Способ кашеварова изготовления баллона для хранения сжатых газов

 

Использование: в области химического машиностроения, в частности к изготовлению баллонов для хранения сжатых газов. Сущность изобретения: способ изготовления баЛлона для хранения сжатых газов включает обмотку внутренней оболочки полосами из стекловолокна с последующим соединением их тепловой обработкой. Полосы изготавливают путем прокатки волокон при температуре пластической деформации стекловолокна с получением ленточек, после на них напыляют резаное стекловолокно с перпендикулярным расположением относительно лентсйки при температуре не более температуры плавления резаного стекловолокна и прокатывают с получением стеклополотна, при этом температура плавления резаного стекловолокна ниже температуры плаШёнШ бтёк/ктлохна ленточки. Укладывают стекловолокно в несколько слоев и штампуют при температуре пластической деформированием слоев стеклополотна. Многослойное стеклополотно пропитывают лаком и при обмотке внутренней оболочки в последней поддерживают избыточное давление и стягивают ее тросами. Цикл обмотки осуществляют в несколько слоев последовательно в каждом из трех взаимноперпендикулярных направлений со смазкой клеем после обмотки в каждом из направлений и со вставкой прокладки на ребра и углы изготовляемого баллона. Обмотку осуществляют в несколько циклов. 4 з.п.ф-лы, 8 ил. w Ё -ч ю ON СЛ 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 17 С 1/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4782313/26 (22) 16.01.90 (46) 30.01.93. Бюл. ¹ 4 (75) Ю.Б.Кашеваров (56) Заявка Франции ¹ 2088342, кл. F 17 С 1/00, 1972, (54) СПОСОБ КАШЕВАРОВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛЛОНА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ СЖАТЫХ

ГАЗОВ (57) Использование: в области химического . машиностроения, в частности к изготовлению баллонов для хранения сжатых газов.

Сущность изобретения; способ изготовления баллона для хранения сжатых газов включает обмотку внутренней оболочки полосами из стекловолокна с последующим соединением их тепловой обработкой. Полосы изготавливают путем прокатки волокон при температуре пластйческой деформации стекловолокна с получением ленточек, после на них напыляют резаное

Изобретение относится к химическому машиностроению и в частности к изготовлению баллонов для хранения сжатых газов. ,. Известны баллоны цилиндрической . формы, получаемые путем обмотки полосами из стекловолокна с последующим соединением их тепловой обработкой.

Однако цилиндрическая форма баллонов не всегда удобна в эксплуатации и имеет отношение объема баллона к его поверхности (а следовательно, к его массе) „„ЯЦ „„1791658 А1 стекловолокйо с перпендикулярным расположением относительно ленточки при температуре не более температуры плавления резаного стекловолокна и прокатывают с получением стеклополотна, при этом температура плавления резаного стекловолокйа ниже температуры плавлен4я стекловолокна ленточки. Укладывают стекловолокно в несколько слоев и штампуют при температуре пластической деформированием"слоев стеклополотна. Многослойное стеклополотно пропитывают лаком и при обмотке вйутренней оболочки e последней поддерживают избыточное давление и стягивают ее тросами. Цикл обмотки осуществляют в несколько слоев последовательно в каждом из трех взаимноперпендикулярных направлений со смазкой клеем после обмотки в каждом из направлений и со вставкой прокладки йа ребра и углы изготовляемого баллона, Обмотку осуществляют в несколько циклов. 4 з.п.ф-лы, 8 ил. далекое от оптимального, К тому же торцевые стороны баллона имеют повышенную сложность изготовления, а стенки баллона, воспринимающие всю нагрузку от сжатого газа, имеют большую толщину — большую массу.

