WO2010131990A1 - Metal-to-composite high-pressure cylinder - Google Patents

Metal-to-composite high-pressure cylinder Download PDF

Info

Publication number
WO2010131990A1
WO2010131990A1 PCT/RU2009/000232 RU2009000232W WO2010131990A1 WO 2010131990 A1 WO2010131990 A1 WO 2010131990A1 RU 2009000232 W RU2009000232 W RU 2009000232W WO 2010131990 A1 WO2010131990 A1 WO 2010131990A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
compensator
modulus
threads
liner
shell
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000232
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Сергей Владимирович ЛУКЬЯНЕЦ
Николай Григорьевич МОРОЗ
Original Assignee
Lukyanets Sergei Vladimirovich
Moroz Nikolai Grigorievich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lukyanets Sergei Vladimirovich, Moroz Nikolai Grigorievich filed Critical Lukyanets Sergei Vladimirovich
Priority to PCT/RU2009/000232 priority Critical patent/WO2010131990A1/en
Priority to EP09844705.5A priority patent/EP2461081A4/en
Publication of WO2010131990A1 publication Critical patent/WO2010131990A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01Shape
    • F17C2201/0104Shape cylindrical
    • F17C2201/0109Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604Liners
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612Wall structures
    • F17C2203/0614Single wall
    • F17C2203/0619Single wall with two layers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636Metals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/0663Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/0665Synthetics in form of fibers or filaments radially wound
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/0663Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/067Synthetics in form of fibers or filaments helically wound
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0305Bosses, e.g. boss collars
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0388Arrangement of valves, regulators, filters
    • F17C2205/0394Arrangement of valves, regulators, filters in direct contact with the pressure vessel
    • F17C2205/0397Arrangement of valves, regulators, filters in direct contact with the pressure vessel on both sides of the pressure vessel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/22Assembling processes
    • F17C2209/221Welding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/23Manufacturing of particular parts or at special locations
    • F17C2209/234Manufacturing of particular parts or at special locations of closing end pieces, e.g. caps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/035High pressure (>10 bar)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS 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
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01Improving mechanical properties or manufacturing

