КОРПУС ДЛЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК F02K9/34 F16L9/12 

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках.

К корпусам для высокого давления из композиционных материалов предъявляются повышенные требования по обеспечению ими высокой надежности в условиях длительной эксплуатации, исключению нарушений герметизации и разрушений в процессе основной работы.

Известен корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с фланцами и упругоэластичными прокладками, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри покрытием из резиноподобного материала с кольцевыми поясковыми зонами раскрепления из антиадгезионной пленки между покрытием и оболочкой с фланцами, перекрывающей кромки фланцев (патент RU №2108476, МПК ⁶ F 02 K 9/34, 1998).

Известны аналогичные корпуса, в которых для компенсации напряжений между фланцами и оболочкой размещены упругоэластичные прокладки (патент US №3843010, НКИ 220-3,1974, заявка GB №2076061, F 02 K 1/80, 1981).

К недостаткам известных корпусов следует отнести ненадежность кольцевых поясковых зон раскрепления из-за необеспечения ими соответствующей податливости в условиях больших деформационных перемещений фланцев под высоким давлением в корпусах, разрушение конструкции, необеспечение функционирования в составе изделия.

В качестве ближайшего аналога, принятого за прототип, является корпус для высокого давления из композиционных материалов по патенту RU №2108476.

Основной задачей является создание новой конструкции корпусов, обладающих повышенной адаптацией к неравномерным нагрузкам, возникающим из-за разнополюсности силовых оболочек.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение прочности и надежности, обеспечение стабильного функционирования в составе изделия без разрушения конструкции.

Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции в поясковых зонах раскрепления, введения новых элементов и использования свойств упругой деформируемости новых материалов на основе иной концепции обеспечения компенсации сдвиговых напряжений в условиях стесненного сжатия разнородных слоев корпуса, находящихся под избыточным давлением высокотемпературной среды.

Для этого в корпусе для высокого давления из композиционных материалов, содержащем силовую оболочку с фланцами и упругоэластичными прокладками, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри покрытием из резиноподобного материала с кольцевыми поясковыми зонами раскрепления из антиадгезионной пленки между покрытием и оболочкой с фланцами, перекрывающей кромки фланцев.

По первому варианту

Кольцевые поясковые зоны раскрепления снабжены кольцевыми поясками из упругоэластичной трикотажной капроновой ткани, соответственно установленными с перекрытием кромок одинарной антиадгезионной пленки по внутреннему и наружному контурам, скрепленными с ней прошивными нитями, а с покрытием вокруг наружной кромки антиадгезионной пленки и с наружной поверхностью фланцев со стороны силовой оболочки - клеевым составом и упругоэластичными прокладками из резины, причем покрытие в кольцевых поясковых зонах раскрепления армировано по меньшей мере одинарным слоем трикотажной капроновой ткани.

По второму варианту

Кольцевые поясковые зоны раскрепления снабжены двойными узкими кольцевыми поясками из упругоэластичной трикотажной капроновой ткани с антиадгезионными пленками между ними, соответственно установленными с перекрытием кромок между двумя широкими антиадгезионными пленками по их внутренним и наружным контурам, скрепленными с ними прошивными нитями, а с покрытием вокруг наружных кромок широких антиадгезионных пленок - упругоэластичными кольцевыми прокладками из резины и с наружной поверхностью фланцев со стороны силовой оболочки клеевым составом и кольцевыми упругоэластичными кольцевыми прокладками из резины. Покрытие в кольцевых поясковых зонах раскрепления армировано по меньшей мере одинарным слоем трикотажной капроновой ткани.

Отличительными особенностями корпуса для высокого давления из композиционных материалов являются признаки.

Первого варианта

- кольцевые поясковые зоны раскрепления снабжены кольцевыми поясками из упругоэластичной капроновой ткани;

- кольцевые пояски из упругоэластичной трикотажной капроновой ткани соответственно установлены с перекрытием кромок одинарной антиадгезионной пленки по внутреннему и наружному контурам;

- их скрепление с ней прошивными нитями;

- их скрепление с покрытием вокруг наружной кромки антиадгезионной пленки и с наружной поверхностью фланцев со стороны силовой оболочки клеевым составом и упругоэластичными кольцевыми прокладками из резины;

- армирование покрытия в кольцевых поясковых зонах раскрепления по меньшей мере одинарным слоем трикотажной капроновой ткани.