Цель изобретения — снижение массы и стоимости баллона, Цель достигается тем, что поверхность баллона в виде параллелепипеда выполнена в виде участков сферической поверхно-

1791658

15

25

40

3 сти, стыки которых стянуты тросами из стекловолокна со стыками противоположных сторон баллона. При этом сферические поверхности штампуются из стеклополотна при температуре пластической деформации стекловолокна, На фиг.1 изображен общий вид баллона сверху; на фиг,2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг,З.-":развертка поверхности баллона вдоль сечения по А-А; на фиг.4- устройство

1,частй штампа для изготовления баллона в увеличенном виде по отношению к фиг,2; на фиг.5 — узел на фиг,2 (увеличено по отношению к фиг.1, 2 и 3); на фиг.б — сечение Б-Б на фиг,5; на фиг.7 - сечение В-В на фиг,5; на фиг.8 — узел !! на фиг.2 (увеличено по отношению к фиг.1, 2 и 3), Баллон имеет корпус, наружная часть которого выполнена в виде сферических по. верхностей наружной оболочки 1 из стекло.полотна, стянутой тросами 2, которые . пропущены через отверстия 3 в этой оболочке. Внутренняя часть корпуса баллона выполнена в виде герметичной пластмассовой внутренней оболочки 4, к которой приклеена наружная оболочка 1, выполненная из многослойных полос стеклополотна, сфор, мированных (отштампованных) в ряды уча. стков сферических поверхностей 1, Тросы 2 проходят через отверстия 3 в пластмассовой герметичной внутренней оболочке 4 и в наружной оболочке сферических поверхностей 1 и закрепляются в муфтах 5, вклеенных в места стыка четырех смежных сферических поверхностей 1 над отверстиями 3. Концы тросов 2, выходящие за внутреннюю оболочку 4. из отверстий в наружной оболочке 1, расчленены на четыре ленты, имеющие сечение в виде круга с углом в 90 . Муфта 5 также имеет четыре ленты такого же сечения, которые склеиваются с лентами 6 троса 2, с лентами 7 смежных муфт 5 и с наружной оболочкой 1 вдоль стыка двух смежных сферических поверхностей 1;

Сжатый газ накачивается в баллон через ниппель со штуцером 8 известной конструкции, Ребра корпуса усиливаются цилиндрическими накладками 9, а трехгранные углы корпуса усиливаются накладками . 10 соответствующей конфигурации.

Корпус 1, тросы 2, накладки 9 и 10 изготавливаЮтся из стекловолокна, покрытого лаком и проклеенного(после штамповки деталей 1, 9 и 10) газонепроницаемым клеем имеющим близкие к стеклу коэффициенты удаления и температурного расширения, а также эластичность, необходимую по условиям работы баллона. При этом склейка стекловолокна в нити, жгуты и полотна повышает допустимую нагрузку на растяжение на 25,ь,, а проклейка стекловолокон лаком — до 80, что увеличивает прочность баллона и срок его эксплуатации

Баллон для хранения сжатых газов изготавливается следующим образом: стеклополотно изготавливается путем прокатки стекловолокон, выходящих непрерывным рядом из стеклопечей через отверстия— фильеры при температуре пластических деформаций стекловолокон, которые превращаются в ленточки с толщиной в

0,003-0,004 мм и шириной 0,02-0,03 мм, На движущийся ряд стекловолокон непрерывно напыляют резаное стекловолокно в направлении, перпендикулярном направлению движения ленточных стекловолокон, Резаное стекловолокно изготавливается из стекла с меньшей температурой плавления, чем ленточное стекловолокна. равновеликим по площади, но кругового сечения, с длиной, равной ширине полосы. При температуре пластической деформации резаного стекловолокна ленточный ряд с равномерно напыленным на него резаным стекловолокном, составляющим 1-2 $ по массе от ленточного стекловолокна, проходит между катками, которые вдавливают резаные стек- . ловолокна в междурядья ленточных волокон и расплющивают на 1/3-1/4 их толщины на ленточных волокнах, в результате чего резаное стекловолокна соединяет между собой ленточное стекловолокно в стеклополотно, масса резаного стекловолокна составляет

1-27; от массы ленточного стекловолокна и по этой причине допустимая нагрузка на растяжение стеклополотна в направлении, перпендикулярном направлению ленточного стекловолокна, составляет всего 1-2% допустимой нагрузки, совпадающей по направлению с направлением ленточного стекловолокна.

