RU91615U1

RU91615U1 - COMPOSITE HIGH PRESSURE CYLINDER

Info

Publication number: RU91615U1
Application number: RU2009143391/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Ираклиевич Тадтаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Элина-Т"
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2010-02-20

Abstract

1. Композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, приваренных к обечайке, отличающийся тем, что внутренний диаметр днищ выполнен равным внешнему диаметру обечайки и днища снаружи перекрывают концы обечайки, причем на концах обечайки установлены опорные кольца, размещенные внутри обечайки и имеющие ширину, равную или меньше ширины перекрытия обечайки днищами. ! 2. Баллон по п.1, отличающийся тем, что ширина перекрытия обечайки днищами выбрана в интервале 10-12 мм. ! 3. Баллон п.1 или 2, отличающийся тем, что сварной шов, соединяющий днища с обечайкой, выполнен в зоне перекрытия обечайки днищами.1. Composite high-pressure cylinder containing an external power shell made of composite material, an internal thin-walled sealing liner made of stainless steel, including a cylindrical shell and two bottoms welded to the shell, characterized in that the inner diameter of the bottoms is equal to the outer diameter of the shell and the bottoms outside overlap the ends of the shell, and at the ends of the shell mounted support rings located inside the shell and having a width equal to or less than the width of the overlap of the shell by the bottoms. ! 2. The cylinder according to claim 1, characterized in that the width of the overlap of the shell by the bottoms is selected in the range of 10-12 mm ! 3. The cylinder of claim 1 or 2, characterized in that the weld connecting the bottoms with the shell is made in the zone of overlap of the shell with bottoms.

Description

Полезная модель относится к баллонам для хранения и транспортировки жидких и газообразных сред высокого давления и, в частности, к композитным баллонам высокого давления, используемым преимущественно в спасательных средствах, а именно в портативных кислородных дыхательных аппаратах, применяемых, например, подводниками, пожарными и др.The utility model relates to cylinders for storing and transporting liquid and gaseous high-pressure media and, in particular, to composite high-pressure cylinders used primarily in life-saving appliances, namely portable oxygen breathing apparatus used, for example, submariners, firefighters, etc.

Известны два типа композитных баллонов высокого давления с металлическим внутренним лейнером. Первый тип характеризуется тем, что силовая оболочка его выполняется из композитного материала, а внутренний тонкостенный герметичный лейнер - из алюминия. Баллон такого типа выдерживает всего около 100 циклов нагрузки, т.е. имеет низкую эксплуатационную надежность.Two types of composite high pressure cylinders with a metal inner liner are known. The first type is characterized in that its power shell is made of composite material, and the internal thin-walled sealed liner is made of aluminum. This type of cylinder can withstand only about 100 load cycles, i.e. has low operational reliability.

Второй тип композитного баллона высокого давления характеризуется тем, что силовая оболочка его выполняется из композитного материала, а внутренний герметизирующий лейнер - из нержавеющей стали или сплава титана. Этот тип композитного баллона высокого давления характеризуется существенно большим количеством циклов нагрузки.The second type of composite high-pressure tank is characterized in that its power shell is made of composite material, and the internal sealing liner is made of stainless steel or titanium alloy. This type of composite high-pressure tank is characterized by a significantly large number of load cycles.

Известен композитный баллон высокого давления, содержащий внутреннюю силовую оболочку из композитного материала. В металлической оболочке, свободно лежащей на штуцере, выполнены разгрузочные отверстия, а силовая оболочка имеет внутренний герметизирующий слой из резины, причем резиновый затвор приклеен одним концом к горловине, а другим - к металлической оболочке. (См. патент РФ N 2094696, F17С 1/00. 27.10.97 г. Бюл. N 30).Known composite high-pressure tank containing an internal power shell of a composite material. Unloading holes are made in the metal shell freely lying on the fitting, and the power shell has an internal sealing layer of rubber, the rubber shutter glued at one end to the neck and the other to the metal shell. (See RF patent N 2094696, F17C 1/00. 10/27/97, Bull. N 30).

Недостатком известного баллона является то, что используемый в нем слой резины в процессе эксплуатации выделяет различные газообразные составляющие, которые поступают во внутренний объем баллона и делают его практически непригодным для использования в системах жизнеобеспечения.A disadvantage of the known balloon is that the rubber layer used in it emits various gaseous components during operation, which enter the internal volume of the balloon and make it practically unsuitable for use in life support systems.

