СПОСОБ НАМОТКИ СИЛОВОЙ ОБОЛОЧКИ БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2008 года по МПК B65D8/04 B29C53/00 F16C1/00 

Описание патента на изобретение RU2338670C1

Изобретения относятся к области машиностроения, в частности к производству композитных баллонов высокого давления, используемых в основном для хранения и транспортировки сжатых и сжиженных газов.

Наиболее перспективными являются баллоны высокого давления, содержащие внутренний герметизирующий слой (лейнер) и наружный - силовой, выполненный намоткой ленты, формируемой из нитей или жгутов высокомодульного высокопрочного материала, пропитанных полимерным связующим с последующей термообработкой по определенному режиму.

К таким баллонам предъявляются требования по безопасности при разрыве от воздействия изнутри (взрывозащищенности). Основным таким требованием является отсутствие разлета осколков лейнера при взрыве баллона от избыточного давления, превышающего предельно допустимое, которое может возникнуть от пожара при выходе из строя предохранительного клапана, несанкционированного механического воздействия, простреле оболочки и т.д. Особенно актуально это требование для баллонов с металлическим лейнером. Выполнение данного требования обеспечивается условием непробития осколками лейнера силовой оболочки баллона за счет создания ловушки для осколков частично разрушенными материалами этой силовой оболочки.

Известна оболочка, работающая под внутренним давлением, и способ ее получения по заявке RU №99126514 от 14.12.1999, МПК В65Н 54/00.

Известен баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов и способ намотки многослойной силовой оболочки по патенту RU №2054358 от 29.10.1991, МПК В29С 53/56.

Известен баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, содержащий лейнер и силовую оболочку, и способ намотки многослойной силовой оболочки по патенту Франции №2088342 от 30.04.71 г., МПК В29С 27/00.

Известен баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, содержащий лейнер и силовую оболочку, и способ намотки многослойной силовой оболочки по патенту RU №2144644 от 14.05.1998, МПК F17C 1/00.

Известен баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, содержащий лейнер и силовую оболочку, и способ намотки многослойной силовой оболочки по патенту RU №2094696 от 04.01.1995, МПК F17C 1/00.

Известен баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, содержащий лейнер и силовую оболочку, по заявке RU №94016988 от 29.04.1994, МПК F17C 1/00.

Известен баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, содержащий лейнер и силовую оболочку, и способ намотки многослойной силовой оболочки по патенту США №3258379 от 26.06.61 г., НКИ 156-175, МКИ B29D.

Известен способ намотки многослойной силовой оболочки баллона высокого давления из полимерных композиционных материалов и баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, предназначенный для локализации продуктов взрыва, по патенту RU №2009387 от 11.08.1992, МПК7 F17C 1/00.

Также известен способ намотки силовой оболочки баллона высокого давления из полимерных композиционных материалов и баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов по патенту Англии №1134033 от 06.06.66 г., МПК7 В65Н 81/02.

При реализации известного способа на герметизирующий лейнер, состоящий из цилиндрической части и сферообразных днищ укладывают изолирующую и наматывают многослойную силовую оболочку спиральными и кольцевыми витками из высокопрочного высокомодульного материала, например стекложгута или жгута из арамидных нитей.

Известный баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов содержит герметизирующий лейнер, выполненный из цилиндрической части и сферообразных днищ, изолирующую оболочку и многослойную силовую оболочку, намотанную спиральными и кольцевыми витками из высокопрочного высокомодульного материала, например стекложгута или жгута из арамидных нитей.

Недостатком известного способа является низкая технологичность изготовления взрывозащищенного баллона, а также низкое качество конструкции, допускающее пробитие силовой оболочки осколками лейнера при их динамическом воздействии на оболочку из-за запаздывания деформаций оболочки от трения и, вследствие этого, работы слишком малого массива материала оболочки, сопротивляющегося пробитию.

Недостатком известной конструкции является низкая надежность ее работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое, из-за пробития силовой оболочки осколками лейнера.

Известный способ и известная конструкция, как наиболее близкие по технической сущности и достигаемому результату, выбраны в качестве прототипа.

