БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F17C1/00 B21D51/24 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении баллонов высокого давления для длительного хранения и транспортирования сжатых и сжиженных газов, преимущественно для изготовления огнетушителей.

Известен баллон давления, состоящий из стакана с горловиной, отверстие которой допускает свободное прохождение втулки внутрь стакана и обратно. Такая втулка закрепляется на горловине с помощью кольцевого сварного шва, выполняющего одновременно роль крепежного и герметизирующего элемента конструкции. (Р. Никольс. Конструирование и технология изготовления сосудов давления. М.: Машиностроение. 1975. с. 271).

Недостатком такой конструкции является то, что сварной шов является несущим, что требует применения методов неразрушающего контроля и в случае малых габаритов сосуда не допускает свободного размещения и использования элементов аппаратуры неразрушающего контроля. Кроме этого, проводятся испытания герметичности стыка. Все это увеличивает трудоемкость изготовления и стоимость баллона высокого давления.

Известен баллон давления, включающий стакан с горловиной и втулку с несколькими кольцевыми выступами, причем втулка завальцована в горловину и завальцовка обеспечивает фиксацию втулки относительно горловины и герметизацию соединения втулки с горловиной. (Описание к патенту СССР N 1838712 A3, МПК F 17 C 1/00, B 21 D 22/16. Опубл. 30.08.93).

Недостатком такой конструкции является то, что указанная конструкция работоспособна при невысоких давлениях, коротких сроках эксплуатации с периодической проверкой герметичности соединения и не может быть использована как конструкция баллона высокого давления для длительного хранения газов или сжиженных газов.

Известен способ изготовления баллона давления, включающий нагрев трубной заготовки с одного конца и закрепление холодным концом в шпинделе закатной машины. Втулку на оправке вводят внутрь баллонной заготовки на расстояние, определяющее продольный размер горловины. Оправка устанавливается по оси заготовки. Заготовка приводится во вращение. Формирователь начинает перемещаться, формуя горловину. В момент соприкосновения втулки с заготовкой, втулка приходит во вращение и при дальнейшей закатке устанавливается по оси заготовки. Заготовка с готовой горловиной останавливается, оправка свободно выводится из горловины, не повреждая резьбу. (Описание к патенту СССР N 1838712 A3, МПК F 17 C 1/00, B 21 D 22/16. Опубл. 30.08.93).

Недостатком такого способа является то, что формирование горловины на втулке совмещает крепление втулки к горловине и герметизацию стыка втулки и горловины при введении радиального деформирования втулки, приводящего к остаточным деформациям силового крепежного элемента - резьбы, которая необходима для заворачивания штуцера. Герметизация стыка путем деформации стенки горловины оставляет возможность начала корродирования контактирующих стенок горловины и втулки из-за присутствия воды в газе, закачиваемом в баллон давления. Изготовленные таким способом баллоны высокого давления пригодны для коротких сроков эксплуатации с периодической проверкой на герметичность.

Известна конструкция баллона, включающего стакан с горловиной, край которой размещен в кольцевом пазу втулки, а герметизация соединения втулки с горловиной осуществляется пайкой. (Описание к патенту США N 2405201, НКл. 29-422, опубл. 06.08.46 - прототип баллона высокого давления).

Недостатком такой конструкции являются высокие требования к процессу изготовления сосуда высокого давления путем нарезания проточки в втулке, обеспечение высокой точности процесса формирования горловины, край которой размещается в кольцевом пазу втулки. Известно, что сосуды высокого давления являются толстостенными и требуют значительных усилий при штамповке, а чем выше мощность пресса, тем ниже точность изготовления.

Известен способ изготовления баллона давления, включающий закрепление втулки в формователе, формирование горловины с размещением края горловины в проточке втулки и герметизацию стыка с втулкой пайкой. (Описание к патенту США N 2405201, НКл. 29-422, опубл. 06.08.46 - прототип способа изготовления баллона высокого давления).

Недостатком такого способа является то, что при размещении края горловины в проточке втулки необходимо обеспечивать высокую точность изготовления втулки, формирователя и крепления втулки к формирователю или при отсутствии такого требования - появляется зазор между внутренней стенкой горловины и соответствующей поверхностью в проточке втулки, таким образом пайка становится одновременно герметизирующим и несущим элементом. В последнем случае снижается надежность работы баллона высокого давления при длительном хранении сжиженного или сжатого газа. Известно, что сосуды высокого давления являются толстостенными и требуют значительных усилий при штамповке, а чем выше мощность пресса, тем ниже точность изготовления.

