КОРПУС ДЛЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2015 года по МПК F17C1/06 

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительных и химических отраслей с корпусами для газовых и жидких сред.

Известна армированная оболочка для высокого внутреннего давления из слоистого композиционного материала, содержащая силовой каркас с цилиндрическим участком, торцевыми выпуклыми днищами с фланцами, образованный комбинацией групп слоев спиральных и кольцевых лент, облицованный внутренним защитным покрытием (патент RU 2205328 С1, МПК⁷ F17C 1/06, опубл. 27.05.2003 г. ).

Известен корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с цилиндрической частью и выпуклыми днищами, образованную комбинацией слоев соответственно перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, облицованную изнутри защитным покрытием (патент RU 2319061 С1, МПК F17C 1/06 (2006.01) F17C 1/16 (2006.01), опубл. 10.03.2008 г.).

Недостатком известных конструкций является невозможность обеспечения стабильной толщины защитного покрытия по всей поверхности и, как следствие, недостаточная надежность работоспособности конструкции.

Известная конструкция корпуса для высокого давления из композиционных материалов по патенту RU 2319061 является наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату и выбрана в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности конструкции за счет обеспечения стабильности получаемых толщин защитного покрытия.

Процесс изготовления корпусов с внутренним защитным покрытием из композиционных материалов заключается в следующем: на жесткой оправке выкладывается слой, или несколько, из листовой сырой (не вулканизированной) резины, на которую затем наматываются спиральные и кольцевые слои силовой оболочки. Намотка производится лентой, составленной из определенного количества пропитанных связующим жгутов или нитей. При этом для получения композиционного материала с высокими физико-механическими характеристиками каждый жгут и лента в целом должны наматываться со сравнительно большим натяжением.

При намотке ленты определенной ширины, увеличение которой ограничивается вопросами прочности и возможностями технологического оборудования, и с определенным натяжением, на оправке создается контактное давление, которое приводит к выдавливанию сырой (мягкой) резины из-под ленты в процессе намотки и «перетеканию» ее по поверхности оправки, что сказывается на получаемых толщинах защитного покрытия.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в снижении контактного давления на защитное покрытия в процессе намотки слоев силовой оболочки, что снижает возможность «перетекания» сырой резины по поверхности.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в корпусе для высокого давления из композиционных материалов, содержащем силовую оболочку с цилиндрической частью и выпуклыми днищами, образованную комбинацией слоев соответственно перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, из непрерывных однонаправленных жгутов (нитей), скрепленных полимерным связующим, с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри защитным покрытием, согласно изобретению, силовая оболочка содержит разреженный слой, расположенный по всей наружной поверхности защитного покрытия и выполненный из спиральных лент на основе материалов оболочки, с параметрами в нем по отношению к слоям оболочки в диапазоне: жгутов в ленте от 0,45 до 0,71; натяжения на ленту при намотке от 0,35 до 0,77; натяжения на жгут при намотке от 0,78 до 1,08; ширины ленты от 0,9 до 1,1, которые выбираются так, чтобы разреженный слой обладал несущей способностью при действии внутреннего давления, причем в частных случаях выполнения изобретения углы расположения лент разреженного слоя и слоев оболочки не равны, разреженный слой частично или полностью полимеризован перед намоткой слоев оболочки.

Отличительными от прототипа признаками заявленного корпуса для высокого давления являются следующие:

а) признаки, обеспечивающие получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны:

- силовая оболочка содержит разреженный слой,

- расположенный по всей наружной поверхности защитного покрытия и выполненный из спиральных лент на основе материалов оболочки,

- с параметрами в нем по отношению к слоям оболочки в диапазоне:

- жгутов в ленте от 0,45 до 0,71;

- натяжения на ленту при намотке от 0,35 до 0,77;

- натяжения на жгут при намотке от 0,78 до 1,08;

- ширины ленты от 0,9 до 1,1;

- которые выбираются так, чтобы разреженный слой обладал несущей способностью при действии внутреннего давления.

б) признаки, характеризующие изобретение в частных случаях:

- углы расположения лент разреженного слоя и слоев оболочки не равны;

- разреженный слой частично или полностью полимеризован перед намоткой слоев оболочки.

