Металлическое уплотнение
Изобретение относится к области уплотнений сосудов давления, к металлическому уплотнению баллона стального бесшовного для газов, тонкостенная модификация которого может быть использована в качестве лейнера баллона давления из металлокомпозита для сжатого водорода. Уплотнение содержит уплотняемый элемент (горловина лейнера), уплотнительный элемент (прокладка), уплотняющий элемент (адаптер) и стягивающее устройство в виде резьбовой пары. Горловина лейнера содержит зуб, изготовленный в сечении в форме сектора круга. Плоскость адаптера содержит канавку, изготовленную в сечении в форме сектора круга. Радиус сектора круга канавки адаптера больше радиуса сектора круга зуба горловины лейнера. Уплотняемый элемент взаимодействует в канавке с уплотнительным элементом усилием стягивающего устройства выше предела текучести при вершине зуба и в пределах упругости в непосредственной близости от нее. Технический результат - увеличение надежности металлического уплотнения баллона давления из металлокомпозита для сжатого водорода. 1 ил.
Изобретение относится к машиностроению, к области уплотнений сосудов давления, непосредственно к металлическому уплотнению баллона стального бесшовного для газов, тонкостенная модификация которого может быть использована в качестве лейнера баллона давления из металлокомпозита для сжатого водорода.
В машиностроении известны различные уплотнения для герметизации объемов давления. Это следующие уплотнения.
Уплотнение плоскость - прокладка - плоскость - стягивающее устройство.
Уплотнение зуб - прокладка - плоскость - стягивающее устройство.
Уплотнение зуб - прокладка в канавке плоскости - стягивающее устройство.
Линзовое уплотнение.
Известно металлическое уплотнение баллона стального бесшовного для газов, содержащее уплотняемый элемент (горловина лейнера), уплотняющий элемент (металлическая прокладка), уплотнительный элемент (адаптер) и стягивающее устройство в виде резьбовой пары.
Недостатком этого уплотнения являются напряжения в материале горловины лейнера от совместного воздействия усилия резьбовой пары стягивающего устройства и давления сжатого газа, что приводит к образованию микротрещин в материале горловины, и тем самым, к снижению надежности.
Известно металлическое уплотнение, содержащее уплотняемый элемент, уплотнительный элемент, уплотняющий элемент и стягивающее устройство, причем уплотняемый элемент выполнен с зубом, одно ребро которого перпендикулярно плоскости уплотнительного элемента, а сам зуб изготовлен в сечении в форме сектора круга.
Недостатком этого металлического уплотнения, предназначенного для герметизации вакуумного объема, является невысокая надежность при использовании в баллонах давления.
Стоит задача повысить надежность металлического уплотнения для баллонов давления.
Задача повышения надежности металлического уплотнения решается следующим образом.
Металлическое уплотнение баллона давления для сжатых газов, содержащее уплотняемый элемент, уплотнительный элемент, уплотняющий элемент и стягивающее устройство, причем уплотняемый элемент выполнен с зубом, одно ребро которого перпендикулярно плоскости уплотняющего элемента, а сам зуб изготовлен в сечении в форме сектора круга, плоскость уплотняющего элемента содержит канавку, изготовленную в сечении в форме сектора круга, радиус которого больше радиуса сектора круга зуба уплотняемого элемента, взаимодействующего в канавке с уплотнительным элементом усилием стягивающего устройства выше предела текучести при вершине зуба и в пределах упругости в непосредственной близости от вершины.
На приведенном чертеже показан разрез металлического уплотнения уплотняемого элемента - баллона давления.
Металлическое уплотнение уплотняемого элемента - баллона давления состоит из горловины 1 с зубом 2 с радиусом 3 и резьбой на наружной поверхности, уплотнительного элемента в виде прокладки 4, уплотняющего элемента в виде адаптера 5 с канавкой 6 с радиусом 7 и резьбой на внутренней поверхности, стягивающего устройства в виде резьбовой пары горловина 1 - адаптер 5, при этом радиус 7 канавки 6 больше радиуса 3 зуба 2. Позицией 8 показана силовая оболочка баллона давления.
Металлическое уплотнение работает следующим образом. Металлическая прокладка 4 в канавке 6 усилием резьбовой пары горловина 1 - адаптер 5 деформируется выше предела текучести при вершине зуба 2 и в пределах упругости в непосредственной близости от вершины в кольцевой радиусный клин, при этом давление сжатого газа на деформированную в виде клина прокладку 4 увеличивает эффект уплотнения.
Наличие в металлическом уплотнении баллона давления горловины с зубом, изготовленным в сечении в форме сектора круга, радиус которого меньше радиуса канавки на плоскости адаптера, изготовленной также в сечении в форме сектора круга, в которой под воздействием усилия резьбовой пары горловина - адаптер в канавке адаптера происходит деформация металлической прокладки выше предела текучести при вершине зуба и в пределах упругости в непосредственной близости от вершины в кольцевой радиусный клин, при этом давление сжатого газа на деформированную в виде клина прокладку увеличивает уплотнительный эффект. Все эти отличия позволят увеличить надежность металлического уплотнения баллона давления из металлокомпозита и тем самым существенно повысить давление сжатого газа, ориентировочно до более 600 ат.
Источники информации
1. ИС 4705. Баллоны стальные бесшовные для газов. С.7, п.5.5.
2. Патент РФ №494552, 18.12.1992.
Металлическое уплотнение баллона давления для сжатых газов, содержащее уплотняемый элемент, уплотнительный элемент, уплотняющий элемент и стягивающее устройство, причем уплотняемый элемент выполнен с зубом, одно ребро которого перпендикулярно плоскости уплотняющего элемента, а сам зуб изготовлен в сечении в форме сектора круга, отличающееся тем, что плоскость уплотняющего элемента содержит канавку, изготовленную в сечении в форме сектора круга, радиус которого больше радиуса сектора круга зуба уплотняемого элемента, взаимодействующего в канавке с уплотнительным элементом усилием стягивающего устройства выше предела текучести при вершине зуба и в пределах упругости в непосредственной близости от нее.
