УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ПАТРУБКА Российский патент 2001 года по МПК F17C1/16 

Настоящее изобретение относится к сосудам высокого давления, корпус которых изготовлен из композиционного материала и облицован внутри герметичной оболочкой, а более точно - к устройству для герметизации патрубка внутренней герметичной оболочки в горловине такого сосуда.

Эти сосуды предназначены для хранения и транспортировки текучей среды (жидкости или газа) под давлением и их корпус изготовлен из композиционного материала и облицован внутри герметичной оболочкой, которая в зависимости от вида и характера текучей среды, заполняющей сосуд, выполняется из полиэтилена или другого термопласта, алюминия или нержавеющей стали. Герметичная оболочка имеет патрубок из того же материала, из которого изготовлена сама оболочка. Этот патрубок входит по всей своей длине в осевой канал горловины, вмотанный в корпус сосуда в процессе его изготовления, а внутри патрубка размещена коаксиально горловине центрально расположенная втулка, снабженная запорной арматурой любого подходящего вида.

Такие сосуды, как правило, подвержены многократным циклическим нагрузкам высокого давления. Поэтому особое значение в сосудах подобного типа придается герметизации патрубка оболочки в осевом канале горловины, чтобы избежать утечек среды и нарушения герметичности сосуда.

Уже известны попытки создать надежное и эффективно работающее устройство для герметизации патрубка внутренней герметичной оболочки в канале горловины сосуда высокого давления. В частности, известен сосуд высокого давления, имеющий корпус из композиционного материала с вмотанной при его изготовлении своим фланцем горловиной с осевым каналом и с резьбовой шейкой на выходе, размещенный в этом канале по всей его длине до упора в резьбовую шейку патрубок внутренней герметичной оболочки и установленный в патрубке коаксиально каналу горловины центрально расположенный патрубок с запорной арматурой, который поджимает патрубок оболочки к внутренней поверхности осевого канала горловины и соединен на резьбе с резьбовой шейкой горловины, уплотняя ее. Например, ЕР 0300931 A1.

Однако указанных средств оказывается не достаточно для герметизации сосудов с высоким уровнем давления, так как изменения по шагу между выступами штуцера при высоких давлениях находятся в пределах упругих деформаций, в то время как величина текучести материала герметичной оболочки и ее патрубка значительно больше и эта несогласованность в деформациях является основной причиной разгерметизации сосуда при высоких уровнях нагружения его давлением.

Другая попытка создания устройства для герметизации патрубка внутренней герметичной оболочки в горловине сосуда высокого давления раскрыта в патенте RU 2150634 C1, в котором описан сосуд высокого давления, имеющий корпус из композиционного материала, содержащий размещенный на патрубке фланец, диск которого охвачен силовой оболочкой корпуса, втулку, установленную в осевых отверстиях патрубка и фланца с образованием кольцевой полости, в которой установлен уплотнитель и кольцо, и фиксирующее приспособление втулки.

Однако при высоких давлениях текучей среды, заполняющей полость корпуса сосуда, и в этом случае также не удается обеспечить требуемой герметичности патрубка оболочки, особенно в местах контакта его с внутренней поверхностью канала горловины и с наружной поверхностью втулки, в основном по причинам, упомянутым выше. Кроме того, такое соединение не выдерживает большого крутящего момента и изгибающего усилия, прикладываемого к изделию при установке запорной арматуры.

Задача изобретения заключается в том, чтобы создать более надежное устройство для герметизации патрубка внутренней оболочки в горловине сосуда при гораздо большей цикличности нагружения его высоким давлением, крутящим моментом и изгибающим усилием.

Эта задача решается с помощью устройства для герметизации патрубка внутренней, герметичной оболочки в горловине сосуда высокого давления с внешней силовой оболочкой корпуса из композиционного материала, содержащего размещенный на патрубке фланец, диск которого охвачен силовой оболочкой корпуса, втулку, установленную в осевых отверстиях патрубка и фланца с образованием кольцевой полости, в которой установлен уплотнитель и кольцо, и фиксирующее приспособление втулки. В соответствии с изобретением устройство снабжено стопорным кольцом, имеющим скос на одной торцевой поверхности, при этом на наружной поверхности втулки, со стороны ее открытого торца, выполнены лыски, образующие буртики, со стороны упомянутого торца, и проточка, причем стопорное кольцо частично размещено в последней и установлено своим скосом в сторону фланца, а фиксирующее приспособление образовано кольцевой подмоткой, охватывающей лыски, стопорное кольцо и оставшуюся часть фланца и образующей с силовой оболочкой корпуса одно целое.

