Многоячеечная емкость для сжатого газа, емкость для сжатого газа
Емкость предназначена для хранения сжатого газа. Емкость состоит из нескольких ячеек (С), соединенных посредством соединительных плит (Р), в которой каждая ячейка (С) состоит из трубчатого корпуса, герметизированного на обоих концах посредством двух колпаков (2), а соседние ячейки попарно сообщаются через множество каналов, которое содержит один или более радиальных каналов (5), выполненных на головке (2а) каждого колпака (2), кольцевые каналы (9), которые окружают головку (2а) каждого колпака (2), и поперечные отверстия (10), выполненные в соединительных плитах (Р) и предназначенные для обеспечения сообщения между соседними парами кольцевых каналов (9). 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.
Данная заявка на патент относится к усовершенствованной многоячеечной емкости для сжатого газа.
Тот же заявитель является владельцем заявки №02794829.8 на европейский патент, которая относится к емкости для сжатого газа, имеющей модульную структуру, которая обеспечивает конструкцию с объемами и емкостями, изменяемыми в соответствии со специальными требованиями.
В соответствии с первым конструктивным вариантом, многоячеечная емкость была разработана как предложение, альтернативное традиционному стальному цилиндру и отличающееся повышенной безопасностью эксплуатации, упрощенным визуальным контролем, большей массой, повышенной гибкостью форм и размеров при той же самой емкости.
В соответствии с первым конструктивным вариантом, упомянутая многоячеечная емкость состоит из:
- группы труб, поддерживаемых распорными плитами с параллельными близкорасположенными рядами отверстий для заключения в них одинаковых труб, которые располагаются таким образом, что каждая труба находится почти в контакте с соседними трубами, чтобы уменьшить размеры;
- корпуса, выполненного из волокнистого полимера, который заполняет все промежутки в группе труб, включая периметрические, где полимер располагается полностью вровень с границами упомянутых плит;
- двух крышек, используемых для закрывания концов упомянутой группы труб и снабженных на внутренней стороне рядом полусферических куполов, которые сообщаются посредством каналов и точно согласованы с отверстиями труб, которые образуют упомянутую группу труб;
- стержней, используемых для соединения двух вышеупомянутых крышек с группой труб и проходящих через промежутки в группе труб сквозь подходящие отверстия, предусмотренные в распорных плитах;
- одного наружного армирующего слоя, полученного путем обматывания тканью на полимерной связке непрерывной проволокой, на которой уложена вторая ткань на полимерной связке с продольными проволоками, чтобы соединить крышки, которые ранее установлены и притянуты посредством упомянутых стержней к группе труб;
- одного заранее сформованного защитного кожуха, предпочтительно выполненного из тонкого алюминиевого листа;
- одного обычного газонагнетательного клапана, установленного в отверстии, просверленном в одной из двух крышек.
Основным назначением настоящего изобретения является упрощение конструкции упомянутой многоячеечной емкости с целью снижения затрат на ее сооружение при одновременном сохранении вышеупомянутых преимуществ, связанных с традиционными стальными цилиндрами.
В соответствии с усовершенствованным вариантом настоящего изобретения, распорные плиты, стержни, полимерный корпус и армирующий кожух исключаются в соответствии с предпочтительным вариантом.
Новая ячейка, используемая для получения новой емкости согласно изобретению, выполнена из трубчатого сердечника, покрытого снаружи карбоновой композитной оболочкой известным способом, называемым «намоткой волокон».
Основным назначением трубчатого сердечника является гарантия непроницаемости применительно к газам, сжатым внутри ячейки, поскольку это не гарантируется наружной карбоновой композитной оболочкой, которая выполняет лишь конструкционную функцию, и это означает, что сердечник выдерживает механическое напряжение, возникающее в результате очень сильного сжатия (т.е., до нескольких сотен бар) газа, вводимого в ячейку.
Точнее, сердечник предпочтительно выполнен из алюминия и сформован из трубы, концы которой сварены с двумя соединителями, снабженными резьбовым отверстием и навинченными на колпаки, которые действуют как укупорочное дно каждого конца цилиндрической ячейки.
Специфичность упомянутых колпаков заключается в том, что головка без резьбы снабжена наружной кольцевой канавкой, в которой оканчиваются один или более радиальных сквозных каналов, обеспечивая сообщение между канавкой и внутренним пространством ячейки.
Когда многочисленные ячейки этого типа сочленяют одну за другой, создавая многоячеечную модульную емкость, пару противолежащих соединительных плит устанавливают на двух противоположных концах блока ячеек, который и образует емкость согласно изобретению.
Точнее, каждая соединительная плита снабжена рядом круглых сквозных гнезд, которые идентичны, соответственны и соосны резьбовым отверстиям упомянутых соединителей, причем круглые гнезда введены в зацепление и полностью выровнены с этими соединителями, отличаясь наличием на краю внутренней кольцевой канавки, выполненной с возможностью сопряжения и полного согласования с соответствующей кольцевой канавкой в наружном положении на головке колпаков, образуя тем самым кольцевой канал, который окружает головку каждого колпака.
