Баллон, работающий под давлением

Полезная модель относится к области производства сосудов высокого давления, а именно баллонов, работающих под давлением, и могут найти применение при их разработке, производстве и вводе в эксплуатацию. Задача, решаемая изобретениями группы, и достигаемый технический результат, заключаются в упрощении конструкции работающих под давлением баллонов, снижении трудоемкости их изготовления, повышении производительности сборки и надежности герметизации и стопорения резьбового соединения горловины с запорно-присоединительной арматурой, а также повышение безопасности их эксплуатации, увеличение срока службы и снижение риска коррозионного разрушения витков резьбового соединения. Для этого в известном баллоне, работающем под давлением, и включающем металлический сосуд 1 с резьбовой горловиной 2 и запорно-присоединительную арматуру 3 с резьбовым участком 4 для присоединения к горловине 2, резьбовое соединение выполнено с цилиндрической резьбой и снабжено уплотнителем 5, который выполнен в виде полимерной композиции и расположен в спиральном зазоре 6 между витками 7 резьбы горловины 2 и ответными витками 8 резьбового участка 4 запорно-присоединительной арматуры 3 с образованием клеевого соединения. 1 н. и 2 з.п. ф-лы; 6 илл.

Полезная модель относится к области производства сосудов высокого давления, а именно баллонов, работающих под давлением, и может найти применение при их разработке, производстве и вводе в эксплуатацию.

Известен, в частности, огнетушитель, представляющий собой работающий под давлением баллон, содержащий сосуд с огнетушащим составом, присоединенный к горловине сосуда запорный клапан (один из видов запорно-присоединительной арматуры) и уплотнительное устройство, выполненное в виде резьбового соединения с использованием конической резьбы [Описание изобретения к патенту РФ №2188683, МПК⁷ А 62 С 13/62, опубл. 10.09.2002, Бюл. №25].

Достоинством конической резьбы является надежность стопорения соединяемых деталей и их герметизация. При этом, использование конического резьбового соединения в конструкции огнетушителя предъявляет повышенные требования к оборудованию для нарезания резьбы и качеству выполнения резьбы на соединяемых деталях. Кроме этого, использование конического резьбового соединения предполагает наличие массивных деталей, устойчивых к противодействию усилию деформации, возникающему при затяжке конического резьбового соединения в процессе сборки.

Известен огнетушитель, также представляющий собой работающий под давлением баллон, включающий заполненный огнетушащим веществом корпус с горловиной и запорно-пусковое устройство (один из видов запорно-присоединительной арматуры) с резьбовым участком для присоединения к горловине корпуса, при этом резьбовое соединение выполнено с цилиндрической резьбой и снабжено резиновым кольцевым уплотнителем между горловиной и буртиком запорно-пускового устройства [Описание изобретения к патенту РФ №2191054, МПК⁷ А 62 С 13/00, опубл. 20.10.2002, бюл. №29].

Соединение деталей с использованием метрической резьбы является недостаточно надежным, поскольку данная резьба требует дополнительной фиксации, например за счет силы ее затяжки или соответствующего натяга соединения, а использование резинового кольцевого уплотнения увеличивает количество деталей в изделии и трудоемкость изготовления соответствующих деталей из-за наличия на их поверхности специально обработанных посадочных поверхностей. Кроме этого, при сборке возможна перетяжка резьбового соединения, что в некоторых случаях может привести к

поломке патрубка, например, непосредственно при сборке или, что значительно хуже, у потребителя, при случайном соударении с другими предметами, например, в салоне движущегося автомобиля.

Известна конструкция работающего под давлением баллона, который включает металлический корпус (сосуд) с резьбовой горловиной и вентиль (один из видов запорно-присоединительной арматуры) с резьбовым участком для присоединения к горловине, при этом резьбовое соединение выполнено с конической резьбой и должно быть снабжено уплотнителем [ГОСТ 949-73, Баллоны стальные малого и среднего объема для газов, рассчитанных на давление Р_р19,6 МПа].