Известен также композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, сваренных с обечайкой, кольца из нержавеющей стали, установленные с внутренней стороны лейнера в местах соединения цилиндрической обечайки с днищами, и штуцер с фланцем, соединенный с одним из днищ (см. патент РФ N 2077682, F17С 1/06, 20.04.97 г. Бюл. N 11).Also known is a composite high-pressure cylinder containing an external power shell made of composite material, an internal thin-walled sealing liner made of stainless steel, including a cylindrical shell and two bottoms welded with a shell, stainless steel rings mounted on the inside of the liner at the junction of the cylindrical shell with bottoms, and a fitting with a flange connected to one of the bottoms (see RF patent N 2077682, F17C 1/06, 04/20/97 Bul. N 11).

Недостатком известного баллона, является то, что он не выдерживает большого числа циклов нагрузки и разгрузки, т.е. заполнения баллона газом под давлением и стравливания (выдачи) газа потребителю. Испытания этих баллонов показали, что максимальное число рабочих циклов для них достигает 250 циклов. Это ограничивает срок эксплуатации таких баллонов.A disadvantage of the known cylinder is that it does not withstand a large number of load and unload cycles, i.e. filling the cylinder with gas under pressure and bleeding (issuing) gas to the consumer. Tests of these cylinders showed that the maximum number of operating cycles for them reaches 250 cycles. This limits the life of such cylinders.

Наиболее близкая по технической сущности к предполагаемому баллону является композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, приваренных к обечайке и штуцер с фланцем, соединенный с одним из днищ (см. патент РФ №2140602, МПК Р17С 1/06, 1999).The closest in technical essence to the proposed cylinder is a composite high-pressure cylinder containing an external power shell made of composite material, an internal thin-walled sealing liner made of stainless steel, including a cylindrical shell and two bottoms welded to the shell and a fitting with a flange connected to one of the bottoms (see RF patent No. 2140602, IPC Р17С 1/06, 1999).

Недостатком известного баллона, принятого за прототип, является то, что он не обеспечивает большого числа циклов загрузки и разгрузки, т.е. заполнение баллона газом под давлением и стравливание (выдачи) газа потребителю. Испытания этих баллонов показали, что максимальное число рабочих циклов в них составляет ≈5000 циклов. Это ограничивает срок эксплуатации таких баллонов.A disadvantage of the known cylinder adopted for the prototype is that it does not provide a large number of loading and unloading cycles, i.e. filling the cylinder with gas under pressure and bleeding (issuing) gas to the consumer. Tests of these cylinders showed that the maximum number of working cycles in them is ≈5000 cycles. This limits the life of such cylinders.

Задача изобретения состояла в создании такой конструкции баллона, которая обеспечивает повышенное число циклов загрузки и разгрузки.The objective of the invention was to create such a cylinder design that provides an increased number of loading and unloading cycles.

Указанная задача решается тем, что предложен композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, приваренных к обечайке, в котором согласно полезной модели внутренний диаметр днищ выполнен равным внешнему диаметру обечайки и днища с наружи перекрывают концы обечайки, причем на концах обечайки установлены опорные кольца, размещенные внутри обечайки и имеющие ширину равную или меньше ширины перекрытия обечайки днищами.This problem is solved by the fact that the proposed composite high-pressure cylinder containing an external power shell made of composite material, an internal thin-walled sealing liner made of stainless steel, including a cylindrical shell and two bottoms welded to the shell, in which, according to a utility model, the inner diameter of the bottoms is equal to the outer the diameter of the shell and the bottom from the outside overlap the ends of the shell, and at the ends of the shell there are support rings placed inside the shell and having a width of or less than the width of the overlap of the shell by the bottoms.

Другим отличием баллона является то, что ширина перекрытия обечайки днищами выбрана в интервале 10-12 мм.Another difference of the cylinder is that the width of the overlap of the shell by the bottoms is selected in the range of 10-12 mm.

Еще одним отличием баллона является то, что сварной шов, соединяющий днища с обечайкой, выполнен в зоне перекрытия обечайки днищами.Another difference of the cylinder is that the weld connecting the bottoms with the shell is made in the zone of overlapping of the shell with bottoms.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения баллона обеспечивается технический результат, заключающийся в увеличении количества циклов загрузки и выгрузки баллонов до 6000 тыс. циклов.Due to the above-mentioned features of the cylinder, the technical result is provided, which consists in increasing the number of loading and unloading cycles of the cylinders up to 6000 thousand cycles.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.The essence of the utility model is illustrated by drawings.