Definitions

  • the invention relates to the field of gas equipment, namely to metal composite high-pressure cylinders used, in particular, in portable oxygen breathing apparatus for climbers, rescuers, in portable products of cryogenic and fire fighting equipment, gas supply systems and other industries.
  • metal-composite high-pressure cylinders contain an internal thin-walled metal hermetic shell - a liner and an external power shell of composite material formed by winding high-modulus fiber bundles (e.g. carbon fiber) impregnated with a binder on the surface of the liner.
  • high-modulus fiber bundles e.g. carbon fiber
  • priority are: reducing the specific material consumption of the cylinder, determined by the ratio of the mass of the cylinder to its volume, and ensuring a high resource in the number of loading cycles during safe operation of the cylinder.
  • Known metal-plastic high-pressure cylinder containing a stamped-welded sealed steel liner and an external power shell made of composite material.
  • the liner contains the middle cylindrical part, two bottoms and has a wall thickness equal to (0.5-0.9) mm.
  • the bottoms are connected to the middle part by welding through washers, providing a smooth outer surface of the liner in place of the weld. At least one fitting is welded to one of the bottoms (see RU 2077682 Cl, 04/20/1997).
  • the cylindrical part of the liner is obtained from sheet steel billets rolled into a cylinder and butt welded, for example, by electron beam welding.
  • the bottoms are performed by the known method of cold drawing from the same sheet metal.
  • the depth of the bottoms is insignificant, as a rule, no more than 0.32 of the outer diameter, their thickness after drawing is comparable with the thickness of the cylindrical workpiece.
  • Bottoms around the perimeter are welded to the cylindrical part through washers. When this is used, for example, electron beam or laser welding. Welded, stamped-welded technologies make it possible to manufacture steel liners with rather thin walls and, thereby, provide a relatively low specific material consumption of the cylinder.
  • a composite high-pressure cylinder comprising a thin-walled metal welded liner and an external power shell made of composite material formed by a combination of groups of layers of high-modulus and low-modulus strands of reinforcing materials oriented in spiral and circumferential directions.
  • the cylinder is equipped with stainless steel rings mounted on the outside and inside of the liner at the junctions of the cylindrical shell with bottoms (see RU 2140602 Cl, 10.27.1999).
  • a disadvantage of the known design of a cylinder with a welded steel liner is the relatively low resource in the number of loading cycles due to the possible destruction of the liner in the region of the welded bottom joint.
  • the present invention is based on the task of creating a metal-plastic high-pressure cylinder, which allows to exclude loading of the annular welded joint of the cylindrical part with the bottom and thereby increase the strength of the liner and the resource of the cylinder by the number of loading cycles while maintaining a low specific material consumption of the cylinder.
  • the technical result of the invention is:
  • the metal-composite pressure cylinder contains a thin-walled metal welded liner and an external power shell made of composite material formed by a combination of groups of layers of high-modulus and low-modulus threads of reinforcing materials oriented in spiral and circumferential directions, while in the zone of the ring weld an annular lens compensator is made in the liner shell, and in the wall structure of the composite power shell of the balloon above the lens compensator Credited at least one annular bracelet - axial deformation limiter fixedly bonded over the entire surface with independent groups of continuous reinforcing filaments with a width greater than the width of the compensator and the amount brasletov- constraints determined from the condition of axial strain limit value compensator and elasticity of the material used.
  • the forming surface of the lens compensator can be made in the form of a surface consisting of two nodoids connected by a weld.
  • the forming surface of the lens compensator can be made in the form of a surface consisting of parts of toroidal surfaces with radii of their cross sections amounting to 5-7 heights of the lens compensator.
  • the lens compensator may have at least one circumferential ridge located in the section of the weld.
  • the width of the lens compensator is at least 30-40 thicknesses of the liner shell
  • the forming surface of the lens compensator can be made cylindrical, while the compensator is partially embedded in the bracelet - axial strain limiter.
  • the first bracelet-limiter of axial deformations from the surface of the liner may have a meridional curvature that substantially coincides with the meridional curvature of the compensator, and subsequent limiters are parallel to the first in the structure of the composite material with dressing with reinforcing threads of the composite shell.
  • Ring bracelets - axial strain limiters can be made with different coefficients of longitudinal and transverse deformation.
  • Ring bracelets - axial deformation limiters can be made of single-strand high modulus cord fabric.
  • Ring bracelets - axial deformation limiters can be made from a combination of high-modulus and low-modulus groups of flexible continuous threads.
  • a group of high-modulus threads can be made of metal cord threads, and a group of low-modulus threads can be made of fiberglass threads.
  • a group of high-modulus threads can be made of high-modulus carbon threads, and a group of low-modulus threads can be made of polyamide threads.
  • FIG. 1 shows a general view of a high pressure cylinder.
  • FIG. 2 shows a general view of the cylinder liner.
  • FIG. 3 shows a general view of a high pressure cylinder.
  • FIG. 4 installation diagram of bracelets - axial deformation limiters.
  • FIG. Figure 5 shows the pattern of changes in axial strains in the composite shell material along the length of the cylinder generatrix in the weld zone.
  • FIG. 6 shows the nodoid shape of the generatrix surface of the compensator.
  • the high-pressure cylinder contains a liner 1 and a composite shell 2.
  • the liner consists of a cylindrical shell 3, welded bottoms 4 to it, and a fitting 5, also welded to one of the bottoms 4.
  • a lens compensator is made in the liner, as shown in FIG. 4 and FIG. 5.
  • the main load during the operation of the container is the internal pressure of the medium
  • various levels of deformation can occur.
  • this condition is not always satisfactory, and the liner can slip relative to the composite shell.
  • These slippage results in increased deformations in the liner material and are usually localized in the welded joint.
  • a lens compensator is made, which, due to changes in geometry and internal pressure support, provides this condition for the compatibility of the deformation of materials of the zone in question.
  • FIG. 5 shows a picture of changes in axial deformations in liner material in the presence of bracelets in the balloon design - axial deformation limiters.
  • the bracelets, the limiters are subjected to pronounced deformation gradients, which lead to the appearance of longitudinal and transverse shear stresses between them and the intersecting layers of the composite material. These stresses can lead to cracking in the composite, adversely affecting the life of the balloon. It is known from mechanics that considering the pattern of inclusion of the axial stiffness of bracelets - stoppers and the composite material of the power shell, the minimum distance necessary to exclude marked cracking should be at least 3 - 5 wall thicknesses of the composite material or correlating with the wall thickness of the liner this ratio should be at least 15 - 20 For these reasons, the width of the local compensator in the liner should be at least 30 to 40 liner wall thicknesses.
  • the generators of the nodoid and unduloid membranes are shown in FIG. 6 are described in parametric form as follows:
  • Is the parameter characterizing the generatrix curve, i is the radius of the cylindrical part of the shell.
  • the shell is called a nodoid, when the shell becomes spherical.
  • the generatrix of the nodoid (unduloid) is described by the focus of the ellipse (hyperbola), if you roll it in a straight line.
  • Such shells have a maximum volume, a minimum surface area, and the angle of inclination of the tangent to the generatrix in them tends to zero as they approach the junction with a cylindrical or some other shell.
  • Nodoid, unduloid shells when loaded with internal pressure have the property of equal strength and have an advantage in strength compared with elliptical and spherical shells, the level of stresses arising in them with this type of loading is much lower.
  • One of the characteristic properties of the shell under consideration is that when approaching the junction with the cylinder, there is a fairly smooth conjugation of the shell with it and bending stresses in the joint are practically absent, that is, the influence of edge effects is completely eliminated.
  • the functioning of the high-pressure cylinder of the proposed design consists in filling it with a fluid / liquid or gas / to the required pressure level, storage, transportation, emptying, subsequent new filling, expenditure of fluid, i.e. in the repetition of actions and operations with multiple cyclic loading.
  • the present invention can be used in portable oxygen breathing apparatus of climbers, rescuers, in portable products of cryogenic and fire fighting equipment, gas supply systems and automotive equipment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

The invention is directed at preventing a ring welded joint between a cylindrical part and a bottom from being stressed. The metal-to-composite high-pressure cylinder comprises a thinwalled metal welded liner and an outer pressure shell that is made of a composite material and formed by the combination of the layers of high-modulus and low-modulus yarns of reinforcing materials, which yarns are oriented in helical and peripheral directions; furthermore, a ring lens compensator is made in the shell of the liner in the areas of a ring weld seam and at least one annular collar for limiting axial deformations is disposed in the structure of the wall of the composite pressure shell above the lens compensator, which annular collar is rigidly attached along the entire surface thereof to the independent groups of the continuous reinforcing yarns; furthermore, the width of the collar is greater than the width of the compensator and the number of the collars-limiters is determined according to a condition of limiting the value of the compensator axial deformation and the elasticity of the used material.