Использование конического резьбового соединения в конструкции изделия, как указывалось выше, предъявляет повышенные требования к оборудованию для нарезания резьбы и качеству выполнения резьбы на соединяемых деталях. Кроме этого, использование конического резьбового соединения также предполагает наличие массивных деталей, устойчивых к противодействию усилию деформации, возникающему при затяжке конического резьбового соединения в процессе сборки, при этом остается очень серьезная техническая проблема, связанная с предотвращением щелевой коррозии, возникающей внутри или в непосредственной близости от узкого отверстия или зазора, имеющего ограниченный обмен веществом со средой (зазор между витками резьбы в собранном соединении), и предотвращением контактной коррозии, возникающей вследствие контакта двух разнородных металлов с разными электродными потенциалами, таких, например, как сталь горловины баллона и латунь присоединительного участка запорно-пускового устройства (ЗПУ), алюминий баллона и сталь ЗПУ, алюминий-латунь и т.д. [см., например, Занин В.Ю. и др. Снаряжение подводного пловца: издание 3-е - С-Пб.: АКВАТЕКС, Подписано в печать 24.02.2003, с.110-111].

Задача, решаемая полезной моделью, и достигаемый технический результат, заключается в упрощении конструкции работающих под давлением баллонов, снижении трудоемкости их изготовления, повышении производительности сборки и надежности герметизации и стопорения резьбового соединения горловины с запорно-присоединительной арматурой, а также повышении безопасности их эксплуатации, увеличении срока службы и снижении риска коррозионного разрушения витков резьбового соединения.

Для достижения заявленного технического результата в известном баллоне, работающем под давлением, и включающем металлический сосуд с резьбовой горловиной и запорно-присоединительную арматуру с резьбовым участком для присоединения

к горловине, при этом резьбовое соединение выполнено с цилиндрической резьбой и снабжено уплотнителем, последний выполнен в виде полимерной композиции и расположен в спиральном зазоре между витками резьбы горловины и ответными витками резьбового участка запорно-присоединительной арматуры с образованием клеевого соединения.

Кроме этого:

- полимерная композиция выполнена с использованием однокомпонентного анаэробного клея;

- цилиндрическая резьба выполнена метрической или трубной, или дюймовой, или упорной.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где:

- на фиг.1 показан общий вид металлического сосуда с резьбовой горловиной;

- на фиг.2 - общий вид одного из вариантов запорно-присоединительной арматуры - запорно-пусковое устройство огнетушителя, - с резьбовым участком для присоединения к горловине сосуда;

- на фиг.3 показан вид А фиг.2 - конструкция резьбового участка запорно-присоединительной арматуры, служащей для присоединения к горловине сосуда, с нанесенной до сборки порцией однокомпонентного жидкого анаэробного клея;

- на фиг.4 изображен общий вид соединения резьбовой горловины огнетушителя с резьбовым участком запорно-пускового устройства с полимерной композицией в спиральном зазоре между витками их резьбы;

- на фиг.5 показана позиция I фиг.4 - увеличенное изображение зазора между витками резьбы;

- на фиг.6 изображен возможный вариант общего вида соединения резьбовой горловины металлического сосуда с переходником для присоединения конической резьбы.

Работающий под давлением баллон включает металлический сосуд 1 с резьбовой горловиной 2 и запорно-присоединительную арматуру 3 с резьбовым участком 4 для присоединения к горловине 2, при этом резьбовое соединение выполнено с цилиндрической резьбой и снабжено уплотнителем 5, который выполнен в виде полимерной композиции и расположен в спиральном зазоре 6 между витками 7 резьбы горловины 2 и ответными витками 8 резьбового участка 4 запорно-присоединительной арматуры 3 с образованием клеевого соединения. Полимерная композиция выполнена с использованием однокомпонентного жидкого или гелеобразного или какого-либо другого анаэробного клея 9, выпускаемого отечественной

промышленностью (например, см. каталог Составы анаэробные уплотняющие (герметики). Клеи акриловые. ФГУП «НИИ полимеров», Дзержинск, 1999) или его зарубежных аналогов, распространяемых под торговой маркой LOCTITE ^®, AGA и др., при этом цилиндрическая резьба выполнена метрической или трубной, или дюймовой, или упорной.

