Сосуд давления из композиционного материала

 

Сущность изобретения заключается в установке в сосуде между силовой и герметизирующей оболочками в районе фланца штуцера дополнительной шайбы с заостренными штырями, обеспечивающими жесткую механическую связь штуцера с силовой оболочкой и исключающими его проворот. 3 ил.

Изобретение касается конструкции сосудов давления, изготавливаемых из композиционных материалов (КМ) методом намотки и применяемых в автомобилестроении, авиакосмической технике, а также в химической, нефтегазодобывающей и других отраслях промышленности. Известна конструкция сосуда давления, включающая внутреннюю герметизирующую оболочку, выполненную из эластичного полимерного материала, наружную силовую оболочку, полученную намоткой высокопрочных, покрытых полимерным связующим нитей на удаляемую технологическую оправку, а также двух соосных металлических штуцеров с накладными шайбами и резьбовыми гайками [1,2] Штуцера в сосудах давления выполняются с большими фланцами, располагаемыми во внутренней полости емкости. Между этими фланцами и накладными шайбами при помощи резьбовой гайки, навертываемой на наружный диаметр штуцера, защемляются герметизирующая и силовая оболочки.

Недостатками такой конструкции из КМ являются ненадежность процесса эксплуатации изделия и высокая вероятность его повреждения при навинчивании на штуцер уплотнительной заглушки или арматуры от магистрали, отводящей газ или жидкость, находящиеся в сосуде под давлением. Неисправимое повреждение сосуда давления заключается в потере им герметичности при провороте штуцера относительно самого сосуда, так как он закреплен в герметизирующей и силовой оболочках только при помощи сил адгезии материалов, из которых они выполнены, к поверхности фланца штуцера, а чаще всего эти силы невелики.

В предлагаемом сосуде давления между эластичной герметизирующей и силовой композитной оболочками перед намоткой устанавливается дополнительная шайба с лысками на внутреннем диаметре и заостренными штырями на поверхности, соприкасающейся с наматываемой силовой оболочкой. Аналогичные ответные лыски заранее отфрезеровываются на штуцере в зоне его контакта с дополнительной шайбой.

На фиг.1 изображен сосуд давления из КМ сферической формы; на фиг.2 проекция дополнительной шайбы разрез; на фиг.3 разрез А-А на фиг.2.

Составные элементы композитного сосуда давления обозначены следующими позициями: 1 эластичная герметизирующая оболочка, 2 силовая оболочка из однонаправленных высокопрочных нитей, полученная методом их намотки на вращающуюся технологическую оправку, 3 металлический штуцер с фланцем, 4 шайба, накладываемая на силовую оболочку, 5 гайка, навинчиваемая на штуцер, 6 дополнительная шайба, накладываемая на герметизирующую оболочку, 7 плоские поверхности на внутреннем диаметре шайбы, 8 заостренные штыри, 9 условный контур силовой оболочки сосуда давления расчетной толщины h.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Перед намоткой силовой оболочки 2 на штуцер 3 надевается дополнительная шайба 6, соприкасающаяся гладкой поверхностью с эластичной герметизирующей оболочкой 1, а поверхностями 7 с ответными аналогичными лысками на штуцере 3. Запрессованные в дополнительную шайбу 6 заостренные штыри 8 выступают над поверхностью шайбы, соприкасающейся с силовой оболочкой на величину h (1-2) мм. При намотке армирующие нити укладываются слоями между штырями до тех пор, пока не будет достигнута расчетная толщина h, а так как высота штырей меньше этой величины, они оказываются полностью замотанными и после отверждения полимерного связующего плотно заделанными в композитной силовой оболочке. После окончания намотки силовой оболочки перед проведением в электропечи процесса полимеризации на штуцер 3 устанавливается накладная шайба 4 и навинчивается резьбовая гайка 5, обеспечивающая необходимое плотное прижатие герметизирующей и силовой оболочек к фланцу штуцера. Заостренные штыри 8, оказавшиеся плотно заделанными в материал композитной оболочки 2, исключают возможность проворота шайбы 6 при самых больших значениях крутящего момента, а плоские поверхности 7 и ответные аналогичные лыски на штуцере 3 предохраняют последний от проворота при тех же самых действующих на него скручивающих усилиях. Введение в конструкцию дополнительной металлической шайбы, при помощи которой осуществляется надежное фиксирование штуцера в композитной силовой оболочке от возможного пpовоpота способствует повышению качества и надежности в эксплуатации сосуда давления из композиционного материала.

Использование изобретения обеспечивает возможность получения легких, высокопрочных композитных сосудов давления с высокой степенью надежности при эксплуатации, что в свою очередь обещает получение большого экономического эффекта, точную величину которого в настоящее время определить не представляется возможным.

Формула изобретения

СОСУД ДАВЛЕНИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, включающий силовую оболочку из композиционного материала, внутреннюю герметизирующую оболочку из эластичного полимера и коаксиальные металлические штуцера с фланцами, заделанными в герметизирующую оболочку, а также накладные шайбы и навинченные на штуцера гайки, защемляющие силовую и герметизирующую оболочки между фланцем штуцера и накладной шайбой, отличающийся тем, что между герметизирующей и силовой оболочками установлены дополнительные шайбы с плоскими участками на внутреннем диаметре и заостренными штырями на поверхности, соприкасающейся с силовой оболочкой, причем выступание штырей над поверхностью дополнительной шайбы на 1 2 мм меньше расчетной толщины силовой оболочки из композиционного материала, а у штуцеров в зоне контакта с дополнительными шайбами выполнены ответные плоские лыски.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3