Технической задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является разработка и создание высокотехнологичных баллонов высокого давления высокого качества с повышенной надежностью работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое.

Технический результат для способа, который может быть достигнут при решении поставленной задачи, заключается в повышении технологичности изготовления взрывозащищенных баллонов и их качества за счет повышения надежности работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое. Повышение надежности этой работы заключается в создании условий непробития силовой оболочки осколками металлического лейнера в условиях их динамического воздействия на материал силовой оболочки за счет своевременного возникновения ловушки для осколков из этого материала при оптимизации скорости деформации последнего.

Технический результат для устройства, который может быть достигнут при решении поставленной задачи, заключается в повышении надежности его работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое.

Поставленная задача с достижением технического результата для способа решается тем, что на герметизирующий лейнер, состоящий из цилиндрической части и сферообразных днищ, укладывают изолирующую и наматывают многослойную силовую оболочку спиральными и кольцевыми витками из высокопрочного высокомодульного материала, например стекложгута или жгута из арамидных нитей, при этом в соответствии с изобретением для укладки изолирующей оболочки используют изолирующий материал с заданными фрикционными свойствами, например фторопластовую или полиэтиленовую пленку, наматывая последний преимущественно на цилиндрическую часть. Изолирующий материал укладывают не менее чем в два слоя. Слои изолирующего материала оформляют лентой, намотанной с нахлестом, превышающим половину ширины ленты на величину, гарантирующую наличие не менее двух слоев при намотке с технологическими погрешностями, а также при эксплуатации. Превышение нахлеста определяют по формуле

Δ=0,5κε*в,

где Δ - превышение половины ширины ленты при намотке, мм;

κ=1,05-1,5 - опытный коэффициент, учитывающий погрешность укладки ленты при намотке;

ε* - относительное удлинение материала лейнера при разрыве;

в - ширина ленты, мм.

Изолирующий материал располагают между слоями силовой оболочки, при этом слои силовой оболочки, расположенные под изолирующей оболочкой, наматывают спиральными витками, а остальные слои наматывают спиральными и кольцевыми витками с пропиткой их нитей синтетическим связующим.

Отличительными признаками для способа являются следующие:

- для укладки изолирующей оболочки используют изолирующий материал с заданными фрикционными свойствами, например фторопластовую или полиэтиленовую пленку, наматывая последний преимущественно на цилиндрическую часть - признак существенный, предусматривает наличие новых операций, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества изготовления баллонов и повышение надежности его работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое, при котором осколки лейнера задерживаются ловушкой из частично разрушенного материала силовой оболочки, успевающей сформироваться и не разрушиться за счет оптимизации скорости деформации этого материала заданным усилием трения;

- изолирующий материал укладывают не менее чем в два слоя - признак существенный, предусматривает новое выполнение операций, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества изготовления баллонов и повышение надежности его работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое, усиливает предыдущий признак за счет повышения стабильности усилий трения или их максимального снижения при взаимодействии, например, фторопласт по фторопласту;

- слои изолирующего материала оформляют лентой, намотанной с нахлестом, превышающим половину ширины ленты на величину, гарантирующую наличие не менее двух слоев при намотке с технологическими погрешностями, а также при эксплуатации - признак существенный, предусматривает наличие новых операций и новую последовательность их выполнения, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение технологичности и качества изготовления баллонов за счет возможности механизации и повышения точности выполнения операции по намотке ленты;

- превышение нахлеста определяют по формуле

Δ=0,5κε*в,

где Δ - превышение половины ширины ленты при намотке, мм;

κ=1,05-1,5 - опытный коэффициент, учитывающий погрешность укладки ленты при намотке;

ε* - относительное удлинение материала лейнера при разрыве;

в - ширина ленты, мм

- признак существенный, предусматривает новое выполнение операции, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества изготовления баллонов и повышение надежности его работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое, усиливает предыдущие признаки за счет повышения стабильности усилий трения, а также их гарантированного максимального снижения при взаимодействии, например, фторопласт по фторопласту на протяжении всего процесса деформации материала лейнера, вплоть до его разрушения по заданному ослабленному сечению с учетом технологических погрешностей намотки ленты;

