottle out of polymer composite materials, method of manufacturing of high pressure bottle out of polymer composite materials, rigid liner out of polymer composite materials, and method of manufacturing of rigid liner out of polymer composite materials - Google Patents
High pressure bottle out of polymer composite materials, method of manufacturing of high pressure bottle out of polymer composite materials, rigid liner out of polymer composite materials, and method of manufacturing of rigid liner out of polymer composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570534C2 RU2570534C2 RU2014108277/06A RU2014108277A RU2570534C2 RU 2570534 C2 RU2570534 C2 RU 2570534C2 RU 2014108277/06 A RU2014108277/06 A RU 2014108277/06A RU 2014108277 A RU2014108277 A RU 2014108277A RU 2570534 C2 RU2570534 C2 RU 2570534C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liner
- bottoms
- spiral
- fastened
- composite materials
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретения относятся к области машиностроения, в частности к производству композитных баллонов высокого давления, используемых в основном для хранения и транспортировки сжатых и сжиженных газов.The invention relates to the field of engineering, in particular to the production of composite high-pressure cylinders, used mainly for storage and transportation of compressed and liquefied gases.
В известном уровне техники наиболее перспективными являются многослойные, в основном двухслойные, баллоны высокого давления, содержащие внутренний герметизирующий слой (лейнер) и наружный - силовой, выполненный намоткой ленты, формируемой из нитей или жгутов высокомодульного высокопрочного материала, пропитанных полимерным связующим, с последующей термообработкой по определенному режиму. Силовая оболочка, в этом случае, выполнена в виде «Кокона», имеющего на днищах полюсные отверстия. Полюсные отверстия закрыты металлическими фланцами, в которых выполнены эксплуатационные отверстия.In the prior art, the most promising are multilayer, mainly two-layer, high-pressure cylinders containing an inner sealing layer (liner) and an outer one, a force made by winding a tape formed from threads or bundles of high-modulus high-strength material impregnated with a polymer binder, followed by heat treatment according to specific mode. The power shell, in this case, is made in the form of a “Cocoon” having pole holes on the bottoms. The pole holes are closed by metal flanges in which the operational holes are made.
При изготовлении баллона с герметизирующим лейнером из эластомера (резины) намотка силовой оболочки должна осуществляться с применением удаляемой (песчаной) оправки.In the manufacture of a cylinder with a sealing liner from elastomer (rubber), the winding of the power shell must be carried out using a removable (sand) mandrel.
При достаточной кольцевой и осевой жесткости лейнера намотка производится на лейнер, как на оправку, без подкрепления его в осевом и кольцевом направлениях.With sufficient annular and axial rigidity of the liner, winding is performed on the liner as a mandrel, without reinforcing it in the axial and annular directions.
У металлических лейнеров фланцы приварены к тонкостенному корпусу, у полимерных (полиэтелен, полипропилен) фланцы заделаны в процессе формирования корпуса.For metal liners, the flanges are welded to a thin-walled case, for polymer (polyethylene, polypropylene) flanges are sealed during the formation of the case.
Известен сосуд высокого давления из полимерных композиционных материалов по а.с. СССР №763646 от 13.03.78 г., МПК3 F17C 1/00, содержащий герметизирующий лейнер и силовую оболочку.Known pressure vessel of polymer composite materials by as USSR No. 763646 of 03/13/78, IPC 3 F17C 1/00, containing a sealing liner and a power shell.
Известен сосуд высокого давления из полимерных композиционных материалов по заявке ЕПВ №0167334 от 08.01.86 г., МПК7 F65C 13/12. Известный сосуд выполнен двухслойным и содержит внутреннюю герметичную оболочку, на которую намотаны силовые полимерные слои.Known high-pressure vessel made of polymer composite materials according to the application EPO No. 0167334 from 08.01.86, IPC 7 F65C 13/12. The known vessel is made two-layer and contains an internal sealed shell, on which are wound power polymer layers.
Известен баллон давления из полимерных композиционных материалов по патенту РФ №2269044C1 от 20.05.2004 г., МПК7 F16J 12/00, содержащий лейнер, фланцы и силовую оболочку.Known pressure cylinder made of polymer composite materials according to the patent of the Russian Federation No. 2269044C1 dated 05/20/2004, IPC 7 F16J 12/00, containing a liner, flanges and a power shell.
Известен сосуд высокого давления из полимерных композиционных материалов по заявке ЕПВ №0147042 от 03.0.86 г., МПК7 F17C 1/16, содержащий лейнер и силовую оболочку.Known high-pressure vessel made of polymer composite materials according to the application EPO No. 0147042 from 03.0.86, IPC 7 F17C 1/16, containing a liner and a power shell.
Известен сосуд высокого давления из полимерных композиционных материалов по патенту ФРГ №1625937 от 14.08.69 г., МПК7 F65J 11/06. Известный сосуд содержит внутреннюю герметичную оболочку и силовую обшивку.Known pressure vessel of polymer composite materials according to the patent of Germany No. 1625937 from 08/14/69, IPC 7 F65J 11/06. Known vessel contains an internal sealed shell and power sheathing.
Известны емкость из полимерных композиционных материалов и способ ее изготовления, герметичный лейнер и способ его изготовления по патенту РФ №2246062C2 от 13.08.2004 г., МПК7 F16J 12/00.Known capacity of polymer composite materials and a method for its manufacture, a sealed liner and a method for its manufacture according to the patent of the Russian Federation No. 2226062C2 dated 08/13/2004, IPC 7 F16J 12/00.
Известен сосуд высокого давления из полимерных композиционных материалов по заявке ФРГ №3103646 от 12.08.82 г., МПК7 F17C 1/13, содержащий внутренний герметизирующий слой и силовую оболочку.Known high-pressure vessel made of polymer composite materials according to the application of Germany No. 3103646 from 08/12/82, IPC 7 F17C 1/13, containing an internal sealing layer and a power shell.
Известен способ выполнения сосуда давления из полимерного композиционного материала по а.с. SU №1132094 от 27.04.82 г., МПК7 F16J 12/00, при котором на внутренний герметизирующий слой и полюсные фланцы путем спиральной намотки жгутом из однонаправленного волокнистого материала наносят силовую оболочку.A known method of performing a pressure vessel of a polymer composite material by AS SU No. 1132094 of 04/27/82, IPC 7
Известен жесткий каркас из полимерных композитов в виде сетчатой оболочки и способ его изготовления по патенту РФ №32153419 от 10.03.99 г., МПК7 В32В 1/08.Known rigid frame made of polymer composites in the form of a mesh shell and the method of its manufacture according to the patent of the Russian Federation No. 32153419 from 03/10/99, IPC 7 V32V 1/08.
Известны способ намотки силовой оболочки баллона высокого давления из полимерных композиционных материалов и баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, лейнер и способ его изготовления по патенту Англии №1, 150, 131 от 30.04.69 г., НКИ B8G; В5А, МКП B65h 81/02.A known method of winding the power shell of a high-pressure cylinder made of polymer composite materials and a high-pressure cylinder made of polymer composite materials, the liner and the method of its manufacture according to the patent of England No. 1, 150, 131 from 04/30/69, NCI B8G; B5A, manual gearbox B65h 81/02.
Известны композитный баллон высокого давления и способ его изготовления, перфорированный металлический лейнер и способ его изготовления по патенту РФ №2077682 от 27.10.97 г., F17C 1/00.Known composite high-pressure balloon and method of its manufacture, perforated metal liner and method of its manufacture according to the patent of the Russian Federation No. 2077682 from 10.27.97, F17C 1/00.