Description

Металло композитный баллон высокого давления Metal Composite High Pressure Cylinder
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к метало композитным баллонам высокого давления, используемым, в частности, в портативных кислородных дыхательных аппаратах альпинистов, спасателей, в переносных изделиях криогенной и противопожарной техники, системах газообеспечения и других отраслях.The invention relates to the field of gas equipment, namely to metal composite high-pressure cylinders used, in particular, in portable oxygen breathing apparatus for climbers, rescuers, in portable products of cryogenic and fire fighting equipment, gas supply systems and other industries.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Выпускаемые в настоящее время метало композитные баллоны высокого давления содержат внутреннюю тонкостенную металлическую герметичную оболочку - лейнер и внешнюю силовую оболочку из композиционного материала, образованную намоткой на поверхность лейнера жгутов высокомодульного волокна (например, углеволокна), пропитанного связующим.Currently produced metal-composite high-pressure cylinders contain an internal thin-walled metal hermetic shell - a liner and an external power shell of composite material formed by winding high-modulus fiber bundles (e.g. carbon fiber) impregnated with a binder on the surface of the liner.
Среди требований, предъявляемых к газовым баллонам высокого давления, приоритетными являются: снижение удельной материалоемкости баллона, определяемой отношением массы баллона к его объему, и обеспечение высокого ресурса по числу циклов нагружения при безопасной эксплуатации баллона.Among the requirements for high-pressure gas cylinders, priority are: reducing the specific material consumption of the cylinder, determined by the ratio of the mass of the cylinder to its volume, and ensuring a high resource in the number of loading cycles during safe operation of the cylinder.
Известен металлопластиковый баллон высокого давления, содержащий штампованно-сварной герметичный стальной лейнер и внешнюю силовую оболочку из композиционного материала. Лейнер содержит среднюю цилиндрическую часть, два днища и имеет толщину стенок, равную (0.5-0.9) мм. Днища соединены со средней частью посредством сварки через подкладные кольца, обеспечивающие гладкую внешнюю поверхность лейнера в месте сварного шва. По крайней мере, к одному из днищ приварен штуцер (см. RU 2077682 Cl, 20.04.1997).Known metal-plastic high-pressure cylinder containing a stamped-welded sealed steel liner and an external power shell made of composite material. The liner contains the middle cylindrical part, two bottoms and has a wall thickness equal to (0.5-0.9) mm. The bottoms are connected to the middle part by welding through washers, providing a smooth outer surface of the liner in place of the weld. At least one fitting is welded to one of the bottoms (see RU 2077682 Cl, 04/20/1997).
Для изготовления лейнера используют стальную заготовку из тонкого листового проката. Цилиндрическую часть лейнера получают из листовой стальной заготовки, свернутой в цилиндр и сваренной встык, например, электронно-лучевой сваркой. Днища выполняют известным методом холодной вытяжки из того же листового проката. При этом, поскольку глубина днищ незначительна, как правило, не более 0.32 наружного диаметра, их толщина после вытяжки соизмерима с толщиной цилиндрической заготовки. Днища по периметру приваривают к цилиндрической части через подкладные кольца. При этом используют, например, электроннолучевую или лазерную сварку. Сварная, штампованно-сварная технологии позволяют изготовить стальные лейнеры с достаточно тонкими стенкам и, тем самым, обеспечить сравнительно невысокую удельную материалоемкость баллона.For the manufacture of the liner using a steel billet of thin sheet metal. The cylindrical part of the liner is obtained from sheet steel billets rolled into a cylinder and butt welded, for example, by electron beam welding. The bottoms are performed by the known method of cold drawing from the same sheet metal. Moreover, since the depth of the bottoms is insignificant, as a rule, no more than 0.32 of the outer diameter, their thickness after drawing is comparable with the thickness of the cylindrical workpiece. Bottoms around the perimeter are welded to the cylindrical part through washers. When this is used, for example, electron beam or laser welding. Welded, stamped-welded technologies make it possible to manufacture steel liners with rather thin walls and, thereby, provide a relatively low specific material consumption of the cylinder.
Однако известная конструкция металлопластиковых баллонов со сварными или штампованно-сварными стальными лейнерами имеют сравнительно невысокий ресурс по числу циклов нагружения вследствие возможного разрушения лейнера в области сварного соединения днища.However, the known design of metal-plastic cylinders with welded or stamped-welded steel liners have a relatively low resource in the number of loading cycles due to possible destruction of the liner in the area of the welded bottom.
Известен композитный баллон высокого давления, содержащий тонкостенный металлический сварной лейнер и внешнюю силовую оболочку из композитного материала, образованную комбинацией групп слоев высокомодульных и низкомодульных нитей армирующих материалов, ориентированных в спиральных и окружных направлениях. Баллон снабжен кольцами из нержавеющей стали, установленными с наружной и внутренней стороны лейнера в местах соединения цилиндрической оболочки с днищами (см. RU 2140602 Cl, 27.10.1999).A composite high-pressure cylinder is known, comprising a thin-walled metal welded liner and an external power shell made of composite material formed by a combination of groups of layers of high-modulus and low-modulus strands of reinforcing materials oriented in spiral and circumferential directions. The cylinder is equipped with stainless steel rings mounted on the outside and inside of the liner at the junctions of the cylindrical shell with bottoms (see RU 2140602 Cl, 10.27.1999).
Недостатком известной конструкции баллона со сварным стальным лейнером является сравнительно невысокий ресурс по числу циклов нагружения вследствие возможного разрушения лейнера в области сварного соединения днища.A disadvantage of the known design of a cylinder with a welded steel liner is the relatively low resource in the number of loading cycles due to the possible destruction of the liner in the region of the welded bottom joint.