Стеклополотно укладывается машиной в полосу в виде заданного числа (до 50) слоев стеклополотна, которое непрерывной лентой протягивается вдоль полосы многократно в прямом и обратном направлениях с перегибами на торцевых краях этой полосы. далее нагревается стеклополоса до температуры, при которой ленточное стеклополотно приобретает пластичность, необходимую для штамповки сферических поверхностей корпуса баллона, связанной с деформацией изгиба и растяжения стекловолокон стеклополосы, Штамповочное устройство изображено на фиг.4, где неподвижный стол 11 опирается ножками

12 на под печи 13 и подвижный штамп 14 (на фиг.5 он изображен в поднятом положении

1791658 пунктирной и в опущенном — сплошной линией) формирует полосу стеклополотна, прижатую по краям штампа 14 к подвижной балке 15 штамповочного устройства, Опускаясь, штамп 14 формирует сферические участки поверхности 1 корпуса баллона и отверстия 3 между ними, которые образуются с помощью конусообразного штыря 16 с цилиндрическим основанием 17, При этом

Воздух, находящийся между штампом 14 и полосой 1, в процессе опускания штампа 14 выходит через радиальные отверстия 18 штампа и стола 11. При штамповке происходит одновременно соединение всех слоев стеклополотна в нераэьемную полосу 1 с помощью резаных стекловолокон, которые вдавливаются в ленточные стекловолокна каждого верхнего слоя стекпополотна, сое20 диняя между собой все слои в неразьемную стекпополосу толщиной в 0,2 мм (50 слоев по 0,003 мм с зазором между слоями, образованными резаным стекловолокном, в

0,001). 25

После сформирования сферических участков поверхности полосы 1 температура печи понижается, штамп 14 поднимается дпя беспрепятственного выдвижения сформированной полосы 1 из штэмпоаочного ус30 тройства с помощью воздуха, нагнетаемого под полусферы стола 11. Каждая из полос имеет размеры развертки каждого из трех взаимно перпендикулярных сечений баллона, увеличенных по длине на окончание 19 этих полос. Часть развертки полосы боко:вой стенки баллона обьемом 0,12 м изоз

35 бражена на фиг.3. На этой развертке изображены сферические поверхности 1, отверстия 3, границы 20 сферических повер40 хностей 1 и плоскости 21, пунктирные линии

22 перегиба плоскостей 21 в цилиндрическую поверхность с образованием двугранных "углов" баллона. Начала и конец полосы

1 образованы торцевыми обрезами 23 по 45 дугам 20 больших кругов, боковые края полосы образованы прямолинейным обрезом

24. Смежные сферические поверхности 1 пересекаются между собой по дугам 25 малых кругов, которые расположены в плоско50 стях, перпендикулярных плоскости чертежа (плоскости дуг 20 больших кругов). Штамп

14 и стол 11 имеют по линии 25 пересечения смежных сферических поверхностей 1 плавный переход от одной сферической поверхности 1 к другой по радиусу, равному радиусу кругового сечения троса 2, Дпя дальнейшего применения способа изготовления баллона используется технологический баллон, имеющий наружную штамп 14 своим краем одновременно опу- 10 скает все полосу 1 с подвижной балкой 15. форму, тождественную внутренней форме изготовляемого баллона, Технологический баллон выполнен иэ пластмассовой оболочки, армированной стеклопопотном и наполненной через ниппель сжатым воздухом до давления в 2-3 атм. Штуцер с ниппелем 8 приклеивается с наружной стороны оболочки 4.

Одновременно с изготовлением стеклополосы производится изготовление технологического баллона, который является также внутренней герметичной пластмассовой оболочкой 4 изготовляемого баллона.

Оболочка 4 склеивается из двух половинок после того, как внутрь ее будут вмонти- рованы тросы 2. Тросы 2 оканчиваются лентами 6, соединенными в местах сопряжения четырех смежных сферических поверхностей 1. Оболочка 4 приклеивается к основанию конусной обмотки 26 троса 2, препятствующей его разделению на четыре ленты в месте прикпейки к тросу 2 оболочки

4, На оболочку 4 наматывается как на технологический баллон в каждом иэ трех взаимно перпендикулярных направлениях в принятой очередности соответствующие полосы. При этом торцевой обрез 23 первой полосы устанавливается на технологическом баллоне так, чтобы пунктирная линия

22 перегиба совпала с ребром технологического баллона. Верхняя поверхность торцевой части полосы между линиями 22 и 23 смазывается клеем с таким расчетом, чтобы она приклеилась к нижней поверхности полосы при первом ее обороте вокруг технологического баллона. Затем производится еще один оборот вокруг технологического баллона данной полосой, что соответствует ее длине. При этом соответствующим натягом полосы 9 и ее обжигом достигается совпадение отверстий 3 с выступающими концами тросов 2 и отверстий для штуцера с ниппелем 8 и сферических поверхностей 1 последующего оборота полосы с ее предшествующим оборотом вокруг технологического баллона. Окончание полосы между линиями 22 и 23 с нижней поверхности смазываются клрем и прижимаются к предшествующему слою намотки этой полосы.