Известные баллоны определяют общий уровень техники и не являются особо релевантными, поэтому предлагаемыми решениями устраняются недостатки общего известного уровня техники.Known cylinders define the general level of technology and are not particularly relevant, therefore, the proposed solutions eliminate the disadvantages of the general prior art.
Недостатками общего известного уровня техники для баллона высокого давления являются низкая надежность его работы, ограниченное число циклов нагружения (250 циклов max), а также низкая технологичность конструкции.The disadvantages of the General prior art for high-pressure tanks are the low reliability of its operation, a limited number of loading cycles (250 cycles max), as well as low manufacturability of the design.
Для баллона с металлическим жестким лейнером основным недостатком является ограниченное число циклов нагружения лейнера от нулевых до предельных деформаций в момент достижения рабочего давления, заданного современными требованиями к баллонам, из-за высокого модуля упругости и, в связи с этим, из-за цикличной работы в зоне рабочих напряжений, близких к предельно допустимым. Кроме того, недостатком является низкая технологичность конструкции из-за высокой трудоемкости и нетехнологичности сварочных работ тонкостенных металлических конструкций с обеспечением их герметичности.For a cylinder with a rigid metal liner, the main disadvantage is the limited number of loading cycles of the liner from zero to maximum deformations at the moment of reaching the working pressure specified by modern requirements for cylinders, due to the high modulus of elasticity and, therefore, due to the cyclic operation in zone of operating stresses close to the maximum allowable. In addition, the disadvantage is the low manufacturability of the structure due to the high complexity and low-tech welding of thin-walled metal structures to ensure their tightness.
Для баллона с полимерным лейнером недостатками являются низкая герметичность в зоне заделки металлических фланцев, а также низкая цикличность работы и неудовлетворительный температурный диапазон, кроме того, недостатком является низкая технологичность конструкции из-за сложности заделки фланцев в полимер при изготовлении лейнеров.For a cylinder with a polymer liner, the disadvantages are low tightness in the sealing area of the metal flanges, as well as low cycling and an unsatisfactory temperature range, in addition, the disadvantage is the low adaptability of the design due to the difficulty of sealing the flanges in the polymer in the manufacture of liners.
Для баллона с низкомодульным эластичным (резиновым) лейнером недостатком является низкая технологичность конструкции из-за необходимости применения удаляемой (песчаной) оправки, требующей наличия больших полюсных отверстий, а значит массивных металлических фланцев со значительным повышением общей массы конструкции. Кроме того, недостатком является низкая надежность работы баллона из-за возможности отслоения резины при отсутствии избыточного давления в емкости, так как резина при вулканизации совместно с силовой оболочкой подвержена объемной усадке, а после удаления оправки - деформациям, направленным внутрь объема, то есть на отслоение. For a cylinder with a low-modulus elastic (rubber) liner, the drawback is the low adaptability of the structure due to the need to use a removable (sand) mandrel, which requires large pole holes, which means massive metal flanges with a significant increase in the total mass of the structure. In addition, the disadvantage is the low reliability of the balloon due to the possibility of delamination of the rubber in the absence of excess pressure in the tank, since the rubber is subject to volume shrinkage during vulcanization together with the power shell, and after removal of the mandrel, to deformations directed inward of the volume, i.e., to delamination .
Недостатками общего известного уровня техники для способа изготовления баллона являются его низкая технологичность и низкое качество конструкции из-за его низкой надежности и ограниченного числа циклов нагружения.The disadvantages of the General prior art for a method of manufacturing a cylinder are its low manufacturability and low quality construction due to its low reliability and a limited number of loading cycles.
Для способа изготовления баллона с металлическим жестким лейнером основным недостатком является его низкая технологичность из-за высокой трудоемкости и нетехнологичности сварочных работ тонкостенных металлических конструкций с обеспечением их герметичности. Кроме того, недостатком является низкое качество конструкции из-за ограниченного числа циклов нагружения лейнера от нулевых до предельных деформаций в момент достижения рабочего давления, заданного современными требованиями к баллонам, при высоком модуле упругости и, в связи с этим, цикличной работе в зоне рабочих напряжений, близких к предельно допустимым.For a method of manufacturing a cylinder with a metal rigid liner, the main disadvantage is its low manufacturability due to the high complexity and low-tech welding of thin-walled metal structures to ensure their tightness. In addition, the disadvantage is the low quality of the structure due to the limited number of loading cycles of the liner from zero to ultimate deformations at the moment of reaching the working pressure specified by modern requirements for cylinders, with a high modulus of elasticity and, therefore, cyclic operation in the zone of operating stresses close to the maximum permissible.
Для способа изготовления баллона с полимерным лейнером недостатками являются низкая технологичность заделки металлических фланцев в полимер с обеспечением герметичности, а также низкое качество конструкции из-за ограниченной цикличности и неудовлетворительного температурного диапазона.The disadvantages for the method of manufacturing a container with a polymer liner are the low manufacturability of sealing metal flanges into the polymer to ensure tightness, as well as the low quality of the structure due to the limited cyclicity and unsatisfactory temperature range.
Для способа изготовления баллона с низкомодульным эластичным (резиновым) лейнером недостатком является его низкая технологичность из-за необходимости применения удаляемой (песчаной) оправки, требующей наличия больших полюсных отверстий. Также недостатком является низкое качество конструкции из-за большой массы фланцев, установленных в увеличенных полюсных отверстиях, из-за возможности отслоения резины при отсутствии избыточного давления в емкости, так как резина при вулканизации совместно с силовой оболочкой подвержена объемной усадке, а после удаления оправки - деформациям, направленным внутрь объема, то есть на отслоение.For a method of manufacturing a balloon with a low-modulus elastic (rubber) liner, the disadvantage is its low manufacturability due to the need to use a removable (sand) mandrel, requiring large pole holes. Another disadvantage is the poor quality of the structure due to the large mass of flanges installed in the enlarged pole holes, due to the possibility of delamination of the rubber in the absence of excess pressure in the tank, since the rubber is subject to volume shrinkage during vulcanization together with the power shell, and after removal of the mandrel deformations directed inward of the volume, that is, on delamination.
Недостатками общего известного уровня техники для жесткого лейнера являются низкая надежность его работы, ограниченное число циклов нагружения (250 циклов max), высокая масса, а также низкая технологичность конструкции.The disadvantages of the general prior art for a rigid liner are its low reliability, a limited number of loading cycles (250 max cycles), high mass, and low technological design.
Для металлического жесткого лейнера основным недостатком является ограниченное число циклов нагружения лейнера от нулевых до предельных деформаций в момент достижения рабочего давления, заданного современными требованиями к баллонам, из-за высокого модуля упругости и, в связи с этим, из-за цикличной работы в зоне рабочих напряжений, близких к предельно допустимым. Кроме того, недостатком является низкая технологичность конструкции из-за высокой трудоемкости и нетехнологичности сварочных работ тонкостенных металлических конструкций с обеспечением их герметичности.For a metal rigid liner, the main disadvantage is the limited number of loading cycles of the liner from zero to ultimate deformations at the moment of reaching the working pressure specified by modern requirements for cylinders, due to the high modulus of elasticity and, therefore, due to cyclical work in the working area stresses close to the maximum allowable. In addition, the disadvantage is the low manufacturability of the structure due to the high complexity and low-tech welding of thin-walled metal structures to ensure their tightness.
