RU2679689C1 - Сосуд высокого давления из композиционного материала и способ изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала - Google Patents
Сосуд высокого давления из композиционного материала и способ изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679689C1 RU2679689C1 RU2016123404A RU2016123404A RU2679689C1 RU 2679689 C1 RU2679689 C1 RU 2679689C1 RU 2016123404 A RU2016123404 A RU 2016123404A RU 2016123404 A RU2016123404 A RU 2016123404A RU 2679689 C1 RU2679689 C1 RU 2679689C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- preform
- vessel
- connecting fitting
- composite material
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 54
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 55
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 claims description 11
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 8
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 8
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 5
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 5
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 5
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 3
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 2
- 102000010410 Nogo Proteins Human genes 0.000 claims 1
- 108010077641 Nogo Proteins Proteins 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 30
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 5
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 2
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004046 wet winding Methods 0.000 description 2
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000001029 thermal curing Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
- F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
- F17C1/04—Protecting sheathings
- F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B11/00—Making preforms
- B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
- B29B13/02—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B13/00—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped
- B29B13/04—Conditioning or physical treatment of the material to be shaped by cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/071—Preforms or parisons characterised by their configuration, e.g. geometry, dimensions or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/56—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits
- B29C65/64—Joining a non-plastics element to a plastics element, e.g. by force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
- B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/08—Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
- B29C70/083—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats
- B29C70/085—Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats the structure being deformed in a three dimensional configuration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
- F17C1/16—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
- B29C2949/07—Preforms or parisons characterised by their configuration
- B29C2949/0715—Preforms or parisons characterised by their configuration the preform having one end closed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
- B29C2949/07—Preforms or parisons characterised by their configuration
- B29C2949/076—Preforms or parisons characterised by their configuration characterised by the shape
- B29C2949/0768—Preforms or parisons characterised by their configuration characterised by the shape characterised by the shape of specific parts of preform
- B29C2949/077—Preforms or parisons characterised by their configuration characterised by the shape characterised by the shape of specific parts of preform characterised by the neck
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
- B29C2949/07—Preforms or parisons characterised by their configuration
- B29C2949/076—Preforms or parisons characterised by their configuration characterised by the shape
- B29C2949/0768—Preforms or parisons characterised by their configuration characterised by the shape characterised by the shape of specific parts of preform
- B29C2949/078—Preforms or parisons characterised by their configuration characterised by the shape characterised by the shape of specific parts of preform characterised by the bottom
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
- B29C2949/20—Preforms or parisons whereby a specific part is made of only one component, e.g. only one layer
- B29C2949/22—Preforms or parisons whereby a specific part is made of only one component, e.g. only one layer at neck portion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
- B29C2949/20—Preforms or parisons whereby a specific part is made of only one component, e.g. only one layer
- B29C2949/24—Preforms or parisons whereby a specific part is made of only one component, e.g. only one layer at flange portion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
- B29C2949/20—Preforms or parisons whereby a specific part is made of only one component, e.g. only one layer
- B29C2949/26—Preforms or parisons whereby a specific part is made of only one component, e.g. only one layer at body portion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C2949/00—Indexing scheme relating to blow-moulding
- B29C2949/20—Preforms or parisons whereby a specific part is made of only one component, e.g. only one layer
- B29C2949/28—Preforms or parisons whereby a specific part is made of only one component, e.g. only one layer at bottom portion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C49/00—Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
- B29C49/02—Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
- B29C49/06—Injection blow-moulding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
- B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
- B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
- B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
- B29C66/7422—Aluminium or alloys of aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
- B29K2067/003—PET, i.e. poylethylene terephthalate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2307/00—Use of elements other than metals as reinforcement
- B29K2307/04—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
- B29L2031/7154—Barrels, drums, tuns, vats
- B29L2031/7156—Pressure vessels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0104—Shape cylindrical
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/01—Shape
- F17C2201/0104—Shape cylindrical
- F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/056—Small (<1 m3)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
- F17C2201/05—Size
- F17C2201/058—Size portable (<30 l)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
- F17C2203/0604—Liners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
- F17C2203/0612—Wall structures
- F17C2203/0614—Single wall
- F17C2203/0619—Single wall with two layers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0658—Synthetics
- F17C2203/066—Plastics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
- F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
- F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
- F17C2203/0658—Synthetics
- F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
- F17C2205/0305—Bosses, e.g. boss collars
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
- F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
- F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
- F17C2205/0352—Pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0107—Single phase
- F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/035—High pressure (>10 bar)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/02—Applications for medical applications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/07—Applications for household use
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/07—Applications for household use
- F17C2270/0754—Fire extinguishers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
- F17C2270/00—Applications
- F17C2270/07—Applications for household use
- F17C2270/0781—Diving equipments
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
- Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Сосуд высокого давления содержит корпус (1), образующий единое целое с кольцом (11а) преформы, присоединительный фитинг (3) с удерживающим кольцом (7), кольцевое уплотнение (9а), установленное в уплотнительной канавке (9) фитинга (3), и упорное кольцо (10а) Зегера, установленное в фиксирующей канавке (10) фитинга (3). На наружной стороне кольца (11а) преформы сформирована кольцевая канавка (11b), которая обращена к фиксирующей канавке (10). Уплотнительная канавка (9) обращена к внутренней цилиндрической стороне кольца (11а) преформы. Преформу (11) сначала подвергают процессу регулируемой кристаллизации и затем в кольце (11а) преформы образуют кольцевую канавку (11b). Далее формуют преформу (11) раздуванием до требуемых размеров и собирают вместе с фитингом (3). Затем фитинг (3) устанавливают и зажимают на кольце (11а) преформы корпуса (1). После этого сосуд наполняют газом до тех пор, пока давление внутри сосуда не станет постоянным. Слой (2) композиционного материала изготавливают путем намотки пучков армирующих элементарных волокон, после чего осуществляют отверждение армирующего слоя (2) тепловым методом. Технический результат – повышение прочности и коррозионной стойкости. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.
Description
Объектами настоящего изобретения являются сосуд высокого давления из композиционного материала, предназначенный, в частности, для хранения жидкостей и газов под давлением, и способ изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала.
Более широкое применение нашли сосуды высокого давления из термопластичных материалов, изготовленные посредством формования раздуванием, которые имеют металлический присоединительный фитинг, погруженный в лейнер или приклеенный к нему, и в целом корпусы этих сосудов армированы волокнистым композиционным материалом, наложенным на них с помощью метода намотки.
Емкость высокого давления и способ ее изготовления известны из описания изобретения к документу GB 1134033. Согласно цитированному изобретению способ изготовления такого сосуда включает следующие этапы: наслаивание многочисленных армирующих волокон с образованием так называемой диафрагмы и использование подходящего материала, способного образовывать обхватывающую матрицу, путем связывания всех волокон вместе так, чтобы образовать одну негибкую или гибкую оболочку. Упомянутый выше термин «волокно», используемый в описании и формуле изобретения, относится как к элементарным волокнам любой формы, так и к плоским лентам. Волокна вытягивают в меридиональном направлении между двумя концами диафрагмы на всей ее поверхности, и последующие армирующие обмотки наматывают спирально внутри цилиндрической части диафрагмы. Предпочтительно, применяются стеклянные волокна. Материал, применяемый для образования диафрагмы (лейнера), представляет собой пластичный эластомерный материал, предпочтительно каучук.