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Результаты всесторонних исследований усталостных характеристик кольцевых сварных швов стальных труб показывают, что даже мелкие дефекты в сварном шве могут иметь существенное влияние на его работоспособность. Важной особенностью кольцевых сварных соединений является необходимость их выравнивания (подгонки). Любой перекос в данном случае приведет к возникновению локального вторичного изгиба в случае нагрузки на соединение в поперечном направлении относительно сварного шва и перекос в стыковке деталей является основной причиной сравнительно низких усталостных характеристик сварного шва. Другим существенным моментом сварки кольцевых швов является характер остаточных напряжений сварки. Не существует жестких и установленных правил, определяющих природу остаточных напряжений в сварных кольцевых швах, но практический опыт, основанный на результатах измерений, совместно с анализом, проводимым методом конечных элементов , показывает, что они всегда являются растягивающим в прикорневой зоне кольцевых сварных швов. В этом случае, даже если бы внешнее напряжение циклически изменялось от растяжения до сжатия, фактический диапазон напряжений практически является растягивающим.The results of comprehensive studies of the fatigue characteristics of ring welds of steel pipes show that even small defects in the weld can have a significant impact on its performance. Important A feature of ring welded joints is the need for their alignment (adjustment). Any distortion in this case will lead to local secondary bending in the case of a load on the joint in the transverse direction relative to the weld and distortion in the joint of the parts is the main reason for the relatively low fatigue characteristics of the weld. Another significant point in the welding of circumferential joints is the nature of the residual welding stresses. There are no rigid and established rules that determine the nature of residual stresses in welded annular seams, but practical experience based on the measurement results, together with the analysis performed by the finite element method, shows that they are always tensile in the root zone of annular welds. In this case, even if the external stress cyclically changed from tension to compression, the actual stress range is practically tensile.
В основу настоящего изобретения положена задача создать металлопластиковый баллон высокого давления, позволяющий исключить нагружение кольцевого сварного соединения цилиндрической части с днищем и тем самым повысить прочность лейнера и ресурс баллона по числу циклов нагружения при сохранении невысокой удельной материалоемкости баллона.The present invention is based on the task of creating a metal-plastic high-pressure cylinder, which allows to exclude loading of the annular welded joint of the cylindrical part with the bottom and thereby increase the strength of the liner and the resource of the cylinder by the number of loading cycles while maintaining a low specific material consumption of the cylinder.
Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:
- выполнение условия совместимости деформаций материалов в локальной зоне сварного шва, при которых изменяют осевую жесткость композитной оболочки и добиваются нулевых растягивающих или сжимающих осевых деформаций в материале лейнера и тем самым полностью исключают осевое нагружение сварного шва;- the fulfillment of the compatibility condition for deformations of materials in the local zone of the weld, in which the axial stiffness of the composite shell is changed and zero tensile or compressive axial deformations in the liner material are achieved and thereby exclude axial loading of the weld;
- полное исключение деформации сварного шва без внесения дополнительных возмущений в деформацию лейнера в окружном направлении;- the complete exclusion of deformation of the weld without introducing additional disturbances in the deformation of the liner in the circumferential direction;
- обеспечение однородной структуры оболочки лейнера и исключение влияния сварного шва на работоспособность конструкции баллона в целом. Технический результат достигается за счет того, что металло композитный баллон давления содержит тонкостенный металлический сварной лейнер и внешнюю силовую оболочку из композитного материала, образованную комбинацией групп слоев высокомодульных и низкомодульных нитей армирующих материалов, ориентированных в спиральных и окружных направлениях, при этом в зоне кольцевого сварного шва в обечайке лейнера выполнен кольцевой линзовый компенсатор, а в структуре стенки композитной силовой оболочки баллона над линзовым компенсатором установлен, по меньшей мере, один кольцевой браслет - ограничитель осевых деформаций жестко скрепленный по всей поверхности с независимыми группами непрерывных армирующих нитей, причем его ширина превышает ширину компенсатора, а количество браслетов- ограничителей определяется из условия ограничения величины осевой деформации компенсатора и упругости используемого материала.- ensuring a uniform structure of the liner shell and eliminating the influence of the weld on the operability of the cylinder structure as a whole. The technical result is achieved due to the fact that the metal-composite pressure cylinder contains a thin-walled metal welded liner and an external power shell made of composite material formed by a combination of groups of layers of high-modulus and low-modulus threads of reinforcing materials oriented in spiral and circumferential directions, while in the zone of the ring weld an annular lens compensator is made in the liner shell, and in the wall structure of the composite power shell of the balloon above the lens compensator Credited at least one annular bracelet - axial deformation limiter fixedly bonded over the entire surface with independent groups of continuous reinforcing filaments with a width greater than the width of the compensator and the amount brasletov- constraints determined from the condition of axial strain limit value compensator and elasticity of the material used.
Образующая поверхность линзового компенсатора может быть выполнена в форме поверхности, состоящей из двух нодоидов, соединенных сварным швом.The forming surface of the lens compensator can be made in the form of a surface consisting of two nodoids connected by a weld.
Образующая поверхность линзового компенсатора может быть выполнена в форме поверхности состоящей из частей торообразных поверхностей с радиусами их сечений, составляющих 5-7 высот линзового компенсатора.The forming surface of the lens compensator can be made in the form of a surface consisting of parts of toroidal surfaces with radii of their cross sections amounting to 5-7 heights of the lens compensator.
Линзовый компенсатор может иметь, по меньшей мере, один окружной гребень, расположенный в сечении сварного шва.The lens compensator may have at least one circumferential ridge located in the section of the weld.
Ширина линзового компенсатора составляет не менее 30-40 толщин оболочки лейнераThe width of the lens compensator is at least 30-40 thicknesses of the liner shell
Образующая поверхность линзового компенсатора может быть выполнена цилиндрической, при этом компенсатор частично внедрен в браслет - ограничитель осевых деформаций.The forming surface of the lens compensator can be made cylindrical, while the compensator is partially embedded in the bracelet - axial strain limiter.
Первый от поверхности лейнера браслет- ограничитель осевых деформаций может иметь меридиональную кривизну, по существу совпадающую с меридиональной кривизной компенсатора, а последующие ограничители располагаются параллельно первому в структуре композиционного материала с перевязкой армирующими нитями композитной оболочки.The first bracelet-limiter of axial deformations from the surface of the liner may have a meridional curvature that substantially coincides with the meridional curvature of the compensator, and subsequent limiters are parallel to the first in the structure of the composite material with dressing with reinforcing threads of the composite shell.
Кольцевые браслеты - ограничители осевых деформаций могут быть выполнены с различными коэффициентами продольной и поперечной деформации.Ring bracelets - axial strain limiters can be made with different coefficients of longitudinal and transverse deformation.
Кольцевые браслеты - ограничители осевых деформаций могут быть выполнены из одностренговой высокомодульной кордной ткани.Ring bracelets - axial deformation limiters can be made of single-strand high modulus cord fabric.