Для полимерного лейнера недостатками являются низкая герметичность в зоне заделки металлических фланцев, а также низкая цикличность работы и неудовлетворительный температурный диапазон, кроме того, недостатком является низкая технологичность конструкции из-за сложности заделки фланцев в полимер при их изготовлении.For a polymer liner, the disadvantages are low tightness in the sealing area of the metal flanges, as well as low cycling and an unsatisfactory temperature range, in addition, the disadvantage is the low adaptability of the design due to the difficulty of sealing the flanges in the polymer during their manufacture.
Для низкомодульного эластичного (резинового) лейнера недостатком является низкая технологичность конструкции из-за необходимости применения при его изготовлении удаляемой (песчаной) оправки, требующей наличия больших полюсных отверстий, а значит массивных металлических фланцев со значительным повышением общей массы конструкции. Кроме того, недостатком является низкая надежность совместной работы лейнера с силовой оболочкой баллона из-за возможности отслоения резины при отсутствии избыточного давления в емкости, так как резина при вулканизации совместно с силовой оболочкой подвержена объемной усадке, а после удаления оправки - деформациям, направленным внутрь объема, то есть на отслоение.For a low-modulus elastic (rubber) liner, the disadvantage is the low technological design due to the need to use a removable (sand) mandrel in its manufacture, requiring large pole holes, and hence massive metal flanges with a significant increase in the total weight of the structure. In addition, the disadvantage is the low reliability of the joint operation of the liner with the power shell of the container due to the possibility of delamination of the rubber in the absence of excess pressure in the tank, since the rubber during vulcanization together with the power shell is subject to volume shrinkage, and after removal of the mandrel, to deformations directed inward , i.e., peeling.
Недостатками общего известного уровня техники для способа изготовления жесткого лейнера являются его низкая технологичность, а также низкое качество конструкции из-за низкой надежности ее работы, ограниченного числа циклов нагружения и высокой массы.The disadvantages of the General prior art for a method of manufacturing a hard liner are its low manufacturability, as well as the low quality of the structure due to the low reliability of its operation, a limited number of loading cycles and high mass.
Для способа изготовления металлического жесткого лейнера основным недостатком является его низкая технологичность из-за высокой трудоемкости и не технологичности сварочных работ тонкостенных металлических конструкций с обеспечением их герметичности. Кроме того, недостатком является низкое качество конструкции из-за ограниченного числа циклов нагружения лейнера от нулевых до предельных деформаций в момент достижения рабочего давления, заданного современными требованиями к баллонам, при высоком модуле упругости и, в связи с этим, цикличной работе в зоне рабочих напряжений, близких к предельно допустимым.For a method of manufacturing a metal rigid liner, the main disadvantage is its low manufacturability due to the high complexity and low adaptability of welding operations of thin-walled metal structures to ensure their tightness. In addition, the disadvantage is the low quality of the structure due to the limited number of loading cycles of the liner from zero to ultimate deformations at the moment of reaching the working pressure specified by modern requirements for cylinders, with a high modulus of elasticity and, therefore, cyclic operation in the zone of operating stresses close to the maximum permissible.
Для способа изготовления полимерного лейнера недостатками являются низкая технологичность конструкции из-за сложности заделки фланцев в полимер при их изготовлении, а также низкое качество конструкции из-за ограниченной цикличности и неудовлетворительного температурного диапазона.For a method of manufacturing a polymer liner, the disadvantages are the low manufacturability of the structure due to the complexity of sealing flanges in the polymer during their manufacture, as well as the low quality of the structure due to the limited cyclicity and unsatisfactory temperature range.
Для способа изготовления низкомодульного эластичного (резинового) лейнера недостатком является его низкая технологичность из-за необходимости применения удаляемой (песчаной) оправки, требующей наличия больших полюсных отверстий, а значит массивных металлических фланцев со значительным повышением общей массы конструкции. Кроме того, недостатком является низкое качество конструкции, связанное с низкой надежностью совместной работы лейнера с силовой оболочкой баллона из-за возможности отслоения резины при отсутствии избыточного давления в емкости, так как резина при вулканизации совместно с силовой оболочкой подвержена объемной усадке, а после удаления оправки - деформациям, направленным внутрь объема, то есть на отслоение.For a method of manufacturing a low-modulus elastic (rubber) liner, the drawback is its low manufacturability due to the need to use a removable (sand) mandrel, requiring large pole holes, and hence massive metal flanges with a significant increase in the total mass of the structure. In addition, the disadvantage is the low quality of the construction, due to the low reliability of the joint operation of the liner with the power shell of the container due to the possibility of delamination of the rubber in the absence of excess pressure in the tank, since the rubber is subject to volume shrinkage during vulcanization together with the power shell, and after removal of the mandrel - deformations directed inward of the volume, that is, to delamination.
Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является разработка и создание технологичных конструкций баллонов высокого давления с низкомодульным (резиновым) герметизирующим лейнером высокого качества с повышенной надежностью работы.The technical problem to which the claimed invention is directed is the development and creation of technological designs of high-pressure cylinders with a low-modulus (rubber) sealing liner of high quality with increased reliability.
В связи с этим, технические результаты, которые достигаются при решении поставленной задачи, заключаются в устранении недостатков общего известного уровня техники для баллонов высокого давления с низкомодульным (резиновым) герметизирующим лейнером.In this regard, the technical results that are achieved in solving the problem are to eliminate the disadvantages of the general prior art for high-pressure cylinders with a low-modulus (rubber) sealing liner.
Технический результат для баллона высокого давления, который может быть достигнут при решении поставленной задачи, заключается в повышении технологичности конструкции за счет применения удаляемой жесткой оправки при полюсных отверстиях оптимального размера, исключения из конструкции массивных металлических фланцев со снижением общей массы конструкции, за счет введения в конструкцию под герметизирующий слой жестких элементов лейнера, а также за счет повышения технологичности сборки этих элементов. Кроме того, технический результат заключается в повышении надежности работы баллона за счет исключения отслоения резины, ограничением ее деформаций охватывающими жесткими элементами (снаружи силовой оболочкой, изнутри жесткими элементами лейнера).The technical result for a high-pressure cylinder, which can be achieved by solving the problem, is to increase the manufacturability of the structure due to the use of a removable rigid mandrel with pole holes of optimal size, elimination of massive metal flanges from the structure with a decrease in the total mass of the structure, due to the introduction of the design under the sealing layer of the rigid elements of the liner, as well as by increasing the manufacturability of the assembly of these elements. In addition, the technical result is to increase the reliability of the balloon by eliminating the delamination of the rubber, limiting its deformation covering the rigid elements (outside the power shell, inside the rigid elements of the liner).
Технический результат для способа изготовления баллона высокого давления, который может достигнут при решении поставленной задачи, заключается в повышении его технологичности за счет применения удаляемой жесткой оправки при полюсных отверстиях оптимального размера, исключения из конструкции массивных металлических фланцев со снижением общей массы конструкции, за счет введения в конструкцию лейнера при намотке силовой оболочки под герметизирующий слой жестких элементов лейнера, а также за счет повышения технологичности сборки этих элементов. Кроме того, технический результат заключается в повышении технологичности вулканизации резины и повышении тем самым качества баллона за счет повышения надежности его работы при исключении отслоения резины, ограничением ее деформаций охватывающими жесткими элементами (снаружи силовой оболочкой, изнутри жесткими элементами лейнера).The technical result for a method of manufacturing a high-pressure cylinder, which can be achieved by solving the problem, is to increase its manufacturability by using a removable rigid mandrel with pole holes of optimal size, eliminating massive metal flanges from the structure with reducing the total weight of the structure, by introducing the design of the liner when winding the power shell under the sealing layer of the rigid elements of the liner, as well as by improving the manufacturability of these elements. In addition, the technical result consists in increasing the processability of vulcanization of rubber and thereby improving the quality of the balloon by increasing the reliability of its operation while eliminating the delamination of the rubber, limiting its deformations by covering rigid elements (outside by a power shell, inside by rigid elements of the liner).
