SE463834B - Tryckkaerl - Google Patents

Description

463 834 0,5-100 med generatriser på mittdelen, som är parallella med mittdelens symmetriaxel, och att den närmast en gavel belägna delen på tangential- lindningen har en mot gaveln vänd ända, vars vägg har ett åtminstone i huvudsak kilformat tvärsnitt.

Var och en av de nämnda, närmast en gavel belägna delarna på mittdelen inklusive på tangentiallindningen och axiallindningen har lämpligen en längd av minst 20 mm, eller en längd av 20-80 X av mittdelens diameter.

Ifrågavarande delar kan vara raka, varvid vinkeln har det ovan angivna värdet. De kan emellertid vara svagt krökta. Därvid har vinkeln för en korda, dvs en rak förbindelselinje mellan ändpunkterna på varje del i ett plan genom mittdelens symmetriaxel, det angivna värdet, då betecknat genomsnittligt värde. I princip är det möjligt att var och en av de nämnda delarna på mittdelen i ett gränsfall sträcker sig ända till mittdelens mitt.

Tryckkärlet är lämpligen invändigt försett med ett gastätt foder.

En möjlig förklaring till den förbättrade hållfastheten hos ett tryckkärl enligt uppfinningen är att spänningarna i axiallindningen i övergångsområ- det mellan mittdel och gavel minskas och att just spänningarna i det nämnda området är av avgörande betydelse för det tryck tryckkärlet kan motstå.

Det väsentligen i tangentiell riktning applicerade fibermaterialet är företrädesvis anordnat i två korsande riktningar, som bildar en vinkel av mellan 800 och nära 900 med mittdelens generatris i varje punkt på mitt- delen. Det väsentligen i axiell riktning applicerade fibermaterialet är likaledes, företrädesvis anordnat i två korsande riktningar. Dessa rikt- ningar bildar företrädesvis en vinkel av mellan 150 och 400 med gene- ratriser, som är parallella med mittdelens symmetriaxel.

Fibermaterialet består företrädesvis av glasfiber men kan även bestå av fiber av andra naturliga och syntetiska material såsom bomull, polyetylen- glykoltereftalat, polyakrylnitril, polyamid, aramid och kol. Fibermateria- let kan med fördel användas i form av en tråd eller sträng av fibrerna.

Fibermaterialet utgör företrädesvis 55-65 X av sammanlagda volymen av fibermaterial och plast i den armerade plasten. 3' 465 834 Plasten för den armerade plasten i tryckkärlet är företrädesvis ett lös- ningsmedelsfritt härdbart harts, såsom t ex ett omättat polyesterharts, ett epoxiharts eller ett polyuretanharts av sådana typer som konventio- nellt användes vid framställning av fiberarmerad plast. Både värmehärdade hartser och hartser som är härdbara vid rumstemperatur är användbara.

Hartset kan tillföras fibermaterialet på olika sätt. Sålunda kan fiber- materialet förimpregneras med hartset och hartset eventuellt underkastas en partiell härdning, innan fibermaterialet formas för att bilda ett tryckkärl eller fibermaterialet impregneras med hartset efter det att fibermaterialet formats. Om hartset tillföras fibermaterialet efter det att tryckkärlet formats utföres impregneringen företrädesvis som en vakuumimpregnering. Det är också möjligt att använda en termoplast som plast för den armerade plasten i tryckkärlet. Termoplasten inkorporeras därvid företrädesvis i fibermaterialet före formningen av tryckkärlet.

Fodret består företrädesvis av en termoplast. Många termoplaster har tillräcklig formstabilitet för att foder tillverkade av dem skall kunna användas som dorn vid uppbyggnad av fibermaterialet för tryckkärlet om- kring den, särskilt om fodret därvid trycksättes med en gas eller vätska.

Som exempel på lämpliga termoplaster kan nämnas polyolefiner såsom t ex polyeten och polypropen, polyamider såsom t ex nylon 6, vidare slagfast polystyren och termoplastiska polyestrar, t ex polyetylenglykoltereftalat. Även tvärbundna plaster kan användas såsom t ex tvärbunden silanympad polyeten. Fodret formas lämpligen genom formsprutning eller rotations- gjutning av den använda plasten. Det är också möjligt att använda foder av metalliskt material såsom aluminium.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av utföringsexempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 i ett axiellt längssnitt visar ett tryckkärl enligt den föreliggande uppfinningen, fig 2 en del av snittet i fig 1 i större skala samt fig 3 och 4 ett tryckkärl enligt fig 1 i sidovy under tillverkning.