Задачей настоящего изобретения является создание новой надежной конструкции баллона высокого давления и способа его изготовления в условиях крупносерийного и массового производства.

Техническим результатом будет снижение требований к точности геометрических размеров деталей баллона и снижение трудоемкости его изготовления.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном баллоне высокого давления, содержащем стакан с горловиной, внутренняя поверхность которой выполнена в виде поверхности второго порядка, скрепленную с горловиной втулку, боковая поверхность которой выполнена в виде поверхности второго порядка, втулка в части, расположенной внутри баллона, снабжена утолщением, выполненным коническим. Кроме этого, утолщение выполнено кольцевым.

В известный способ изготовления баллона высокого давления, включающий ориентацию втулки, формирование горловины на стакане, фиксацию втулки на горловине с последующей герметизацией стыка втулки с горловиной (описание к патенту США N 2405201, Н. Кл. 29-422, опубл. 06.08.46 - прототип способа изготовления баллона высокого давления), вначале вводится ориентация втулки относительно стакана посредством размещения внутри стакана, а после формирования горловины втулку перемещают в направлении горловины до упора во внутреннюю поверхность горловины.

На фиг. 1 изображен баллон высокого давления. На фиг. 2 изображена последовательность реализации способа изготовления баллона высокого давления.

Баллон высокого давления включает стакан 1 с горловиной 2, внутренняя поверхность 3 горловины 2 контактирует с поверхностью 4 утолщения 5 втулки 6, а горловина 2 скреплена с втулкой 6 кольцевой сваркой 7; штуцер, закрывающий отверстие 8 в втулке 6 в процессе эксплуатации баллона высокого давления, на фиг. 1 не показан.

Баллон высокого давления работает следующим образом.

Газ, хранящийся в баллоне под давлением, действует на часть втулки 6, размещенной внутри баллона, поджимая втулку 6 к внутренней поверхности 3 горловины. Таким образом силовым элементом в соединении горловины 2 и втулки 6 при эксплуатации является утолщение 5, а кольцевая сварка 7 является герметизирующим элементом, т. к. газ по неровностям внутренней поверхности 3 горловины 2 и поверхности 4 утолщения 5 втулки 6 проникает к сварке 7.

Способ изготовления баллона высокого давления включает ориентацию втулки 6 относительно стакана 1 посредством размещения внутри стакана, формирование горловины 2, перемещение втулки 6 в направлении горловины 2 до упора во внутреннюю поверхность 3 горловины 2, крепление втулки 6 к горловине 2, нанесение герметизирующего кольцевого сварного шва 7.

Реализация предложенной конструкции баллона высокого давления и способа его изготовления позволяет повысить надежность баллона высокого давления при снижении трудоемкости изготовления и требований по точности изготовления.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении баллонов высокого давления для длительного хранения и транспортирования сжатых и сжиженных газов преимущественно для изготовления огнетушителей. Баллон высокого давления включает стакан 1 с горловиной 2, втулку 6. Внутренняя поверхность 3 горловины 2 контактирует с поверхностью 4 утолщения 5 втулки 6, которое может быть прерывистым или кольцевым. Горловина 2 скреплена с втулкой 6 кольцевым сварным швом 7, при этом внутренняя поверхность 3 горловины 2, контактирующая с поверхностью 4 утолщения 5 втулки 6, и поверхность 4 утолщения выполнены коническими. Способ изготовления баллона высокого давления включает ориентацию втулки 6 относительно стакана 1 посредством размещения внутри стакана, формирование горловины 2, перемещение втулки в направлении горловины до упора во внутреннюю поверхность 3 горловины, крепление втулки к горловине, нанесение герметизирующего кольцевого сварного шва 7. В результате повышается надежность баллона высокого давления при снижении трудоемкости изготовления и требований по точности изготовления. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1. Баллон высокого давления, включающий стакан с горловиной, внутренняя поверхность которой выполнена в виде поверхности второго порядка, скрепленную с ней при помощи сварки втулку, боковая поверхность которой выполнена в виде поверхности второго порядка, причем часть втулки, расположенная внутри баллона, снабжена кольцевым утолщением, отличающийся тем, что внутренняя поверхность горловины и поверхность утолщения на втулке, контактирующая с горловиной, выполнены коническими. 2. Способ изготовления баллона высокого давления, включающий ориентацию втулки, формирование горловины на стакане, фиксацию втулки в горловине с последующей герметизацией стыка, отличающийся тем, что вначале осуществляют ориентацию втулки относительно стакана посредством размещения внутри стакана, а после формирования горловины перемещают втулку в направлении горловины до упора во внутреннюю поверхность горловины.