Кольцевые каналы соседних колпаков сообщаются с поперечными отверстиями, которые должным образом получены в соединительных плитах, для обеспечения сообщения между внутренними кольцевыми канавками двух соседних круглых гнезд.
Продуманное расположение поперечных отверстий обеспечивает «серпантинный» поток газа внутри многоячеечной емкости, начиная от первой заполняемой ячейки, снабженной впускным клапаном, и кончая последней ячейкой, снабженной выпускным клапаном, емкости.
Обе соединительные плиты притянуты к резьбовому отверстию соединителей посредством колпаков и затянуты внутри упомянутых соединителей до тех пор, пока их головка не войдет в зацепление с круглыми гнездами и не будет застопорена ими.
Для ясности описание емкости согласно изобретению продолжается со ссылками на прилагаемые чертежи, которые представлены лишь в целях иллюстрации и не имеют ограничительного смысла, при этом:
на фиг.1 представлен вид сбоку многоячеечной емкости согласно изобретению;
на фиг.2 представлен вид одного из двух колпаков емкости, показанной на фиг.1;
на фиг.3 представлено сечение емкости согласно изобретению плоскостью III-III согласно фиг.2;
на фиг.4 показано аксонометрическое изображение одной из двух противолежащих соединительных плит, снятой с емкости;
на фиг.5 показано сечение одной из двух противолежащих соединительных плит, снятой с емкости, плоскостью V-V согласно фиг.4;
на фиг.6 представлено сечение соединителей с резьбовым отверстием осевой плоскостью;
на фиг.7 представлено сечение одного из колпаков осевой плоскостью;
на фиг.8 представлено сечение одноячеечного варианта емкости согласно изобретению осевой плоскостью;
на фиг.9 представлено сечение другого конструктивного варианта упомянутых колпаков, пригодного для одноячеечной емкости согласно фиг.8, осевой плоскостью.
Емкость (S), показанная на фиг.1 и 2, состоит из узла, состоящего из пяти идентичных ячеек (С), расположенных одна рядом с другой и поддерживаемых посредством пары идентичных соединительных плит (Р), которые окружают противоположные концы всех ячеек (С) узла.
Каждая ячейка (С) сформирована из трубчатого корпуса, герметизированного на двух концах двумя колпаками.
Как показано на фиг.8, трубчатый корпус сформирован из внутреннего сердечника (1) и наружного покрытия (3), выполненного из карбонового композита и намотанного вокруг сердечника (1) способом, известным под названием «намотка волокна».
Сердечник (1) сформирован из трубы (1а), которая оканчивается двумя соединителями (1b) с резьбовым отверстием (1с).
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, концевые соединители (1b) приварены, предпочтительно посредством процесса дуговой сварки аргоновым электродом в среде инертного газа, к обоим концам трубы (1а) и покрыты упомянутым карбоновым композитным покрытием (3) вместе с трубой (1а). В частности, как показано на фиг.6, резьбовое отверстие (1с) снабжено наружным фланцем (1d) с выступающим краем (1е), в котором взаимодействуют уплотнительное кольцо (не показано на фиг.3) и головка колпака (2).
Как показано на фиг.7, каждый колпак (2) состоит из круглой головки (2а) и цилиндрического корпуса (2b) с наружной резьбой (2с) и внутренней полостью (2d) в форме купола, снабженной наверху круглой нишей (2е), вырезанной в головке (2а), которая имеет наружную кольцевую канавку (2f) с полукруглым профилем. Осевое отверстие (4) оканчивается в нише (2е) и проходит сквозь головку (2а), которая выполнена с возможностью действия в качестве средства крепления для газовпускного или газовыпускного клапана или для крышки (Т).
В той же нише (2е) оканчивается один или несколько каналов (точнее - четыре), которые обеспечивают сообщение между наружной канавкой (2f) и внутренней нишей (2е).
Головка (2а) снабжена рядом расположенных через одинаковые интервалы круглых углублений (2g), которые действуют как точки соединения для разветвленного (вилкообразного) ключа, используемого для затяжки колпака (2).
Как показано на фиг.4 и 5, каждая соединительная плита (Р) имеет множество, а точнее - пять идентичных круглых гнезд (6), предназначенных для приема колпаков (2) и вводимых в соосное зацепление с резьбовыми отверстиями (1с) соединителей (1b).
В частности, каждая соединительная плита (Р) снабжена на внутренней стороне (А) множеством выступающих кромок (7), которые окружают концевую секцию трубчатого корпуса (1) каждой ячейки (С), как показано на фиг.3.
Круглые гнезда (6) имеют на краю внутреннюю кольцевую канавку (8) с полукруглым профилем и предназначены для сопряжения и полного согласования с кольцевой канавкой (2f), когда колпаки (2) вставлены через гнезда (6) и завинчены в концевых соединителях (1b) таким образом, что формируется кольцевой канал (9), который окружает головку (2а) каждого колпака (2), как показано на фиг.3.