Fig 1 visar ett tryckkärl för vätskor enligt den föreliggande uppfin- ningen. Tryckkärlet är av glasfiberarmerad plast och har en väsentligen cylindrisk mittdel 10 och två gavlar 11 och 12. Mittdelens symmetriaxel är betecknad 13. Tryckkärlet är försett med ett gastätt foder (liner) 14 som är formsprutat eller rotationsgjutet av en termoplast, t ex polyeten.

Fodret har analogt med tryckkärlet en mittdel 15 och två gavlar 16 resp 17. Det är vid ena gaveln försett med en tapp 18 och vid andra gaveln med 463 854 en öppen studs 19. Fodret är helt slutet utom vid studsen 19. Mittdelen på tryckkärlet omfattar två skikt 20 resp 21 av armerad plast. Armeringen i det inre skiktet, tangentiallindningen 20, består av ett i flera lager omkring fodret i väsentligen tangentiell riktning lindat glasfibermate- rial, dvs fibermaterialet är orienterat åtminstone i huvudsak i tangen- tiell riktning. Armeringen i det yttre skiktet, axiallindningen 21, som tillsammans med plast även bildar tryckkärlets gavlar 11 och 12 av armerad ¿ plast, består av flera lager omkring fodret i väsentligen axiell riktning lindat glasfibermaterial, dvs fibermaterialet är orienterat åtminstone i huvudsak i axiell riktning.

Mittdelen 10 på tryckkärlet, liksom dess tangentiallindning 20 och dess axiallindning 21, samt mittdelen 15 på fodret är i deras närmast en gavel 11, 12 belägna delar l0a, 20a, 21a resp 15a anordnade med en i riktning mot gaveln avtagande diameter. Var och en av dessa delar bildar, såsom framgår av fig 2, en vinkel u, vilken i det exemplifierade fallet uppgår till 40, med generatriser på mittdelen 10 som är parallella med mittdelens symmetriaxel 13. Delen l0a, liksom delarna 20a och 21a, har en längd av 30 mm. Delen 20a på tangentiallindningen har en mot gaveln 11, 12 vänd ända 20b, vars vägg har ett åtminstone i huvudsak kilformat tvärsnitt.

Vid tillverkningen av tryckkärlet kan fodret lä, t ex i form av ett rota- tionsgjutet eller formsprutat foder av polyeten, användas som dorn för uppbyggnad av tryckkärlets armering. Fodret har därmed samma yttre form som den inre form tryckkärlet skall ha. Det innebär, att de närmast fod- rets gavlar 16 och 17 belägna delarna 15a av fodrets mittdel 15 analogt med delarna l0a, 20a och 21a på mittdel 10, tangentiallindning 20 resp axiallindning 21 är anordnade med i riktning mot närmaste gavel avtagande diameter. Fodret placeras därvid vid tryckkärlets tillverkning med tappen 18 och studsen 19 mellan tvâ icke visade roterbara tappar. Den till stud- sen 19 anslutna tappen är försedd med en nippel genom vilken fodret kan trycksättas, t ex med kvävgas. Sedan fodret trycksatts med gas, t ex till ett tryck av 0,2 Ma, lindas först fibermaterialet 22, t ex glasfiber- roving med en vikt av 2Ä00 g per km och en diameter av 20 pm hos den enskilda fibern, omkring fodret i enlighet med fig 3 i ett stort antal lager tills en tangentiallindning 20 med avsedd tjocklek erhållits. Lind- ningen göres företrädesvis jämntjock utefter hela längden inklusive delarna 20a utom i deras längst ut belägna ändar 20b, som utformas så att deras väggar får ett kilformat tvärsnitt. Under appliceringen roteras 5 463 834 fodret omkring symmetriaxeln 13 under det att en icke visad matningsanord- ning för fibermaterialet 22 förflyttas i axiell riktning i en fram- och återgående rörelse. Vinkeln 3 mellan fibermaterialet och mittdelens generatriser uppgår därvid till mellan 80° och nära 900 vid den framåt- gående rörelsen. För tryckkärl med stora diametrar kan vinkeln 3 vara större än 890 men den är alltid mindre än 900. Vinkeln 31 vid den åter- gående rörelsen är lika stor som vinkeln ß. I fig 3 visas tillståndet då det andra lagret av fibermaterialet håller på att appliceras på fodret.

