Способ сборки многослойных сосудов сверхвысокого давления из элементов

 

СПОСОБ СБОРКИ МНОГОСЛОЙНЫХ СОСУДОВ СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ, заключающийся в том, что сопрягаемые поверхности элементов сосуда обрабатывают на конус после чего запрессовывают один в другой, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы сосуда за счет изменения коэффициента трения сопрягаемых поверхностей, перед запрессовкой на 15-30% высоты поверхности внутреннего элемента у нижнего основания наносят порошок окиси железа, а на остгшьную поверхность наносят порошок дисульфида молибдена. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(5Д В 23 Р 11/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3391925/25-27 (22) 25.01.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) Я.И.Шурин и И.И.Яковлев (71) Институт неорганической химии

СО AH СССР (53) 658. 515 (088. 8) (56) 1. Пью X. Механические свойства материалов под высоким давлением, вып. 1, М., "Мир", 1973, с. 86-87.

2. Гажа Г.П. Расчет сосудов сверхвысокого давления. Киев, 1971, с. 72. (54)(57) СПОСОБ СБОРКИ МНОГОСЛОЙНЫХ

СОСУДОВ СВЕРХВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ

ЭЛЕМЕНТОВ, заключающийся в том, что сопрягаемые поверхности элементов сосуда обрабатывают на конус- после чего запрессовывают один в другой, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы сосуда за счет изменения коэффициента трения сопрягаемых поверхностей, перед запрессовкой на 15-ЗОВ высоты поверхности внутреннего элемента у нижнего основания наносят порошок окиси железа, а на остальную поверхность наносят порошок дисульфида молибдена.

1082602

Изобретение относится к механосборочному производству, в частности к сборке гидравлических и газовых компрессоров сверхвысокого давления, а также к жидкостным и газовым установкам сверхвысокого давления различ ного назначения.

Известен способ сборки сосудов сверхвысокого давления иэ элементов, запрессованных с натягом один в другой (1) . 10

Известен способ сборки многослойных сосудов сверхвысокого давления из элементов, запрессованных с натягом один н другой, заключающийся в том, что сопрягаемые поверхности эле- 15 ментов сосуда перед запрессовкой обрабатываются на конус (2j .

Однако известные способы скрепления конических элементов н многослойном сосуде при сверхвысоких данле- 20 ниях не обеспечивают внутреннему элементу стабильное положение даже при самых малых углах конусности посадочных поверхностей. Это обусловлено тем, что н процессе нагружения сосуда давлением внутренний элемент изменя "T свою первоначальную форму.

Происходит увеличение диаметра с искривлением понерхности вдоль образующей конуса, причем самое большое искр вление поверхности происходит н средней части элемента, что влечет за собой одновременно и укорачивание д ин.:.. элемента. В результате посадочая поверхность внутреннего элемен;-а смещается относительно посадоч:;ой поверхности ннешнегo элемента.

Ло ле с:-ятия давления первоначальная форма в утр:-ннего элемента носстанавл .нге-ся, однако н исходное положение элеме:- т не возвращается этому 40 препятс-нуют силы трения. Повторе:ие ц:I;;лон нагружения и разгрузки не еT к накоплению смещений и, соответственно, к самораспрессонке. В результате внутренний элемент посте- 45 пенно лишается поцдержки внешнего з :емента,:ru и приводит к преждевременному разрушению сосуда. Таким образо.", следствием этого явления будет не..олгонечность сосуда. 50 цель нзоб.-.е=ения — повышение сро ка с -,ужбы сосуда за счет изменения коэф " !II!ента трения сопрягаемых по нерхностей, указанная цель достигается тем, что -aãë,c;Io способу сборки многое.l!ойн:=х сосудон сверхвысокого данлен:!ÿ нэ элементов, заключающемуся н T-îì, арво сопрягаемые поверхности з .e;:ILûTa=-. r"îñóäà обрабатынают на ко- бО нус, r!ccrc:е чего эапрессонынают один н другой, перед эапрессовкой на 1530=. высоты поверхности внутреннего элемента у нижнего основания нанося = пороше c окиси железа, а на остальную поверхность наносят порошск дисульфида молибдена .