В предпочтительной форме реализации изобретения торец кольцевой подмотки фиксирующего приспособления может быть выполнен совпадающим с внутренними торцами буртиков.

Кроме того, кольцевая подмотка фиксирующего приспособления может быть выполнена с обратным конусом по наружной поверхности в сторону открытого торца втулки.

В одном из целесообразных вариантов кольцевая подмотка фиксирующего приспособления выполнена из волокнистого композиционного материала отличного от материала силовой оболочки.

В другом из целесообразных вариантов стопорное кольцо может иметь граненое внутреннее отверстие, совпадающее по контуру с сечением втулки, по месту установки кольца.

В предпочтительной форме реализации изобретения длина лыски составляет от 0,3 до 0,5 наружного диаметра втулки.

Таким образом, из предложенных средств решения задачи можно сделать вывод, что в конструкции устройства согласно изобретению стопорное кольцо, частично установленное в проточке, постоянно испытывает осевую нагрузку со стороны находящейся под давлением текучей среды фланца и благодаря наличию скоса оказывает постоянно расклинивающее радиально наружу усилие, обеспечивающее герметизацию патрубка.

Дополнительно, от осевого перемещения, втулка зафиксирована буртом, а от поворота - лысками, в которые вматывается силовая оболочка корпуса, гарантирующая уплотнение поверхностей патрубка и втулки, образуя единое целое. Это является дополнительным преимуществом изобретения.

На фиг. 1 показан общий вид сосуда высокого давления с корпусом из композиционного материала и устройством для герметизации патрубка внутренней герметичной оболочки в горловине сосуда.

На фиг. 2 показан общий вид устройства для герметизации патрубка внутренней герметичной оболочки в горловине сосуда в увеличенном масштабе.

На фиг. 3, показана втулка в разрезе.

На фиг. 4 показан разрез втулки по A-A.

На фиг. 5 показан разрез втулки по B-B.

Устройство для герметизации патрубка 1 внутренней герметичной оболочки 2 в горловине сосуда высокого давления с силовой оболочкой 3 корпуса из композиционного материала содержит размещенный на патрубке 1 фланец 4, диск 5 которого охвачен силовой оболочкой 3 корпуса, втулку 6, установленную в осевых отверстиях патрубка 1 и фланца 4 с образованием кольцевой полости, в которой установлен уплотнитель 7 и кольцо 8, и фиксирующее приспособление втулки 6. При этом устройство снабжено стопорным кольцом 9, имеющим скос 10 на одной торцевой поверхности. На наружной поверхности втулки 6, со стороны ее открытого торца 11, выполнены лыски 12, образующие буртики 13, со стороны упомянутого торца 11, и проточка 14. Стопорное кольцо 9 частично размещено в проточке 14 и установлено своим скосом 10 в сторону фланца 4. Фиксирующее приспособление образовано кольцевой подмоткой 15, охватывающей лыски 12, стопорное кольцо 9 и оставшуюся часть фланца 4 и образующей с силовой оболочкой 3 корпуса одно целое.

В предпочтительной форме реализации изобретения торец 16 кольцевой подмотки 15 фиксирующего приспособления может быть выполнен совпадающим с внутренними торцами 17 буртиков 13.

Кроме того, кольцевая подмотка 15 фиксирующего приспособления может быть выполнена с обратным конусом по наружной поверхности 18 в сторону открытого торца 11 втулки 6.

В одном из целесообразных вариантов кольцевая подмотка 15 фиксирующего приспособления может быть выполнена из волокнистого композиционного материала отличного от материала силовой оболочки 3.

В одном из вариантов стопорное кольцо 9 может иметь внутреннее граненое отверстие, совпадающее по контуру с сечением втулки 6, по месту установки кольца 9.