Fibermaterialet som schematiskt är markerat med små cirklar 22 i fig 1 och 2 blir orienterat i väsentligen tangentiell riktning i lindningen. Fiber- materialet är impregnerat med ett epoxiharts innan det appliceras omkring fodret. Epoxihartset kan bestå av 100 viktdelar av ett harts uppbyggt av bisfenol A (t ex XB 3052A från Ciba AG) och 38 viktdelar härdare av amin- typ (t ex XB 3052B från Ciba AG).

Efter appliceringen av lindningen 20 lindas samma fibermaterial 22 som använts för lindningen 20 omkring fodret på sätt som illustreras i fig 4.

I denna är den icke synliga mittdelen 15 på fodret 14 visat med en streckad linje. Glasfibermaterialet som liksom i det tidigare fallet är förimpregnerat med epoxiharts appliceras med glasfibrerna orienterade väsentligen i tryckkärlets axelriktning i ett stort antal lager till en axiallindning 21 som omsluter lindningen 20 och gavlarna 16 och 17 på fodret. I fig Ä visas endast två varv av fibermaterialet under applice- ringen av det första lagret på fodret och på lindningen 20. Även appli- ceringen av denna lindning sker under rotation av fodret och förflyttning av matningsanordningen för fibermaterialet i axiell riktning i en fram- och återgående rörelse, så att vinkeln 7 mellan fibermaterialet och mittdelens generatriser uppgår till mellan 150 och #00 vid den framåt- gående rörelsen. Vinkeln 71 vid den återgående rörelsen är lika stor som vinkeln y. Sedan erforderlig mängd fibermaterial lindats på fodret härdas hartset, lämpligen vid 80 OC under cirka 2 timmar, varvid det armerade tryckkärlet med dess foder är färdigt.

Som exempel på ett lämpligt omättat polyesterharts att användas i stället för det exemplifierade polyesterhartset kan nämnas ett harts innehållande 57 viktdelar av en reaktionsprodukt av maleinsyra, isoftalsyra och neo- pentylglykol, varvid per mol maleinsyra användes 1,5 mol isoftalsyra och 2,7 mol neopentylglykol, samt innehållande vidare 42 viktdelar styren och 1 viktdel bensoylperoxid. Härdningen kan ske vid 120 OC under 3 timmar.

Claims (5)

465 854 Tjockleken hos fodret kan med fördel uppgå till 1-5 mm, medan tjockleken på tryckkärlets väggar med fördel kan uppgå till 4-20 mm vid mittdelen 10 och till 2-10 mm vid gavlarna 11 och 12. I det exemplifierade fallet har mittdelen på tryckkärlet en diameter av 100 mm. PATENTKRAV _

1. Tryckkärl av med fibermaterial armerad plast, vilket har en väsent- ligen cylindrisk mittdel (10) och två gavlar (11, 12) och vars mittdel omfattar en tangentiallindning (20) av fibermaterial, i vilken fibermate- rialet är orienterat väsentligen i tangentiell riktning, och en utanför tangentiallindningen belägen axiallindning (21) av fibermaterial, i vilken fibermaterialet är orienterat väsentligen i axiell riktning och vars fibermaterial sträcker sig ut i och bildar armering av fibermaterial i gavlarna, k ä n n e t e c k n a t därav, att mittdelen, inklusive dess tangentiallindning och dess axiallindning, i var och en av sina närmast en gavel belägna delar (10a, 20a, 21a) är anordnade att bilda en vinkel av genomsnittligt 0,5-10° med generatriser på mittdelen, som är parallella med mittdelens symmetriaxel, och att den närmast en gavel belägna delen (20a) på tangentiallindningen (20) har en mot gaveln vänd ända (20b), vars vägg har ett åtminstone i huvudsak kilformat tvärsnitt.

2. Tryckkärl enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att var och en av de närmast en gavel belägna delarna (10a, 20a, 21a) på mittdelen (10), tangentiallindningen (20) och axiallindningen (21) är rak.

3. Tryckkärl enligt något av patentkraven 1 och 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att var och en av de närmast en gavel belägna delarna (10a, 20a, 21a) på mittdelen (10), tangentiallindningen (20) och axiallindningen (21) har en längd av minst 20 mm.

4. Tryckkärl enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a t därav, att var och en av de närmast en gavel belägna delarna (10a, 20a, 2la) på mittdelen (10), tangentiallindningen (20) och axiallindningen (21) har en längd av 20-80 X av mittdelens diameter.

5. Tryckkärl enligt något av patentkraven 1-Ä, k ä n n e t e c k n a t därav, att det invändigt är försett med ett gastätt foder (liner) (14) som anligger mot tryckkärlets innerväggar.