В описании изобретения к документу ЕР 1586807 раскрыта емкость из композиционного материала и способ ее изготовления. Емкость из композиционного материала, которая раскрыта, состоит из внутренней части (так называемых диафрагмы, внутренней трубы или лейнера) и двухкомпонентного кольца, которое соединено с внутренней частью. Двухкомпонентное кольцо имеет внутреннюю часть, которая выполнена с наружной поверхностью с бобышками для выполнения соединения с шейкой лейнера, выполненной в виде втулки, и наружную часть, также выполненную с внутренней поверхностью, которая прилегает к одному фрагменту внутренней части так, чтобы обеспечивалась возможность их взаимного соединения. Следует добавить, что наружная часть кольца также имеет удерживающее кольцо, которое должно опираться на наружную поверхность лейнера, и кончик для фиксации клапанного элемента, тогда как на кольце и лейнере размещены два слоя композиционного материала. Важно, что внутренняя часть кольца является резьбовой и кольцо образовано между наружной и внутренней частями. Поэтому кольцо в основном является двухкомпонентным элементом, этот факт влияет на способ его изготовления, потому что согласно изобретению внутренняя часть кольца образована вместе с лейнером, и нижняя внутренняя поверхность остается несвязанной (несоединенной) с лейнером. Затем наружную часть кольца соединяют с лейнером и узел в целом покрывают слоями композиционного материала. Наружный слой выполняют из стекловолокна.
Сосуд высокого давления из композиционного материала известен из описания к патенту ЕР 0753700, сосуд согласно этому патенту предназначен для хранения жидких газов под давлением. В частности, объект изобретения по патенту относится к конструкции присоединительного фитинга сосуда из композиционного материала. Согласно патенту, упомянутому выше, сосуд отличается наличием выемки в месте соединения сосуда с присоединительным фитингом. В выемке (в пределах области армирования) имеются внутренняя и наружная части. Обе являются резьбовыми. И между наружной поверхностью сосуда и нижней поверхностью кольца размещена уплотнительная конусная шайба, скос шайбы ориентирован по направлению к средней оси сосуда. На передней стороне части шейки сосуда имеется уплотнительное кольцо, изготовленное из материала, который характеризуется низким модулем (упругости) Юнга и высокой растяжимостью.
Из опубликованного патента ЕР 2112423 известен способ изготовления многослойной емкости, предназначенной для хранения, в частности, жидкостей и газов под давлением. Способ заключается в том, что и емкость и присоединительный фитинг изготавливают одновременно.
Согласно способу, который описан в патенте ЕР 08102903, с присоединительным фитингом посредством резьбы соединяют преформу и эту преформу нагревают до температуры пластификации материала, из которого она изготовлена. Далее эту преформу подвергают формованию раздуванием до получения рабочих размеров самого сосуда. Сосуд подвергают отделке/армированию путем наслаивания на него посредством намотки пропитанных смолой волокон, и путем отверждения сухим и покрытия его дополнительным защитным слоем.
Из заявки на патент WO 2010059068 известен способ изготовления емкости-хранилища высокого давления для хранения, в частности, жидкостей и газов под высоким давлением. Способ заключается в изготовлении компонента с использованием любого известного метода изготовления преформ, образованных из термопластичного материала. Преформе придают в точности форму будущей емкости и формуют раздуванием так, чтобы придать ей требуемые габаритные размеры. Ее наружную поверхность армируют посредством наматывания пропитанных смолой волокон. Преформу согласовывают с присоединительным фитингом, а также с верхней и нижней подушками, форма которых соответствуют форме выемки в присоединительном фитинге и днище преформы/емкости. Наконец, изготавливают емкость высокого давления в соответствии со способом, который описан в настоящем изобретении.
Из известных технических решений понятно, что на первом этапе процесса изготовления сосуда высокого давления изготавливают лейнер путем формования раздуванием преформы из термопластичного материала. Вслед за этим лейнер соединяют спирально с присоединительным фитингом. Обычно на последнем этапе изготовления сосуда, предназначенного для эксплуатации при повышенном давлении, изготавливают наслоенное армирование, т.е. волокна соответствующим образом наматывают на поверхность сосуда, например согласно изобретениям по документам US 20050167433, PL 197773 и ЕР 08102903.
Согласно заявке на Европейский патент ЕР 0203631 кольцевой запор для герметизации сосуда образован в одной части при помощи внутреннего кольцевого резьбового элемента. Его конец, расположенный в герметизированном сосуде, имеет больший диаметр, чем диаметр конца этого герметизированного сосуда. На этом конце предусмотрены выступы, которые помещаются в выемки, образованные с этой целью в указанном отверстии герметизированного сосуда. Большая часть наружной поверхности другого конца снабжена винтовой резьбой. Другая часть кольцевого запора представляет собой наружную кольцевую часть, внутренняя поверхность которой снабжена винтовой резьбой таким образом, что наружная часть может быть ввинчена в конец, снабженный винтовой резьбой, внутренней части.
В технических решениях, указанных выше, присоединительные фитинги были резьбовыми и это часто приводило к возникновению неконтролируемой утечки в месте нахождения двух разных материалов: полимера сосуда и металла фитинга, находящихся в контакте друг с другом (место соединения).
В заявке на Европейский патент ЕР 0815383 раскрыта пластиковая емкость для жидкостей под давлением, представляющая собой полый корпус из пластического материала и содержащая по меньшей мере один кольцевой участок крепления, отлитый вокруг трубчатой металлической вставки, определяя штуцер для доступа внутрь емкости. Трубчатая металлическая вставка содержит соединительное кольцо, аксиально сжимающее кольцевое уплотнительное средство относительно кольцевого гнезда вставки, и к которому впоследствии приклеивается корпус емкости при помощи кольцевого участка крепления последнего.
В одном аспекте заявленного изобретения предоставлен сосуд высокого давления из композиционного материала, содержащий корпус, изготовляемый посредством формования раздуванием термопластичного материала преформы и образующий единое целое с кольцомпреформы, присоединительный фитинг с удерживающим кольцом, кольцевое уплотнение, установленное в уплотнительной канавке, сформированной в присоединительном фитинге, и упорное кольцо Зегера, установленное в фиксирующей канавке, сформированной в присоединительном фитинге, напротив уплотнительной канавки для неподвижного закрепления кольца преформы в присоединительном фитинге, при этом на наружной стороне кольца преформы сформирована кольцевая канавка, при этом указанная кольцевая канавка обращена к фиксирующей канавке, сформированной в присоединительном фитинге, после крепления корпуса к присоединительному фитингу, и при этом уплотнительная канавка обращена к внутренней цилиндрической стороне кольца преформы.
