Композитный баллон высокого давления

 

Полезная модель относится к сосудам высокого давления и может использоваться в качестве газовых баллонов для хранения и транспортировки сжатого природного газа, используемого на автомобилях, а также для систем пожаротушения. Техническая задача, стоящая перед авторами - создать надежную конструкцию, обеспечивающую достаточное количество циклов загрузки. Технический результат достигается тем, что в известной конструкции композитного баллона высокого давления содержащей внешнюю силовую оболочку из композиционного материала и внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер, включающий цилиндрическую часть и два днища, в отверстие одного из которых установлен штуцер, лейнер выполнен бесшовным из алюминиевого сплава, а силовая оболочка представляет собой сетчато-ячеистую структуру с ячейками между перекрещивающимися перемычками, расположенными в кольцевом - на цилиндрической части лейнера и диагональном с переходом от одной горловины к другой направлениях, причем резьба на штуцере выполнена цилиндрической. Композитный баллон высокого давления содержит внутренний лейнер 1 из сплава алюминия и внешнюю силовую оболочку 2 из композиционного материала. Композиционным материалом может быть базальтовое волокно, пропитанное смолой, например, эпоксидной смолой. Лейнер 1 выполнен бесшовным. Бесшовный лейнер позволяет исключить пневматические испытания баллона рабочим давлением. Баллон содержит цилиндрическую обечайку 3 и два днища 4 и 5. В одном из днищ выполнено отверстие под штуцер 6. Резьба на штуцере 6 цилиндрическая. Сочетание кольцевой намотки 7 на цилиндрической части баллона с диагональной 8, их количество и толщина слоев и толщина общей намотки обеспечивает работоспособность баллона в течение 15 лет и 15000 циклов заправок.

Полезная модель относится к сосудам высокого давления и может использоваться в качестве газовых баллонов для хранения и транспортировки сжатого природного газа, используемого на автомобилях, а также для систем пожаротушения.

Известен композитный баллон высокого давления с металлическим лейнером /патент Франции № 2026312 А, опубликовано 30.03.84 г./. Силовая оболочка его выполнена из композиционного материала, а внутренний тонкостенный герметичный лейнер - из алюминия.

Недостаток аналога в том, что баллон такого типа выдерживает всего около 100 циклов нагрузки, т.е. имеет низкую эксплуатационную надежность.

Известен композиционный баллон высокого давления принятый за прототип, конструкция которого выдерживает около 250 циклов нагрузки /патент РФ № 2077682 , опубликовано 20.04.97 г./, содержащий внешнюю силовую оболочку из композиционного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер, который выполнен сварным, из нержавеющей стали.

Недостатки прототипа:

1. Изготовление лейнера из нержавеющей стали утяжеляет конструкцию баллона;

2. Сварной лейнер усложняет процесс изготовления баллонов и снижает их надежность;

3. Недостаточно высок срок эксплуатации баллонов.

Техническая задача, стоящая перед авторами - создать надежную конструкцию, обеспечивающую достаточное количество циклов загрузки.

Технический результат достигается тем, что в известной конструкции композитного баллона высокого давления содержащей внешнюю силовую оболочку из композиционного материала и внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер, включающий цилиндрическую часть и два днища, в отверстие одного из которых установлен штуцер, лейнер выполнен бесшовным из алюминиевого сплава, а силовая оболочка представляет собой сетчато-ячеистую структуру с ячейками между перекрещивающимися перемычками, расположенными в кольцевом - на цилиндрической части лейнера и диагональном с переходом от одной горловины к другой направлениях, причем резьба на штуцере выполнена цилиндрической.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемого баллона;

На фиг.2 - вид А на фиг.1;

Композитный баллон высокого давления содержит внутренний лейнер 1 из сплава алюминия и внешнюю силовую оболочку 2 из композиционного материала. Композиционным материалом может быть базальтовое волокно, пропитанное смолой, например, эпоксидной смолой. Лейнер 1 выполнен бесшовным. Бесшовный лейнер позволяет исключить пневматические испытания баллона рабочим давлением. Баллон содержит цилиндрическую обечайку 3 и два днища 4 и 5. В одном из днищ выполнено отверстие под штуцер 6. Резьба на штуцере 6 цилиндрическая. Сочетание кольцевой намотки 7 на цилиндрической части баллона с диагональной 8, их количество и толщина слоев и толщина общей намотки обеспечивает работоспособность баллона в течение 15 лет и 15000 циклов заправок с потерей 15% прочности при разрушении баллона после выработки рабочего ресурса.

Баллон работает следующим образом.

Газ, хранящийся в баллоне под давлением, действует на стенки сосуда. Благодаря тому что лейнер 1 выполнен бесшовным, снижаются количество и типы концентраторов напряжения, способствующих появлению трещин в материале лейнера, которые прорастают в процессе циклических нагружений и могут привести к разгерметизации. Выполнение резьбы на штуцере 6 цилиндрической обеспечивает требуемую механическую прочность соединения и многократную переборку в отличие от конической резьбы, которая в сравнительно мягком материале алюминиевого сплава не обеспечивает требуемой механической прочности соединения.

Таким образом, предлагаемая конструкция композитного баллона позволяет создать надежную конструкцию композитного баллона, обеспечивающую достаточное количество циклов загрузки.

Композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композиционного материала, выполненную в виде многослойного силового каркаса и внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер, включающий цилиндрическую часть и два днища, в отверстие одного из которых установлен штуцер, отличающийся тем, что лейнер выполнен бесшовным из алюминиевого сплава, а силовая оболочка представляет собой сетчато-ячеистую структуру с ячейками между перекрещивающимися перемычками, расположенными в кольцевом - на цилиндрической части лейнера и диагональном с переходом от одной горловины к другой направлениях, причем резьба на штуцере выполнена цилиндрической.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к серийному и массовому производству баллонов высокого давления (до 19,6 МПа), используемых в различных отраслях народного хозяйства для хранения и транспортировки сжатых и сжиженных газов, хладонов в системах пожаротушения, в том числе для углекислотных огнетушителей.

Полезная модель относится к газовой технике, преимущественно к бытовым газовым баллонам со сжиженным газом, а именно к взрывобезопасным газовым баллонам
Наверх