Металлопластиковый баллон высокого давления



Металлопластиковый баллон высокого давления
Металлопластиковый баллон высокого давления
Металлопластиковый баллон высокого давления

 


Владельцы патента RU 2554699:

Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"(АО "ИСС") (RU)
Закрытое акционерное общество "Центр перспективных разработок ОАО ЦНИИСМ"(ЗАО "ЦПР ОАО ЦНИИСМ") (RU)

Баллон предназначен для помещения или хранения газов в сжатом, сжиженном или твердом состоянии. Баллон содержит металлический лейнер, имеющий нижнее и верхнее днища, внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из ленточного композиционного материала, пропитанного связующим. Лейнер выполнен в виде эллипсоида, образованного соединением двух днищ между собой, при этом стенки лейнера выполнены одинаковой толщины. Внешняя упрочняющая армирующая оболочка выполнена по всей наружной поверхности лейнера с элементами крепления конструкции металлопластикового баллона, которые выполнены одной и той же лентой в процессе намотки армирующей оболочки лейнера, при этом ленты, образуя петли, равномерно размещенные снаружи по периметру соединения днищ, скрепляются попарно при помощи пластин в одной точке с равномерным натяжением при креплении баллона. При этом все пластины находятся на равноудаленном от баллона расстоянии и выполнены с отверстием для возможности крепления конструкции баллона резьбовым соединением. Техническим результатом является уменьшение массы устройства. 3 ил.

 

Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано при производстве сосудов высокого давления из композиционных материалов, предназначенных для помещения или хранения газов в сжатом, сжиженном или твердом состоянии. В частности, может применяться для создания баллонов высокого давления сложной геометрической формы, используемых при производстве космических аппаратов (КА).

Известна емкость из композиционного материала (патент РФ на изобретение №2237210), включающая в себя пластиковую оболочку, установленные в полюсных отверстиях оболочки фланцы, состоящие из опорного пера, на которое уложен пластик силовой оболочки, и узла соединения емкости с другими элементами конструкции (соплом или крышкой). В устройстве узел для соединения фланца с другими элементами конструкции вдвинут внутрь корпуса и соединен с внутренней поверхностью опорного пера фланца с помощью конической оболочки таким образом, что срединная поверхность конической оболочки пересекает поверхность опорного пера фланца по окружности, радиус которой больше радиуса полюсного отверстия пластиковой оболочки.

Недостаток аналога заключается в повышенной массе, причиной которой является исполнение узла для соединения фланца с другими элементами конструкции. При этом узел выполнен громоздким из-за повышенной концентрации механических нагрузок.

В качестве прототипа выбран «Металлопластиковый баллон высокого давления» (патент РФ на изобретение №2310120). Металлопластиковый баллон высокого давления содержит металлический лейнер, имеющий днища, среднюю цилиндрическую часть и внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из композиционного материала. При этом цилиндрическая часть лейнера в зонах перехода к днищам с обеих сторон имеет утолщения, а между упрочняющей армирующей оболочкой и наружной поверхностью лейнера имеется антикоррозионное покрытие.

Недостаток прототипа заключается в повышенной массе устройства, причиной которой является исполнение цилиндрической части лейнера, выполненной с утолщением в зонах перехода к днищам с обеих сторон.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение массы устройства, не снижая прочности.

Данная задача решается за счет того, что металлопластиковый баллон высокого давления содержит металлический лейнер, имеющий нижнее и верхнее днища, внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из ленточного композиционного материала, пропитанного связующим. Лейнер выполнен в виде эллипсоида, образованного соединением двух днищ между собой, при этом стенки лейнера выполнены одинаковой толщины. Внешняя упрочняющая армирующая оболочка выполнена по всей наружной поверхности лейнера с элементами крепления конструкции металлопластикового баллона, которые выполнены одной и той же лентой в процессе намотки армирующей оболочки лейнера, при этом ленты, образуя петли, равномерно размещенные снаружи по периметру соединения днищ, скрепляются попарно при помощи пластин в одной точке с равномерным натяжением при креплении баллона. При этом все пластины находятся на равноудаленном от баллона расстоянии и выполнены с отверстием для возможности крепления конструкции баллона резьбовым соединением.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является снижение вибрационных и ударных нагрузок на баллон при выведении КА на орбиту за счет предлагаемой подвесной конструкции крепления, что дополнительно позволяет снизить массу устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - металлопластиковый баллон, вид спереди, сверху;

на фиг.2 - элемент крепления конструкции металлопластикового баллона;

на фиг.3 - металлопластиковый баллон в разрезе, вид A.