- изолирующий материал располагают между слоями силовой оболочки, при этом слои силовой оболочки, расположенные под изолирующим материалом, наматывают спиральными витками, а остальные слои наматывают спиральными и кольцевыми витками с пропиткой их нитей синтетическим связующим - признак существенный, предусматривает наличие новых операций, их новую последовательность и их новое выполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение качества изготовления баллона и повышение надежности его работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое за счет создания дополнительной ловушки для осколков лейнера из непропитанных «сухих» нитей первого слоя, так как «сухие» нити легко и свободно деформируются в любом направлении, а также сопротивляются разрыву всей своей длиной, то есть база деформации от воздействия осколков для «сухого» материала значительно превышает последнюю для пропитанного, а это, в свою очередь, обеспечивает значительно большую потерю энергии осколков, вплоть до их остановки уже в первом слое, что подтверждено экспериментально.

Поставленная задача с достижением технического результата для устройства решается тем, что баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов содержит герметизирующий лейнер, выполненный из цилиндрической части и сферообразных днищ, изолирующую оболочку и многослойную силовую оболочку, намотанную спиральными и кольцевыми витками из высокопрочного высокомодульного материала, например стекложгута или жгута из арамидных нитей, при этом, в соответствии с изобретением, изолирующая оболочка выполнена из уложенного преимущественно на цилиндрическую часть изолирующего материала с заданными фрикционными свойствами, например, из фторопластовой или полиэтиленовой пленки. Изолирующий материал уложен не менее чем в два слоя. Слои изолирующего материала оформлены лентой, намотанной с нахлестом, превышающим половину ширины ленты на величину, гарантирующую наличие не менее двух слоев при намотке с технологическими погрешностями, а также при эксплуатации. Превышение нахлеста определено по формуле

Δ=0,5κε*в,

где Δ - превышение половины ширины ленты при намотке, мм;

κ=1,05-1,5 - опытный коэффициент, учитывающий погрешность укладки ленты при намотке;

ε* - относительное удлинение материала лейнера при разрыве;

в - ширина ленты, мм.

Изолирующий материал уложен между слоями силовой оболочки, при этом слои силовой оболочки, расположенные под изолирующим слоем, выполнены из спиральных витков, а остальные слои - из кольцевых и спиральных витков с пропиткой их нитей синтетическим связующим.

Отличительными признаками для устройства являются следующие:

- изолирующая оболочка выполнена из уложенного преимущественно на цилиндрическую часть изолирующего материала с заданными фрикционными свойствами, например, из фторопластовой или полиэтиленовой пленки - признак существенный, предусматривает новое расположение элемента (преимущественно на цилиндрическую часть), новое исполнение (с заданными фрикционными свойствами), применение нового материала (фторопластовой или полиэтиленовой пленки), направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое, при котором осколки лейнера задерживаются ловушкой из частично разрушенного материала силовой оболочки, успевающей сформироваться и не разрушиться за счет оптимизации скорости деформации этого материала заданным усилием трения;

- изолирующий материал уложен не менее чем в два слоя - признак существенный, предусматривает новое количество элементов, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое, усиливает предыдущие признаки за счет повышения стабильности усилий трения или их максимального снижения при взаимодействии, например, фторопласт по фторопласту;

- слои изолирующего материала оформлены лентой, намотанной с нахлестом, превышающим половину ширины ленты на величину, гарантирующую наличие не менее двух слоев при намотке с технологическими погрешностями, а также при эксплуатации - признак существенный, предусматривает наличие нового элемента, новое взаимное расположение элементов, новое соотношение их размеров и их новую функцию, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы за счет повышения технологичности и более качественного выполнения предыдущего признака;

- превышение нахлеста определено по формуле

Δ=0,5κε*в,

где Δ - превышение половины ширины ленты при намотке, мм;

κ=1,05-1,5 - опытный коэффициент, учитывающий погрешность укладки ленты при намотке;

ε* - относительное удлинение материала лейнера при разрыве;

