Корпус для высокого давления из композиционных материалов



Корпус для высокого давления из композиционных материалов
Корпус для высокого давления из композиционных материалов

 


Владельцы патента RU 2564479:

Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (RU)

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительных и химических отраслей с корпусами для газовых и жидких сред. Корпус для высокого давления из композиционных материалов содержит силовую оболочку 1 с цилиндрической частью 2 и выпуклыми днищами 3 и 4, образованную комбинацией слоев 5 и 6 соответственно перекрещивающихся спиральных 7 и кольцевых 8 лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, из непрерывных однонаправленных жгутов (нитей), скрепленных полимерным связующим, с фланцами 9 и 10, установленными по полюсным отверстиям днищ 3 и 4, облицованную изнутри защитным покрытием 11, в которой по поверхности защитного покрытия расположен разреженный слой 12. Изобретение позволяет повысить надежность конструкции за счет обеспечения стабильности получаемых толщин защитного покрытия. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительных и химических отраслей с корпусами для газовых и жидких сред.

Известна армированная оболочка для высокого внутреннего давления из слоистого композиционного материала, содержащая силовой каркас с цилиндрическим участком, торцевыми выпуклыми днищами с фланцами, образованный комбинацией групп слоев спиральных и кольцевых лент, облицованный внутренним защитным покрытием (патент RU 2205328 С1, МПК7 F17C 1/06, опубл. 27.05.2003 г. ).

Известен корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с цилиндрической частью и выпуклыми днищами, образованную комбинацией слоев соответственно перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, облицованную изнутри защитным покрытием (патент RU 2319061 С1, МПК F17C 1/06 (2006.01) F17C 1/16 (2006.01), опубл. 10.03.2008 г.).

Недостатком известных конструкций является невозможность обеспечения стабильной толщины защитного покрытия по всей поверхности и, как следствие, недостаточная надежность работоспособности конструкции.

Известная конструкция корпуса для высокого давления из композиционных материалов по патенту RU 2319061 является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату и выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности конструкции за счет обеспечения стабильности получаемых толщин защитного покрытия.

Процесс изготовления корпусов с внутренним защитным покрытием из композиционных материалов заключается в следующем: на жесткой оправке выкладывается слой, или несколько, из листовой сырой (не вулканизированной) резины, на которую затем наматываются спиральные и кольцевые слои силовой оболочки. Намотка производится лентой, составленной из определенного количества пропитанных связующим жгутов или нитей. При этом для получения композиционного материала с высокими физико-механическими характеристиками каждый жгут и лента в целом должны наматываться со сравнительно большим натяжением.

При намотке ленты определенной ширины, увеличение которой ограничивается вопросами прочности и возможностями технологического оборудования, и с определенным натяжением, на оправке создается контактное давление, которое приводит к выдавливанию сырой (мягкой) резины из-под ленты в процессе намотки и «перетеканию» ее по поверхности оправки, что сказывается на получаемых толщинах защитного покрытия.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в снижении контактного давления на защитное покрытия в процессе намотки слоев силовой оболочки, что снижает возможность «перетекания» сырой резины по поверхности.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в корпусе для высокого давления из композиционных материалов, содержащем силовую оболочку с цилиндрической частью и выпуклыми днищами, образованную комбинацией слоев соответственно перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, из непрерывных однонаправленных жгутов (нитей), скрепленных полимерным связующим, с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри защитным покрытием, согласно изобретению, силовая оболочка содержит разреженный слой, расположенный по всей наружной поверхности защитного покрытия и выполненный из спиральных лент на основе материалов оболочки, с параметрами в нем по отношению к слоям оболочки в диапазоне: жгутов в ленте от 0,45 до 0,71; натяжения на ленту при намотке от 0,35 до 0,77; натяжения на жгут при намотке от 0,78 до 1,08; ширины ленты от 0,9 до 1,1, которые выбираются так, чтобы разреженный слой обладал несущей способностью при действии внутреннего давления, причем в частных случаях выполнения изобретения углы расположения лент разреженного слоя и слоев оболочки не равны, разреженный слой частично или полностью полимеризован перед намоткой слоев оболочки.

Отличительными от прототипа признаками заявленного корпуса для высокого давления являются следующие:

а) признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны:

- силовая оболочка содержит разреженный слой,

- расположенный по всей наружной поверхности защитного покрытия и выполненный из спиральных лент на основе материалов оболочки,

- с параметрами в нем по отношению к слоям оболочки в диапазоне:

- жгутов в ленте от 0,45 до 0,71;

- натяжения на ленту при намотке от 0,35 до 0,77;

- натяжения на жгут при намотке от 0,78 до 1,08;

- ширины ленты от 0,9 до 1,1;

- которые выбираются так, чтобы разреженный слой обладал несущей способностью при действии внутреннего давления.