Покрытие сопрягаемых поверхностей элементов сосуда веществами, отличающимися коэффициентами внутреннего трения, приводит к изменению углов трения вдоль образующей конуса. В местах наиболее интенсивного смещения поверхностей он сведен .к минимальному, а в местах наименьшего смещения он сведен к максимальному. Это в конечном итоге придает стабильное положение ннутреннему элементу. Оптимальное соотношение поверхностей, покрываемых тем и другим веществом, определить расчетным путем очень сложно. Поэтому близкие к оптимальному соотношения определены экспериментально.

Так как в практике широко применяются самотормозящиеся поверхности с величинами конусности 1:15, 1:20, 1:30, 1:50, то соотношения определены для самой большой величины и для самой малой. 30% высоты поверхности, покрываемой окисью железа, соответствует конусности 1:15, а 15% поверх. ности, покрываемой окисью железа, соответствует конусности 1:50.

На чертеже изображен продольный разрез сосуда, с помощью которого реализуется способ.

Конические элементы сосуда скреплены между собой с помощью слоя дисульфида молибдена и слоя окиси железа. Вещества, находящиеся между элементами сосуда выгодным образом перераспределяют силы трения вдоль образующей конуса, что и придает стабильное положение элементам при самых больших давлениях Р в сосуде.

Пример 1. Изготовлен двухслойный сосуд, внутренний элемент которого выполнен иэ высокопрочного хрупкого материала марки ХВГ с конусностью 1:15. 30% высоты посадочной поверхности внутреннего элемента у основания покрыто порошком окиси же1леза марки ЧДА, который наносился кисточкой . Остальная часть посадочной поверхности покрыта таким же образом порошком дисульфида молибдена марки МЧ-Ф. С целью лучшего прилипания к поверхности порошок окиси железа перед нанесением смешинался с водой в пропорции примерно 2:1, а порошок дисульфида молибдена — с маслом марки Индустриальное 20 в той же пропорции.

Для получения сравнительных данных изготовлен двухслойный сосуд, конические элементы которого скреплены известным способом. Оба сосуда были подвергнуты испытаниям на цикли. ческую прочность. Сосуды нагружались давлением до 15 кбар, выдерживались несколько секунд под этим данлением и разгружались. И так до разрушения.

1082602

Составитель A.Êècåëåâà

Редактор Е.Папп Техред M.Tenep Корректор А.Дзятко

Заказ 1635/13 Тираж 1037 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Г

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Испытания каждого из сосудов повторялись дважды.

В результате сосуд, в котором конические элементы скреплены с помощью веществ, изменяющих угол трения вдоль образующей, выдерживал 1800 циклов нагружений, а сосуд, в котором .конические элементы скреплены известным способом — 60 циклов нагру. жений.

Пример 2. Изготовлен двухслойный сосуд, внутренний элемент которого выполнен из прочного пластичного материала марки 40 X с конус.ностью 1:15. 30В высоты поверхности внутреннего элемента у основа- 15 ния было порошком окиси железа марки ЧДА, остальная часть посадочной поверхности покрыта порошком дисульфида молибдена марки МЧ-Ф.

Для получения сравнительных данных70 изготовлен двухслойный сосуд, конические элементы которого скреплены известным способом. Оба сосуда были ,подвергнуты испытаниям на циклическую прочность. Сосуды нагружались 75 давлением до 15 кбар, выдерживались под давлением несколько секунд и раз ° гружались. И так до разрушения. Ис:— пытания каждого из сосудов повторялись дважды.

В результате сосуд, в котором ко нические элементы скреплены с помощью веществ, измен йощих угол трения вдоль образующей, выдерживал 1600 циклов нагружений, а сосуд, в котором конические элементы скреплены известным способом — 400 циклов нагружений.

Предлагаемый способ сборки многослойных сосудов сверхвысокого давления, по сравнению с базовым, принятым за прототип, показал, что в случае, когда внутренний элемент выпол" нен из высокопрочного хрупкого материала, срок службы сосуда увеличивается примерно в 30 раз, а в случае, когда внутренний элемент выполнен из прочного пластичного материала, срок службы сосуда увеличивается примерно в 4 раза, т.е. срок службы сосуда определяется лишь естественной усталостной прочностью элементов.