В более предпочтительном варианте заявленного изобретения поперечное сечение упорного кольца Зегера является трапециеобразным с прямым углом.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения корпус с кольцом изготовлен из полиэтилентерефталата (PETE) или полиамида.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения сосуд имеет донный элемент с дугообразно выпуклыми разветвленными крыльями, подогнанными к дугообразно вогнутому днищу корпуса, и при этом присоединительный фитинг имеет наружную кольцевую бобышку вокруг отверстия присоединительного фитинга, причем донный элемент имеет дополнительные кольцевые бобышки, расположенные внутри армирующего слоя композиционного материала.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения корпус армирован наружным слоем композиционного материала, и этот слой композиционного материала образован обмоткой из пучков углеродно-арамидных элементарных волокон и эпоксидной смолой, и, предпочтительно, при этом пучок элементарных волокон образован с применением двух наружных углеродных элементарных волокон и одного внутреннего арамидного элементарного волокна.
В другом аспекте заявленного изобретения предоставлен способ изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала, содержащего корпус, изготовляемый путем формования раздуванием преформы до требуемых размеров, причем указанный корпус соединяют с присоединительным фитингом и с наружной стороны армируют слоем композиционного материала, при этом преформу сначала подвергают процессу регулируемой кристаллизации, и затем в кольце преформы образуют кольцевую канавку, и впоследствии формуют раздуванием преформу до требуемых размеров и собирают вместе с присоединительным фитингом, снабженным удерживающим кольцом, так, что кольцевое уплотнение размещают в уплотнительной канавке в присоединительном фитинге, и упорное кольцо Зегера размещают в фиксирующей канавке в присоединительном фитинге, и затем присоединительный фитинг устанавливают и зажимают на кольце преформы корпуса, и после этого сосуд наполняют газом до тех пор, пока давление внутри сосуда не станет постоянным, и слой композиционного материала изготавливают путем намотки пучков армирующих элементарных волокон согласно трем схемам намотки: спиральной, полюсной и окружной, после чего осуществляют отверждение армирующего слоя композиционного материала тепловым методом.
В более предпочтительном варианте заявленного изобретения процесс кристаллизации кольца преформы, которое изолируют от остальной части преформы, проводят следующим образом: постепенно нагревают кольцо преформы до температуры, близкой к средней температуре между температурой стеклования и температурой плавления, в течение периода времени продолжительностью не более 10 минут, затем размещают пластифицированное кольцо преформы на металлической цилиндрической оправке с диаметром поперечного сечения, равным внутреннему диаметру присоединительного фитинга, и после этого кольцо преформы постепенно охлаждают в промывочной ванне в течение 4-10 минут.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения температура нагретого кольца преформы находится в диапазоне от 135°C до 165°C, и процесс нагрева продолжается в течение 5-6 минут, при этом процесс постепенного охлаждения кольца преформы в промывочной ванне продолжается в течение 5-6 минут.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения после процесса кристаллизации кольца преформы на наружной стороне кольца преформы формируют кольцевую канавку так, что она обращена к фиксирующей канавке в присоединительном фитинге после сборки корпуса с присоединительным фитингом, и кольцевое уплотнение, установленное во внутренней уплотнительной канавке, входит в контакт с внутренней цилиндрической стороной кольца преформы.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения для формирования слоя композиционного материала применяют термореактивные смолы, предпочтительно эпоксидные смолы, а также волокна, предпочтительно пучок углеродных и арамидных элементарных волокон, предпочтительно составленный из двух наружных углеродных элементарных волокон и одного внутреннего арамидного элементарного волокна.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения пучки элементарных волокон наматывают каждый раз при прохождении оправки для намотки между полюсами сосуда и вращении вокруг присоединительного фитинга, и угол наклона оси вращения поддерживают постоянным, предпочтительно в диапазоне от 53° до 55°.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения процесс намотки элементарных волокон происходит при постоянном давлении внутри сосуда в диапазоне от 2 до 2,8 бар, и величина давления внутри сосуда обратно пропорциональна габаритным размерам сосуда.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения слой композиционного материала изготавливают посредством последовательной намотки 10-12 витков, образованных из пучков элементарных волокон, предпочтительно четырех витков согласно полюсной схеме намотки, предпочтительно трех витков согласно спиральной схеме намотки, предпочтительно трех витков согласно окружной схеме намотки и предпочтительно одного витка согласно полюсной схеме намотки.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения при намотке элементарных волокон сосуду сообщают небольшую вибрацию.
В еще более предпочтительном варианте заявленного изобретения во время процесса отверждения температуру постепенно повышают от 20°C до 70°C с заданными временными интервалами и, в то время как сосуд медленно вращается вокруг своей оси и, предпочтительно, на первом этапе процесса отверждения температуру сосуда поддерживают равной 20°C +/- 2°C в течение периода времени продолжительностью 24 ч +/- 2 ч, затем на втором этапе температуру поддерживают равной 45°C +/- 2°C в течение периода времени, не превышающего 72 ч +/- 2 ч от момента начала отверждения, и на третьем этапе температуру повышают до 70°C +/- 2°C и поддерживают постоянной в течение периода времени продолжительностью 34 ч +/- 2 ч, а на четвертом этапе температуру понижают до 23°C +/- 2°C и оставляют сосуд при этой температуре на период времени продолжительностью 12 ч +/- 2 ч.
Согласно изобретению сосуд высокого давления содержит: - цилиндрический корпус, изготовленный посредством формования раздуванием преформы с кольцом, изготовленным из пластического материала, предпочтительно из полиэтилентерефталата (PETE) или полиамида, - слой композиционного материала, армированного с помощью обмотки, образованной из высокомодульных углеродных волокон, - присоединительный фитинг.
В нижней части корпуса, напротив присоединительного фитинга, имеется армирующий донный элемент, образованный из алюминия и закрепленный неподвижно внутри слоя композиционного материала сосуда. Элемент изогнут в виде арки, ориентированной выпуклостью по направлению к центру корпуса. В месте, где донный элемент контактирует с днищем сосуда, он выполнен в форме дугообразно выпуклых разветвленных крыльев, которые прилипают к дугообразно вогнутому днищу корпуса. Элемент, кроме того, снабжен дополнительными кольцевыми бобышками, установленными внутри слоя композиционного материала. На одной стороне присоединительного фитинга имеется шайба для согласования с присоединительным фитингом. Алюминиевый присоединительный фитинг изготовлен как один цельный элемент и снабжен удерживающим кольцом, предназначенным для расположения на наружной части корпуса. Над удерживающим кольцом имеется одна наружная кольцевая бобышка, размещенная вокруг отверстия присоединительного фитинга.
На окружности внутренней части присоединительного фитинга имеются кольцеобразная уплотнительная канавка с размещенным в ней кольцевым уплотнением, включающим наружную фиксирующую канавку, предназначенную для размещения упорного кольца Зегера, которое препятствует аксиальным смещениям, которые могут возникать в результате действия сил на сосуд из композиционного материала.
Присоединительный фитинг соединен с корпусом, изготовленным посредством формования преформы раздуванием. В верхней части преформы имеется фиксирующая канавка, изготовленная так, чтобы она была точно обращена к канавке в кольце корпуса с установленным упорным кольцом Зегера, когда корпус соединен с присоединительным фитингом, и внутренняя уплотнительная канавка с установленным в ней кольцевым уплотнением должна точно располагаться в цилиндрической части кольца корпуса. Поперечное сечение упорного кольца Зегера является трапециеобразным с прямым углом. Его перпендикулярные поверхности плотно подогнаны к стенкам канавок в присоединительном фитинге и в кольце корпуса, и прямые углы препятствуют составляющей силе, которая могла бы вызвать выскальзывание уплотнительного кольца из канавок, тогда как косые срезы обеспечивают возможность вставки преформы в упорное кольцо Зегера, предварительно неподвижно закрепленное в фиксирующей канавке в присоединительном фитинге.