Кольцевые каналы (9) соседних колпаков (2) сообщаются через посредство поперечных отверстий (10), которые надлежащим образом выполнены в соединительных плитах (Р), для обеспечения сообщения между внутренними кольцевыми канавками (8) двух соседних круглых гнезд (6), как показано на фиг.5.
Продуманное расположение поперечных отверстий (10) обеспечивает «серпантинный» поток (F) газа внутри многоячеечной емкости, начиная от первой заполняемой ячейки, снабженной впускным клапаном, и кончая последней ячейкой, снабженной выпускным клапаном, емкости, как показано на фиг.3.
На фиг.8 показана одноячеечная емкость (S1), не снабженная соединительными плитами (Р), сформированная из одной ячейки (С), закрытой простыми колпаками (20), которые снабжены лишь центральным отверстием (40) для крепления впускного или выпускного клапана.
1. Многоячеечная емкость для сжатого газа, состоящая из узла идентичных ячеек (С), расположенных одна рядом с другой и поддерживаемых посредством двух соединительных плит (Р), отличающаяся тем, что каждая ячейка (С) состоит из трубчатого корпуса, герметизированного на обоих концах посредством двух колпаков (2), и тем, что соседние ячейки попарно сообщаются через множество каналов, которое содержит один или более радиальных каналов (5), выполненных на головке (2а) каждого колпака (2), кольцевые каналы (9), которые окружают головку (2а) каждого колпака (2), и поперечные отверстия (10), выполненные в соединительных плитах (Р) и предназначенные для обеспечения сообщения между соседними парами кольцевых каналов (9).
2. Емкость по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что каждая ячейка (С) имеет трубчатый корпус, состоящий из внутреннего сердечника (1) и наружного покрытия (3), выполненного из карбонового композита и намотанного вокруг сердечника (1).
3. Емкость по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что сердечник (1) состоит из трубы (1а), оканчивающейся двумя соединителями (1b) с резьбовым отверстием (1 с), используемыми для навинчивания колпаков (2).
4. Емкость по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что концевые соединители (1b) приварены на обоих концах трубы (1а) и покрыты карбоновым композитным покрытием (3) вместе с трубой (1а).
5. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что каждый колпак (2) состоит из круглой головки (2а) и цилиндрического корпуса (2b) с наружной резьбой (2с) и внутренней полостью (2d) в форме купола, снабженной наверху круглой нишей (2е), вырезанной в головке (2а), которая имеет наружную кольцевую канавку (2f), осевое отверстие (4) и один или более радиальных каналов (5), которые обеспечивают сообщение между наружной канавкой (2f) и внутренней нишей (2е).
6. Емкость по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что каждый колпак (2) снабжен на головке (2а) множеством расположенных через одинаковые интервалы круглых углублений (2g), предназначенных для действия в качестве точек соединения для разветвленного ключа, используемого для затяжки колпака (2).
7. Емкость по п.1, отличающаяся тем, что каждая соединительная плита (Р) имеет множество идентичных круглых гнезд (6), количество которых равно количеству ячеек (С), и которые предназначены для приема колпаков и имеют внутреннюю кольцевую канавку на краю и которые предназначены для сопряжения и полного согласования с упомянутой кольцевой канавкой (2f) колпаков таким образом, что формируются кольцевые каналы (9), которые сообщаются через поперечные отверстия (10), выполненные в соединительных плитах (Р), чтобы обеспечить сообщение между внутренними кольцевыми канавками (8) двух круглых соседних гнезд (6).
8. Емкость по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что каждая соединительная плита (Р) снабжена на внутренней стороне (А) множеством выступающих кромок (7), которые окружают концевую секцию трубчатого корпуса (1) каждой ячейки (С).
9. Емкость по п.7, отличающаяся тем, что поперечные отверстия (10) расположены таким образом, что получается «серпантинный» поток (F) газа внутри многоячеечной емкости, начиная от первой заполняемой ячейки, снабженной впускным клапаном, и кончая последней ячейкой, снабженной выпускным клапаном, емкости.
10. Емкость по п.3, отличающаяся тем, что резьбовое отверстие (1с) снабжено наружным фланцем (1d) с выступающим краем (1е), в котором взаимодействуют уплотнительное кольцо и головка (2а) колпака (2).
11. Емкость для сжатого газа, состоящая лишь из одной ячейки (С), отличающаяся тем, что эта ячейка (С) состоит из трубчатого корпуса, герметизированного на обоих концах посредством двух колпаков (20), и тем, что трубчатый корпус состоит из внутреннего сердечника (1) и наружного покрытия (3), выполненного из карбонового композита, намотанного вокруг сердечника (1), причем
сердечник (1) состоит из трубы (1а), оканчивающейся двумя концевыми соединителями (1b) с резьбовым отверстием (1с), используемыми для навинчивания колпаков (20).
12. Емкость по предыдущему пункту, отличающаяся тем, что концевые соединители (1b) приварены на обоих концах трубы (1а) и покрыты карбоновым композитным покрытием (3) вместе с трубой (1а).