Металлопластиковый баллон высокого давления содержит металлический лейнер 1, имеющий нижнее и верхнее днища, внешнюю упрочняющую армирующую оболочку 2 из ленточного композиционного материала, пропитанного связующим. Лейнер 1 выполнен в виде эллипсоида, образованного соединением двух днищ между собой, при этом стенки лейнера 1 выполнены одинаковой толщины. Наружная поверхность лейнера 1 выполнена с нанесением антикоррозионного покрытия. Внешняя упрочняющая армирующая оболочка 2 выполнена по всей наружной поверхности лейнера 1 с элементами крепления конструкции металлопластикового баллона, которые выполнены одной и той же лентой 3 в процессе намотки армирующей оболочки 2 лейнера 1, при этом ленты 3, образуя петли, равномерно размещенные снаружи по периметру соединения днищ, скрепляются попарно при помощи пластин 4 в одной точке с равномерным натяжением при креплении баллона. При этом все пластины 4 находятся на равноудаленном от баллона расстоянии и выполнены с отверстием для возможности крепления конструкции баллона резьбовым соединением к корпусу 5 КА.

Для обеспечения требуемой прочности конструкции металлопластикового баллона намотка упрочняющей армирующей оболочки выполнена послойно необходимой толщины, количество слоев определяется в зависимости от механических свойств металла лейнера, типа армирующих волокон, а также от размеров и толщины стенок лейнера.

Металлопластиковый баллон перед установкой на КА подвергается технологической операции автофреттажа - нагружении металлопластикового баллона внутренним давлением, вызывающим в металле лейнера остаточные деформации. В результате чего, после снятия давления, в лейнере создаются сжимающие, а в армирующей оболочке из композиционного материала - растягивающие напряжения в таком соотношении, что при разрушении металлопластикового баллона металлический лейнер и армирующая оболочка, имеющие различные модули упругости, разрушаются одновременно, реализуя свою прочность полностью.

При установке металлопластикового баллона обеспечивается равномерное натяжение лент элементов крепления конструкции по всему периметру соединения днищ лейнера. Данная конструкция позволяет жестко и прочно закреплять металлопластиковый баллон с выдержкой повышенных механических нагрузок на КА.

Обеспечение оптимальных параметров намотки при изготовлении армирующей оболочки: угла намотки, натяжения ленты при намотке, перекрытия краев ленты при намотке с последующим выполнением элементов крепления конструкции металлопластикового баллона приводит к минимальному воздействию ортогональных внутренних напряжений на стенки лейнера при обеспечении заданной прочности, что позволяет не утолщать стенки и производить установку металлопластикового баллона без массивных кронштейнов крепления, что приводит к снижению массы металлопластикового баллона.

В настоящее время устройство находится на стадии завершения наземной отработки с последующим применением на космических аппаратах последних разработок.

Металлопластиковый баллон высокого давления, содержащий металлический лейнер, имеющий нижнее и верхнее днища, внешнюю упрочняющую армирующую оболочку из ленточного композиционного материала, пропитанного связующим, отличающийся тем, что лейнер выполнен в виде эллипсоида, образованного соединением двух днищ между собой, при этом стенки лейнера выполнены одинаковой толщины; внешняя упрочняющая армирующая оболочка выполнена по всей наружной поверхности лейнера с элементами крепления конструкции металлопластикового баллона, которые выполнены одной и той же лентой в процессе намотки армирующей оболочки лейнера, при этом ленты, образуя петли, равномерно размещенные снаружи по периметру соединения днищ, скрепляются попарно при помощи пластин в одной точке с равномерным натяжением при креплении баллона, при этом все пластины находятся на равноудаленном от баллона расстоянии и выполнены с отверстием для возможности крепления конструкции баллона резьбовым соединением.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям комбинированных баллонов высокого давления и может быть использовано при изготовлении облегченных баллонов, применяемых на транспорте и для перевозки газов.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к замкнутым оболочкам высокого давления. В оболочке из композиционных материалов для высокого внутреннего давления, содержащей цилиндрическую часть 1 и выпуклые днища, образованной комбинацией слоев кольцевых 4, на цилиндрической части, и соответственно перекрещивающихся спиральных лент 5, ориентированных в окружном и спиральном направлениях, из непрерывных однонаправленных нитей, скрепленных полимерным связующим, с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ.

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).

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 относится к обработке изделий горячим прессованием, в частности горячим изостатическим прессованием. Узел прессования содержит сосуд высокого давления, который выполнен с неравномерной толщиной стенки.

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.

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.

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. Баллон содержит лейнер из композитного материала, включающий днища и обечайку. Обечайка выполнена с антикоррозионным покрытием и охвачена наружной оболочкой в виде спиральных витков стальной ленты, намотанных с натяжением и перекрытием каждого витка и с использованием связующего. Лейнер выполнен толщиной, выдерживающей в продольном направлении по меньшей мере расчетное рабочее давление баллона, а наружная оболочка выполнена из стальной ленты и обеспечивает в окружном направлении лейнера усилия, по меньшей мере равные половине расчетного рабочего давления баллона. Технический результат - обеспечение высокой прочности и надежности баллона при циклических нагрузках. 1 ил.
Наверх