Прямые углы в поперечном сечении упорного кольца Зегера делают систему в целом неразделимой после соединения присоединительного фитинга с корпусом, снабженным кольцом.
Кроме того, конструкция присоединительного фитинга согласно настоящему изобретению вызывает деформацию уплотнительного кольца под действием давления газа в сосуде из композиционного материала и приложение давления к кольцевому уплотнению. Газ, который потенциально может находиться между уплотнением и внутренней поверхностью присоединительного фитинга, изолируется вследствие деформации уплотнения и уплотнительного кольца. Кроме того, согласно закону сохранения энергии давление, приложенное к присоединительному фитингу изнутри сосуда, и силы, прикладываемые со стороны материала присоединительного фитинга к уплотнительному кольцу, становятся равными. Силы взаимодействия между присоединительным фитингом и газом взаимно уравновешиваются и, таким образом, обеспечивается устойчивость всего соединения. Дополнительная стабилизация соединения обеспечивается с помощью фиксирующей канавки с упорным кольцом Зегера, выполненной в кольце преформы. Этот элемент является превосходным дополнительным уплотнением для всего соединения, так как он представляет собой несъемное и чрезвычайно стойкое к сверхвысокому давлению устройство блокировки.
Корпус, то есть формованную раздуванием преформу, и присоединительный фитинг скрепляют друг с другом и обертывают в слои композиционного материала. Далее их покрывают дополнительным защитным слоем с образованием гибридной системы, обладающей устойчивостью к динамическим перегрузкам.
Согласно настоящему изобретению способ изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала заключается в формовании раздуванием преформы из, предпочтительно, политерефталана, этилена или полиамида, и в соединении изготовленного корпуса с присоединительным фитингом и в упрочнении будущего сосуда путем образования армирования из композиционного материала на его поверхности, причем перед формованием раздуванием преформы подвергают регулируемой кристаллизации кольцо преформы, конструктивно взаимосвязанное с присоединительным фитингом. Длина, при которой кольцо преформы подвергают кристаллизации, равна длине его соединения с присоединительным фитингом сосуда.
Процесс кристаллизации состоит в постепенном нагреве кольца преформы до температуры в пределах от температуры стеклования до температуры плавления полимера, предпочтительно до температуры, близкой к средней температуре между этими двумя температурами. Температура зависит от типа полимера, из которого изготовлена преформа, и она заключена в диапазоне температур от 135°C до 165°C, при этом процесс нагрева осуществляется в течение периода времени продолжительностью не более 10 минут, предпочтительно от 5 до 6 минут.
В ходе процесса кристаллизации кольцо преформы изолировано от остальной части преформы во избежание неконтролируемого распространения кристаллизации. После завершения нагрева пластифицированное кольцо преформы устанавливается на металлическую цилиндрическую оправку и постепенно охлаждается в промывочной ванне в течение 4-10 минут, предпочтительно 5-6 минут. Диаметр поперечного сечения оправки, применяемой при охлаждении преформы, равен внутреннему диаметру присоединительного фитинга. Этим гарантируется безупречная герметичность образованного соединения.
Регулируемый процесс кристаллизации имеет результатом термическое разложение полимеров, то есть их деструкцию, приводя к упорядоченно расположенным ламеллярным поликристаллическим структурам, которые эффективно улучшают прочность при ударе, предел прочности при растяжении и предел прочности при сжатии. Кроме того, увеличиваются температуры допустимой деформации и модуль упругости при изгибе. Кристаллизация кольца преформы имеет результатом подлинную кристаллизацию наружных слоев кольца преформы. Это означает, что в поперечном сечении боковые слои кольца преформы имеют упорядоченно расположенную ламеллярную поликристаллическую структуру, характеризующуюся требуемыми прочностью и твердостью, тогда как средний слой (приблизительно 30%) имеет аморфную, более гибкую структуру. Смешанная, кристаллически-аморфная структура кольца преформы превосходно повышает герметичность сосуда. В условиях обычного применения сосуда из композиционного материала гибкость среднего слоя улучшает сопротивление сосуда растягивающим и сжимающим напряжениям.
После завершения процесса кристаллизации на наружной поверхности преформы образуют кольцевую канавку, имеющую в поперечном сечении форму прямоугольной трапеции.
Затем предварительно приготовленную преформу с кольцом формуют раздуванием при помощи любого общеизвестного способа до требуемой формы и необходимых размеров. Далее осуществляют монтаж готового корпуса с присоединительным фитингом, снабженным удерживающим кольцом, и с донным элементом. Затем сосуд наполняют газом, который придает жесткость его стенкам и препятствует их разрушению. На следующем этапе сосуд покрывают армирующим слоем композиционного материала. Для упрочнения наружной поверхности сосуда применяются термореактивные смолы, предпочтительно полиэфирные смолы, а также волокна, предпочтительно пучок углеродных и арамидных волокон, при этом существенное значение имеет способ расположения волокон в пучке: волокна должны быть расположены точно в одном и том же порядке, например углеродное волокно - арамидное волокно - углеродное волокно.
Слой композиционного материала изготавливают путем намотки пучка элементарных волокон с применением метода мокрой намотки элементарных волокон при помощи трех схем намотки: спиральной, полюсной и окружной намотки.
Последовательность намотки волокон следующая: несколько, предпочтительно четыре витка согласно полюсной схеме, несколько, предпочтительно три витка, согласно спиральной схеме; несколько, предпочтительно три витка, согласно окружной схеме, и один виток согласно полюсной схеме.
При спиральной намотке наматывают пучок элементарных волокон и одновременно с этим сосуд или оправка для намотки вращается и перемещается вдоль всей длины сосуда, в результате чего наклон оси вращения составляет угол в диапазоне от 49° до 59°, предпочтительно 54°. Витки, выполненные спиральной намоткой, обеспечивают наилучшее рабочее действие армирующих волокон. В то время как продолжается процесс намотки, сосуду сообщают небольшую вибрацию. Вибрации улучшают размещение волокон на лейнере и устраняют пустоты в композиционном материале. Намотка происходит при постоянном внутреннем давлении в сосуде в диапазоне от 2 до 2,8 бар. Величина давления зависит от габаритных размеров сосуда. Давление является приблизительно обратно пропорциональным габаритным размерам сосуда.
Полюсная намотка является второй схемой намотки обматывающих волокон: пучок элементарных волокон наматывается по мере перехода оправки для намотки от полюса к полюсу сосуда, и одновременно пучок элементарных волокон вращается вокруг присоединительного фитинга и поэтому становится элементом для фиксации присоединительного фитинга.
Окружная (или обхватывающая) намотка является третьей схемой намотки. Она применяется для упрочнения цилиндрической части сосуда. Отдельные слои волокон упрочняются с помощью эпоксидной смолы.