Технический результат для жесткого лейнера, который может быть достигнут при решении поставленной задачи, заключается в повышении технологичности конструкции за счет применения удаляемой жесткой оправки при полюсных отверстиях оптимального размера, исключения из конструкции массивных металлических фланцев со снижением общей массы конструкции, за счет введения в конструкцию лейнера при намотке силовой оболочки под герметизирующий слой жестких элементов лейнера, а также за счет повышения технологичности сборки этих элементов с обеспечением их соосности.The technical result for a rigid liner, which can be achieved by solving the problem, is to increase the manufacturability of the structure due to the use of a removable rigid mandrel with pole holes of optimal size, elimination of massive metal flanges from the structure with a decrease in the total mass of the structure, due to the introduction of the liner into the structure when winding the power shell under the sealing layer of the rigid elements of the liner, as well as by improving the manufacturability of the assembly of these elements with echeniem their alignment.
Технический результат для способа изготовления жесткого лейнера, который может достигнут при решении поставленной задачи, заключается в повышении технологичности изготовления жестких элементов лейнера, удаления жесткой оправки (снятия элементов с оправки), технологичности сборки лейнера с обеспечением соосности его элементов, а также в обеспечении технологичности намотки силовой оболочки за счет повышения жесткости лейнера, обеспечении технологичности изготовления герметизирующего слоя. Кроме того, технический результат заключается в повышении качества конструкции за счет снижения ее массы.The technical result for a method of manufacturing a rigid liner, which can be achieved by solving the problem, is to increase the manufacturability of the manufacture of rigid elements of the liner, remove the rigid mandrel (removal of elements from the mandrel), the manufacturability of the assembly of the liner with the alignment of its elements, as well as to ensure the manufacturability of the winding power shell by increasing the rigidity of the liner, ensuring the manufacturability of the manufacture of the sealing layer. In addition, the technical result consists in improving the quality of the structure by reducing its weight.
Поставленная задача с достижением технического результата для баллона высокого давления из полимерных композиционных материалов решается тем, что баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, содержащий силовую оболочку и металлические фланцы с эксплуатационными отверстиями, герметизирующий слой и составной лейнер, состоящий из выпуклых днищ и цилиндрических секций, выполненных из сетчатого каркаса, содержащего спиральные или спиральные и кольцевые ребра с опорным покрытием, при этом элементы лейнера соосно скреплены своими торцами.The problem with the achievement of the technical result for a high-pressure cylinder made of polymer composite materials is solved by the fact that a high-pressure cylinder made of polymer composite materials containing a power shell and metal flanges with service holes, a sealing layer and a composite liner consisting of convex bottoms and cylindrical sections, made of a mesh frame containing spiral or spiral and annular ribs with a support coating, while the elements of the liner are coaxially aligned epleny their ends.
Эксплуатационные отверстия выполнены резьбовыми с одинаковыми параметрами резьбы.Operational holes are threaded with the same thread parameters.
Днища лейнера изготовлены из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки.The bottoms of the liner are made of composite material by contact molding or pressing, or by winding.
Секции лейнера скреплены ребрами с помощью крепежных элементов.The liner sections are fastened with ribs using fasteners.
Фланцы закреплены на днищах, а днища скреплены с сопрягаемыми секциями с помощью крепежных элементов.The flanges are fixed on the bottoms, and the bottoms are fastened to the mating sections using fasteners.
Герметизирующий слой выполнен из резины и расположен между опорным покрытием и силовой оболочкой.The sealing layer is made of rubber and is located between the supporting coating and the power shell.
Поставленная задача с достижением технического результата для способа изготовления баллона высокого давления из полимерных композиционных материалов решается тем, что на составной лейнер с металлическими фланцами наносят герметизирующий слой и наматывают силовую оболочку, причем лейнер собирают из выпуклых днищ и цилиндрических секций, которые выполняют из сетчатого каркаса, содержащего спиральные или спиральные и кольцевые ребра с опорным покрытием, при этом элементы лейнера соосно скрепляют по их торцам.The problem is to achieve a technical result for a method of manufacturing a high-pressure cylinder from polymer composite materials is solved by applying a sealing layer to a composite liner with metal flanges and winding a power shell, and the liner is assembled from convex bottoms and cylindrical sections that are made of mesh frame, containing spiral or spiral and annular ribs with a support coating, while the elements of the liner are coaxially fastened at their ends.
Лейнер собирают на валу с резьбовыми участками, навинчивая фланцы их резьбовыми отверстиями на вал.The liner is assembled on a shaft with threaded sections, screwing the flanges with their threaded holes on the shaft.
Днища изготавливают из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки.Bottoms are made of composite material by contact molding or pressing, or by winding.
Секции лейнера скрепляют ребрами с помощью крепежных элементов.The liner sections are fastened with ribs using fasteners.
Фланцы закрепляют на днищах, а днища скрепляют с сопрягаемыми секциями с помощью крепежных элементов.The flanges are fastened to the bottoms, and the bottoms are fastened to the mating sections using fasteners.
На каркас наносят опорное покрытие после его сборки.A supporting coating is applied to the frame after assembly.
Для изготовления герметизирующего слоя берут не вулканизованную резину, укладывают ее на опорное покрытие, соединенное с фланцами, обжимают витками силовой оболочки, термообрабатывают совместно с силовой оболочкой, обеспечивая ее прессование при вулканизации, а также сшивку со связующим силовой оболочки.For the manufacture of the sealing layer, non-vulcanized rubber is taken, it is laid on a support coating connected to the flanges, crimped by turns of the power shell, heat treated together with the power shell, ensuring its pressing during vulcanization, as well as stitching with a binder of the power shell.
Поставленная задача с достижением технического результата для жесткого лейнера из полимерных композиционных материалов решается тем, что жесткий лейнер из полимерных композиционных материалов, включающий выпуклые днища и цилиндрические секции, выполненные из сетчатого каркаса, содержащего спиральные или спиральные и кольцевые ребра с опорным покрытием, при этом элементы лейнера скреплены соосно своими торцами.The problem with the achievement of a technical result for a rigid liner made of polymer composite materials is solved by the fact that a rigid liner made of polymer composite materials, including convex bottoms and cylindrical sections made of a mesh frame containing spiral or spiral and ring ribs with a support coating, while the elements the liners are aligned coaxially with their ends.
Днища выполнены из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки.The bottoms are made of composite material by contact molding or pressing, or by winding.
Элементы скреплены ребрами с помощью крепежных элементов.Elements are fastened with ribs using fasteners.
Днища скреплены с сопрягаемыми секциями с помощью крепежных элементов.The bottoms are fastened to the mating sections using fasteners.