Указанные отличительные признаки, каждый в отдельности и все вместе, направлены на достижение заявленного результата и являются существенными. В предшествующем уровне техники представленная в формуле изобретения совокупность известных и отличительных признаков не известна и, следовательно, изобретение соответствует критерию «новизна».

Корпус для высокого давления, в отличие от корпуса по прототипу, позволяет получать требуемые значения толщин защитного покрытия, выполняемого из мягкого материала, за счет использования разреженного слоя, который охватывает всю поверхность покрытия и является как бы защитной скорлупой при последующей намотке слоев силовой оболочки с большим натяжением. Снижение натяжения на ленту за счет уменьшения количества жгутов, снижения натяжения на жгут позволяет провести намотку без перетекания резины по поверхности и ее прорезания.

При этом натяжение выбираются так, чтобы разреженный слой обладал несущей способностью при действии внутреннего давления. Создание такого натяжения препятствует «сморщиванию» разреженного слоя и образованию в нем складок после обжатия слоями оболочки.

Усиление защитных свойств разреженного слоя по отношению к покрытию из сырой резины заявляемого корпуса дополняется частными случаями исполнения, которые за счет использования углов намотки, не равных углам намотки слоев оболочки, препятствуют продавливанию жгутов через ленту разреженного слоя, а за счет частичной или полной полимеризации создают жесткую защитную скорлупу.

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его, примера реализации и прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 представлен заявленный корпус для высокого давления из композиционных материалов, на фиг. 2 - вид сечения корпуса с расположением защитного покрытия, разреженного слоя и слоев силовой оболочки.

Корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку 1 с цилиндрической частью 2 и выпуклыми днищами 3 и 4, образованную комбинацией слоев 5 и 6 соответственно перекрещивающихся спиральных 7 и кольцевых 8 лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, из непрерывных однонаправленных жгутов (нитей), скрепленных полимерным связующим, с фланцами 9 и 10, установленными по полюсным отверстиям днищ 3 и 4, облицованную изнутри защитным покрытием 11, содержащим разреженный слой 12.

Экспериментальная проверка подтвердила получение стабильной толщины защитного покрытия по всей поверхности и, соответственно, повышенную надежность предложенной конструкции.

Изобретение относится к корпусам для высокого давления из композиционных материалов, используемых, в частности, в двигательных установках, а также может быть использовано во всех конструкциях машиностроительных и химических отраслей с корпусами для газовых и жидких сред. Корпус для высокого давления из композиционных материалов содержит силовую оболочку 1 с цилиндрической частью 2 и выпуклыми днищами 3 и 4, образованную комбинацией слоев 5 и 6 соответственно перекрещивающихся спиральных 7 и кольцевых 8 лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, из непрерывных однонаправленных жгутов (нитей), скрепленных полимерным связующим, с фланцами 9 и 10, установленными по полюсным отверстиям днищ 3 и 4, облицованную изнутри защитным покрытием 11, в которой по поверхности защитного покрытия расположен разреженный слой 12. Изобретение позволяет повысить надежность конструкции за счет обеспечения стабильности получаемых толщин защитного покрытия. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Корпус для высокого давления из композиционных материалов, содержащий силовую оболочку с цилиндрической частью и выпуклыми днищами, образованную комбинацией слоев соответственно перекрещивающихся спиральных и кольцевых лент, ориентированных в спиральном и окружном направлениях, из непрерывных однонаправленных жгутов или нитей, скрепленных полимерным связующим, с фланцами, установленными по полюсным отверстиям днищ, облицованную изнутри защитным покрытием, отличающийся тем, что силовая оболочка содержит разреженный слой, расположенный по всей наружной поверхности защитного покрытия и выполненный из спиральных лент на основе материалов оболочки, с параметрами в нем по отношению к слоям оболочки в диапазоне: жгутов в ленте от 0,45 до 0,71; натяжения на ленту при намотке от 0,35 до 0,77; натяжения на жгут при намотке от 0,78 до 1,08; ширины ленты от 0,9 до 1,1, которые выбираются так, чтобы разреженный слой обладал несущей способностью при действии внутреннего давления.

2. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что углы расположения лент разреженного слоя и слоев оболочки не равны.

3. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что разреженный слой частично или полностью полимеризован перед намоткой слоев оболочки.