в - ширина ленты, мм

- признак существенный, предусматривает новое соотношение размеров элементов, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы в условиях разрушения баллона избыточным давлением, превышающим предельно допустимое, усиливает предыдущие признаки за счет повышения стабильности усилий трения, а также их гарантированного максимального снижения при взаимодействии, например, фторопласт по фторопласту на протяжении всего процесса деформации материала лейнера, вплоть до его разрушения по заданному ослабленному сечению с учетом технологических погрешностей намотки ленты;

- изолирующий материал уложен между слоями силовой оболочки, при этом слои силовой оболочки, расположенные под изолирующим материалом, выполнены из спиральных витков, а остальные слои - из спиральных и кольцевых витков с пропиткой их нитей синтетическим связующим - признак существенный, предусматривает новое взаимное расположение элементов и их новое выполнение, направлен на решение поставленной задачи с достижением технического результата, на повышение надежности работы баллона в условиях его разрушения избыточным давлением, превышающим предельно допустимое за счет создания дополнительной ловушки для осколков лейнера из непропитанных «сухих» нитей первого слоя, так как «сухие» нити легко и свободно деформируются в любом направлении, а также сопротивляются разрыву всей своей длиной, то есть база деформации от воздействия осколков для «сухого» материала значительно превышает последнюю для пропитанного, а это, в свою очередь, обеспечивает значительно большую потерю энергии осколков, вплоть до их остановки уже в первом слое, что подтверждено экспериментально.

Указанные отличительные признаки являются существенными, поскольку каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи с достижением технических результатов. Использование единой совокупности существенных отличительных признаков в известных решениях не обнаружено, что характеризует соответствие технического решения критерию «новизна».

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными обеспечивает решение поставленной задачи с достижением технических результатов и характеризует предложенные технические решения существенными отличиями по сравнению с известным уровнем техники и аналогами. Данные технические решения являются результатом научно-исследовательской и экспериментальной работы по повышению технологичности изготовления и надежности работы взрывозащищенных баллонов высокого давления из полимерных композитов без использования известных проектировочных решений, рекомендаций, материалов и обладают неочевидностью, что свидетельствует об их соответствии критерию «изобретательский уровень».

Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид баллона, на фиг.2 - продольный разрез баллона, на фиг.3 - продольный разрез по изолирующему слою, на фиг.4 - общий вид баллона с разрушением, на фиг.5 - продольный разрез баллона с разрушением, на фиг.6 - зона работы изолирующего слоя.

Способ намотки силовой оболочки баллона 1 высокого давления из полимерных композиционных материалов, при котором на герметизирующий лейнер 2, состоящий из цилиндрической части 3 и сферообразных днищ 4 укладывают изолирующую и наматывают многослойную силовую оболочку 5 спиральными 6 и кольцевыми 7 витками из высокопрочного высокомодульного материала, например стекложгута или жгута из арамидных нитей, при этом для укладки изолирующей оболочки используют изолирующий материал 8 с заданными фрикционными свойствами, например фторопластовую или полиэтиленовую пленку, наматывая последний преимущественно на цилиндрическую часть 3. Изолирующий материал 8 укладывают не менее чем в два слоя. Эти слои изолирующего материала оформляют лентой 9, намотанной с нахлестом 10, превышающим половину ширины 11 ленты 9 на величину, гарантирующую наличие не менее двух слоев при намотке с технологическими погрешностями, а также при эксплуатации. Превышение 12 нахлеста 10 ленты 9 определяют по формуле

Δ=0,5κε*в,

где Δ - превышение половины ширины 11 ленты 9 при намотке, мм;

κ=1,05 - 1,5 - опытный коэффициент, учитывающий погрешность укладки ленты 9 при намотке;

ε* - относительное удлинение материала лейнера 2 при разрыве;

в - ширина 11 ленты 9, мм.

Изолирующий материал 8 располагают между слоями силовой оболочки 5, при этом слои силовой оболочки 13, расположенные под изолирующим материалом 8, наматывают спиральными витками, а остальные слои наматывают спиральными 6 и кольцевыми 7 витками с пропиткой их нитей синтетическим связующим.

