СОСУД ДАВЛЕНИЯ Российский патент 1998 года по МПК F17C1/10 B29D22/00 

Изобретение относится к машиностроению и наиболее эффективно может быть использовано при изготовлении сосудов высокого давления и большого объема.

Известны многослойные сосуды давления, в которых наружная оболочка несет основную силовую нагрузку и может быть выполнена из металла или различных композиционных материалов, а внутренняя, металлическая, достаточно тонкая и предназначена для обеспечения герметичности. Такая конструкция позволяет значительно облегчить сосуды давления.

Внутренняя оболочка сосудов, выполняемая из частей, соединяемых сваркой, является наиболее слабым местом, с которого начинается разрушение сосуда давления и утечка газов. Для контроля герметичности в наружной оболочке сосуда выполняются боковые отверстия [3, 4, 2].

К недостаткам таких конструкций следует отнести высокую сложность изготовления. Кроме того, они не позволяют контролировать герметичность всей поверхности внутренней оболочки сосуда, а наличие боковых отверстий приводит к ослаблению силовой оболочки сосуда давления.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является сосуд давления для коррозийных сред, содержащий корпус с внутренней коррозионностойкой оболочкой и силовой внешней оболочкой, в которой над сварными швами выполнены контрольные трубки. На внутренней поверхности оболочки выполнена кольцевая проточка, в которую вварена защитная накладка. У основания контрольной трубки установлена опорная пластина 2 [1].

Недостаток такой конструкции - высокая сложность изготовления, ослабление силовой оболочки сосуда, возможность контроля герметичности только в местах сварных швов.

Цель изобретения - повышение безопасности эксплуатации сосудов давления при относительной простоте конструкции. К существенным признакам предлагаемого изобретения в первую очередь относится изготовление силовой оболочки сосуда из композиционного материала, пропускающего рабочую среду. При разгерметизации внутренней оболочки наружная оболочка позволит пропустить среду из сосуда давления, предупреждая его взрывообразное разрушение. В случае применения сосуда для агрессивных и взрывопожароопасных рабочих сред наружная силовая оболочка может быть выполнена из плотного газонепроницаемого материала.

Для постоянного контроля герметичности всей поверхности внутренней оболочки сосуда на ней создается изолированная от внешней оболочки газосборная полость малого объема, в которой даже при незначительной разгерметизации внутренней оболочки будет накапливаться рабочая среда, давление которой сравнительно быстро будет возрастать, что легко может быть зафиксировано любым известным способом.

В сосудах, конструкция которых состоит из тонкостенной внутренней металлической оболочки, а силовая из композиционного материала, наиболее технологичной является газосборная полость, выполняемая нанесением на внутреннюю оболочку тонкого слоя газопроницаемого композиционного материала, обладающего хорошей адгезией с металлом, затем изоляцией этого слоя плотным материалом, но на однотипной основе, что гарантирует взаимную адгезию с пористым слоем и силовой оболочкой, получаемой намоткой, например стеклоровнингом.

Такая конструкция исключает концентрацию напряжений.

До нанесения газопроницаемого композиционного материала, на внутреннюю стальную оболочку привариваются два полюсных штуцера с отверстиями, обеспечивающими отвод среды из газосборной полости и имеющих выход наружу силовой оболочки.

С помощью штуцеров проверяется, что действительно газосборная полость пропускает газ или иную рабочую среду и что она герметична при низком давлении. При эксплуатации сосуда, в зависимости от требований к нему, к штуцеру может быть подсоединен датчик давления с выходом на контрольные приборы. При переосвидетельствовании предлагаемая конструкция сосуда позволяет заменить пневмоиспытания вакуумированием газосборной полости с применением гелиевых течеискателей.

Для повышения надежности контроля за газосборной полостью, чтобы убедиться, что вся поверхность баллона, покрытая пористым материалом, обладает газопроводимостью, по всей поверхности внутренней стальной оболочки по спирали предварительно наматывается газонепроницаемый канат или канат с газонепроницаемой плотной пропиткой с шагом 20 - 50 мм, промежутки между которыми заполняются тонким слоем газопроницаемого материала, затем вся поверхность покрывается газоизолирующим слоем, образуя газопроводящий спиральный канал по всей поверхности баллона с выходом на штуцеры.

На фиг.1 показан общий сосуда, на фиг.2, 3 - варианты узла 1.

На фиг.1 показан сосуд давления типа двугорлового баллона, который состоит из внутренней металлической герметичной тонкостенной оболочки 1, наружной газопроницаемой силовой оболочки из композиционного материала 2, штуцеров 3 отвода среды на приборы контроля в случае негерметичности внутренней оболочки.

В варианте 1 показана конструкция газосборной полости, где на тонкостенную стальную оболочку 1 нанесен газопроницаемый слой 4, а газоизолирующий слой 6 отделяет его от газопроницаемой силовой оболочки 2.

В варианте 2 вся газопроницаемая поверхность по спирали рассечена газонепроницаемым канатом 5, превращая его в спиральный плоский канал с выходом на штуцеры 3.

Сосуд давления содержит внутреннюю оболочку, выполненную из тонкостенной стали, и силовую оболочку, выполненную из композиционных материалов. Силовая оболочка выполнена из композиционного материала, свободно пропускающего рабочую среду при разгерметизации внутренней оболочки, а для контроля утечек на внутреннюю стальную оболочку нанесен тонкий слой газопроницаемого композиционного материала, на который нанесен тонкий слой плотного газоизолирующего материала с образованием по всей поверхности сосуда газосборной полости с выходом на два полюсных штуцера для подключения приборов контроля или сигнализации. Газосборная полость на поверхности внутренней оболочки выполнена наматыванием по спирали газоизолирующего каната с шагом 20 - 50 мм, промежутки между которым заполнены тонким слоем газопроводящего материала, затем вся поверхность покрыта газоизолирующим слоем с образованием газопроницаемого спирального канала по всей поверхности сосуда с выходом на два полюсных штуцера для подключения приборов контроля или сигнализации. Сосуд имеет простую конструкцию, безопасен в эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сосуд давления, содержащий внутреннюю оболочку, выполненную из тонкостенной стали, и силовую оболочку, выполненную из композиционных материалов, отличающийся тем, что силовая оболочка выполнена из композиционного материала, свободно пропускающего рабочую среду при разгерметизации внутренней оболочки, а для контроля утечек на внутреннюю стальную оболочку нанесен тонкий слой газопроницаемого композиционного материала, на который нанесен тонкий слой плотного газоизолирующего материала, с образованием по всей поверхности сосуда газосборной полости с выходом на два полюсных штуцера для подключения приборов контроля и сигнализации. 2. Сосуд по п.1, отличающийся тем, что газосборная полость на поверхности внутренней оболочки выполнена наматыванием по спирали газоизолирующего каната с шагом 20 - 50 мм, промежутки между которым заполнены тонким слоем газопроводящего материала, затем вся поверхность покрыта газоизолирующим слоем с образованием газопроницаемого спирального канала по всей поверхности сосуда с выходом на два полюсных штуцера для подключения приборов контроля и сигнализации.