Слой полимерной композиции 5 (он же уплотнитель) в зазоре между витками 7 и 8 резьбы за счет замечательных адгезионных свойств выполняет дополнительную функцию защитного покрытия, а также слоя диэлектрика, препятствующих возникновению коррозионного разрушения витков 7 и 8 резьбового соединения, что увеличивает общий срок службы изделия. Как известно, наличие коррозии резьбы является основанием для выбраковки баллонов высокого давления. В заявленном решении образование коррозии в резьбовом соединении практически исключается.

Информация об этой стороне использования анаэробного клея в резьбовых соединениях отсутствует.

Следует отметить, что для реализации полезной модели не имеет значения, как нарезана или отлита резьба 8 на участке 4 запорно-присоединительной арматуры 3. Это может быть как традиционная конструкция с проточкой 10 на проход резьбонарезного инструмента (см. фиг.3), так и без проточки (условно не показана из-за очевидности), или со сбегом резьбы (см. фиг.6), но при этом на горловине 2 сосуда 1 должна быть предусмотрена соответствующая фаска (условно не показана) для компенсации неправильного профиля последнего витка резьбы участка 4 запорно-присоединительной арматуры 3. Также следует иметь в виду, что под термином «запорно-присоединительная арматура» подразумеваются различные вентили, запорно-пусковые устройства 11, резьбовые заглушки, резьбовые переходники 12 и т.д., которые могут быть использованы при изготовлении работающих под давлением баллонов различного назначения.

Рассмотрим характерные конструкции работающих под давлением баллонов на следующих примерах.

Пример 1. Баллон выполнен в виде огнетушителя, который собирается следующим образом.

Подготовленные металлический сосуд 1 и запорно-присоединительная арматура 3 в роли которой выступает запорно-пусковое устройство 11 поступают на сборку. В запорно-пусковое устройство 11 вворачивается сифонная трубка 13. На резьбовой участок 4 произвольно наносится порция однокомпонентного анаэробного клея 9.

Следует отметить, что сифонная трубка 13 может быть ввернута в запорно-пусковое устройство 11 после нанесения порции клея 9.

Далее, запорно-пусковое устройство 11 с сифонной трубкой 13 своей резьбовой частью 4 вворачивается вручную в горловину 2 сосуда 1 - до упора. В этом случае клей выполняет функцию смазки, существенно снижающей силу трения между резьбовыми поверхностями. Процесс вворачивания может быть остановлен, практически на любом этапе. При этом не имеет значение усилие затяжки резьбы. Однокомпонентный, как правило, жидкий анаэробный клей 9 растекается в зазоре 6 между витками 7 резьбы горловины 2 металлического сосуда 1 и ответными витками 8 резьбового участка 4 запорно-пускового устройства 11. В случае если часть клея попадет за установленные пределы соединения, например, за торец 14 резьбового участка 4 запорно-присоединительной арматуры 3, то, благодаря свойствам анаэробных клеев их излишки просочатся (стекут) без последующей полимеризации. По истечении технологически установленного времени, которое составляет не менее 20 минут при температуре не ниже 5°С, в зазоре 6 при отсутствии кислорода воздуха и при содействии ионов металла происходит полимеризация клея с образованием неразъемного соединения с функцией уплотнения - обозначено на фиг.5 позицией 5. Таким образом, достигается надежная герметизация резьбового соединения и надежная фиксация резьбового участка 4 запорно-пускового устройства 11 в горловине 2 сосуда 1.

Значения режимов, которые меньше и ниже оптимальных приводят к тому, что клей может не успеть полимеризоваться и возможно самопроизвольное развинчивание резьбы или утечка газа (жидкости) в случае преждевременного использования баллона по прямому назначению. Применение специальных добавок позволяет ускорить процесс полимеризации клея при температурах близких к 5°С, но обычно собранным изделиям дают возможность выдержаться для образования полимерной композиции естественным образом, например, вместо обычных 20 часов изделия выдерживают в течение 3-4 суток - т.е. с запасом по времени.

Значения режимов выдержки и температуры выше оптимальных приведут к неоправданному увеличению срока изготовления баллонов и, кроме всего, не улучшат существенно прочность резьбового соединения и его герметичность.

Собранный огнетушитель заправляется в соответствии с техпроцессом, проверяется на герметичность и поступает на склад для дальнейшей реализации.

Для разборки огнетушителя необходимо сбросить давление, например, путем слива огнетушащего состава, спуска сжатого газа каким-либо другим способом и т.д.

Запорно-пусковое устройство 11 выворачивается из горловины 2 сосуда 1 с усилием, необходимым для механического разрушения клеевого соединения. Или, например, горловина 2 сосуда 1 нагревается до температуры, при которой происходит разрушение межмолекулярных взаимодействий клеевого соединения, после чего запорно-пусковое устройство 11 выворачивается из горловины 2 без особых усилий.

Пример 2. Баллон выполнен в виде газового аккумулятора, который собирается следующим образом.

Подготовленные металлический сосуд 1 и запорно-присоединительная арматура 3 в роли которой выступает резьбовой переходник 12 поступают на сборку.

Переходник 12 заворачивают в горловину 2 сосуда 1 с произвольным моментом затяжки вручную, после чего сосуд 1 ориентируют горловиной 2 вверх. На границу 15 выступающей части резьбы 8 запорно-присоединительной арматуры 3 и наружного торца 16 резьбовой горловины наносят порцию однокомпонентного жидкотекучего анаэробного клея 9. Благодаря капиллярным свойствам зазора 6 и жидкотекучим свойствам клея 9, последний очень быстро заполняет зазор 6 в объеме, соответствующем порции клея, которая, как правило, берется с небольшим запасом от расчетного. Как и в предыдущем случае, собранное изделие выдерживается для образования полимерной композиции 5. Происходит фиксация деталей и надежная герметизация. В открытую торцевую часть, например, с коническим резьбовым отверстием 17 «приклеенного» переходника 12 может быть ввернута дополнительная технологическая арматура.

В случае необходимости изделие разбирается в той же последовательности, как и в примере 1.

Эффекта капиллярного заполнения спирального зазора можно использовать на любых типах запорно-присоединительной арматуры 3 (резьбовые пробки, заглушки и т.д.), когда они, например, не заворачиваются в горловину 2 до упора, а просто наживляются. В этот момент наносится однокомпонентный жидкотекучий анаэробный клей 9, который просачивается в имеющийся спиральный зазор 6, после чего арматуру доворачивают до необходимого положения (не обязательно до упора) и оставляют для полимеризации клея. Получается надежное соединение, превосходящее по механическим и эксплуатационным характеристикам известные аналоги.

Таким образом, использование полезной модели упрощает конструкцию работающих под давлением баллонов, снижает трудоемкость их изготовления, позволяет повысить производительность сборки и надежность герметизации и стопорения резьбового соединения горловины с запорно-присоединительной арматурой, а также повышает безопасность их эксплуатации.

1. Баллон, работающий под давлением, включающий металлический сосуд с резьбовой горловиной и запорно-присоединительную арматуру с резьбовым участком для присоединения к горловине, при этом резьбовое соединение выполнено с цилиндрической резьбой и снабжено уплотнителем, отличающийся тем, что уплотнитель выполнен в виде полимерной композиции и расположен в спиральном зазоре между витками резьбы горловины и ответными витками резьбового участка запорно-присоединительной арматуры с образованием клеевого соединения.

2. Баллон по п.1, отличающийся тем, что полимерная композиция выполнена с использованием однокомпонентного анаэробного клея.

3. Баллон по п.1 или 2, отличающийся тем, что цилиндрическая резьба выполнена метрической или трубной, или дюймовой, или упорной.