После того как изготовлен слой композиционного материала, состоящий из 10-12 намотанных витков волокон, сосуд подвергают процессу отверждения, т.е. сосуд медленно вращается вокруг своей оси и температура постепенно возрастает с правильными неизменными интервалами в течение некоторого периода времени. Процесс отверждения начинается нагревом сосуда до температуры 20°C. Эта температура поддерживается постоянной в течение от 16 до 28 часов, предпочтительно 24 часа. В это время полимеры сшиваются, т.е. среди них образуются поперечные межмолекулярные связи (известные как мостики) и, вследствие этого, линейные молекулы полимеров превращаются в пространственные макромолекулы. Время и температура процесса сшивания улучшают параметры полимеров, например жесткость и стойкость к атмосферным воздействия, радиационная стойкость и термостойкость. После сшивания температура постепенно повышается и происходит процесс термического отверждения. Сосуд сначала выдерживается при температуре 20°C +/- 2°C в течение периода времени продолжительностью 24 +/- 2 часа, далее при 45°C +/- 2°C в течение периода времени продолжительностью не более 72 +/- 2 часа (с момента, когда начался процесс нагрева сосуда), затем при температуре не выше 70°C +/- 2°C в течение следующего периода времени продолжительностью 34 +/- 2 часа, и, наконец, при температуре не выше 25°C +/- 2°C в течение периода времени продолжительностью 8 +/- 2 часа. После процесса отверждения, описанного выше, термическая прочность слоя композиционного материала повышается до величины свыше 80°C.
Последняя стадия способа изготовления сосуда из композиционного материала согласно настоящему изобретению состоит в формировании дополнительного защитного слоя, стойкого к ультрафиолетовому излучению, воде, химическим веществам и механическому ударному воздействию.
Сосуд из композиционного материала имеет чрезвычайно высокие ударную вязкость и износостойкость, стойкость к деформациям, высоким температурам и химическим воздействиям. Более того, он имеет малый вес и, поэтому, он имеет много областей применения, например, в службе экстренной медицинской помощи (EMS), службе по ликвидации аварийных ситуаций, связанных с загрязнением химическими веществами, противопожарной защите, в качестве пейнтбольных газовых баллонов и баллонов аквалангов для глубоководного погружения. Одной из очень важных характеристик сосуда согласно настоящему изобретению является то, что он обладает 100%-ной коррозионной стойкостью.
Сосуд, являющийся объектом настоящего изобретения, описан на примере одного варианта осуществления, представленного на графических материалах, включающих несколько фигур, где на фиг. 1 показан осевой разрез сосуда высокого давления из композиционного материала, на фиг. 2 показан осевой разрез лейнера с присоединительным фитингом, на фиг. 3 показан осевой разрез лейнера, на фиг. 4 показан осевой разрез присоединительного фитинга, на фиг. 5 показан осевой разрез кольцевого уплотнения, на фиг. 6 показан осевой разрез упорного кольца Зегера, на фиг. 7 показан осевой разрез преформы, фиг. 8 демонстрирует полюсную схему намотки, фиг. 9 демонстрирует спиральную схему намотки, и на фиг. 10 показана окружная (или обхватывающая) схема намотки.
Пример 1
Сосуд высокого давления из композиционного материала согласно настоящему изобретению состоит из корпуса 1, изготовленного из формуемой раздуванием преформы 11, снабженной кольцом 11а, и слоя 2 композиционного материала, армированного обмоткой из высокомодульных углеродных и арамидных волокон, а также присоединительного фитинга 3, изготовленного из алюминия.
Преформа изготовлена из полиэтилентерефталата (PETE) или полиамида.
Как показано на фиг. 1, внутри корпуса 1 напротив присоединительного фитинга 3 имеется армирующий донный элемент 4, изготовленный из алюминия и неподвижно закрепленный внутри слоя композиционного материала сосуда. В месте, где донный элемент 4 контактирует с днищем сосуда, он имеет форму дугообразно выпуклых разветвленных крыльев 5, которые прилипают к дугообразно вогнутому днищу корпуса. Донный элемент 4 снабжен также дополнительными кольцевыми бобышками 6, установленными внутри слоя 2 композиционного материала. Присоединительный фитинг 3 изготовлен как один цельный элемент и снабжен удерживающим кольцом 7, предназначенным для расположения на наружной части корпуса. Над удерживающим кольцом имеется одна наружная кольцевая бобышка 8, размещенная вокруг отверстия присоединительного фитинга.
На окружности внутренней части присоединительного фитинга 3 имеются кольцеобразная уплотнительная канавка 9 с кольцевым уплотнением 9а, установленным в ней, а также фиксирующая канавка 10 для упорного кольца 10а Зегера, которое препятствует аксиальным смещениям, которые могут возникать в результате действия сил на сосуд из композиционного материала.
Присоединительный фитинг 3 соединен с корпусом 1, изготовленным при формовании раздуванием преформы 11. В верхней части преформы 11 имеется кольцо 11а с кольцевой канавкой 11b, изготовленное так, что, как только корпус 1 соединен с присоединительным фитингом 3, наружная фиксирующая канавка 10 в присоединительном фитинге 3 точно обращена к канавке 11b в кольце преформы 11, и внутренняя уплотнительная канавка 9 с кольцевым уплотнением 9а, установленным в канавке, расположена точно в цилиндрической части кольца 11а преформы.
Пример 2
Первый этап предложенного способа изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала согласно настоящему изобретению заключается в том, что кольцо преформы 11 подвергают процессу регулируемой кристаллизации. Длина кольца 11а преформы равна длине соединения с присоединительным фитингом 3. Перед началом регулируемой кристаллизации кольцо 11а преформы изолируют от остальной части преформы 11 во избежание возникновения явления неконтролируемого распространения кристаллизации. Процесс кристаллизации включает в себя постепенный нагрев кольца 11а преформы в течение, предпочтительно, 6 минут до достижения температуры, близкой к средней температуре между температурой стеклования и температурой плавления. После завершения нагрева размещают пластифицированное кольцо преформы на металлической цилиндрической оправке и постепенно охлаждают в промывочной ванне в течение, предпочтительно, 6 минут, и диаметр поперечного сечения оправки, применяемой при охлаждении преформы, равен внутреннему диаметру присоединительного фитинга. Результатом процесса кристаллизации является то, что полученная структура кольца является кристаллически-аморфной.
После завершения процесса регулируемой кристаллизации кольцевая канавка 11b образована на наружной поверхности кольца 11а преформы, и эта канавка образована так, что, как только корпус 1 соединен с присоединительным фитингом 3, кольцевая канавка 11b обращена точно к наружной фиксирующей канавке 10 присоединительного фитинга 3, и уплотнительная канавка 9 с кольцевым уплотнением 9а, установленным в уплотнительной канавке 9, расположена точно в цилиндрической части кольца 11а преформы.
На следующем этапе этого способа предварительно приготовленную преформу 11 с кольцом 11а, которое подвергнуто процессу регулируемой кристаллизации и которое имеет кольцевую канавку 11b, формуют раздуванием с помощью общеизвестного метода до требуемой формы и необходимых размеров. Далее готовый корпус монтируют с присоединительным фитингом 3, снабженным удерживающим кольцом 7, и с донным элементом 4. Затем сосуд наполняют газом до получения требуемого постоянного давления газа величиной 2 бар. После этого весь сосуд покрывают армирующим слоем 2 композиционного материала.
