Разъем криогенного резервуара дыхательной системы Советский патент 1992 года по МПК A62B7/00 A62B17/00 F25D3/10 

Фиг Л

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека при работе в среде с высокой температурой или непригодной для дыхания и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, энергетической (в том числе атомной) отраслях промышленности, а также в высотной авиации и в горноспасательном деле.

Известны криогенные резервуары с пористой насыпной .или скорлупчатой теплоизоляцией и фланцевыми разъемами обычного типа. Чаще всего применяются фланцевые соединения с прокладкой в канавке одного фланца и с зубом на другом. Как правило, эти резервуары рассчитаны на небольшое внутреннее давление, необходимое для передавливания содержимого в другой резервуар или потребляющее устройство в пределах 0,3-0,7 МПа. При этом стенки резервуара, выполненные из прочной стали, могут быть тонкими. По сравнению с ними фланцевый разъем, который должен обеспечить герметичность в условиях криогенной температуры, получается массивным и нередко составляет основную долю массы резервуара. Поэтому, как правило, криогенные резервуары выполняются без разъемов, но иногда разъем необходим для доступа к различным устройствам размещенным внутри. Криогенные резервуары автономных дыхательных и противотепловых систем носимых человеком, а также резервуары для авиации должны иметь минимальную массу.

Недостатками известных конструкций разъемов являются большая масса, которая обусловлена тем, что герметизирующая прокладка и стягивающие соединение болты или др/гие детали разнесены по радиусу. Чтобы обеспечить жесткость фланцев, подверженных скручиванию болтами, установленными на большем радиусе чем зажимаемая ими прокладка, фланцы должны быть толстыми,

Наиболее близкой по технической сущности является конструкция фланцевого разъема бугельного типа. Бугельное соединение трубопроводов или цилиндрических резервуаров состоит из стыковочных кромок, выполненных в виде относительно узких фланцев, между которыми зажата прокладка, а их тыльные стороны срезаны на конус. Кромки сверху охватываются стя- i ивающим устройством в виде бугеля, пред- ставляющего собой два полукольца, стянутых болтами. Внутри полуколец проточена клиновидная канавка, борта которой прилегают к коническим поверхностям кромок

Недостатком соединения является неудовлетворительная герметичность при использовании в криогенных конструкциях и большая масса бугеля, так как он испытывает изгибающие нагрузки.

Целью изобретения является уменьшение массы.

Указанная цель достигается тем, что стыковочные кромки частей резервуара вы0 полнены в виде конических коле.ц, входящих одно другое, причем наружное кольцо изготовлено из материала, имеющего больший коэффициент температурного расширения чем материал внутреннего

5 кольца, а стягивающее устройство выполнено в виде прикрепленных на обечайке и днище с внешней стороны по окружности зацепов, на которые зигзагообразно наложена высокопрочная синтетическая нить с

0 числом сложений, соответствующим заданной прочности соединения. Зацепы выполнены в виде дисков с углублением в центре и приварены к обечайке и днищу точечной сваркой.

5На фиг. 1 показан криогенный резервуар с разъемом; на фиг. 2 т то же, горизонтальное сечение; на фиг. 3 - фрагмент разъема в масштабе 2; 1,

Обечайка резервуара 1 припаяна к коль0 цу 2. Для обеспечения прочного паяного шва, испытывающего большие напряжения, при температурных деформациях, обечайка подкатана зубом 3. Кольцо 2 выполнено из нержавеющей стали или другого кр лзгенно5 стойкого материала с малым козфсЪициен- том температурного расширения, Кэльцо 4 выполнено из материала с большим коэффициентом температурного расширения, например из латуни, и припаяно к днищу 5.

0 К обечайке и к днищу по окружности прикреплены (например, точечной сваркой) зацепы б, представляющие собой штампованные диски с углублением в центре, изготовленные из того же металла что и

5 обечайка и днище. На зацепы зигзагообразно наложена предварительно напряженная высокопрочная нить 7, например СВМ, с числом сложений, обеспечивающим необходимую прочность с выбранным запасом.

0 Нить СВМ является одним из наиболее прочных материалов с разрывным усилием до 400 сН/текс или до 5,60 ГПа. При криогенной температуре нить еще больше упрочняется. Нить СВМ имеет модуль упругости,

5 в 20 раз меньший чем сталь, и удлинение при разрыве до 4%, а также линейный коэффициент температурного расширения 13х10 5, вследствие чего при намотке в предварительно напряженном состоянии и последующем охлаждении натягивается и

обеспечивает надежное герметичное соединение разъема. Нить СВМ может быть заменена нитью аримид, также стойкой к криогенным температурам, но менее прочной и с большим коэффициентом удлине- ния. или нитью терлон, обладающей почти такими же свойствами, что и нить СВМ.

Конические кольца 2 и А выполнены из разного материала с целью обеспечить дополнительный натяг при понижении темпе- ратуры и с целью исключить прилипание колец друг к другу. Угол конусности колец должен быть приблизительно равен углу трения полированных поверхностей пары материалов, примененных для изготовле- ния колец, или в пределах 0,08-0,15 для того, чтобы разъем обеспечивал герметичность и разнимался без затруднений. Зацепы привариваются к обечайке или днищу при помощи точечной сварки.

В конкретном случае масса разъемного соединения, изготовленного сначала в виде фланцевого соединения с болтами МЗ, при использовании предлагаемой конструкции была уменьшена с 490 до 200 г, из которых 11,5 г - масса 64 дисков и 188 г - масса колец и 230 мг - масса нити СВМ.

Сборка резервуара осуществляется следующим образом.

В корпусе резервуара t монтируется его содержимое. Крышка резервуара 5 с припаянным кольцом 4 надевается на кольцо 2 корпуса 1. Корпус с надетой крышкой 5 с помощью приспособления в виде нажимных чаш с центровой засверловкой ставится в центре и сжимается по оси, На конце нити 7 завязывается петля, которая набрасывается на одну из дискообразных деталей 6. Нить 7 сматывается с бобины, установленной на шпинделе с тормозом, и через уст- ройство. состоящее из трех блочков, два из которых подвешены, а один подвижный скреплен с грузом, масса (кг) которого в два раза больше выбранного предварительного натяжения нити (НХ10), поступает в люнет размером с карандаш с фарфоровыми колечками для прохода нити При помощи люнета нить накладывается зигзагообразно на детали 6, а резервуар поворачивается в цен- трах. В пяти - десяти местах равномерно по окружности нить сматывается эпоксидным компаундом на длине 20-25 мм. Намотка нити продолжается до получения жгута необходимой (расчетной) прочности. Конец нити завязывается на детали 6 и закрепляется эпоксидным компаундом. При повреждении при эксплуатации одной-двух нитей жгута эпоксидные склейки не дают распуститься всей увязке. Для разборки резервуара необходимо перерезать жгут, снять его и снять крышку. Угол конусности колец, равный углу трения пары контактирующих металлов, делает эту операцию достаточно легкой.

Герметичность разъема обеспечивается чистотой обработки колец 2 и 4 и натягом конусов за счет предварительного натяжения нити за счет разницы температурного удлинения металлов колец 2 и 4 и за счет внутреннего давления в резервуаре.

Формула изобретения

1.Разъем криогенного резервуара дыхательной системы, содержащий стыковочные кромки и стягивающее устройство, о т- личающийся тем. что. с целью уменьшения массы, стыковочные кромки выполнены в виде конических колец, входящих одно в другое, причем наружное кольцо изготовлено из материала, имеющего коэффициент температурного расширения больше, чем у материала внутреннего кольца, а стягивающее устройство выполнено в виде прикрепленных на обечайке и днище с внешней стороны по окружности зацепов, на которые зигзагообразно наложена высокопрочная синтетическая нить с числом сло- жений, соответствующим заданной прочности соединения.

2.Разъем по п. 1,отличающийся тем, что зацепы выполнены в виде дисков с углублением в центре.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека при работе в среде с высокой температурой или непригодной для дыхания Цель изобретения - уменьшение массы. Достигается это тем, что стыковочные кромки частей резервуара выполнены в виде конических колец 2 и 4, входящих одно в другое. Наружное кольцо 2 выполнено из нержавеющей стали или другого криогенного материала с коэффициентом температурного расширения, а внутреннее кольцо 4 - из материала с большим коэффициентом температурного расширения, например из латуни На обечайке и днище с внешней стороны по окружности прикреплены зацепы 6, на которых зигзагообразно наложена высокопрочная синтетическая нить с числом сложений, соответствующим заданной прочности соединения. Зацепы 6 выполнены в виде дисков с углублением в центре 1 з п ф-лы, 3 ил

Фиг.1

Фие.З