Второго варианта

- кольцевые поясковые зоны раскрепления снабжены двойными узкими кольцевыми поясками из упругоэластичной трикотажной капроновой ткани с антиадгезионными пленками между ними;

- установка указанных кольцевых поясков с антиадгезионными пленками между ними с перекрытием кромок между двумя широкими антиадгезионными пленками по их внутренним и наружным контурам;

- скрепление кольцевых поясков с указанными отличиями с широкими антиадгезионными пленками;

- скрепление кольцевых поясков с указанными отличиями вокруг наружных кромок широких антиадгезионных пленок с покрытием упругоэластичными кольцевыми прокладками из резины, а с наружной поверхностью фланцев со стороны силовой оболочки клеевым составом и кольцевыми упругоэластичными кольцевыми прокладками из резины;

- армирование покрытия трикотажной капроновой тканью в кольцевых зонах раскрепления.

Указанные отличительные признаки корпуса для высокого давления из композиционных материалов являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. В первом и во втором варианте корпуса антиадгезионная пленка в поясковой зоне раскрепления покрытия с силовой оболочкой снабжена скрепленными с ней, а также с покрытием и фланцами упругоэластичными кольцевыми поясками из трикотажной капроновой ткани, а покрытие в зоне раскрепления трикотажной капроновой тканью, которые позволяют обеспечивать относительные упругие деформации покрытия силовой оболочки и фланцев при отверждении заготовки корпуса в термопечи и при основной работе корпуса под высоким давлением без нарушений в материале покрытия и разрушения силовой оболочки.

Указанные отличительные существенные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне технике, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствием критерию “новизна”.

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу создания корпуса для высокого давления из композиционных материалов и достичь новых технических результатов, что характеризует новое техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом разработок и творческого вклада без использования каких-либо стандартов или рекомендаций в данной области техники является оригинальным, неочевидным для специалистов, выполнено на основе новой концепции обеспечения компенсации сдвиговых напряжений без изменения положения антиадгезионной пленки в поясковых зонах раскрепления относительно покрытия силовой оболочки и фланцев посредством закрепления и фиксации ее по внутренней и наружной кромкам упругоэластичными кольцевыми поясками трикотажной капроновой ткани, а покрытия в поясковой зоне раскрепления по меньшей мере слоем аналогичной ткани характеризуется соответственно критерию “изобретательский уровень”.

Сущность изобретения поясняется чертежами с кратким их описанием:

На фиг.1 представлен общий вид корпуса для высокого давления из композиционных материалов; на фиг.2 - поперечное сечение корпуса в зоне фланца в аксиальном направлении с показом кольцевой поясковой зоны раскрепления (в увеличенном масштабе) - первый вариант; на фиг.3 - поперечное сечение корпуса в зоне фланца в аксиальном направлении с показом кольцевой поясковой зоны раскрепления (в увеличенном масштабе) - второй вариант.

Более подробное описание сущности изобретения с показом позиций на чертежах состоит в следующем.

Корпус для высокого давления из композиционных материалов (фиг.1) содержит силовую оболочку 1 с фланцами 2, 3 и упругоэластичными прокладками 4, 5, установленными по полюсным отверстиям днищ 6, 7, облицованную изнутри покрытием 8 из резиноподобного материала с кольцевыми поисковыми зонами раскрепления 9, 10 из антиадгезионной пленки между покрытием 8 и оболочкой 1 с фланцами 2, 3, перекрывающей кромки фланцев 2, 3. В первом варианте поясковые зоны раскрепления 9, 10 корпуса (фиг.2) снабжены кольцевыми поясками 11, 12 из упругоэластичной трикотажной капроновой ткани, соответственно установленными с перекрытием кромок 13, 14 одинарной антиадгезионной пленки 15 по внутреннему и наружному контурам, скрепленными с ней прошивными нитями 16 и с наружной поверхностью 17 фланцев 2, 3 со стороны силовой оболочки 1 клеевым составом 18 и упругоэластичными кольцевыми прокладками 19, 20 из резины. Покрытие 8 в кольцевых поисковых зонах раскрепления 9, 10 (фиг.2) армировано по меньшей мере одинарным слоем 21 трикотажной капроновой ткани. Во втором варианте кольцевые поясковые зоны раскрепления 9, 10 корпуса (фиг.3) снабжены двойными узкими кольцевыми поясками 22, 23 и 24, 25 из упругоэластичной трикотажной капроновой ткани с антиадгезионными пленками 26, 27 между ними, соответственно установленными с перекрытием кромок 28, 29 между двумя широкими антиадгезионными пленками 30, 31 по их внутренним и наружным контурам, скрепленными с ними прошивными нитями 32, а с покрытием 8 вокруг наружных кромок 29 широких антиадгезионных пленок 30, 31 упругоэластичными прокладками 33 из резины и с наружной поверхностью 34 фланцев 2, 3 со стороны силовой оболочки 1 клеевым составом 35 и кольцевыми упругоэластичными прокладками 36 из резины. Покрытие 8 в кольцевых поясковых зонах раскрепления 9, 10 (фиг.3) армировано по меньшей мере одинарным слоем 37 трикотажной капроновой ткани.