Кольцевые браслеты - ограничители осевых деформаций могут быть выполнены из комбинации высокомодульных и низкомодульных групп гибких непрерывных нитей.Ring bracelets - axial deformation limiters can be made from a combination of high-modulus and low-modulus groups of flexible continuous threads.
Группа высокомодульных нитей может быть выполнена из металлических кордных нитей, а группа низкомодульных нитей - из нитей стекловолокна.A group of high-modulus threads can be made of metal cord threads, and a group of low-modulus threads can be made of fiberglass threads.
Группа высокомодульных нитей может быть выполнена из высокомодульных угольных нитей, а группа низкомодульных нитей - из нитей полиамида.A group of high-modulus threads can be made of high-modulus carbon threads, and a group of low-modulus threads can be made of polyamide threads.
Краткое описание чертежей изобретенияBrief Description of the Drawings of the Invention
На фиг. 1 показан общий вид баллона высокого давления.In FIG. 1 shows a general view of a high pressure cylinder.
На фиг. 2 показан общий вид лейнера баллона.In FIG. 2 shows a general view of the cylinder liner.
На фиг. 3 показан общий вид баллона высокого давления.In FIG. 3 shows a general view of a high pressure cylinder.
На фиг. 4 - схема установки браслетов - ограничителей осевой деформации.In FIG. 4 - installation diagram of bracelets - axial deformation limiters.
На фиг. 5 показана картина изменения осевых деформаций в материале композитной оболочки по длине образующей баллона в зоне сварного шва. На фиг. 6 показана нодоидная форма образующей поверхности компенсатора.In FIG. Figure 5 shows the pattern of changes in axial strains in the composite shell material along the length of the cylinder generatrix in the weld zone. In FIG. 6 shows the nodoid shape of the generatrix surface of the compensator.
Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention
Как показано на фиг. 1, баллон высокого давления содержит лейнер 1 и композитную оболочку 2. При этом, лейнер состоит из цилиндрической обечайки 3, приваренных к ней днищ 4, и штуцера 5 , также приваренного к одному из днищ 4. В зоне сварки цилиндрической обечайки и днища в лейнере выполнен линзовый компенсатор, как показано на фиг. 4 и фиг. 5.As shown in FIG. 1, the high-pressure cylinder contains a liner 1 and a composite shell 2. Moreover, the liner consists of a cylindrical shell 3, welded bottoms 4 to it, and a fitting 5, also welded to one of the bottoms 4. In the welding zone of the cylindrical shell and the bottom, a lens compensator is made in the liner, as shown in FIG. 4 and FIG. 5.
В виду того, что основной нагрузкой при работе баллона является внутреннее давление среды, при работе конструкции в материале лейнера и композитной оболочки могут возникать различного уровня деформации. При этом, если в окружном направлении выполняется совместность деформаций в материале лейнера и композитной оболочки, то в осевом направлении это условие не всегда выполнимо, а возможны проскальзывания лейнера относительно композитной оболочки. Данные проскальзывания приводят к повышенным деформациям в материале лейнера и как правило локализуются в сварном соединении. Для обеспечения совместности осевых деформаций в локальной зоне сварного шва лейнера выполнен линзовый компенсатор, который за счет изменения геометрии и подпора внутреннего давления выполняет обеспечение данного условия совместности деформирования материалов рассматриваемой зоны.Due to the fact that the main load during the operation of the container is the internal pressure of the medium, during the operation of the structure in the material of the liner and composite shell various levels of deformation can occur. Moreover, if in the circumferential direction the deformations in the material of the liner and the composite shell are compatible, then in the axial direction this condition is not always satisfactory, and the liner can slip relative to the composite shell. These slippage results in increased deformations in the liner material and are usually localized in the welded joint. To ensure the compatibility of axial deformations in the local zone of the liner weld, a lens compensator is made, which, due to changes in geometry and internal pressure support, provides this condition for the compatibility of the deformation of materials of the zone in question.
Очевидно, что на работоспособность кольцевого сварного шва в лейнере определяющее влияние оказывает меридиональная деформация εma в его материале.Obviously, the meridional deformation ε ma in its material has a decisive influence on the operability of an annular weld in a liner.
При выполнении условия совместности деформаций материалов в локальной зоне сварного шва, локально изменяя осевую жесткость композитной оболочки, можно добиться нулевых растягивающих или наоборот сжимающих осевых деформаций в материале лейнера и те самим полностью исключить нагружение сварного шва (см. фиг.5 ) . Для выполнения данной задачи в структуру композиционного материала целесообразно ввести браслеты ограничители осевых деформаций 6 . Сущность конструкции такого браслета заключается в том, что его осевая жесткость на растяжение в совокупности с осевой жесткостью композитной оболочки существенно уменьшает деформации в локальной зоне сварного шва и, в тоже время, не вносит возмущений в жесткость композитной оболочки в окружном направлении. Такие свойства конструкции браслетов ограничителей осевых деформаций позволяют полностью выключить деформирование сварного шва без внесения дополнительных возмущений в деформации лейнера в окружном направлении. На фиг. 5 показана картина изменения осевых деформаций в материале лейнере при наличии в конструкции баллона браслетов - ограничителей осевых деформаций.When the conditions for compatibility of deformation of materials in the local zone of the weld are met, locally changing the axial stiffness of the composite shell, it is possible to achieve zero tensile or vice versa compressive axial deformations in the liner material and thereby completely eliminate the loading of the weld (see Fig. 5). To accomplish this task, it is advisable to introduce bracelets limiters of axial deformation into the structure of the composite material 6. The essence of the design of such a bracelet lies in the fact that its axial tensile stiffness, together with the axial stiffness of the composite shell, significantly reduces deformations in the local zone of the weld and, at the same time, does not introduce disturbances in the stiffness of the composite shell in the circumferential direction. Such design properties of the bracelets of axial deformation limiters make it possible to completely turn off the deformation of the weld without introducing additional disturbances in the deformation of the liner in the circumferential direction. In FIG. 5 shows a picture of changes in axial deformations in liner material in the presence of bracelets in the balloon design - axial deformation limiters.
