Способ изготовления баллона

Изобретение относится к комбинированным баллонам высокого давления из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении облегченных баллонов, применяемых на транспорте и для перевозки газов. Способ изготовления баллона включает изготовление лейнера из закаленного стекла, намотку на него в радиальном направлении гибкого материала, одна из поверхностей которого выполнена из адгезива, а другая - из антиадгезива. Затем накладывают на лейнер по меньшей мере днище с горловиной, при этом один конец гибкого материала выводят через отверстие в лейнере и горловину, и формируют вокруг всей его поверхности силовую оболочку, выполненную спиральной радиально-диагональной намоткой композитного материала с использованием связующего, осуществляют его отверждение, разбивают лейнер и удаляют осколки из полости баллона. Использование изобретения позволяет упростить технологию изготовления, снизить себестоимость и массу баллона и обеспечить безосколочное разрушение баллона. 2 ил.

 

Изобретение относится к комбинированным баллонам высокого давления из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении облегченных баллонов, применяемых на транспорте и для перевозки газов.

Известен способ изготовления баллона давления (патент РФ №2180948, F17C 1/06, опубл. 27.03.2002), включающий получение герметичного лейнера, формирование на нем силовой оболочки из армированного композиционного материала и отверждение связующего. При формировании силовой оболочки используют готовый или предварительно изготовленный армирующий плетеный каркас, который надевают на лейнер, края каркаса закрепляют на фланцах лейнера, пропитывают каркас полимерным связующим и устанавливают на фланцы лейнера прижимные гайки.

К недостаткам изобретения относятся сложность и достаточная трудоемкость при изготовлении баллона, при этом баллон рассчитан на сравнительно низкие давления.

Известно изготовление комбинированного баллона высокого давления (патент РФ №2118745, F17C 1/06, F17C 1/06, F16J 12/00, опубл. 10.09.1998), включающее соединение между собой обечайки из композиционного материала и металлических днищ с помощью ленточной резьбы, выполненной на внутренней поверхности цилиндрической части днищ и наружной поверхности обечайки. При навинчивании днищ торцы обечайки попадают в кольцевые канавки и защемляются, а установленные в канавках уплотнительные кольца из эластичного материала деформируются, в результате чего обеспечивается герметизация узла соединения и повышение его прочности.

Однако выполнение днищ баллона металлическими приводит к утяжелению баллона, а резьбовые соединения днищ с обечайкой усложняют технологию изготовления и не позволяют использовать баллон на высокое давление.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является изготовление композитного газового баллона высокого давления (патент РФ №2077682, F17C 1/06, опубл. 20.04.1997), при котором изготавливают сварной лейнер из тонкого стального листа, предпочтительно электронно-лучевой сваркой. Донные части по периметру приваривают к цилиндрической части лейнера через подкладные кольца. Затем формируют вокруг всей поверхности лейнера силовую оболочку, выполненную спиральной радиально-диагональной намоткой композитного материала с использованием связующего. Количество слоев внешней оболочки, толщину, используемый материал намотки, конкретную конфигурацию выбирают в зависимости от эксплуатационных характеристик баллона, рабочего давления, объема лейнера, его размеров и пр.

Недостатками изобретения являются сложная технология изготовления и увеличенный вес баллона за счет выполнения стального лейнера с использованием сварки.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в упрощении технологии изготовления баллонов, снижении массы и обеспечении безосколочного разрушения баллонов.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления баллона, включающем изготовление лейнера и формирование вокруг всей его поверхности силовой оболочки, выполненной спиральной радиально-диагональной намоткой композитного материала с использованием связующего, согласно изобретению лейнер изготавливают из закаленного стекла, наматывают на него в радиальном направлении гибкий материал, одна из поверхностей которого выполнена из адгезива, а другая - из антиадгезива, затем накладывают на лейнер по меньшей мере днище с горловиной, при этом один конец гибкого материала выводят через отверстие в лейнере и горловину, после радиально-диагональной намотки композитного материала осуществляют отверждение связующего, затем разбивают лейнер и удаляют осколки из полости баллона.

Выполнение лейнера из закаленного стекла, намотка на его наружную поверхность в радиальном направлении гибкого материала с поверхностями из адгезива и антиадгезива и выведение одного конца гибкого материала через отверстие в лейнере и горловину днища дает возможность извлечь осколки стеклянного лейнера, прилипшие к гибкому материалу, и удалить оставшиеся осколки из полости баллона. Такое изготовление баллона не требует выполнения лейнера, упрощает технологию изготовления, снижает массу (вес) баллона при заданной вместимости и обеспечивает его безосколочное разрушение.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан баллон в разрезе, изготовленный предложенным способом с одним днищем с горловиной, и на фиг.2 - баллон в разрезе, изготовленный с двумя днищами. Баллон содержит лейнер 1, днища 2, обмотку из гибкого материала 3 и силовую оболочку 4. Лейнер 1 выполнен из закаленного стекла с отверстием, расположенным со стороны торца днища с горловиной 2, у обмотки из гибкого материала 3 одна поверхность выполнена из адгезива, а другая - из антиадгезива, силовая оболочка 4 выполнена спиральной радиально-диагональной намоткой композитного материала с использованием связующего.

Способ изготовления баллона осуществляют следующим образом. Изготавливают лейнер 1 из закаленного стекла с наружными размерами, выполненными по внутренним размерам баллона. На наружную поверхность лейнера 1 в радиальном направлении наматывают гибкий материал 3 в один слой поверхностью, выполненной из адгезива. Накладывают на лейнер 1 по меньшей мере днище с горловиной 2. При этом один конец ленты гибкого материала 3 выводят через отверстие в лейнере и горловину днища 2. Второе днище 2 накладывают на лейнер 1 при необходимости, т.к. для сферических днищ можно изготавливать баллон только с одним днищем с горловиной. Объясняется это тем, что толщина днища баллона зависит от радиуса днища, который находится в пределах от половины диаметра баллона для сферических днищ до одного диаметра для эллиптических днищ. Для сферических днищ толщина стенки днища равна половине толщины стенки обечайки баллона, а для эллиптических днищ толщина стенки днища должна быть больше, поэтому устанавливают днище 2 (без горловины).

После наложения на лейнер по меньшей мере днища с горловиной 2 производят спиральную радиально-диагональную намотку композитного материала 4. Сначала осуществляют продольную намотку композитного материала до необходимой толщины, а затем осуществляют радиальную намотку с нанесением связующего материала. Затем выполняют отверждение связующего, разбивают стеклянный лейнер, за свободный конец гибкого материала, выведенный через отверстие в лейнере и горловину баллона, извлекают осколки стекла, прилипшие к гибкому материалу, и удаляют оставшиеся осколки из полости баллона.

Изобретение было опробовано при изготовлении баллона с внутренним диаметром 302 мм, например, из стеклопластика с пределом прочности 850 МПа. Лейнер с наружным диаметром 302 мм изготовили из закаленного стекла с глухим днищем и днищем с отверстием диаметром 50 мм, толщина стенки лейнера составила 5-6 мм. На наружную поверхность стеклянного лейнера в радиальном направлении намотали строительную ленту стороной, выполненной с адгезионным слоем, наложили на лейнер днища и вывели один конец ленты через отверстие в лейнере и горловину баллона, которую выточили с резьбой, например, 30×2 мм. Установили лейнер в намоточную машину и осуществили спиральную радиально-диагональную намотку композитного материала, в частности, из стекловолокна с использованием в качестве связующего, например, эпоксидной смолы. Толщина днищ лейнера, выполненных намоткой композитного материала, составила 5 мм, а цилиндрической части лейнера - 10 мм. Для полимеризации связующего баллон нагрели до 160°C. В горловину баллона вставили стальную оправку и разбили стеклянный лейнер. Свободный конец гибкой ленты, выведенный через горловину, вытянули из баллона с прилипшими осколками стекла. Остатки стекла удалили из полости баллона через горловину. Баллон выдержал гидравлические испытания на давление 15 МПа и пневматические - на давление 10 МПа. Вес баллона составил 31 кг. Изготовление баллонов из композитных материалов позволяет снизить массу баллона по сравнению со стальными бесшовными баллонами более, чем в два раза при сохранении заданной вместимости.

Использование предлагаемого изобретения позволяет упростить технологию изготовления, снизить себестоимость и массу баллона и обеспечить безосколочное разрушение баллона за счет применения композитного материала и изготовления баллона без лейнера.

Способ изготовления баллона, включающий изготовление лейнера и формирование вокруг всей его поверхности силовой оболочки, выполненной спиральной радиально-диагональной намоткой композитного материала с использованием связующего, отличающийся тем, что лейнер изготавливают из закаленного стекла, наматывают на него в радиальном направлении гибкий материал, одна из поверхностей которого выполнена из адгезива, а другая - из антиадгезива, затем накладывают на лейнер по меньшей мере днище с горловиной, при этом один конец гибкого материала выводят через отверстие в лейнере и горловину, после радиально-диагональной намотки композитного материала осуществляют отверждение связующего, затем разбивают лейнер и удаляют осколки из полости баллона.



 

Похожие патенты:

Изобретение касается напорного резервуара для хранения жидких и газообразных сред. Напорный резервуар включает в себя пластмассовый внутренний резервуар с по меньшей мере одним не соединенным с ним за одно целое горловым элементом, который расположен на горловине резервуара в области отверстия резервуара, а также с по меньшей мере частично охватывающей пластмассовый внутренний резервуар и горловой элемент опорной оболочкой.

Оболочка может быть использована в конструкциях аккумуляторов и всех подобных емкостей. Оболочка выполнена в виде двух секций 1 и 2 с цилиндрическими участками 3 и 4 и торцевыми выпуклыми днищами 5 и 6 с образованием на цилиндрической части каждой кольцевого торца 13, 14, у которых с наружной поверхности цилиндрической части расположены уступами со стороны днищ дополнительные слои из пропитанного связующим тканого материала 15, 16, 17, 18 с образованием конических поверхностей 19, 20, все тканые слои разделены по меньшей мере на две группы 15, 16 и 17, 18, каждая из которых охвачена, как минимум, одним слоем материала силового каркаса 23, 24 и 25, 26, на торце у внутренней поверхности одной секции выполнен выступ 27 с центрирующей поверхностью 29, а на второй - ответное выступу углубление 28 с поверхностью 30, эквидистантной центрирующей поверхности выступа, торцевые поверхности выступа и углубления 31, 32 разнесены между собой с образованием кольцевого паза 33, в котором расположен герметизирующий элемент.

Изобретение относится к сосудам высокого давления для размещения различных текучих сред под давлением. Бобышка для сосуда высокого давления имеет фланец.

Изобретение относится к втулке (4) для баллона высокого давления и способу ее крепления к баллону. Втулка состоит из двух элементов, прикрепляемых друг к другу, которые могут быть объединены в единую конструкцию (3) самого баллона, образованного из композитного материала, металлического сплава, синтетического материала, смол и армирующих волокон.

В данном изобретении предложен сосуд (10) высокого давления, имеющий первый конец (14) с первым утолщением (16) и цилиндрический участок (30). Сосуд (10) включает в себя внутреннюю облицовку (20), композитную оболочку (18), расположенную поверх внутренней облицовки (20), и первый продольный вентиляционный канал (22), расположенный между внутренней облицовкой (20) и композитной оболочкой (18).

Изобретение относится к области газовой аппаратуры и может быть использовано в процессе изготовления и эксплуатации металлопластиковых баллонов. .

Изобретение относится к области газовой аппаратуры, а именно к металлокомпозитным баллонам высокого давления, используемым, в частности, в портативных кислородных дыхательных аппаратах альпинистов, спасателей, в переносных изделиях криогенной и противопожарной техники, системах газообеспечения и других отраслях.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении корпусов, контейнеров, емкостей, баллонов давления (далее емкости) из композиционного материала (КМ).

Изобретение касается напорного резервуара для хранения жидких и газообразных сред. Напорный резервуар включает в себя пластмассовый внутренний резервуар с по меньшей мере одним не соединенным с ним за одно целое горловым элементом, который расположен на горловине резервуара в области отверстия резервуара, а также с по меньшей мере частично охватывающей пластмассовый внутренний резервуар и горловой элемент опорной оболочкой.