Функционирование корпуса, выполненного по предложенным техническим решениям (фиг.1-3), заключается в восприятии силовой оболочкой 1 усилий от действия избыточного внутреннего давления, через покрытие 8 и фланцы 2, 3 в пределах упругих деформаций без нарушений в материале покрытия 8 и разрушения силовой оболочки 1 с высокой степенью надежности.

Корпуса для высокого давления, изготовленные из арамидных жгутов (нитей) (Армос) и полимерного связующего на основе эпоксидной смолы с использованием предложенных технических решений, при испытаниях показали положительные результаты.

Таким образом, новые технические решения при реализации в корпусах для высокого давления из композиционных материалов позволяют достичь новый технический результат, соответствуют и критерию “промышленная применимость”, т.е. уровню изобретений.

Могут быть различные варианты корпуса с различной формой, размерами и расположением отдельных элементов, их различными комбинациями. Представленные варианты являются предпочтительными для осуществления, если все это не выходит за пределы объема технических решений, изложенных в пунктах формулы, с использованием обнаруженных и других свойств, приведенных в данном описании.

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках. По первому варианту в корпусе для высокого давления кольцевые поясковые зоны раскрепления снабжены кольцевыми поясками из упругоэластичной трикотажной капроновой ткани, соответственно установленными с перекрытием кромок одинарной антиадгезионной пленки по внутреннему и наружному контурам, скрепленными с ней прошивными нитями, а с покрытием вокруг наружной кромки антиадгезионной пленки и с наружной поверхностью фланцев со стороны силовой оболочки - клеевым составом и упругоэластичными кольцевыми прокладками из резины, причем покрытие в кольцевых поясковых зонах раскрепления армировано по меньшей мере одинарным слоем трикотажной капроновой ткани. А по второму варианту в корпусе для высокого давления кольцевые поясковые зоны раскрепления снабжены двойными узкими кольцевыми поясками из упругоэластичной трикотажной капроновой ткани с антиадгезионными пленками между ними, соответственно установленными с перекрытием кромок между двумя широкими антиадгезионными пленками по их внутренним и наружным контурам, скрепленными с ними прошивными нитями, а с покрытием вокруг наружных кромок широких антиадгезионных пленок - упругоэластичными кольцевыми прокладками из резины и с наружной поверхностью фланцев со стороны силовой оболочки клеевым составом и кольцевыми упругоэластичными прокладками из резины, причем покрытие в кольцевых поясковых зонах раскрепления армировано по меньшей мере одинарным слоем трикотажной капроновой ткани. Техническим результатом изобретения является повышение надежности функционирования. 2 н. п. ф-лы, 3 ил.

1. Корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с фланцами и упруго-эластичными прокладками, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри покрытием из резиноподобного материала с кольцевыми поясковыми зонами раскрепления из антиадгезионной пленки между покрытием и оболочкой с фланцами, перекрывающей кромки фланцев, отличающийся тем, что кольцевые поясковые зоны раскрепления снабжены кольцевыми поясками из упруго-эластичной трикотажной капроновой ткани, соответственно установленными с перекрытием кромок одинарной антиадгезионной пленки по внутреннему и наружному контурам, скрепленными с ней прошивными нитями, а с покрытием вокруг наружной кромки антиадгезионной пленки и с наружной поверхностью фланцев со стороны силовой оболочки - клеевым составом и упруго-эластичными кольцевыми прокладками из резины, причем покрытие в кольцевых поясковых зонах раскрепления армировано, по меньшей мере, одинарным слоем трикотажной капроновой ткани.2. Корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с фланцами и упруго-эластичными прокладками, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри покрытием из резиноподобного материала с кольцевыми поясковыми зонами раскрепления из антиадгезионной пленки между покрытием и оболочкой с фланцами, перекрывающей кромки фланцев, отличающийся тем, что кольцевые поясковые зоны раскрепления снабжены двойными узкими кольцевыми поясками из упруго-эластичной трикотажной капроновой ткани с антиадгезионными пленками между ними, соответственно установленными с перекрытием кромок между двумя широкими антиадгезионными пленками по их внутренним и наружным контурам, скрепленными с ними прошивными нитями, а с покрытием вокруг наружных кромок широких антиадгезионных пленок - упруго-эластичными кольцевыми прокладками из резины и с наружной поверхностью фланцев со стороны силовой оболочки - клеевым составом и кольцевыми упруго-эластичными прокладками из резины, причем покрытие в кольцевых поясковых зонах раскрепления армировано, по меньшей мере, одинарным слоем трикотажной капроновой ткани.