RU3982U1 - Композитный баллон для хранения сжатого газа - Google Patents

Abstract

1. Композитный баллон для хранения сжатого газа, содержащий силовую оболочку из спиральных и кольцевых слоев волокнистого композиционного материала с герметизирующим резиновым слоем, установленные в ее центральных полюсных отверстиях фланцы в форме тел вращения с большим и малым хвостовиками, размещенные между большими хвостовиками фланцев и силовой оболочкой раскрепляющие резиновые манжеты и установленные во фланцах крышки, отличающийся тем, что герметизирующий резиновый слой расположен между спиральными слоями силовой оболочки, прилегающими к ее внутренней поверхности.2. Баллон по п.1, отличающийся тем, что герметизирующий резиновый слой соединен с раскрепляющими резиновыми манжетами.

Description

МПК - F17C 1/08. 1/16

ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЖАТОГО ГАЗА J

КОМПОЗИТНЫЙ БАЛЛОН Полезная модель относится к технике сосудов, работающих под давлением, а именно, к производству баллонов для хранения сжатого природного газа. Известна конструкция баллона из композиционного материала.силовая оболочка которого образована намоткой спиральных слоев на цилиндрической части с днищами с последующим усилением цилиндрической части намоткой кольцевых слоев {см.Конструкционные стеклопластики, М..Химия 1970г. с.270-272). Такая конструкция подробно описана и в книге Образцов И.Ф. и др. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов (М.,Мащиностроение. 1977г. с.72-74). Такой баллон содержит силовую оболочку из волокнистого композиционного материала с цилиндрической частью, выполненной из спиральных и кольцевых слоев, и выполненными из спиральных слоев днищами. В центральных полюсных отверстиях днищ установлены Фланцы, а во фланцах - крышки. Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по совокупности признаков (прототипом) является конструкция композитного баллона высокого давления, описанная в статье : Hamstad М.А. Aging Results for PRD 49 III/Epoxy and Kevlar 49/Epoxy Composite Pressure Vessels (Composites Technology Review. V.5,#4 1983 pp.120-122). ЭТО КОМПОЗИЦИОННЫЙ баллон высокого давления, содержащий силовую оболочку из волокнистого композиционого материала с цилиндрической частью, выполненной из спиральных и кольцевых слоев, и выполненными из спиральных слоев днищами, установленные в полюсных отверстиях днищ

фланцы с большим и малым хвостовик-ами, ограниченными коническими поверхностями со стороны силовой оболочки, и слой резины, соединенный с внутренней поверхностью оболочки.

Форма выполнения Фланца с большим и малым хвостовиками, ограниченными коническими поверхностями со стороны силовой оболочки способствует более равномерной передаче усилий от Фланца к силовой оболочке и более надежному закреплению Фланца в силовой оболочке.

Слой резины, соединенный с внутренней поверхностью силовой оболочки, выполняет ФУНКЦИЮ герметизации, обеспечивая требуемую степень газонепроницаемости баллона.

Участки слоя резины.соединенные с внутренней поверхностью силовой оболочки, и контактирующие с коническими поверхностями больших хвостовиков фланцев образуют так называемые раскрепляющие манжеты. Они обеспечивают снижение концентрации напряжений в силовой оболочке, что особенно важно при циклическом нагружении баллона.

Недостатками прототипа являются недостаточная надежность и безопасность эксплуатации баллона.

Известно, что баллоны для сжатого природного газа эксплуатируются при давлении 19,6 МПа (200 кг/см2). (См., например. Справочник Газобаллонные автомобили, М.,Транспорт, 1992г.).

Также известно (см., Рейтлингер С.А.Проницаемость полимерных материалов, М.,Химия,1974г.), что при давлении происходит растворение газа в резине,ее набухание (изменение объема) и восстановление первоначальных размеров после сброса давления. Изменение объема резины при давлении газа 200 кг/см2 может достигнуть 3-5 % объема. При быстром сбросе давления возможно внутреннее испарение растворенного газа с образованием дефектов в виде пузырей (так называемый кессонный зФФект). Многократное повторение этого режима нагружения резинового слоя может привести к образованию сквозных каналов - пор, и в конечном итоге к разгерметизации баллона.

/f

- 2 ния от эксплуатационного до практически атмосферного возможны при неисправности запорной арматуры, срабатывании предохранительных клапанов в системе и т.д. Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении надежности и безопосности эксплуатации композитного баллона для хранения сжатого газа. Указанная цель достигается тем, что в композитном баллоне для хранения сжатого газа, содержащем силовую оболочку с герметизирующим резиновым слоем, выполненную из волокнистого композиционного материала с цилиндрической частью, выполненной из спиральных и кольцевых слоев, и выполненными из спиальных слоев днищами, установленые в полюсных отверстиях днищ Фланцы с больщим и малым хвостовиками, размещенные между большими хвостовиками Фланцев и силовой оболочкой раскрепляющие резиновые манжеты и установленные во Фланцах крышки, герметизирующий резиновый слой расположен между спиральными слоями силовой оболочки, прилегающими к ее внутренней поверхности. Указанная совокупность признаков обеспечивает получение технического результата, заключающегося в повышении надежности и безопасности эксплуатации баллона. Расположение резинового герметизирующего слоя между слоями силовой оболочки исключает возможность проявления кессонного эффекта при сбросе давления в баллоне.Слой резины в предлагаемой конструкции баллона находится в условиях всестороннего обжатия слоями силовой оболочки из волокнистого композиционного материала и испарение растворенного в резине газа с образованием пузырей невозможно. Выделение растворенного газа происходит путем диФФузии без образования дефектов. Указанная совокупность признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый обьем правовой охраны. - 3 ческой информации совокупность признаков, характеризующая предлагаемую полезную модель, не была обнаружена. Таким образом, полезная модель соответствует критерию охраноспособности новое. Предложенная конструкция баллона может найти применение в промышленности. Таким образом, предлагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности промышленно применима. Для обеспечения большей газонепроницаемости баллона герметизирующий резиновый слой может быть соединен с раскрепляющими резиновыми манжетами. В этом случае исключается диффузия газа через стенку силовой оболочки в зоне контакта с Фланцами, то есть обеспечивается получение дополнительного технического результата. Представленные сведения иллюстрируют следующие Фигуры : фиг. 1 - общий вид предлагаемой конструкции баллона ,Фиг. 2 - вариант конструкции баллона с соединением герметизирующего резинового слоя и раскрепляющих резиновых манжет. Возможность осуществления заявленного устройства подтверждается представленными Фигурами, на которых цифрой 1 обозначена силовая оболочка баллона; 2 - цилиндрическая часть силовой оболочки из спиральных и кольцевых слоев волокнистого композиционного материала; 3- днища, выполненные из спиральных слоев; 4 - Фланцы в Форме тел вращения, установленные в центральных полюсных отверстиях днищ 3 с большими 5 и малыми 6 хвостовиками; 7 - раскрепляющие резиновые манжеты, размещенные между большими хвостовиками 5 Фланцев 4 и силовой оболочкой 1; 8 - герметизирующий резиновый слой; 9 - крыщки,установленные во фланцы 4. Изготовление заявляемой полезной модели производится путем установки на разборной оправке предварительно изготовленных Фланцев 4с раскрепляющими резиновыми манжетами 7 на больших хвостовиках 5. Затем производится намотка группы спиральных слоев, поверх которых укладывается герметизирующий резиновый слой 8 из предварительно вулканизованой или сырой резины. Вулканизация слоя сырой резины производится в процессе полимеризации силовой оболочки 1. Группа спиральных слоев, поверх которых укладывается герметизирующий резиновый слой 8, может быть предварительно полимеризована (отверждена) для удобства укладки герметизирующего слоя 8, при этом степень полимеризации может быть неполной. На уложенный герметизирующий слой В производится дальнейщая намотка спиральных и кольцевых слоев силовой оболочки 1. После намотки и полимеризации разборную оправку по частям вынимают из баллона через полюсные отверстия во Фланцах 4. При намотке и полимеризации силовой оболочки происходит прочнов соединение силовой оболочки 1 через раскреплющие манжеты 7 с фланцами 4 по всей поверхности их контакта. Во Фланцы 4 устанавливают крышки 9. При нагруясении баллона внутренним давлением происходит равномерная передача улилий от Фланцев 4 через раскрепляющие манжеты 7 к, силовой оболочке 1. Вследствие несжимаемости материала герметизирующего резинового слоя 8 {как известно, для резин коэффициент Пуассона равен 0,5) все слои силовой оболочки 1 работают совместно. Расположение резинового герметизирующего слоя 8 между елями силовой оболочки 1 исключает возможность образования дефектов при резких сбросах давления в баллоне, что в конечном итоге предохраняет герметизирующий резиновый слой 8 от повреждений, повышает срок службы и безопасность эксплуатации баллона. - 5 c : l2SlH -;- ;

Claims (2)

1. Композитный баллон для хранения сжатого газа, содержащий силовую оболочку из спиральных и кольцевых слоев волокнистого композиционного материала с герметизирующим резиновым слоем, установленные в ее центральных полюсных отверстиях фланцы в форме тел вращения с большим и малым хвостовиками, размещенные между большими хвостовиками фланцев и силовой оболочкой раскрепляющие резиновые манжеты и установленные во фланцах крышки, отличающийся тем, что герметизирующий резиновый слой расположен между спиральными слоями силовой оболочки, прилегающими к ее внутренней поверхности.

2. Баллон по п.1, отличающийся тем, что герметизирующий резиновый слой соединен с раскрепляющими резиновыми манжетами.