Оболочка может быть использована в конструкциях аккумуляторов и всех подобных емкостей. Оболочка выполнена в виде двух секций 1 и 2 с цилиндрическими участками 3 и 4 и торцевыми выпуклыми днищами 5 и 6 с образованием на цилиндрической части каждой кольцевого торца 13, 14, у которых с наружной поверхности цилиндрической части расположены уступами со стороны днищ дополнительные слои из пропитанного связующим тканого материала 15, 16, 17, 18 с образованием конических поверхностей 19, 20, все тканые слои разделены по меньшей мере на две группы 15, 16 и 17, 18, каждая из которых охвачена, как минимум, одним слоем материала силового каркаса 23, 24 и 25, 26, на торце у внутренней поверхности одной секции выполнен выступ 27 с центрирующей поверхностью 29, а на второй - ответное выступу углубление 28 с поверхностью 30, эквидистантной центрирующей поверхности выступа, торцевые поверхности выступа и углубления 31, 32 разнесены между собой с образованием кольцевого паза 33, в котором расположен герметизирующий элемент.

Баллон предназначен для использования в установках гидроабразивной резки. Баллон состоит из лейнера (1) и внешней силовой композиционной оболочки (2).

В данном изобретении предложен сосуд (10) высокого давления, имеющий первый конец (14) с первым утолщением (16) и цилиндрический участок (30). Сосуд (10) включает в себя внутреннюю облицовку (20), композитную оболочку (18), расположенную поверх внутренней облицовки (20), и первый продольный вентиляционный канал (22), расположенный между внутренней облицовкой (20) и композитной оболочкой (18).

Корпус сосуда предназначен для хранения, транспортировки жидкостей, газов под давлением. Корпус содержит силовую наружную оболочку, внутреннюю перфорированную оболочку, образующие межкорпусное пространство, сообщающееся с внутренним рабочим объемом сосуда и разделенное на отсеки, предпочтительно прямоугольной формы, конструктивными элементами.

Корпус сосуда предназначен для хранения, транспортировки жидкостей, газов под давлением. Корпус содержит силовую наружную оболочку, внутреннюю перфорированную оболочку, образующие межкорпусное пространство, сообщающееся с внутренним рабочим объемом сосуда и разделенное на отсеки, предпочтительно прямоугольной формы, конструктивными элементами.

Изобретение относится к области производства сосудов высокого давления для хранения, транспортировки жидкостей, газов под давлением и может быть использовано для восстановления функциональности корпуса сосуда высокого давления при образовании в нем пробоины.

Способ предназначен для восстановления функциональности корпуса сосуда высокого давления при его пробитии. Способ осуществляют следующим образом.

Способ предназначен для восстановления функциональности корпуса сосуда высокого давления при его пробитии. Способ осуществляют следующим образом.

Способ предназначен для восстановления функциональности корпуса сосуда высокого давления при его пробитии. Способ осуществляют следующим образом.

Изобретение относится к транспортному судостроению, средствам морской транспортировки и хранения сжиженного природного газа (СПГ) и касается конструкции мембранной грузовой емкости для его транспортировки и хранения.

Изобретение относится к комбинированным баллонам высокого давления из композитных материалов и может быть использовано при изготовлении облегченных баллонов, применяемых на транспорте и для перевозки газов. Способ изготовления баллона включает изготовление лейнера из закаленного стекла, намотку на него в радиальном направлении гибкого материала, одна из поверхностей которого выполнена из адгезива, а другая - из антиадгезива. Затем накладывают на лейнер по меньшей мере днище с горловиной, при этом один конец гибкого материала выводят через отверстие в лейнере и горловину, и формируют вокруг всей его поверхности силовую оболочку, выполненную спиральной радиально-диагональной намоткой композитного материала с использованием связующего, осуществляют его отверждение, разбивают лейнер и удаляют осколки из полости баллона. Использование изобретения позволяет упростить технологию изготовления, снизить себестоимость и массу баллона и обеспечить безосколочное разрушение баллона. 2 ил.

Наверх