Поставленная задача с достижением технического результата для способа изготовления жесткого лейнера из полимерных композиционных материалов решается тем, что лейнер собирают из выпуклых днищ и цилиндрических секций, которые выполняют из сетчатого каркаса, содержащего спиральные или спиральные и кольцевые ребра с опорным покрытием, при этом элементы лейнера соосно скрепляют по их торцам.The problem with the achievement of a technical result for a method of manufacturing a rigid liner from polymer composite materials is solved by the fact that the liner is assembled from convex bottoms and cylindrical sections, which are made of a mesh frame containing spiral or spiral and annular ribs with a support coating, while the elements of the liner are aligned fasten at their ends.
Лейнер наматывают на жесткую оправку, нанося на нее разделительный слой, затем разрезают в плоскости, перпендикулярной оси оправки, затем снимают с оправки и собирают.The liner is wound on a rigid mandrel, applying a separation layer on it, then cut in a plane perpendicular to the axis of the mandrel, then removed from the mandrel and collected.
В качестве разделительного слоя используют резиноподобный материал, в котором выполняют канавки для намотки спиральных и кольцевых ребер каркаса, при этом резиноподобный материал удаляют после разрезки каркаса и съема его совместно с резиноподобным материалом с оправки.As the separation layer, a rubber-like material is used in which grooves are made for winding the spiral and annular ribs of the frame, while the rubber-like material is removed after cutting the frame and removing it together with the rubber-like material from the mandrel.
Днища изготавливают из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки.Bottoms are made of composite material by contact molding or pressing, or by winding.
Элементы лейнера скрепляют ребрами с помощью крепежных элементов.The elements of the liner are fastened with ribs using fasteners.
Днища скрепляют с сопрягаемыми секциями с помощью крепежных элементов.The bottoms are fastened with mating sections using fasteners.
Опорное покрытие наносят на каркас после его сборки.The supporting coating is applied to the frame after assembly.
Отличительными признаками для баллона высокого давления являются следующие признаки:Distinctive features for a high pressure cylinder are the following features:
- баллон содержит составной лейнер, состоящий из выпуклых днищ и цилиндрических секций;- the cylinder contains a composite liner, consisting of convex bottoms and cylindrical sections;
- выполненных из сетчатого каркаса, содержащего спиральные или спиральные и кольцевые ребра с опорным покрытием;- made of a mesh frame containing spiral or spiral and annular ribs with a support coating;
- элементы лейнера соосно скреплены своими торцами;- the elements of the liner are coaxially bonded with their ends;
- эксплуатационные отверстия выполнены резьбовыми с одинаковыми параметрами резьбы;- operational holes are threaded with the same thread parameters;
- днища лейнера изготовлены из композиционного материала (в том числе из стеклопластика) методом контактного формования или прессования, или намотки;- the bottoms of the liner are made of composite material (including fiberglass) by contact molding or pressing, or by winding;
- секции лейнера скреплены ребрами с помощью крепежных элементов;- sections of the liner are fastened with ribs using fasteners;
- фланцы закреплены на днищах, а днища скреплены с сопрягаемыми секциями с помощью резьбовых крепежных элементов;- the flanges are fixed on the bottoms, and the bottoms are fastened to the mating sections using threaded fasteners;
- герметизирующий слой выполнен из резины и расположен между опорным покрытием и силовой оболочкой.- the sealing layer is made of rubber and is located between the supporting coating and the power shell.
Отличительными признаками для способа изготовления баллона высокого давления являются следующие признаки:Distinctive features for a method of manufacturing a high pressure cylinder are the following features:
- на составной лейнер;- to a composite liner;
- лейнер собирают из выпуклых днищ и цилиндрических секций;- the liner is assembled from convex bottoms and cylindrical sections;
- которые выполняют из сетчатого каркаса, содержащего спиральные или спиральные и кольцевые ребра с опорным покрытием;- which are made of a mesh frame containing spiral or spiral and annular ribs with a support coating;
- элементы лейнера соосно скрепляют по их торцам;- the elements of the liner coaxially fasten along their ends;
- лейнер собирают на валу с резьбовыми участками, навинчивая фланцы их резьбовыми отверстиями на вал;- the liner is assembled on a shaft with threaded sections, screwing the flanges with their threaded holes on the shaft;
- днища изготавливают из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки;- bottoms are made of composite material by contact molding or pressing, or by winding;
- секции лейнера скрепляют ребрами с помощью крепежных элементов;- sections of the liner are fastened with ribs using fasteners;
- фланцы закрепляют на днищах, а днища скрепляют с сопрягаемыми секциями с помощью крепежных элементов;- the flanges are fastened to the bottoms, and the bottoms are fastened to the mating sections using fasteners;
- на каркас наносят опорное покрытие после его сборки;- a supporting coating is applied to the frame after its assembly;
- для изготовления герметизирующего слоя берут не вулканизованную резину, укладывают ее на опорное покрытие, соединенное с фланцами, обжимают витками силовой оболочки, термообрабатывают совместно с силовой оболочкой, обеспечивая ее прессование при вулканизации, а также сшивку со связующим силовой оболочки.- for the manufacture of the sealing layer, non-vulcanized rubber is taken, it is laid on a support coating connected to the flanges, crimped by turns of the power shell, heat treated together with the power shell, ensuring its pressing during vulcanization, as well as stitching with a binder of the power shell.
Отличительными признаками для жесткого лейнера являются следующие признаки:Distinctive features for a hard liner are the following features:
- выпуклые днища и цилиндрические секции выполнены из сетчатого каркаса, содержащего спиральные или спиральные и кольцевые ребра с опорным покрытием;- convex bottoms and cylindrical sections are made of a mesh frame containing spiral or spiral and ring ribs with a support coating;
- элементы лейнера скреплены соосно своими торцами;- the elements of the liner are aligned coaxially with their ends;
- днища выполнены из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки - признаки существенные, предусматривают обоснованное применение нового более дешевого материала, направлены на решение поставленной задачи с достижением технического результата, заключающегося в повышении технологичности конструкции;- the bottoms are made of composite material by the method of contact molding or pressing, or winding - the signs are significant, provide for the justified use of a new cheaper material, aimed at solving the problem with achieving a technical result, which consists in improving the manufacturability of the design;
- элементы скреплены ребрами с помощью крепежных элементов;- the elements are fastened with ribs using fasteners;
- днища скреплены с сопрягаемыми секциями с помощью крепежных элементов.- bottoms are fastened to mating sections using fasteners.
Отличительными признаками для способа изготовления жесткого лейнера являются следующие признаки:Distinctive features for a method of manufacturing a hard liner are the following features:
- лейнер собирают из выпуклых днищ и цилиндрических секций;- the liner is assembled from convex bottoms and cylindrical sections;
- которые выполняют из сетчатого каркаса, содержащего спиральные или спиральные и кольцевые ребра с опорным покрытием;- which are made of a mesh frame containing spiral or spiral and annular ribs with a support coating;
- элементы лейнера соосно скрепляют по их торцам;- the elements of the liner coaxially fasten along their ends;
- лейнер наматывают на жесткую оправку, нанося на нее разделительный слой, затем разрезают в плоскости, перпендикулярной оси оправки, затем снимают с оправки и собирают;- the liner is wound on a rigid mandrel, applying a separation layer on it, then cut in a plane perpendicular to the axis of the mandrel, then removed from the mandrel and collected;
- в качестве разделительного слоя используют резиноподобный материал, в котором выполняют канавки для намотки спиральных и кольцевых ребер каркаса, при этом резиноподобный материал удаляют после разрезки каркаса и съема его совместно с резиноподобным материалом с оправки;- as a separating layer, a rubber-like material is used, in which grooves are made for winding the spiral and annular ribs of the frame, while the rubber-like material is removed after cutting the frame and removing it together with the rubber-like material from the mandrel;
- днища изготавливают из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки;- bottoms are made of composite material by contact molding or pressing, or by winding;
- элементы лейнера скрепляют ребрами с помощью крепежных элементов;- the elements of the liner are fastened with ribs using fasteners;
- днища скрепляют с сопрягаемыми секциями с помощью крепежных элементов;- the bottoms are fastened with mating sections using fasteners;
- опорное покрытие наносят на каркас после его сборки.- the supporting coating is applied to the frame after its assembly.
Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технических результатов. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».These distinguishing features are significant, since each individually and all together are aimed at solving the problem with the achievement of technical results. The use of a single set of essential distinguishing features in the known solutions was not found, which characterizes the conformity of the technical solution to the criterion of "novelty."
Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технических результатов и характеризует предложенные технические решения существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данные технические решения являются результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению надежности работы баллонов высокого давления из полимерных композитов без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладают неочевидностью, что свидетельствует об их соответствии критерию «изобретательский уровень».A single set of new essential features with common known provides a solution to the problem with the achievement of technical results and characterizes the proposed technical solutions by significant differences compared with the prior art and analogues. These technical solutions are the result of research and experimental work to improve the reliability of high-pressure cylinders made of polymer composites without using known design solutions, recommendations, materials and are non-obvious, which indicates their compliance with the criterion of "inventive step".
Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид баллона, на фиг. 2 - вид на зону скрепления сетчатых элементов каркаса, на фиг. 3 - общий вид баллона с сетчатым каркасом лейнера, на фиг. 4 - общий вид баллона с сетчатым каркасом цилиндрических секций и формованными днищами, на фиг. 5 - сечение зоны перехода к выпуклому днищу баллона с сетчатым каркасом лейнера, на фиг. 6 - сечение зоны скрепления секций сетчатого каркаса лейнера, на фиг. 7 - сечение зоны скрепления секций сетчатого каркаса и формованного днища лейнера с помощью крепежных элементов, на фиг. 8 - сечение зоны скрепления секций сетчатого каркаса лейнера с помощью крепежных элементов, на фиг. 9 - общий вид способа изготовления баллона, на фиг. 10 - вид на зону способа скрепления сетчатых элементов каркаса, на фиг. 11 - общий вид лейнера, на фиг. 12 - общий вид составного лейнера с сетчатым каркасом, на фиг. 13 - общий вид составного лейнера с сетчатым каркасом цилиндрических секций и формованных днищ, на фиг. 14 - общий вид способа изготовления жесткого лейнера, на фиг. 15 - общий вид жесткой оправки с разделительным слоем для изготовления жесткого лейнера, на фиг. 16 - сечение спиральной канавки разделительного слоя, на фиг. 17 - сечение кольцевых канавок разделительного слоя, на фиг. 18 - сечение зоны скрепления секций сетчатого каркаса лейнера спиральными ребрами с помощью крепежных элементов, на фиг. 19 - вид на крепежный элемент скрепления спиральных ребер сетчатого каркаса лейнера.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of the container; FIG. 2 is a view of the fastening zone of the mesh elements of the frame, FIG. 3 is a perspective view of a cylinder with a mesh frame of a liner; FIG. 4 is a general view of a cylinder with a mesh frame of cylindrical sections and molded bottoms, FIG. 5 is a sectional view of the transition zone to the convex bottom of a cylinder with a mesh frame of a liner, FIG. 6 is a sectional view of the bonding zone of the sections of the mesh frame of the liner; FIG. 7 is a sectional view of the bonding zone of the sections of the mesh frame and the molded bottom of the liner using fasteners, FIG. 8 is a cross-sectional view of the bonding zone of the sections of the mesh frame of the liner using fasteners, FIG. 9 is a general view of a method for manufacturing a balloon; FIG. 10 is a view of the zone of the method of fastening the mesh elements of the frame, FIG. 11 is a general view of the liner; FIG. 12 is a perspective view of a composite liner with a mesh frame; FIG. 13 is a general view of a composite liner with a mesh frame of cylindrical sections and molded bottoms, FIG. 14 is a general view of a method for manufacturing a rigid liner; FIG. 15 is a perspective view of a rigid mandrel with a separation layer for manufacturing a rigid liner; FIG. 16 is a cross-sectional view of the spiral groove of the separation layer; FIG. 17 is a cross-sectional view of the annular grooves of the separation layer; FIG. 18 is a cross-sectional view of the bonding zone of sections of the mesh frame of the liner with spiral ribs using fasteners, in FIG. 19 is a view of the fastener of the fastening of the spiral ribs of the mesh frame of the liner.
Баллон высокого давления 1 из полимерных композиционных материалов (см. фиг. 1, 2, 3), содержащий силовую оболочку 2 и металлические фланцы 3 с эксплуатационными отверстиями 4, герметизирующий слой 5 и составной лейнер 6, состоящий из выпуклых днищ 7 (см. фиг. 5) и цилиндрических секций 8 (см. фиг. 4), выполненных из сетчатого каркаса 9, содержащего спиральные 10 или спиральные 10 и кольцевые ребра 11 с опорным покрытием 12, при этом элементы лейнера соосно скреплены 13 своими торцами.A high pressure cylinder 1 made of polymer composite materials (see Figs. 1, 2, 3), containing a
Эксплуатационные отверстия 4 выполнены резьбовыми с одинаковыми параметрами резьбы.
Днища 7 (см. фиг. 7) лейнера 6 изготовлены из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки.The bottoms 7 (see FIG. 7) of the
Секции 8 лейнера 6 скреплены ребрами 14 (см. фиг. 6) с помощью крепежных элементов 15 (см. фиг. 8).
Фланцы 3 закреплены на днищах 7, а днища скреплены с сопрягаемыми секциями 8 с помощью крепежных элементов 16 (см. фиг. 7)The
Герметизирующий слой 5 выполнен из резины и расположен между опорным покрытием 12 и силовой оболочкой 2 (см. фиг. 5-8).The
Способ изготовления баллона 1 высокого давления из полимерных композиционных материалов (см. фиг. 9), при котором на составной лейнер 6 с металлическими фланцами 3 наносят герметизирующий слой 5 и наматывают 17 силовую оболочку 2, причем лейнер 6 собирают из выпуклых днищ 7 и цилиндрических секций 8, которые выполняют из сетчатого каркаса 9, содержащего спиральные 10 или спиральные 10 и кольцевые ребра 11 с опорным покрытием 12, при этом элементы лейнера 6 соосно скрепляют 13 (см. фиг. 10) по их торцам.A method of manufacturing a high-pressure balloon 1 from polymer composite materials (see Fig. 9), in which a
Лейнер 6 собирают на валу 18 (см. фиг. 9) с резьбовыми участками, навинчивая фланцы 3 (см. фиг. 3, 4) их резьбовыми отверстиями 4 на вал 18.The
Днища 7 (см. фиг. 9) изготавливают из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки.The bottom 7 (see Fig. 9) is made of composite material by contact molding or pressing, or by winding.
Секции 8 лейнера 6 скрепляют ребрами 14 с помощью крепежных элементов 15 (см. фиг. 8).