Баллон 1 высокого давления из полимерных композиционных материалов содержит герметизирующий лейнер 2, выполненный из цилиндрической части 3 и сферообразных днищ 4, изолирующую оболочку и многослойную силовую оболочку 5, намотанную спиральными 6 и кольцевыми 7 витками из высокопрочного высокомодульного материала, например стекложгута или жгута из арамидных нитей, при этом изолирующая оболочка выполнена из уложенного преимущественно на цилиндрическую часть 3 изолирующего материала 8 с заданными фрикционными свойствами, например, из фторопластовой или полиэтиленовой пленки. Изолирующий материал 8 уложен не менее чем в два слоя. Эти слои изолирующего материала оформлены лентой 9, намотанной с нахлестом 10, превышающим половину ширины 11 ленты 9 на величину превышения 12, гарантирующую наличие не менее двух слоев при намотке с технологическими погрешностями, а также при эксплуатации. Изолирующий материал 8 уложен между слоями силовой оболочки 5, при этом слои 13, расположенные под изолирующим материалом 8, выполнены из спиральных витков, а остальные слои - из спиральных 6 и кольцевых 7 витков с пропиткой их нитей синтетическим связующим.

Вариант исполнения способа заключается в том, что для создания наиболее эффективной ловушки для осколков лейнера 2 необходимо сдеформировать с оптимальной скоростью оптимальное количество частично разрушенного материала спиральных 6 и кольцевых 7 слоев силовой оболочки 5. Этому способствует наличие разделительного слоя 8 с заданными фрикционными свойствами, выполненного из ленты 9, расположенной на всей цилиндрической части 3 с максимально возможным напуском 14 на сферообразные днища 4. Максимально возможный напуск 14 ограничивается равновесным расположением ленты 9 (отсутствием сползания) на сферообразной части 4, а также возможным появлением гофр и складок по краю ленты 9. Для длинномерных баллонов с целью экономии дефицитной пленки при подтвержденном экспериментально достижении технического результата, разделительный слой 8 укладывают в зоне деформации лейнера меньшей протяженности, чем длина цилиндрической части. Таким образом разделительный слой укладывают преимущественно на цилиндрическую часть 3.

Второй вариант способа заключается в том, что первый слой 13 наматывают «сухими» витками, намотку изолирующей ленты 9 ведут с шагом, превышающим половину ширины 11 ленты 9, а нити третьего и последующих слоев пропитывают эпоксидным связующим. При этом нити первого слоя 13, расположенные под витками лены 9, остаются «сухими», а нити на участках без ленты 9 пропитываются связующим третьего и последующих слоев, образуя с ними практически монолитный композит, дополнительно повышая тем самым несущую способность критических мест оболочки - сферообразных днищ. Так как нити «сухого» слоя 13 при работе баллона 1 образуют дополнительную ловушку для осколков лейнера 2, то для повышения эффективности торможения осколков длина этих нитей должна быть максимально возможной. Это достигается расположением ленты 9 на всей цилиндрической части 3 с максимально возможным напуском 14 на сферообразные днища 4, то есть преимущественно на цилиндрической части 3.

Работает баллон 1 следующим образом.

При несанкционированном повышении внутреннего избыточного давления выше предельно допустимого в зоне ослабленного сечения (как правило расположенного на цилиндрической части 3) разрушается связующее спиральных 6 и кольцевых 7 слоев силовой оболочки 5, деформируется и начинает «течь» лейнер 2, разрываются нити кольцевых 7 слоев, а спиральные нити «сухого» слоя 13 и нити спиральных слоев 6, получив «свободу», выпучиваются, формируя ловушку в виде «фонарика» 15 за счет того, что «свободные» спиральные витки в рассматриваемой зоне начинают работать как рычажно-шарнирный механизм, увеличивая углы укладки 16 и сближая днища 4. Лейнер 2, продолжая «течь», вытягивается до предельной величины и разрывается с образованием осколков 17. При этом слоем 8, намотанным лентой 9 шириной 11 с нахлестом 10, обеспечивается стабильно оптимальное сопротивление деформации материалов, формирующих ловушку в виде фонарика 15 или минимальное сопротивление при скольжении фторопласт по фторопласту. В этом случае вытяжка вплоть до разрыва стенки лейнера 2 (увеличение ее длины по образующей) компенсируется увеличением соответствующей длины слоя 8 из ленты 9 за счет относительного сдвига витков ленты 9 в пределах превышения 12 нахлеста 10 над половиной ширины 11 ленты, полученного расчетом. Эта компенсация обеспечивает гарантированное скольжение, например фторопласт по фторопласту по всей зоне деформации и вытяжки стенки лейнера 2. Осколки 17 при взаимодействии с «сухим» слоем 13 теряют значительную часть своей энергии и останавливаются при взаимодействии с частично разрушенными спиральными 6 слоями силовой оболочки 5.