Для получения конструкций браслетов - ограничителей осевых деформаций возможно использование различных конструктивных схем. Например, возможна схема исполнения браслета в виде соединенных в окружном направлении низкомодульным материалом металлических профильных пластин ламелей. Возможна схема исполнения браслета в виде комбинации высокомодульных и низкомодульных нитей ориентированных в различных направлениях, или схема использования одностренговой высокомодульной кордной ткани. Возможны также различные совместные комбинации предлагаемых схем.To obtain designs of bracelets - limiters of axial deformations, it is possible to use various structural schemes. For example, it is possible to design a bracelet in the form of metal profile plates of lamellas connected in a circumferential direction by a low-modulus material. It is possible to design a bracelet in the form of a combination of high-modulus and low-modulus threads oriented in different directions, or a scheme for using a single-strand high-modulus cord fabric. Various joint combinations of the proposed schemes are also possible.
При нагружении баллона внутренним давлением браслеты - ограничители, подвергаются резко выраженным градиентам деформаций, которые приводят к возникновению продольных и поперечных напряжений сдвига между ними и перекрещивающимися слоями композиционного материала. Эти напряжения могут приводить к образованию трещин в композите, оказывая отрицательное воздействие на срок службы баллона. Из механики известно, что рассматривая картину включения осевой жесткости браслетов - ограничителей и композиционного материала силовой оболочки минимальное расстояние необходимое для исключения отмеченного трещинообразования должно равняться минимум 3 - 5 толщинам стенки композиционного материала или соотнося с толщиной стенки лейнера это отношение должно составлять не менее 15 - 20. Из этих соображений ширина локального компенсатора в лейнере должна быть не менее 30 - 40 толщин стенки лейнера.When the cylinder is loaded with internal pressure, the bracelets, the limiters, are subjected to pronounced deformation gradients, which lead to the appearance of longitudinal and transverse shear stresses between them and the intersecting layers of the composite material. These stresses can lead to cracking in the composite, adversely affecting the life of the balloon. It is known from mechanics that considering the pattern of inclusion of the axial stiffness of bracelets - stoppers and the composite material of the power shell, the minimum distance necessary to exclude marked cracking should be at least 3 - 5 wall thicknesses of the composite material or correlating with the wall thickness of the liner this ratio should be at least 15 - 20 For these reasons, the width of the local compensator in the liner should be at least 30 to 40 liner wall thicknesses.
Очевидно, что при выполнении компенсатора необходимо создание специальной формы его поверхности, которая бы исключала влияние моментных деформаций в материале лейнера. К таким поверхностям относятся поверхности, которые в механике называются нодоидными и ундулоиднымиObviously, when performing the compensator, it is necessary to create a special shape of its surface, which would exclude the influence of moment strains in the liner material. Such surfaces include surfaces, which in mechanics are called nodoid and unduloid.
Образующие нодоидных и ундулоидных оболочек представлены на фиг. 6 описываются в параметрической форме следующим образом:
Figure imgf000009_0001
The generators of the nodoid and unduloid membranes are shown in FIG. 6 are described in parametric form as follows:
Figure imgf000009_0001
где '^ гi)//"i — модуль эллиптического интеграла, * — дополнительный модуль, F, E - эллиптические интегралы 1-го и 2-го рода,where '^ r i) / / " i is the module of the elliptic integral, * is the additional module, F, E are elliptic integrals of the first and second kind,
Figure imgf000009_0002
— параметр, характеризующий кривую образующей , i — радиус цилиндрической части оболочки.
Figure imgf000009_0002
Is the parameter characterizing the generatrix curve, i is the radius of the cylindrical part of the shell.
При 0
Figure imgf000009_0003
> гi
At 0
Figure imgf000009_0003
> r i
оболочка носит название нодоидной, при » оболочка становится сферической. Необходимо отметить, что образующая нодоида (ундулоида) описывается фокусом эллипса (гиперболы), если катить его по прямой линии. Такие оболочки обладают максимальным объемом, имеют минимальную площадь поверхности, а угол наклона касательной к образующей в них стремится к нулю по мере приближения к месту стыка с цилиндрической или какой-либо другой оболочкой.the shell is called a nodoid, when the shell becomes spherical. It should be noted that the generatrix of the nodoid (unduloid) is described by the focus of the ellipse (hyperbola), if you roll it in a straight line. Such shells have a maximum volume, a minimum surface area, and the angle of inclination of the tangent to the generatrix in them tends to zero as they approach the junction with a cylindrical or some other shell.
Нодоидные, ундулоидные оболочки при нагружении их внутренним давлением обладают свойством равнопрочности и имеют преимущество по прочности в сравнении с эллиптическими и сферическими оболочками, уровень возникающих напряжений в них при данном виде нагружения значительно ниже. Одним из характерных свойств рассматриваемой оболочки, как легко заметить, является и то, что по мере приближения к месту стыка с цилиндром, имеется достаточно плавное сопряжение оболочки с ним и напряжения изгиба в стыке практически отсутствуют, то есть полностью исключается влияние краевых эффектов.Nodoid, unduloid shells when loaded with internal pressure have the property of equal strength and have an advantage in strength compared with elliptical and spherical shells, the level of stresses arising in them with this type of loading is much lower. One of the characteristic properties of the shell under consideration, as it is easy to notice, is that when approaching the junction with the cylinder, there is a fairly smooth conjugation of the shell with it and bending stresses in the joint are practically absent, that is, the influence of edge effects is completely eliminated.
Использование такой формы поверхности компенсатора позволяет исключить появление локальных зон деформаций в лейнере и тем самим значительно повысить его надежность в эксплуатации. Таким образом, выполняя конструкцию баллона по приведенной схеме обеспечивается практически полностью однородная структура оболочки лейнера и исключается влияние сварного шва на работоспособность конструкции баллона в целом.The use of such a shape of the surface of the compensator eliminates the appearance of local zones of deformation in the liner and thereby significantly increase its reliability in operation. Thus, performing the design of the cylinder according to the above diagram provides an almost completely homogeneous structure of the liner shell and excludes the influence of the weld on the operability of the cylinder structure as a whole.
Функционирование баллона высокого давления предлагаемой конструкции заключается в наполнении его текучей средой /жидкостью или газом/ до требуемого уровня давления, хранении, транспортировании, опорожнении, последующем новом наполнении, расходовании текучей среды, т.е. в повторении действий и операций с многократным циклическим нагружением.The functioning of the high-pressure cylinder of the proposed design consists in filling it with a fluid / liquid or gas / to the required pressure level, storage, transportation, emptying, subsequent new filling, expenditure of fluid, i.e. in the repetition of actions and operations with multiple cyclic loading.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