Фланцы 3 (см. фиг. 3, 4) закрепляют на днищах 7, а днища 7 скрепляют с сопрягаемыми секциями 8 с помощью крепежных элементов 16 (см. фиг. 7).Flanges 3 (see. Fig. 3, 4) are fixed on the
На каркас 9 наносят опорное покрытие 12 после его сборки (см. фиг. 7, 8).A supporting
Для изготовления герметизирующего слоя 5 (см. фиг. 3, 5-7) берут невулканизованную резину, укладывают ее на опорное покрытие 12, соединенное с фланцами, обжимают витками 19 силовой оболочки 2, термообрабатывают совместно с силовой оболочкой 2, обеспечивая ее прессование при вулканизации, а также сшивку со связующим силовой оболочки 2 (см. фиг. 6).For the manufacture of the sealing layer 5 (see Figs. 3, 5-7), unvulcanized rubber is taken, laid on a
Жесткий лейнер 6 (см. фиг. 11-13) из полимерных композиционных материалов, включающий выпуклые днища 7 и цилиндрические секции 8, выполненные из сетчатого каркаса 9, содержащего спиральные или спиральные 10 и кольцевые ребра 11 с опорным покрытием 12, при этом элементы лейнера скреплены соосно своими торцами 20.A rigid liner 6 (see Fig. 11-13) made of polymer composite materials, including
Днища 7 выполнены из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки.The
Элементы скреплены ребрами 14 (см. фиг. 6-8) с помощью крепежных элементов 15 (см. фиг. 8).Elements are fastened by ribs 14 (see Fig. 6-8) using fasteners 15 (see Fig. 8).
Днища 7 скреплены с сопрягаемыми секциями 8 с помощью крепежных элементов 16 (см. фиг. 7).The
Способ изготовления жесткого лейнера 6 (см. фиг. 14), при котором лейнер 6 собирают из выпуклых днищ 7 и цилиндрических секций 8 (см. фиг. 13), которые выполняют из сетчатого каркаса 9, содержащего спиральные 10 или спиральные 10 и кольцевые 11 (см. фиг. 10) ребра с опорным покрытием 12 (см. фиг. 11, 12), при этом элементы лейнера соосно скрепляют по их торцам 20.A method of manufacturing a rigid liner 6 (see Fig. 14), in which the
Лейнер 6 наматывают 21 (см. фиг. 14) на жесткую оправку 22, нанося на нее разделительный слой 23 (см. фиг. 15), затем разрезают в плоскости 24 (см. фиг. 11, 15), перпендикулярной оси 25 оправки, затем снимают с оправки 22 и собирают.The
В качестве разделительного слоя 23 (см. фиг. 15-17) используют резиноподобный материал, в котором выполняют канавки 26 для намотки спиральных 10 и кольцевых 11 ребер каркаса 9, при этом резиноподобный материал 23 удаляют после разрезки каркаса 9 и съема его совместно с резиноподобным материалом 23 с оправки 22.As the separation layer 23 (see Fig. 15-17), a rubber-like material is used, in which
Днища 7 (см. фиг. 13) изготавливают из композитного материала методом контактного формования или прессования, или намотки.The bottom 7 (see Fig. 13) is made of composite material by contact molding or pressing, or by winding.
Элементы лейнера 6 скрепляют торцевыми ребрами 14 каркаса с помощью крепежных элементов 15 (см. фиг. 8).The elements of the
Днища 7 скрепляют с сопрягаемыми секциями 8 с помощью крепежных элементов 16 (см. фиг. 7).The
Опорное покрытие 12 (см. фиг. 5, 7, 8) наносят на каркас 9 (см. фиг. 6) после его сборки.The supporting coating 12 (see. Fig. 5, 7, 8) is applied to the frame 9 (see. Fig. 6) after its assembly.
Пример конкретного исполнения баллона 1 заключается в том, что баллон высокого давления 1 из полимерных композиционных материалов (см. фиг. 1, 2, 3) содержит высокомодульную силовую оболочку 2 и металлические фланцы 3 с эксплуатационными отверстиями 4, резиновый герметизирующий слой 5 и составной лейнер 6, состоящий из выпуклых днищ 7, выполненных из сетчатого каркаса (см. фиг. 3), и цилиндрических секций 8, выполненных из сетчатого каркаса 9, содержащего спиральные 10 и кольцевые ребра 11 с опорным покрытием 12 (см. фиг. 11), при этом симметричные элементы лейнера соосно скреплены 13 своими торцами с помощью клеевого соединения (см. фиг. 2).An example of a specific implementation of the cylinder 1 is that the high-pressure cylinder 1 made of polymer composite materials (see Fig. 1, 2, 3) contains a high-
Следующий пример конкретного исполнения отличается тем, что днища 7 лейнера 6 выполнены из дешевого стеклопластика методом контактного формования и последующего прессования в вакуумном мешке в автоклаве. Днища 7 соосно скреплены с каркасной или сплошной секцией 8 с помощью клеевого соединения 13 или крепежных элементов 16.The following example of a specific implementation is characterized in that the
Следующий пример конкретного исполнения отличается тем, что секции 8 скреплены кольцевыми ребрами 11 (см. фиг. 6, 8). Следующий пример конкретного исполнения отличается от предыдущего тем, что секции 8 скреплены спиральными ребрами 10 (см. фиг. 18, 19).The following example of a specific embodiment is characterized in that the
Пример конкретного исполнения способа изготовления баллона высокого давления 1 из полимерных композиционных материалов (см. фиг. 9), при котором на составной лейнер 6 с металлическими фланцами 3 наносят герметизирующий слой 5 и наматывают 17 силовую оболочку 2, причем лейнер 6 собирают из выпуклых днищ 7, выполненных из сетчатого каркаса, и цилиндрических секций 8, выполненных заодно с днищами 7 также из сетчатого каркаса 9, содержащего спиральные 10 и кольцевые ребра 11 с опорным покрытием 12, при этом симметричные элементы лейнера 6 соосно скрепляют (см. фиг. 10) по их торцам с помощью клеевого соединения. На фланцах 3 выполняют резьбовые отверстия 4. Лейнер 6 собирают на валу 18 (см. фиг. 9) с резьбовыми участками, навинчивая фланцы 3 (см. фиг. 3, 4) их резьбовыми отверстиями 4 на вал 18 и поджимая элементы лейнера в осевом направлении. Резьбовые отверстия 4 выполняют с одинаковыми параметрами резьбы для возможности выкручивания вала 18. Спирально-кольцевую намотку 17 силовой оболочки 2 осуществляют также на валу 18 (см. фиг. 9). При этом направление намотки выбирают так, чтобы усилие намотки 21 было направлено «взакрут» резьбовых соединений вала 18 и фланцев 3.An example of a specific embodiment of a method of manufacturing a high-pressure cylinder 1 from polymer composite materials (see Fig. 9), in which a
Следующий пример конкретного исполнения отличается тем, что днища 7 лейнера 6 изготавливают из дешевого стеклопластика методом контактного формования и последующего прессования в вакуумном мешке в автоклаве. Днища 7 соосно скрепляют с каркасной или сплошной секцией 8 с помощью клеевого соединения 13 или крепежных элементов 16.The following example of a specific embodiment is characterized in that the
Следующий пример конкретного исполнения отличается тем, что секции 8 скрепляют кольцевыми ребрами 11 (см. фиг. 6, 8). Следующий пример конкретного исполнения отличается от предыдущего тем, что секции 8 скрепляют спиральными ребрами 10 (см. фиг. 18, 19).The following example of a specific embodiment is characterized in that the
Пример конкретного исполнения жесткого лейнера 6 заключается в том, что лейнер включает выпуклые днища 7 и цилиндрические секции 8, выполненные заодно с днищами 7 из сетчатого каркаса 9, содержащего спиральные 10 обоих направлений и кольцевые 11 ребра с опорным покрытием 12, при этом симметричные элементы лейнера скреплены соосно своими торцами 20 (см. фиг. 3, 11, 12).An example of a specific embodiment of a
Пример конкретного исполнения способа изготовления жесткого лейнера 6 (см. фиг. 14, 15), при котором на жесткую оправку 22 наносят разделительный слой 23 (см. способ изготовления жесткого каркаса по патенту РФ №32153419 от 10.03.99 г., МПК7 В32В 1/08), в котором предварительно выполняют канавки 26 для намотки спиральных 10 обоих направлений и кольцевых 11 ребер каркаса 9, послойно наматывают ребра 10, 11 каркаса днищ 7 и цилиндрической секции 8, наносят опорный слой 12, затем после термообработки разрезают лейнер с разделительным слоем 23 по кольцевому ребру 11, расположенному в плоскости 24 симметрии лейнера, снимают половинки 27 (см. фиг. 12) лейнера вместе с разделительным слоем 23 с оправки 22, удаляют резиноподобный материал разделительного слоя 23 внутрь каркаса, собирают лейнер 6 на валу 18 с резьбовыми участками с одинаковыми параметрами резьбы или на валу со сплошной резьбой, навинчивая на резьбу фланцы 3 и поджимая половинки 27 торцами 20, обеспечивая склейку 13 (см. фиг. 2) половинок 27 лейнера 6.An example of a specific embodiment of a method of manufacturing a rigid liner 6 (see Fig. 14, 15), in which a