Кроме того, длина лыски 12, предпочтительно, может составлять от 0,3 до 0,5 наружного диаметра втулки 6.

Функционирование сосуда высокого давления заключается в наполнении его текучей средой (жидкостью или газом) до требуемого уровня давления, хранении, транспортировки, опорожнении, последующем новом наполнении, то есть в повторении действий и операций с многократным циклическим нагружением.

Работа устройства для герметизации патрубка 1 внутренней герметичной оболочки 2 в горловине сосуда высокого давления с силовой оболочкой 3 корпуса из композиционного материала аналогична работе сосуда высокого давления, описанного выше, и не требует специального пояснения. Однако при этом хочется отметить, что стопорное кольцо 9, частично установленное в проточке 14, постоянно испытывает осевую нагрузку со стороны находящейся под давлением текучей среды фланца 4 и благодаря наличию скоса 10 оказывает постоянно расклинивающее радиально наружу усилие, обеспечивающее дополнительную герметизацию патрубка 1. Кроме того, от осевого перемещения втулка 6 зафиксирована буртами 13, а от поворота - лысками 12, в которые вматывается силовая оболочка 3 корпуса, гарантирующая уплотнение поверхностей патрубка 1 и втулки 6, образуя единое целое. Это является дополнительным преимуществом изобретения.

С созданием предложенного устройства появилась реальная возможность широкого использования сосудов высокого давления с корпусом из композиционного материала и герметичной внутренней оболочкой. Изготовление и испытание сосудов высокого давления с предложенным устройством для их герметизации подтвердили их высокую надежность и эффективность.

Устройство для герметизации патрубка внутренней герметичной оболочки в горловине сосуда высокого давления с силовой оболочкой корпуса из композиционного материала содержит размещенный на патрубке фланец, диск которого охвачен силовой оболочкой корпуса, втулку, установленную в осевых отверстиях патрубка и фланца с образованием кольцевой полости, в которой установлен уплотнитель и кольцо, и фиксирующее приспособление втулки. При этом устройство снабжено стопорным кольцом, имеющим скос на одной торцевой поверхности. На наружной поверхности втулки, со стороны ее открытого торца, выполнены лыски, образующие буртики со стороны упомянутого торца, и проточка. Стопорное кольцо частично размещено в последней и установлено своим скосом в сторону фланца. Фиксирующее приспособление образовано кольцевой подмоткой, охватывающей лыски, стопорное кольцо и оставшуюся часть фланца и образующей с силовой оболочкой корпуса одно целое. Использование изобретения позволит повысить надежность устройства для герметизации. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для герметизации патрубка внутренней, герметичной оболочки в горловине сосуда высокого давления с силовой оболочкой корпуса из композиционного материала, содержащее размещенный на патрубке фланец, диск которого охвачен силовой оболочкой корпуса, втулку, установленную в осевых отверстиях патрубка и фланца с образованием кольцевой полости, в которой установлен уплотнитель и кольцо, и фиксирующее приспособление втулки, отличающееся тем, что устройство снабжено стопорным кольцом, имеющим скос на одной торцевой поверхности, при этом на наружной поверхности втулки, со стороны ее открытого торца выполнены лыски, образующие буртики со стороны упомянутого торца, и проточка, причем стопорное кольцо частично размещено в последней и установлено своим скосом в сторону фланца, а фиксирующее приспособление образовано кольцевой подмоткой, охватывающей лыски, стопорное кольцо и оставшуюся часть фланца и образующей с силовой оболочкой корпуса одно целое. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торец кольцевой подмотки фиксирующего приспособления выполнен совпадающим с внутренними торцами буртиков. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая подмотка фиксирующего приспособления выполнена с обратным конусом по наружной поверхности в сторону открытого торца втулки. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевая подмотка фиксирующего приспособления выполнена из волокнистого композиционного материала отличного от материала силовой оболочки. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стопорное кольцо имеет граненое внутреннее отверстие, совпадающее по контуру с сечением втулки, по месту его установки. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина лыски составляет от 0,3 до 0,5 наружного диаметра втулки.