С созданием предложенного устройства появилась реальная возможность использовать сосуды высокого давления из разных материалов с использованием сварной тонкостенной металлической внутренней оболочки - лейнера. Изготовление и испытание сосудов высокого давления с предложенным лейнером для их герметизации подтвердили их высокую надежность и эффективность. Настоящее изобретение может быть использовано в портативных кислородных дыхательных аппаратах альпинистов, спасателей, в переносных изделиях криогенной и противопожарной техники, системах газообеспечения и автомобильной технике. With the creation of the proposed device, there was a real opportunity to use high-pressure vessels of various materials using a welded thin-walled metal inner shell - liner. The manufacture and testing of pressure vessels with the proposed liner for their sealing confirmed their high reliability and efficiency. The present invention can be used in portable oxygen breathing apparatus of climbers, rescuers, in portable products of cryogenic and fire fighting equipment, gas supply systems and automotive equipment.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Металло композитный баллон высокого давления, характеризующийся тем, что содержит тонкостенный металлический сварной лейнер и внешнюю силовую оболочку из композитного материала, образованную комбинацией групп слоев высокомодульных и низкомодульных нитей армирующих материалов, ориентированных в спиральных и окружных направлениях, при этом в зоне кольцевого сварного шва в обечайке лейнера выполнен кольцевой линзовый компенсатор, а в структуре стенки композитной силовой оболочки баллона над линзовым компенсатором установлен, по меньшей мере, один кольцевой браслет - ограничитель осевых деформаций жестко скрепленный по всей поверхности с независимыми группами непрерывных армирующих нитей, причем его ширина превышает ширину компенсатора, а количество браслетов- ограничителей определяется из условия ограничения величины осевой деформации компенсатора и упругости используемого материала.1. Metal-composite high-pressure cylinder, characterized in that it contains a thin-walled metal welded liner and an external power shell made of composite material formed by a combination of groups of layers of high-modulus and low-modulus threads of reinforcing materials oriented in spiral and circumferential directions, while in the zone of the annular weld an annular lens compensator is made in the liner shell, and is installed in the structure of the wall of the composite power shell of the cylinder above the lens compensator, shey least one annular bracelet - axial deformation limiter fixedly bonded over the entire surface with independent groups of continuous reinforcing filaments with a width greater than the width of the compensator and the amount brasletov- constraints determined from the condition of axial strain limit value compensator and elasticity of the material used.
2. Баллон по п.l, в котором образующая поверхность линзового компенсатора выполнена в форме поверхности, состоящей из двух нодоидов, соединенных сварным швом.2. The cylinder according to claim 1, wherein the forming surface of the lens compensator is made in the form of a surface consisting of two nodoids connected by a weld.
3. Баллон по п.l, в котором образующая поверхность линзового компенсатора выполнена в форме поверхности состоящей из частей торообразных поверхностей с радиусами их сечений, составляющих 5-7 высот линзового компенсатора.3. The cylinder according to claim 1, wherein the forming surface of the lens compensator is made in the form of a surface consisting of parts of toroidal surfaces with radii of their cross sections amounting to 5-7 heights of the lens compensator.
4. Баллон по п.l, в котором линзовый компенсатор имеет, по меньшей мере, один окружной гребень, расположенный в сечении сварного шва.4. The cylinder according to claim 1, wherein the lens compensator has at least one circumferential ridge located in the section of the weld.
5. Баллон по п.lλ или по любому из п. п. 2 - 4, в котором ширина линзового компенсатора составляет не менее 30-40 толщин оболочки лейнера5. A cylinder according to claim 1 λ or according to any one of claims 2 to 4, in which the width of the lens compensator is at least 30-40 liner shell thicknesses
6. Баллон по п.l, в котором образующая поверхность линзового компенсатора выполнена цилиндрической, при этом компенсатор частично внедрен в браслет - ограничитель осевых деформаций.6. The cylinder according to claim 1, wherein the forming surface of the lens compensator is cylindrical, and the compensator is partially embedded in the bracelet - axial strain limiter.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
7. Баллон по п.1, в котором первый от поверхности лейнера браслет- ограничитель осевых деформаций имеет меридиональную кривизну, по существу совпадающую с меридиональной кривизной компенсатора, а последующие ограничители располагаются параллельно первому в структуре композиционного материала с перевязкой армирующими нитями композитной оболочки.7. The bottle according to claim 1, in which the first from the surface of the liner bracelet-limiter of axial deformation has a meridional curvature substantially coinciding with the meridional curvature of the compensator, and the subsequent stoppers are parallel to the first in the structure of the composite material with ligation of the composite shell reinforcing threads.
8. Баллон по п.l в котором что кольцевые браслеты - ограничители осевых деформаций выполнены с различными коэффициентами продольной и поперечной деформации.8. A cylinder according to claim 1, wherein the ring bracelets are axial strain limiters made with different longitudinal and transverse strain coefficients.
9. Баллон по п.l, в котором кольцевые браслеты - ограничители осевых деформаций выполнены из одностренговой высокомодульной кордной ткани.9. The bottle according to claim 1, wherein the ring bracelets are axial deformation limiters made of single-strand high-modulus cord fabric.
10. Баллон по п.l, в котором кольцевые браслеты - ограничители осевых деформаций выполнены из комбинации высокомодульных и низкомодульных групп гибких непрерывных нитей.10. The cylinder according to claim 1, wherein the ring bracelets are axial deformation limiters made of a combination of high-modulus and low-modulus groups of flexible continuous threads.
11. Баллон по п.10, в котором группа высокомодульных нитей выполнена из металлических кордных нитей, а группа низкомодульных нитей - из нитей стекловолокна.11. The bottle of claim 10, in which the group of high-modulus threads is made of metal cord threads, and the group of low-modulus threads is made of fiberglass threads.
12. Баллон по п.10, в котором группа высокомодульных нитей выполнена из высокомодульных угольных нитей, а группа низкомодульных нитей - из нитей полиамида.12. The cylinder of claim 10, in which the group of high-modulus threads is made of high-modulus carbon threads, and the group of low-modulus threads is made of polyamide threads.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
PCT/RU2009/000232 2009-05-14 2009-05-14 Metal-to-composite high-pressure cylinder WO2010131990A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2009/000232 WO2010131990A1 (en) 2009-05-14 2009-05-14 Metal-to-composite high-pressure cylinder
EP09844705.5A EP2461081A4 (en) 2009-05-14 2009-05-14 Metal-to-composite high-pressure cylinder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2009/000232 WO2010131990A1 (en) 2009-05-14 2009-05-14 Metal-to-composite high-pressure cylinder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010131990A1 true WO2010131990A1 (en) 2010-11-18