б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:

- углы расположения лент разреженного слоя и слоев оболочки не равны;

- разреженный слой частично или полностью полимеризован перед намоткой слоев оболочки.

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все вместе, направлены на достижение заявленного результата и являются существенными. В предшествующем уровне техники представленная в формуле изобретения совокупность известных и отличительных признаков не известна и, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».

Корпус для высокого давления, в отличие от корпуса по прототипу, позволяет получать требуемые значения толщин защитного покрытия, выполняемого из мягкого материала, за счет использования разреженного слоя, который охватывает всю поверхность покрытия и является как бы защитной скорлупой при последующей намотке слоев силовой оболочки с большим натяжением. Снижение натяжения на ленту за счет уменьшения количества жгутов, снижения натяжения на жгут позволяет провести намотку без перетекания резины по поверхности и ее прорезания.

При этом натяжение выбираются так, чтобы разреженный слой обладал несущей способностью при действии внутреннего давления. Создание такого натяжения препятствует «сморщиванию» разреженного слоя и образованию в нем складок после обжатия слоями оболочки.

Усиление защитных свойств разреженного слоя по отношению к покрытию из сырой резины заявляемого корпуса дополняется частными случаями исполнения, которые за счет использования углов намотки, не равных углам намотки слоев оболочки, препятствуют продавливанию жгутов через ленту разреженного слоя, а за счет частичной или полной полимеризации создают жесткую защитную скорлупу.

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его, примера реализации и прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 представлен заявленный корпус для высокого давления из композиционных материалов, на фиг. 2 - вид сечения корпуса с расположением защитного покрытия, разреженного слоя и слоев силовой оболочки.

Корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку 1 с цилиндрической частью 2 и выпуклыми днищами 3 и 4, образованную комбинацией слоев 5 и 6 соответственно перекрещивающихся спиральных 7 и кольцевых 8 лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, из непрерывных однонаправленных жгутов (нитей), скрепленных полимерным связующим, с фланцами 9 и 10, установленными по полюсным отверстиям днищ 3 и 4, облицованную изнутри защитным покрытием 11, содержащим разреженный слой 12.

Экспериментальная проверка подтвердила получение стабильной толщины защитного покрытия по всей поверхности и, соответственно, повышенную надежность предложенной конструкции.

1. Корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с цилиндрической частью и выпуклыми днищами, образованную комбинацией слоев соответственно перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, из непрерывных однонаправленных жгутов или нитей, скрепленных полимерным связующим, с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри защитным покрытием, отличающийся тем, что силовая оболочка содержит разреженный слой, расположенный по всей наружной поверхности защитного покрытия и выполненный из спиральных лент на основе материалов оболочки, с параметрами в нем по отношению к слоям оболочки в диапазоне: жгутов в ленте от 0,45 до 0,71; натяжения на ленту при намотке от 0,35 до 0,77; натяжения на жгут при намотке от 0,78 до 1,08; ширины ленты от 0,9 до 1,1, которые выбираются так, чтобы разреженный слой обладал несущей способностью при действии внутреннего давления.

2. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что углы расположения лент разреженного слоя и слоев оболочки не равны.

3. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что разреженный слой частично или полностью полимеризован перед намоткой слоев оболочки.



 

Похожие патенты:

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 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.

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 машиностроению, а именно к баллонам из композиционного материала, получаемым методом непрерывной намотки армирующей нити, и может быть использовано при создании твердотопливных двигателей ракет, в химическом машиностроении, а также в других отраслях промышленности. В баллоне из композиционного материала днища с центральными полюсными отверстиями соединены оболочкой вращения, выполненной из перекрестных прямых нитей, которые образуют поверхность однополостного гиперболоида вращения, поверх ее намотаны кольцевые слои. Оболочка вращения может содержать армированные сферические участки сопряжения днищ и однополостного гиперболоида вращения, идентичные экваториальным участкам днищ. Расширяются технологические возможности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к баллонам из композиционного материала, получаемых методом непрерывной намотки армирующей нити (ленты, жгута), и может быть использовано при создании корпусов твердотопливных двигателей ракет, в химическом машиностроении, а также в других отраслях промышленности. В баллоне из композиционного материала днище с центральным полюсным отверстием имеет вытянутую форму, состоящую из последовательно соединенных, сопряженных между собой, чередующихся сферических и однополостных гиперболических оболочек вращения, размеры которых уменьшаются от экватора днища к полюсному отверстию. Повышается прочность. 3 ил.
Наверх