Таким образом, использование изобретений позволит создать высокотехнологичный взрывозащищенный баллон высокого давления из полимерных композитов с повышенной надежностью его работы, что и подтверждает использование по назначению. Осуществимость изобретений подтверждена положительными результатами испытаний образцов и фрагментов конструкций, разработка и изготовление которых полностью основаны на представленном описании. В связи с этим новое техническое решение соответствует и критерию «промышленная применимость», т.е. уровню изобретения.

Похожие патенты RU2338670C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ НАМОТКИ СИЛОВОЙ ОБОЛОЧКИ БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2006
  • Никитин Олег Дмитриевич
  • Курочкин Анатолий Николаевич
  • Мелехин Михаил Сергеевич
  • Барынин Вячеслав Александрович
  • Конкин Владимир Васильевич
  • Романов Анатолий Федорович
  • Майоров Борис Гаврилович
RU2327924C1
БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ЖЕСТКИЙ ЛЕЙНЕР ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕСТКОГО ЛЕЙНЕРА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2014
  • Разин Александр Федорович
  • Васильев Валерий Витальевич
RU2570534C2
БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2008
  • Лукьянец Сергей Владимирович
  • Мороз Николай Григорьевич
RU2393376C2
МЕТАЛЛОКОМПОЗИТНЫЙ БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2020
  • Шишкин Алексей Анатольевич
  • Филимонова Татьяна Валерьевна
RU2757315C1
БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2013
  • Губин Алексей Иванович
  • Кутепов Николай Васильевич
  • Рымаев Владимир Дмитриевич
RU2560125C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВОГО БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И МЕТАЛЛОПЛАСТИКОВЫЙ БАЛЛОН 2006
  • Свободов Андрей Николаевич
  • Стеценко Анатолий Иванович
  • Капустин Анатолий Иванович
  • Рожков Александр Григорьевич
  • Рахметов Сямиулла Абдуллович
  • Трабер Виктор Владимирович
  • Денисова Татьяна Ивановна
RU2310120C1
БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2011
  • Лукьянец Сергей Владимирович
  • Мороз Николай Григорьевич
  • Лебедев Игорь Константинович
RU2482380C2
Безосколочный баллон давления 2017
  • Сисаури Виталий Ираклиевич
  • Курочкин Анатолий Николаевич
  • Анисимов Василий Львович
  • Никитин Олег Дмитриевич
  • Майоров Олег Александрович
  • Романов Анатолий Федорович
RU2692172C2
Огневзрывобезопасный металлокомпозитный баллон давления 2019
  • Мороз Николай Григорьевич
  • Калинников Александр Николаевич
RU2703849C1
КОМПОЗИЦИОННЫЙ БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ 2007
  • Архипов Юрий Сергеевич
  • Булдашев Сергей Алексеевич
RU2358187C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 338 670 C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ НАМОТКИ СИЛОВОЙ ОБОЛОЧКИ БАЛЛОНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретения относятся к области машиностроения, в частности к производству композитных баллонов высокого давления. Способ намотки силовой оболочки баллона высокого давления из полимерных материалов заключается в том, что на герметизирующий лайнер, состоящий из цилиндрической части и сферообразных днищ, укладывают изолирующую и наматывают многослойную силовую оболочку слоями из высокопрочного высокомодульного материала. Для укладки изолирующей оболочки используют изолирующий материал с заданными фрикционными свойствами. Слои изолирующего материала оформляют лентой, намотанной с нахлестом, превышающим половину ширины ленты. Баллон высокого давления содержит герметизирующий лайнер, изолирующую оболочку и многослойную силовую оболочку. Лайнер выполнен из цилиндрической части и сферообразных днищ. Изолирующая оболочка выполнена из уложенного преимущественно на цилиндрическую часть изолирующего материала. Достигается повышение качества изделия, надежности работы в условиях разрушения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения RU 2 338 670 C1