Family

ID=43085206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000232 WO2010131990A1 (en) 2009-05-14 2009-05-14 Metal-to-composite high-pressure cylinder

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2461081A4 (en)
WO (1) WO2010131990A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3030679B1 (en) * 2014-12-18 2017-12-08 Atmostat ULTRA THIN LINER PRESSURIZED GAS TANK
CN104948901B (en) * 2015-06-09 2017-10-20 湖北三江航天江北机械工程有限公司 The manufacture method of HTHP gas cylinder with thin-wall metal inner lining structure

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002160C1 (en) * 1991-09-03 1993-10-30 Научно-производственное предпри тие "Темп" Metal-plastic pressure vessel
RU2077682C1 (en) * 1994-04-29 1997-04-20 Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Поиск" Composite high-pressure gas cylinder
RU2140602C1 (en) * 1999-01-29 1999-10-27 Тадтаев Владимир Ираклиевич Composite pressure balloon and composite pressure balloon manufacture method
RU2205330C1 (en) * 2001-10-04 2003-05-27 Тадтаев Владимир Ираклиевич High-pressure composite bottle and method of its manufacture
WO2004029504A1 (en) * 2002-09-26 2004-04-08 Vladimir Iraklievich Tadtaev High-pressure composite cylinder and method for the production thereof
US20050006394A1 (en) * 2003-06-12 2005-01-13 Kazuo Fujihara High-pressure gas container

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3655468A (en) * 1964-08-06 1972-04-11 Owens Corning Fiberglass Corp Fluid-handling constructions, apparatus and methods of production
US4552281A (en) * 1984-06-29 1985-11-12 Owens-Corning Fiberglas Corporation Glass fiber reinforced resin tank with particular joint structure
US20040026431A1 (en) * 2002-01-18 2004-02-12 Jones Brian H Low weight high performance composite vessel and method of making same
US7803241B2 (en) * 2002-04-12 2010-09-28 Microcosm, Inc. Composite pressure tank and process for its manufacture
JP4599118B2 (en) * 2004-08-30 2010-12-15 富士重工業株式会社 Fuel tank
US7287663B2 (en) * 2005-01-05 2007-10-30 Amtrol Inc. Lined pressure vessel and connector therefor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2002160C1 (en) * 1991-09-03 1993-10-30 Научно-производственное предпри тие "Темп" Metal-plastic pressure vessel
RU2077682C1 (en) * 1994-04-29 1997-04-20 Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Поиск" Composite high-pressure gas cylinder
RU2140602C1 (en) * 1999-01-29 1999-10-27 Тадтаев Владимир Ираклиевич Composite pressure balloon and composite pressure balloon manufacture method
RU2205330C1 (en) * 2001-10-04 2003-05-27 Тадтаев Владимир Ираклиевич High-pressure composite bottle and method of its manufacture
WO2004029504A1 (en) * 2002-09-26 2004-04-08 Vladimir Iraklievich Tadtaev High-pressure composite cylinder and method for the production thereof
US20050006394A1 (en) * 2003-06-12 2005-01-13 Kazuo Fujihara High-pressure gas container

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2461081A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2461081A4 (en) 2016-01-06
EP2461081A1 (en) 2012-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8602250B2 (en) Storage vessel and method of forming
US7147124B2 (en) Containers and methods for containing pressurized fluids using reinforced fibers and methods for making such containers
US4113132A (en) Wire-wrapped cylindrical prestressed structures
US2652943A (en) High-pressure container having laminated walls
US20110139796A1 (en) High-pressure container
AU2015212419B2 (en) Improved method to produce high-resistance composite vessels with inner metal liner and vessels made by said method
NO312483B1 (en) Flexible, lightweight composite pipe for high pressure oil and gas applications
US5194110A (en) Method of preventing rupture of storage tanks
WO2010131990A1 (en) Metal-to-composite high-pressure cylinder
US7699187B2 (en) End fitting for pressure vessel
RU2432521C2 (en) Metal composite high pressure vessel
RU2187746C2 (en) Metal liner, high-pressure bottle made form metal-filled plastic (versions) and method of manufacture of high-pressure bottle from metal- filled plastic
WO2004096649A2 (en) Composite reservoir for pressurized fluid
RU2358187C2 (en) High-pressure all-composite cylinder
EP2716957B1 (en) High-pressure vessel made of composite materials
JP2004084915A (en) Fiber reinforced pressure vessel and method of manufacture
RU2268427C2 (en) High pressure cylinder
RU2757315C1 (en) High pressure metal composite cylinder
RU2482380C2 (en) High pressure bottle from composite materials
Faddoul Structural considerations in design of lightweight glass-fiber composite pressure vessels
WO2023058614A1 (en) Accumulator for high-pressure hydrogen gas
EP4215796A1 (en) A pressure vessel for storing fluid
JP2002168396A (en) Pressure vessel
JP2005529286A (en) IMPROVED CONTAINER AND METHOD USING REINFORCING FIBER FOR CONTAINING PRESSURED FLUID AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
Fryer et al. Stresses and Deflection

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09844705

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009844705

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE