Композитный баллон высокого давления

Полезная модель относится к баллонам для хранения и транспортировки жидких и газообразных сред высокого давления. Предложен композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку (2) из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер (1) из нержавеющий стали, включающий цилиндрическую обечайку (3) и два днища (4) и (5), приваренных к обечайке (3). Баллон характеризуется тем, что внутренний диаметр днищ (4) и (5), выполнен равным внешнему диаметру обечайки (3) и днища (4) и (5) снаружи перекрывают концы обечайки (3), причем на концах обечайки (3), установлены опорные кольца (6), размещенные внутри обечайки (3) и имеющие ширину равную или меньше ширины перекрытия (7) обечайки (3) днищами (4) и (5). Сварной шов (8), соединяющий днища (4) и (5) с обечайкой (3), выполнен в зоне перекрытия (7) обечайки (3) днищами (4) и (5). 2 з.п. ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к баллонам для хранения и транспортировки жидких и газообразных сред высокого давления и, в частности, к композитным баллонам высокого давления, используемым преимущественно в спасательных средствах, а именно в портативных кислородных дыхательных аппаратах, применяемых, например, подводниками, пожарными и др.

Известны два типа композитных баллонов высокого давления с металлическим внутренним лейнером. Первый тип характеризуется тем, что силовая оболочка его выполняется из композитного материала, а внутренний тонкостенный герметичный лейнер - из алюминия. Баллон такого типа выдерживает всего около 100 циклов нагрузки, т.е. имеет низкую эксплуатационную надежность.

Второй тип композитного баллона высокого давления характеризуется тем, что силовая оболочка его выполняется из композитного материала, а внутренний герметизирующий лейнер - из нержавеющей стали или сплава титана. Этот тип композитного баллона высокого давления характеризуется существенно большим количеством циклов нагрузки.

Известен композитный баллон высокого давления, содержащий внутреннюю силовую оболочку из композитного материала. В металлической оболочке, свободно лежащей на штуцере, выполнены разгрузочные отверстия, а силовая оболочка имеет внутренний герметизирующий слой из резины, причем резиновый затвор приклеен одним концом к горловине, а другим - к металлической оболочке. (См. патент РФ N 2094696, F17С 1/00. 27.10.97 г. Бюл. N 30).

Недостатком известного баллона является то, что используемый в нем слой резины в процессе эксплуатации выделяет различные газообразные составляющие, которые поступают во внутренний объем баллона и делают его практически непригодным для использования в системах жизнеобеспечения.

Известен также композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, сваренных с обечайкой, кольца из нержавеющей стали, установленные с внутренней стороны лейнера в местах соединения цилиндрической обечайки с днищами, и штуцер с фланцем, соединенный с одним из днищ (см. патент РФ N 2077682, F17С 1/06, 20.04.97 г. Бюл. N 11).

Недостатком известного баллона, является то, что он не выдерживает большого числа циклов нагрузки и разгрузки, т.е. заполнения баллона газом под давлением и стравливания (выдачи) газа потребителю. Испытания этих баллонов показали, что максимальное число рабочих циклов для них достигает 250 циклов. Это ограничивает срок эксплуатации таких баллонов.

Наиболее близкая по технической сущности к предполагаемому баллону является композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, приваренных к обечайке и штуцер с фланцем, соединенный с одним из днищ (см. патент РФ 2140602, МПК Р17С 1/06, 1999).

Недостатком известного баллона, принятого за прототип, является то, что он не обеспечивает большого числа циклов загрузки и разгрузки, т.е. заполнение баллона газом под давлением и стравливание (выдачи) газа потребителю. Испытания этих баллонов показали, что максимальное число рабочих циклов в них составляет 5000 циклов. Это ограничивает срок эксплуатации таких баллонов.

Задача изобретения состояла в создании такой конструкции баллона, которая обеспечивает повышенное число циклов загрузки и разгрузки.

Указанная задача решается тем, что предложен композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, приваренных к обечайке, в котором согласно полезной модели внутренний диаметр днищ выполнен равным внешнему диаметру обечайки и днища с наружи перекрывают концы обечайки, причем на концах обечайки установлены опорные кольца, размещенные внутри обечайки и имеющие ширину равную или меньше ширины перекрытия обечайки днищами.

Другим отличием баллона является то, что ширина перекрытия обечайки днищами выбрана в интервале 10-12 мм.

Еще одним отличием баллона является то, что сварной шов, соединяющий днища с обечайкой, выполнен в зоне перекрытия обечайки днищами.

Благодаря отмеченным выше особенностям выполнения баллона обеспечивается технический результат, заключающийся в увеличении количества циклов загрузки и выгрузки баллонов до 6000 тыс. циклов.

Сущность полезной модели поясняется чертежами.

На фигуре 1 изображен баллон с частичным продольным разрезом.

На фигуре 2 изображен вид части тонкостенного герметизирующего лейнера из нержавеющей стали в месте перекрытия обечайки днищами (А на фигуре 1).

Баллон содержит внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер 1 из нержавеющей стали и внешнюю силовую оболочку 2 из композитного материала, например, из органе пласта (Армос 6), образованную намоткой на лейнер 1 по всей его поверхности прочного волокна из композитного материала, пропитанного смолой. Лейнер 1 содержит цилиндрическую обечайку 3 и днища 4 и 5. Внутренний диаметр днищ 4 и 5 выполнен равны внешнему диаметру обечайки 3 и днища 4 и 5 с наружи перекрывают концы обечайки 3 (см. фиг.2). На концах обечайки 3 установлены опорные кольца 6, размещенные внутри обечайки 3 и имеющие ширину равную или меньше ширены перекрытия 7 обечайки 3 днищами 4 и 5. При этом ширина перекрытия 7 обечайки 3 днищами 4 и 5 выбрана в интервале 10-12 мм. Сварной шов 8 соединяющий обечайку 3 и днища 4 и 5 выполнен в зоне перекрытия 7 обечайки 3 днищами 4 и 5. (см. фиг.2). В одном из днищ 4 выполнено отверстие под штуцер 9. Штуцер 9 имеет фланец 10, у которого с внутренней стороны, обращенной к днищу 4, выполнен кольцевой выступ 11, вставляемый в отверстие днища 4 и привариваемый к его краям. Внешняя сторона фланца 10 и штуцера 9, контактирующая с силовой оболочкой 2, выполнена в виде конуса 12. Форма поверхности фланца 10, обращенная к днищу 4, повторяет форму поверхности днища 4.

Испытания предложенной конструкции баллона показали, что количество циклов загрузки и выгрузки баллона составляет 6000 тыс.циклов без нарушений герметичности баллона.

1. Композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, приваренных к обечайке, отличающийся тем, что внутренний диаметр днищ выполнен равным внешнему диаметру обечайки и днища снаружи перекрывают концы обечайки, причем на концах обечайки установлены опорные кольца, размещенные внутри обечайки и имеющие ширину, равную или меньше ширины перекрытия обечайки днищами.

2. Баллон по п.1, отличающийся тем, что ширина перекрытия обечайки днищами выбрана в интервале 10-12 мм.

3. Баллон п.1 или 2, отличающийся тем, что сварной шов, соединяющий днища с обечайкой, выполнен в зоне перекрытия обечайки днищами.