На фигуре 1 изображен баллон с частичным продольным разрезом.The figure 1 shows a cylinder with a partial longitudinal section.

На фигуре 2 изображен вид части тонкостенного герметизирующего лейнера из нержавеющей стали в месте перекрытия обечайки днищами (А на фигуре 1).The figure 2 shows a view of a part of a thin-walled sealing liner made of stainless steel at the place where the shell overlaps the bottoms (A in figure 1).

Баллон содержит внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер 1 из нержавеющей стали и внешнюю силовую оболочку 2 из композитного материала, например, из органе пласта (Армос 6), образованную намоткой на лейнер 1 по всей его поверхности прочного волокна из композитного материала, пропитанного смолой. Лейнер 1 содержит цилиндрическую обечайку 3 и днища 4 и 5. Внутренний диаметр днищ 4 и 5 выполнен равны внешнему диаметру обечайки 3 и днища 4 и 5 с наружи перекрывают концы обечайки 3 (см. фиг.2). На концах обечайки 3 установлены опорные кольца 6, размещенные внутри обечайки 3 и имеющие ширину равную или меньше ширены перекрытия 7 обечайки 3 днищами 4 и 5. При этом ширина перекрытия 7 обечайки 3 днищами 4 и 5 выбрана в интервале 10-12 мм. Сварной шов 8 соединяющий обечайку 3 и днища 4 и 5 выполнен в зоне перекрытия 7 обечайки 3 днищами 4 и 5. (см. фиг.2). В одном из днищ 4 выполнено отверстие под штуцер 9. Штуцер 9 имеет фланец 10, у которого с внутренней стороны, обращенной к днищу 4, выполнен кольцевой выступ 11, вставляемый в отверстие днища 4 и привариваемый к его краям. Внешняя сторона фланца 10 и штуцера 9, контактирующая с силовой оболочкой 2, выполнена в виде конуса 12. Форма поверхности фланца 10, обращенная к днищу 4, повторяет форму поверхности днища 4.The cylinder contains an internal thin-walled sealing liner 1 made of stainless steel and an external power shell 2 of composite material, for example, of a reservoir organ (Armos 6), formed by winding onto the liner 1 over its entire surface of a durable fiber made of composite material impregnated with resin. The liner 1 contains a cylindrical shell 3 and the bottoms 4 and 5. The inner diameter of the bottoms 4 and 5 are made equal to the outer diameter of the shell 3 and the bottoms 4 and 5 from the outside overlap the ends of the shell 3 (see figure 2). At the ends of the shell 3, support rings 6 are installed, located inside the shell 3 and having a width equal to or less than the width of the overlap 7 of the shell 3 with the bottoms 4 and 5. The width of the overlap 7 of the shell 3 with the bottoms 4 and 5 is selected in the range of 10-12 mm. A weld 8 connecting the shell 3 and the bottoms 4 and 5 is made in the zone of overlap 7 of the shell 3 with the bottoms 4 and 5. (see figure 2). In one of the bottoms 4, a hole is made for the fitting 9. The fitting 9 has a flange 10, which has an annular protrusion 11 on the inner side facing the bottom 4, inserted into the hole of the bottom 4 and welded to its edges. The outer side of the flange 10 and the fitting 9, in contact with the power shell 2, is made in the form of a cone 12. The surface shape of the flange 10, facing the bottom 4, repeats the shape of the surface of the bottom 4.

Испытания предложенной конструкции баллона показали, что количество циклов загрузки и выгрузки баллона составляет ≈6000 тыс.циклов без нарушений герметичности баллона.Tests of the proposed design of the cylinder showed that the number of cycles of loading and unloading the cylinder is ≈6,000 thousand cycles without violating the tightness of the cylinder.

Claims

1. Composite high-pressure cylinder containing an external power shell made of composite material, an internal thin-walled sealing liner made of stainless steel, including a cylindrical shell and two bottoms welded to the shell, characterized in that the inner diameter of the bottoms is equal to the outer diameter of the shell and the bottoms outside overlap the ends of the shell, and at the ends of the shell mounted support rings located inside the shell and having a width equal to or less than the width of the overlap of the shell by the bottoms.

2. The cylinder according to claim 1, characterized in that the width of the overlap of the shell by the bottoms is selected in the range of 10-12 mm

3. The cylinder of claim 1 or 2, characterized in that the weld connecting the bottoms with the shell is made in the zone of overlap of the shell with bottoms.