Производится намотка на технологический баллон второй полосы в направлении, перпендикулярном первой уже намотанной полосе, поверх этой первой полосы в местах их пересечения, Намотка производится в порядке ранее указанных действий с той лишь разницей, что торцевая часть начала полосы приклеивается к боковой стороне первой полосы между линиями 20 и 24, об1791658 раэуя ребро перегиба по линии 24 первой полосы.

Производится намотка на технологиче. ский баллон аналогичным способом третьей полосы в направлении, перпендикулярном нап равлен и ю намотки двух полос.

Поверхность баллона, полученная в результате обмотки полосами технологического баллона в трех взаимно перпендикулярных направлениях, тщательно смазывается специальным газо- и влагонепроницаемым клеем, на ребра баллона наклеиваются накладки 9; на углы баллона накладки 10, наружная поверхность которых также смазывается клеем,:На атом заканчивается первый цикл обмотки корпуса баллона. Таких циклов может быть более трех (три минимум) в зависимости от требуемой прочности и надежности при эксплуатации баллона, Для каждого цикла намотки изготавливается свой размер полосы с учетом увеличивающееся толщины корпуса баллона за счет увеличения размеров наружной поверхности после каждого цикла обмотки корпуса 1 баллона. После завершения обмотки корпуса баллона концы тросов 2 расчленяются на четыре ленты 6, которые приклейваются к наружной поверхности обмоткй 1 корпуса баллона и склеиваются торцами с торцами лент 7 смежных муфт 5, Затем вставляется смазанная клеем муфта 5 с лентами 7 так, чтобы муфта 5 вошла своей вер-. шиной в разрез лент 6, à ее ленты 7 соединились Gbi с лентами 6 троса 2 и лентами 7 смежных муфт по радиальным плоскостям секторов, образуя с ними в сечении половину круга.

Изготовленный баллон в зависимости от условий его применения покрывается поверх клея лаком или пластмассой для предохранения проклеенного стеклополотна, образующего поверхность его корпуса, от механических повреждений.

Формула изобретения

1. Способ изготовления баллона для

5 хранения сжатых газов, включающий обмотку внутренней оболочки полосами из стекловолокна с последующим соединением их тепловой обработкой, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и стоимо10 сти баллона, полосы изготавливают путем прокатки волокон при температуре пластической деформации с получением ленточек, затем на них напыляют резаное стекловолокно с перпендикулярным его расположе15 нием относительно ленточки при температуре, близкой к температуре плавления резаного стекловолокна, и прокатывают с получением стеклополотна, при этом температура плавления резаного стеклово20 локна ниже температуры плавления стекловолокна ленточек.

2, Способ по п.1, о т л и ч à ю шийся тем, что укладывают стеклополотно в несколько слоев и штампуют на нем при тем25 пературе его пластической деформации сферические участки с одновременным соединением слоев.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и-,. и с я тем, что многослойное стеклополотно

30 пропитывают лаком и при обмотке во внутренней оболочке поддерживают избыточное давление и стягивают ее тросами изнутри.

4. Способпо пп.1-3, отлича ющи йся

35 тем, что цикл обмотки осуществляют в несколько слоев последовательно в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений со смазкой клеем полотна после обмотки в каждом из направлений и со вставкой

40 прокладок на ребра и углы иэготавливаемого баллона.

5, Способ по пп,1 — 4, о т л и ч а ю щ и и ся тем, что обмотку осуществляют в несколько циклов.

3791658

Фиг. 2

1791658

1791658

902 5

02.1

Составитель Ю,Кашеваров фЦЯ 8

Тех е M.Ìî гентал Ко екто А.К

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 р д р рр р 030put3

Заказ 144 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5