Слой композиционного материала изготавливают путем намотки пучка элементарных волокон, пропитанных смолой, предпочтительно эпоксидной смолой, с помощью метода мокрой намотки элементарных волокон с применением трех схем намотки: спиральной, полюсной и окружной намотки, как представлено на фиг. 6-8 графических материалов.
Предпочтительно, последовательность намотки пучков элементарных волокон следующая: четыре витка, намотанные согласно полюсной схеме, три витка, образованные согласно спиральной схеме, три витка, намотанные согласно окружной схеме, и один виток, образованный согласно полюсной схеме.
При спиральной намотке наматывают пучок элементарных волокон и, одновременно с этим, сосуд или оправка для намотки вращается и перемещается вдоль всей длины сосуда при угле наклона оси вращения, составляющем предпочтительно 54°. Спирально намотанные витки обеспечивают наилучшее рабочее действие армирующих элементарных волокон. В то время как продолжается процесс намотки, сосуду сообщают небольшую вибрацию. Вибрации улучшают размещение элементарных волокон на лейнере и устраняют пустоты в композиционном материале.
При применении полюсной схемы намотки пучок элементарных волокон наматывают по мере перехода оправки для намотки от полюса к полюсу сосуда и, одновременно, пучок элементарных волокон проходит вокруг присоединительного фитинга, и поэтому он становится элементом для неподвижного закрепления присоединительного фитинга.
После того как изготовлен слой композиционного материала, состоящий из 10-12 намотанных витков элементарных волокон, сосуд подвергают процессу отверждения. Постепенно повышают температуру с правильными фиксированными неизменными интервалами времени в течение периода времени, когда сосуд медленно вращается вокруг своей оси. На первом этапе процесса отверждения температуру сосуда поддерживают равной 20°C в течение 24 часов. В этот период времени полимеры сшиваются и, в результате, повышается жесткость и стойкость к атмосферным воздействиям, радиационная стойкость и термостойкость. После сшивания температура постепенно возрастает и, в результате, термическая прочность повышается до 46°C. Далее температура возрастает до 45°C и сосуд выдерживают при этой температуре в течение периода времени продолжительностью до 24 часов. Затем опять температура возрастает до 70°C и сохраняется постоянной в течение следующих 24 часов. И наконец, температура падает до 23°C в течение периода времени продолжительностью 12 часов. Термическая прочность, полученная во время процесса отверждения согласно заявленному изобретению, составляет 82°C.
На конечном этапе изготовления сосуда из композиционного материала согласно настоящему изобретению сосуд покрывают дополнительным защитным слоем для его защиты от ультрафиолетового излучения, воды, химических веществ и, дополнительно, для повышения его прочности при ударе.
Сосуд из композиционного материала согласно настоящему изобретению характеризуется превосходными механическими свойствами (высоким сопротивлением деформации, высокой усталостной прочностью и высокой прочностью при ударе).
Claims (15)
1. Сосуд высокого давления из композиционного материала, содержащий корпус (1), изготовляемый посредством формования раздуванием термопластичного материала преформы и образующий единое целое с кольцом (11а) преформы, присоединительный фитинг (3) с удерживающим кольцом (7), кольцевое уплотнение (9а), установленное в уплотнительной канавке (9), сформированной в присоединительном фитинге (3), и упорное кольцо (10а) Зегера, установленное в фиксирующей канавке (10), сформированной в присоединительном фитинге (3), напротив уплотнительной канавки (9) для неподвижного закрепления кольца (11а) преформы в присоединительном фитинге (3), отличающийся тем, что на наружной стороне кольца (11а) преформы сформирована кольцевая канавка (11b), при этом указанная кольцевая канавка (11b) обращена к фиксирующей канавке (10), сформированной в присоединительном фитинге (3), после крепления корпуса (1) к присоединительному фитингу (3), и при этом уплотнительная канавка (9) обращена к внутренней цилиндрической стороне кольца (11а) преформы.
2. Сосуд из композиционного материала по п. 1, отличающийся тем, что поперечное сечение упорного кольца (10а) Зегера является трапецеобразным с прямым углом.
3. Сосуд из композиционного материала по п. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус (1) с кольцом (11а) изготовлен из полиэтилентерефталата (PETE) или полиамида.
4. Сосуд из композиционного материала по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он имеет донный элемент (4) с дугообразно выпуклыми разветвленными крыльями (5), подогнанными к дугообразно вогнутому днищу корпуса (1), и при этом присоединительный фитинг (3) имеет наружную кольцевую бобышку (8) вокруг отверстия присоединительного фитинга (3), причем донный элемент (4) имеет дополнительные кольцевые бобышки (6), расположенные внутри армирующего слоя (2) композиционного материала.
5. Сосуд из композиционного материала по п. 1 или 2, отличающийся тем, что корпус (1) армирован наружным слоем (2) композиционного материала, и этот слой (2) композиционного материала образован обмоткой из пучков углеродно-арамидных элементарных волокон и эпоксидной смолой, и, предпочтительно, при этом пучок элементарных волокон образован с применением двух наружных углеродных элементарных волокон и одного внутреннего арамидного элементарного волокна.
6. Способ изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала, содержащего корпус (1), изготовляемый путем формования раздуванием преформы (11) до требуемых размеров, причем указанный корпус (1) соединяют с присоединительным фитингом (3) и с наружной стороны армируют слоем (2) композиционного материала, отличающийся тем, что преформу (11) сначала подвергают процессу регулируемой кристаллизации, и затем в кольце (11а) преформы образуют кольцевую канавку (11b), и впоследствии формуют раздуванием преформу (11) до требуемых размеров и собирают вместе с присоединительным фитингом (3), снабженным удерживающим кольцом (7), так что кольцевое уплотнение (9а) размещают в уплотнительной канавке (9) в присоединительном фитинге (3), и упорное кольцо (10а) Зегера размещают в фиксирующей канавке (10) в присоединительном фитинге (3), и затем присоединительный фитинг (3) устанавливают и зажимают на кольце (11а) преформы корпуса (1), и после этого сосуд наполняют газом до тех пор, пока давление внутри сосуда не станет постоянным, и слой (2) композиционного материала изготавливают путем намотки пучков армирующих элементарных волокон согласно трем схемам намотки: спиральной, полюсной и окружной, после чего осуществляют отверждение армирующего слоя (2) композиционного материала тепловым методом.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что процесс кристаллизации кольца (11а) преформы, которое изолируют от остальной части преформы (11), проводят следующим образом: постепенно нагревают кольцо (11а) преформы до температуры, близкой к средней температуре между температурой стеклования и температурой плавления, в течение периода времени продолжительностью не более 10 минут, затем размещают пластифицированное кольцо (11а) преформы на металлической цилиндрической оправке с диаметром поперечного сечения, равным внутреннему диаметру присоединительного фитинга (3), и после этого кольцо (11а) преформы постепенно охлаждают в промывочной ванне в течение 4-10 минут.
8. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что температура нагретого кольца (11а) преформы находится в диапазоне от 135°С до 165°С, и процесс нагрева продолжается в течение 5-6 минут, при этом процесс постепенного охлаждения кольца (11а) преформы в промывочной ванне продолжается в течение 5-6 минут.
9. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что после процесса кристаллизации кольца (11а) преформы на наружной стороне кольца (11а) преформы формируют кольцевую канавку (11b) так, что она обращена к фиксирующей канавке (10) в присоединительном фитинге (3) после сборки корпуса (1) с присоединительным фитингом (3), и кольцевое уплотнение (9а), установленное во внутренней уплотнительной канавке (9), входит в контакт с внутренней цилиндрической стороной кольца (11а) преформы.
10. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что для формирования слоя (2) композиционного материала применяют термореактивные смолы, предпочтительно эпоксидные смолы, а также волокна, предпочтительно пучок углеродных и арамидных элементарных волокон, предпочтительно составленный из двух наружных углеродных элементарных волокон и одного внутреннего арамидного элементарного волокна.
11. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что пучки элементарных волокон наматывают каждый раз при прохождении оправки для намотки между полюсами сосуда и вращении вокруг присоединительного фитинга (3), и угол наклона оси вращения поддерживают постоянным, предпочтительно в диапазоне от 53 до 55°.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что процесс намотки элементарных волокон происходит при постоянном давлении внутри сосуда в диапазоне от 2 до 2,8 бар, и величина давления внутри сосуда обратно пропорциональна габаритным размерам сосуда.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что слой (2) композиционного материала изготавливают посредством последовательной намотки 10-12 витков, образованных из пучков элементарных волокон, предпочтительно четырех витков согласно полюсной схеме намотки, предпочтительно трех витков согласно спиральной схеме намотки, предпочтительно трех витков согласно окружной схеме намотки и предпочтительно одного витка согласно полюсной схеме намотки.
14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что при намотке элементарных волокон сосуду сообщают небольшую вибрацию.
15. Способ по п. 6 или 7, отличающийся тем, что во время процесса отверждения температуру постепенно повышают от 20 до 70°С с заданными временными интервалами и, в то время, как сосуд медленно вращается вокруг своей оси, и, предпочтительно, на первом этапе процесса отверждения, температуру сосуда поддерживают равной 20 +/- 2°С в течение периода времени продолжительностью 24 +/- 2 ч, затем на втором этапе температуру поддерживают равной 45 +/- 2°С в течение периода времени, не превышающего 72 +/- 2 ч от момента начала отверждения, и на третьем этапе температуру повышают до 70 +/- 2°С и поддерживают постоянной в течение периода времени продолжительностью 34 +/- 2 ч, а на четвертом этапе температуру понижают до 23 +/- 2°С и оставляют сосуд при этой температуре на период времени продолжительностью 12 +/- 2 ч.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PLP.406846 | 2014-01-15 | ||
PL406846A PL226196B1 (pl) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | Kompozytowy zbiornik wysokocisnieniowy oraz sposob wytwarzania kompozytowego zbiornika wysokocisnieniowego |
PCT/PL2015/000001 WO2015108429A1 (en) | 2014-01-15 | 2015-01-05 | High-pressure composite vessel and the method of manufacturing high-pressure composite vessel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016123404A RU2016123404A (ru) | 2017-12-18 |
RU2679689C1 true RU2679689C1 (ru) | 2019-02-12 |
Family
ID=52396791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016123404A RU2679689C1 (ru) | 2014-01-15 | 2015-01-05 | Сосуд высокого давления из композиционного материала и способ изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10487981B2 (ru) |
EP (1) | EP3094914B1 (ru) |
CN (1) | CN105705856B (ru) |
CA (1) | CA2928446A1 (ru) |
DK (1) | DK3094914T3 (ru) |
ES (1) | ES2690417T3 (ru) |
IL (1) | IL245359A0 (ru) |
MY (1) | MY194447A (ru) |
PL (1) | PL226196B1 (ru) |
RU (1) | RU2679689C1 (ru) |
UA (1) | UA119546C2 (ru) |
WO (1) | WO2015108429A1 (ru) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105371100B (zh) * | 2014-08-29 | 2021-01-05 | 中材科技(苏州)有限公司 | 一种复合材料容器及其复合材料层的成型方法 |
JP6716167B2 (ja) * | 2016-07-29 | 2020-07-01 | 株式会社吉野工業所 | 合成樹脂製のプリフォーム及び内容物入り容器 |
JP6601379B2 (ja) * | 2016-12-06 | 2019-11-06 | トヨタ自動車株式会社 | 圧力容器および圧力容器の製造方法 |
CN110249170B (zh) * | 2017-01-31 | 2021-10-29 | 全耐塑料高级创新研究公司 | 高压密封 |
JP6902394B2 (ja) * | 2017-05-15 | 2021-07-14 | ポリプラスチックス株式会社 | シール性を有する複合成形品 |
DE102017208492B4 (de) * | 2017-05-19 | 2020-07-30 | Nproxx B.V. | Polkappenverstärkter Druckbehälter |
JP6847427B2 (ja) * | 2019-01-21 | 2021-03-24 | 本田技研工業株式会社 | 中子 |
CN110131570A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-16 | 亚普汽车部件股份有限公司 | 塑料壳体及高压复合容器 |
ES2944713T3 (es) * | 2019-08-30 | 2023-06-23 | Nproxx B V | Recipiente a presión |
EP3795340A1 (en) | 2019-09-23 | 2021-03-24 | Adam Saferna | High pressure container and method of its manufacture |
CN111098427A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-05-05 | 深圳市郎搏万先进材料有限公司 | 一种丝束预浸料、以及复合材料高压储氢罐及其制备工艺 |
CN111174083B (zh) * | 2019-12-27 | 2021-12-28 | 东南大学 | 一种高压复合气瓶 |
CN111288291B (zh) * | 2020-02-17 | 2022-05-27 | 深圳烯湾科技有限公司 | 高压储氢瓶 |
EP3869081A1 (de) | 2020-02-20 | 2021-08-25 | Magna Energy Storage Systems GesmbH | Hochdruckbehälter |
US20230175649A1 (en) * | 2020-04-27 | 2023-06-08 | Faurecia Systemes D'echappement | Base for pressurized gas tank |
CN111473242A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-07-31 | 昆山洺瑞新材料有限公司 | 一种轻型煤气罐及其制备方法 |
CN111649226A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-11 | 安徽绿动能源有限公司 | 一种塑料内胆纤维全缠绕气瓶及其制作方法 |
DE102020117307A1 (de) | 2020-07-01 | 2022-01-05 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines Druckbehälters und Druckbehälter |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0203631A2 (fr) * | 1985-05-30 | 1986-12-03 | Duktrad International | Fermeture annulaire à col pour réservoir sous pression en matière synthétique |
