Баллон высокого давления
Владельцы патента RU 2327077:
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Реал-Шторм" (RU)
Изобретение относится к конструкции сосудов, работающих под давлением, и может использоваться в качестве газовых баллонов для хранения и транспортировки сжатого природного газа, используемого на автомобилях, а также для систем пожаротушения. Баллон высокого давления содержит герметизирующий сосуд-лейнер, по крайней мере, с одной горловиной с запорным элементом. Наружная поверхность баллона выполнена в виде силовой композитной оболочки на лейнере. В другой горловине размещена заглушка, в которую установлено предохранительное устройство с ловушкой осколков разрушенной мембраны, выполненное из материала, позволяющего выдержать без разрушения давление более (2,6+Δ%)Р, где Δ% - норма превышения расчетного давления разрушения баллона. Использование изобретения позволит создать баллон, исключающий превышение давления газа свыше максимально возможного, и снизить его себестоимость. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к конструкции сосудов, работающих под давлением, и может использоваться в качестве газовых баллонов для хранения и транспортировки сжатого природного газа, используемого на автомобилях, а также для систем пожаротушения.
Известны баллоны высокого давления.
Одним из основных требований безопасности при эксплуатации баллонов, работающих под давлением, является разрушение баллона при давлении не менее 2,6 Р, где Р - рабочее давление баллона, а разрушение баллонов не должно сопровождаться отделением осколков металла или элементов конструкции /ГОСТ 51753-2001 «Баллоны высокого давления для сжатого природного газа, используемого в качестве моторного топлива на автомобильных транспортных средствах». М., ГОССТАНДАРТ, 10 с./.
Известен баллон высокого давления /Patent abstracts of Japan. Application number: 2002-375390, date of filing 25.12.2002/, содержащий внутренний герметичный сосуд-лейнер с двумя горловинами. На лейнер намотана силовая композитная оболочка. При использовании баллона по назначению в его горловину устанавливается вентиль с предохранительным скоростным и пожарным клапаном.
Недостаток аналога в том, что его конструкция не позволяет обеспечить требования по безопасности при эксплуатации баллонов самой конструкцией баллона.
Известен баллон /Patent abstracts of Japan. Application number: 08-96461, date of filing 18.04.1996./, содержащий герметичный внутренний сосуд с горловинами, в одну из которых установлен вентиль, в другую заглушка, причем на внутренний сосуд намотана снаружи спиральная композитная оболочка из стеклоровинга со связующей смолой, причем внутренний сосуд имеет удлинение 1-3%, а наружная композитная оболочка обладает в 1,3 раза большим удлинением. Конструкция аналога работает под давлением с безосколочным разрушением путем создания внутреннего герметичного сосуда, обмотанного снаружи композитной оболочкой, путем обмотки стеклоровингом со смолой, имеющей относительное удлинение. Таким образом, безопасная эксплуатация аналога обеспечивается его конструкцией.
Недостаток аналога - сложность конструкции.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому - прототипом является баллон высокого давления /патент RU 2150634, F17С 1/16, 2000 г./, содержащий герметизирующий сосуд-лейнер, по крайней мере, с одной горловиной с запорным элементом, причем наружная поверхность баллона выполнена в виде силовой композитной оболочки на лейнере.
Недостаток прототипа в том, что его конструкция не обеспечивает требования безопасности при его эксплуатации при высоких давлениях.
Техническая задача, стоящая перед авторами, - создать баллон, исключающий превышение давления газа свыше максимально возможного и снизить его себестоимость.
Технический результат достигается тем, что в известном баллоне, содержащем герметизирующий внутренний сосуд-лейнер, по крайней мере, с одной горловиной с запорным элементом и наружной поверхностью баллона, выполненной в виде силовой композитной оболочки, в другой горловине размещена заглушка, в которую установлено предохранительное устройство с ловушкой осколков разрушенной мембраны, выполненное из материала, позволяющего выдержать без разрушения давление более (2,6+Δ%)Р, где Δ% - норма превышения расчетного давления разрушения баллона. При этом ловушка осколков разрушенной мембраны выполнена в виде тупикового гасителя кинетической энергии.
На фиг.1 показана конструкция заявляемого баллона.
На фиг.2 - предохранительное устройство.
Баллон содержит внутренний герметизирующий сосуд-лейнер 1, например, из алюминиевого сплава с двумя горловинами 2, 3. В одной из горловин установлен запорный элемент 4, а в другой - заглушка 5. На лейнер 1 намотана силовая композитная оболочка 6, состоящая из базальтового волокна или стеклянного ровинга, со смоляным связующим, например эпоксидным. В заглушку 5 устанавливается предохранительное устройство 7 с ловушкой 8 осколков разрушенной мембраны, выполненное из материала, позволяющего выдержать без разрушения давление более (2,6+Δ%)Р, где Δ% - норма превышения расчетного давления разрушения баллона. При этом ловушка осколков разрушенной мембраны выполнена в виде тупикового гасителя кинетической энергии.
Требование к давлению разрушения баллона существенно упрощается, так как конструкция баллона должна выдерживать без разрушения давление более (2,6+Δ%)Р, где Δ% - норма превышения расчетного давления разрушения баллона, определяемая по п.5.5 /Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением ПБ 03-576-03, Серия 03, Вып.24, ФГУП «НТЦ по безопасности и промышленности РГТН России», 2004 г., 192/.
Устройство работает следующим образом. Для определения давления разрушения баллона, например, по п.12 (1) ГОСТ Р 51753-2001, через запорный элемент 4 в баллон закачивается жидкость с требуемой скоростью до момента разрушения. При достижении давления величины (2,6+Δ%) Р срабатывает предохранительное устройство 7 и баллон теряет герметичность без разрушения лейнера 1 и композитной оболочки 6. При этом осколки сломанной мембраны предохранительного устройства попадают в ловушку 8 осколков разрушенной мембраны, выполненную в виде тупикового гасителя кинетической энергии.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков конструкции баллона позволила значительно упростить требования к прочности баллона - он должен выдержать без разрушения давление (2,6+Δ%) Р, а безопасность баллона значительно повысить, так как корпус баллона при этом не разрушается, а лишь теряет герметичность, постепенно стравливая давление рабочего тела, в данном случае рабочего газа. При этом для того чтобы повысить безопасность эксплуатируемого автомобиля, работающего на сжатом газе, выход газа при срабатывании предохранительного клапана выводится за пределы салона автомобиля через оборудованный для этого газопровод.
1. Баллон высокого давления, содержащий герметизирующий сосуд-лейнер, по крайней мере, с одной горловиной с запорным элементом, причем наружная поверхность баллона выполнена в виде силовой композитной оболочки на лейнере, отличающийся тем, что в другой горловине размещена заглушка, в которую установлено предохранительное устройство с ловушкой осколков разрушенной мембраны, выполненное из материала, позволяющего выдержать без разрушения давление более (2,6+Δ%)Р где Δ% - норма превышения расчетного давления разрушения баллона.
2. Баллон высокого давления по п.1, отличающийся тем, что ловушка осколков разрушенной мембраны выполнена в виде тупикового гасителя кинетической энергии.