На этом же валу 18 завершают способ изготовления баллона 1 (см. фиг. 9)On the
Работает баллон 1 следующим образом. При его нагружении предельным давлением (см. фиг. 3) деформации растяжения герметизирующего слоя 5 ограничены высокомодульной силовой оболочкой 2, а благодаря низкому модулю растяжения резины действующие напряжения в герметизирующем слое минимальны. При сбросе давления деформации герметизирующего слоя 5, направленные на его отслоение, ограничены опорным покрытием 12, закрепленным на жестком каркасе 9. Таким образом, цикличность работы баллона по критерию напряжений растяжения, действующих в резиновом герметизирующем слое, при перепадах избыточного давления в баллоне от минимального до предельного очень высока.The cylinder 1 operates as follows. When it is loaded with ultimate pressure (see Fig. 3), the tensile strains of the
Таким образом, использование изобретений позволит создать высокотехнологичную конструкцию баллона высокого давления из полимерных композитов с повышенной надежностью его работы, что подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретений подтверждена положительными результатами испытаний баллонов, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим, новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.Thus, the use of inventions will allow to create a high-tech design of a high-pressure cylinder made of polymer composites with increased reliability of its operation, which confirms the intended use. The feasibility of the invention is confirmed by the positive test results of the cylinders, the development and manufacture of which are completely based on the presented description. In this regard, the new technical solution also meets the criterion of "industrial applicability", i.e. level of invention.
Claims (24)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014108277/06A RU2570534C2 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | High pressure bottle out of polymer composite materials, method of manufacturing of high pressure bottle out of polymer composite materials, rigid liner out of polymer composite materials, and method of manufacturing of rigid liner out of polymer composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014108277/06A RU2570534C2 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | High pressure bottle out of polymer composite materials, method of manufacturing of high pressure bottle out of polymer composite materials, rigid liner out of polymer composite materials, and method of manufacturing of rigid liner out of polymer composite materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014108277A RU2014108277A (en) | 2015-09-10 |
| RU2570534C2 true RU2570534C2 (en) | 2015-12-10 |
Family
ID=54073217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014108277/06A RU2570534C2 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | High pressure bottle out of polymer composite materials, method of manufacturing of high pressure bottle out of polymer composite materials, rigid liner out of polymer composite materials, and method of manufacturing of rigid liner out of polymer composite materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2570534C2 (en) |
Cited By (1)
| 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 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003139296A (en) * | 2001-11-01 | 2003-05-14 | Kyoritsu Kogyo Kk | Fiber reinforced pressure vessel and manufacturing method therefor |
| RU2205328C1 (en) * | 2001-09-13 | 2003-05-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Reinforced high internal pressure shell made from laminated composite material |
| RU2205325C1 (en) * | 2001-09-06 | 2003-05-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | High-pressure casing made from composite material |
| RU2319061C1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-03-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | High-pressure housing made of composite materials |
| JP2010270878A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Pressure vessel structure |
-
2014
- 2014-03-04 RU RU2014108277/06A patent/RU2570534C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2205325C1 (en) * | 2001-09-06 | 2003-05-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | High-pressure casing made from composite material |
| RU2205328C1 (en) * | 2001-09-13 | 2003-05-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения" | Reinforced high internal pressure shell made from laminated composite material |
| JP2003139296A (en) * | 2001-11-01 | 2003-05-14 | Kyoritsu Kogyo Kk | Fiber reinforced pressure vessel and manufacturing method therefor |
| RU2319061C1 (en) * | 2006-08-14 | 2008-03-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | High-pressure housing made of composite materials |
| JP2010270878A (en) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Pressure vessel structure |
Cited By (1)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014108277A (en) | 2015-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11162638B1 (en) | Polar cap-reinforced pressure vessel | |
| JP6104541B2 (en) | Method for manufacturing structure including skin and stiffener | |
| US9884458B2 (en) | Manufacturing method of tank | |
| JP6468174B2 (en) | High pressure tank | |
| US3989280A (en) | Pipe joint | |
| KR20200008555A (en) | Pole Cap Reinforced Pressure Vessel | |
| JP5831464B2 (en) | Manufacturing method of high-pressure gas tank | |
| US9056431B2 (en) | Apparatus comprising an end fitting connected to a body | |
| US20160348839A1 (en) | High-pressure composite vessel and the method of manufacturing high-pressure composite vessel | |
| US20150027092A1 (en) | Support Tube for a Filter Element | |
| US10543651B2 (en) | Polymer pressure vessel end-cap and liner-less pressure vessel design | |
| CN1609500A (en) | High pressure container and manufacture thereof | |
| KR20130100048A (en) | Gas cylinder | |
| KR20170130650A (en) | Pressure vessel having degassing structure | |
| CN114909598A (en) | High pressure vessel | |
| RU2312790C1 (en) | Method of manufacture of aircraft airframe components from polymer composite materials and mandrel for realization of this method | |
| US11787148B2 (en) | Honeycomb core sandwich panels | |
| RU2570534C2 (en) | High pressure bottle out of polymer composite materials, method of manufacturing of high pressure bottle out of polymer composite materials, rigid liner out of polymer composite materials, and method of manufacturing of rigid liner out of polymer composite materials | |
| RU2016141228A (en) | ENGINE CAMERA AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE | |
| WO2000070256A1 (en) | A flexible lightweight composite pipe for high pressure oil and gas applications | |
| RU2434160C1 (en) | Flange of rotating nozzle of rocket engine from composite materials and manufacturing method of rotating nozzle flange of rocket engine from composite materials | |
| JP7092058B2 (en) | High pressure tank and its manufacturing method | |
| JP2019108937A (en) | Manufacturing method of high-pressure tank | |
| RU2560125C2 (en) | High-pressure cylinder | |
| RU2601972C1 (en) | Method of producing aircraft compartment in the form of shell of cellular structure revolution and aircraft compartment in the form of shell of cellular structure revolution |