RU2091648C1 (ru) * | 1992-01-10 | 1997-09-27 | Брунсуик Корпорейшн | Уплотнительный элемент жесткости для сосуда высокого давления, армированного намоточным волокнистым материалом |
EP0815383A1 (en) * | 1996-01-17 | 1998-01-07 | Fibrasynthetica do Brasil Ltda. | A plastic container for pressurized fluids |
EP1586807A2 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-19 | "Stako" sp. Jawna | The composite tank and the technology of its manufacturing |
WO2010059068A2 (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | Adam Saferna | The Method of Manufacturing of High-Pressure Container and a High-Pressure Container, Esupecially to Store Liquids and Gases under Higher Pressure |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3282757A (en) | 1962-12-14 | 1966-11-01 | Structural Fibers | Method of making a filament reinforced pressure vessel |
DE19526154C2 (de) | 1995-07-10 | 1997-04-17 | Mannesmann Ag | Composite-Druckbehälter zur Speicherung von gasförmigen Medien unter Druck mit einem Liner aus Kunststoff |
DE10000705A1 (de) | 2000-01-10 | 2001-07-19 | Ralph Funck | Druckbehälter zur Speicherung von flüssigen und/oder gasförmigen Medien unter Druck bestehend aus einem Kunststoff-Kernbehälter der mit faserverstärkten Kunststoffen verstärkt ist und Verfahren zu dessen Herstellung |
US6503440B2 (en) | 2000-04-07 | 2003-01-07 | Boehringer Ingelheim Pharma Kg | Process for making a container with a pressure equalization opening and containers produced accordingly |
GB0226271D0 (en) * | 2002-11-11 | 2002-12-18 | Bhp Billiton Petroleum Pty Ltd | Improvements relating to hose |
KR100469636B1 (ko) * | 2004-03-11 | 2005-02-02 | 주식회사 케이시알 | 복합재료 고압용기용 고밀폐도 금속성 노즐보스 |
NO20073034A (no) * | 2007-06-14 | 2008-09-22 | Compressed Energy Tech As | Endeboss og en kompositt trykktank |
EP2112423A1 (en) | 2008-04-25 | 2009-10-28 | Sakowsky, Jon | Multilayer container for liquids and gases storing under the elevated pressure and method of production thereof |
US9103499B2 (en) | 2010-12-03 | 2015-08-11 | GM Global Technology Operations LLC | Gas storage tank comprising a liquid sealant |
JP2014081014A (ja) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Honda Motor Co Ltd | 圧力ガス容器およびこれを備える車両 |
-
2014
- 2014-01-15 PL PL406846A patent/PL226196B1/pl unknown
-
2015
- 2015-01-05 CA CA2928446A patent/CA2928446A1/en not_active Abandoned
- 2015-01-05 WO PCT/PL2015/000001 patent/WO2015108429A1/en active Application Filing
- 2015-01-05 CN CN201580002525.1A patent/CN105705856B/zh active Active
- 2015-01-05 DK DK15701264.2T patent/DK3094914T3/en active
- 2015-01-05 RU RU2016123404A patent/RU2679689C1/ru active
- 2015-01-05 US US15/024,744 patent/US10487981B2/en active Active
- 2015-01-05 UA UAA201606505A patent/UA119546C2/uk unknown
- 2015-01-05 ES ES15701264.2T patent/ES2690417T3/es active Active
- 2015-01-05 EP EP15701264.2A patent/EP3094914B1/en active Active
- 2015-01-05 MY MYPI2016000910A patent/MY194447A/en unknown
-
2016
- 2016-05-01 IL IL245359A patent/IL245359A0/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0203631A2 (fr) * | 1985-05-30 | 1986-12-03 | Duktrad International | Fermeture annulaire à col pour réservoir sous pression en matière synthétique |
RU2091648C1 (ru) * | 1992-01-10 | 1997-09-27 | Брунсуик Корпорейшн | Уплотнительный элемент жесткости для сосуда высокого давления, армированного намоточным волокнистым материалом |
EP0815383A1 (en) * | 1996-01-17 | 1998-01-07 | Fibrasynthetica do Brasil Ltda. | A plastic container for pressurized fluids |
EP1586807A2 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-19 | "Stako" sp. Jawna | The composite tank and the technology of its manufacturing |
WO2010059068A2 (en) * | 2008-11-18 | 2010-05-27 | Adam Saferna | The Method of Manufacturing of High-Pressure Container and a High-Pressure Container, Esupecially to Store Liquids and Gases under Higher Pressure |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2928446A1 (en) | 2015-07-23 |
US20160348839A1 (en) | 2016-12-01 |
CN105705856A (zh) | 2016-06-22 |
EP3094914B1 (en) | 2018-08-01 |
PL226196B1 (pl) | 2017-06-30 |
PL406846A1 (pl) | 2015-07-20 |
CN105705856B (zh) | 2018-10-26 |
RU2016123404A (ru) | 2017-12-18 |
ES2690417T3 (es) | 2018-11-20 |
EP3094914A1 (en) | 2016-11-23 |
MY194447A (en) | 2022-11-30 |
US10487981B2 (en) | 2019-11-26 |
WO2015108429A1 (en) | 2015-07-23 |
DK3094914T3 (en) | 2018-10-29 |
UA119546C2 (uk) | 2019-07-10 |
IL245359A0 (en) | 2016-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2679689C1 (ru) | Сосуд высокого давления из композиционного материала и способ изготовления сосуда высокого давления из композиционного материала | |
US11162638B1 (en) | Polar cap-reinforced pressure vessel | |
US5579809A (en) | Reinforced composite pipe construction | |
CN107709794B (zh) | 用于制造气囊式蓄能器的方法以及根据该方法制造的气囊式蓄能器 | |
US20150192251A1 (en) | High pressure carbon composite pressure vessel | |
CZ20022669A3 (cs) | Vláknitou přízí vyztuľená tlaková nádoba a způsob výroby vláknitou přízí vyztuľené tlakové nádoby | |
CN112344199B (zh) | 具有内部负载支撑件的复合压力容器 | |
JP6623722B2 (ja) | 高圧タンク | |
NO841516L (no) | Beholder og fremgangsmaate for dens fremstilling | |
EP2828064A1 (en) | Method of manufacturing a compressed gas cylinder | |
KR101371593B1 (ko) | 가스 탱크 및 그 제조 방법 | |
US10543651B2 (en) | Polymer pressure vessel end-cap and liner-less pressure vessel design | |
CN110848569A (zh) | 一种非金属内胆纤维缠绕气瓶的瓶口连接部 | |
KR20180094996A (ko) | 압력 용기 돔 배기구 | |
JP2018146001A (ja) | 高圧タンク | |
NO177559B (no) | Fremgangsmåte for fremstilling av en metallisk tank, samt slik tank | |
US6325108B1 (en) | Prestressed composite cryogenic piping | |
JP6341425B2 (ja) | 高圧タンクの製造方法 | |
CN110873276B (zh) | 储罐的制造方法 | |
JP2005113971A (ja) | 耐圧容器用ライナ | |
KR20170066654A (ko) | 압력 용기 및 압력 용기의 제조 방법 | |
US20210222831A1 (en) | Method For Manufacturing High-Pressure Tanks | |
KR20240032961A (ko) | 압력 용기용 보스 조립체 | |
JP2022026829A (ja) | 高圧タンクの製造方法 | |
KR20230000419A (ko) | 탱크 및 그 제조 방법 |