1. Способ намотки силовой оболочки баллона высокого давления из полимерных композиционных материалов, при котором на герметизирующий лайнер, состоящий из цилиндрической части и сферообразных днищ, укладывают изолирующую и наматывают многослойную силовую оболочку спиральными и кольцевыми витками из высокопрочного высокомодульного материала, например, стекложгута или жгута из арамидных нитей, причем для укладки изолирующей оболочки используют изолирующий материал с заданными фрикционными свойствами, например, фторопластовую или полиэтиленовую пленку, наматывая последний преимущественно на цилиндрическую часть, отличающийся тем, что слои изолирующего материала оформляют лентой, намотанной с нахлестом, превышающим половину ширины ленты на величину, гарантирующую наличие не менее двух слоев при намотке с технологическими погрешностями, а также при эксплуатации.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что превышение нахлеста определяют по формуле

Δ=0,5κε*в,

где Δ - превышение половины ширины ленты при намотке, мм;

κ=1,05-1,5 - опытный коэффициент, учитывающий погрешность укладки ленты при намотке;

ε* - относительное удлинение материала лайнера при разрыве;

в - ширина ленты, мм.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что изолирующий материал располагают между слоями силовой оболочки, при этом слои силовой оболочки, расположенные под изолирующим материалом, наматывают спиральными витками, а остальные слои наматывают спиральными и кольцевыми витками с пропиткой их нитей синтетическим связующим.4. Баллон высокого давления из полимерных композиционных материалов, изготовленный способом по п.1, содержащий герметизирующий лайнер, выполненный из цилиндрической части и сферообразных днищ, изолирующую оболочку и многослойную силовую оболочку, намотанную спиральными и кольцевыми витками из высокопрочного высокомодульного материала, например, стекложгута или жгута из арамидных нитей, причем изолирующая оболочка выполнена из уложенного преимущественно на цилиндрическую часть изолирующего материала с заданными фрикционными свойствами, например из фторопластовой или полиэтиленовой пленки, отличающийся тем, что слои изолирующего материала оформлены лентой, намотанной с нахлестом, превышающим половину ширины ленты на величину, гарантирующую наличие не менее двух слоев при намотке с технологическими погрешностями, а также при эксплуатации.5. Баллон, по п.4, отличающийся тем, что превышение нахлеста определено по формуле

Δ=0,5κε*в,

где Δ - превышение половины ширины ленты при намотке, мм;

κ=1,05-1,5 - опытный коэффициент, учитывающий погрешность укладки ленты при намотке;

ε* - относительное удлинение материала лайнера при разрыве;

в - ширина ленты, мм.

6. Баллон, по п.4, отличающийся тем, что изолирующий материал уложен между слоями силовой оболочки, при этом слои силовой оболочки, расположенные под изолирующим материалом, выполнены из спиральных витков, а остальные слои - из спиральных и кольцевых витков с пропиткой их нитей синтетическим связующим.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2338670C1

GB 1134033 A1, 20.11.1968
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБЧАТЫХ ИЗОЛЯТОРОВ 2002
  • Александров Г.Н.
RU2233494C1
RU 94031241 A1, 20.07.1996.

RU 2 338 670 C1

Авторы

Никитин Олег Дмитриевич

Курочкин Анатолий Николаевич

Мелехин Михаил Сергеевич

Барынин Вячеслав Александрович

Конкин Владимир Васильевич

Романов Анатолий Федорович

Майоров Борис Гаврилович

Давыдов Александр Иванович

Сергеев Юрий Павлович

Даты

2008-11-20Публикация

2007-01-26Подача