Сборная камера высокого давления Советский патент 1992 года по МПК F16J12/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к технике создания камер (автоклавов) высокого давления большого диаметра и объема, которые могут широко применяться в фундаментальных научных исследованиях, в различных областях науки и техники в качестве многоцелевых испытательных стендов, в технологических линиях современных производств, использующих высокое давление. „

Преимущественной областью применения предлагаемой конструкции камеры - это решение проблем, связанных с изучением и освоением Мирового океана. В камерах целесообразно имитировать глубоководные условия для испытания подводных аппаратов и устройств, испытания оборудования по добыче полезных ископаемых со дна океана, отработки технологий добычи этих ископаемых и др.

Известен автоклав, являющийся прототипом, у которого составной несущий корпус образован из колец, расположенных перпендикулярно оси сосуда и воспринимающих радиальные усилия и нескольких продольных элементов, расположенных в направлении оси сосуда и воспринимающих осевые усилия. Продольные элементы проходят через отверстия, выполненные в крышках автоклава, и скрепляют крышки и кольца. В центре крышки выполнено отверстие для ввода трубопровода давления.

Недостатком этого автоклава является наличие низких технических и эксплуатационных характеристик при больших диаметрах автоклава и высоких давлениях рабочей жидкости.

Целью изобретения является улучшение технических и эксплуатационных харак- теристик сборной камеры высокого давления, что достигается путем использования в ее конструкции деталей специальной формы и их соединений, осуществляют взаимн уЮ механическую поддержку, в том числе за счет намотки высокопрочной лентой, что ограничивает деформирование деталей в упругих пределах, а также путем снижения, а в ряде соединений ликвидации концентрации напряжений, обеспечивая тем самым рациональное, с позиций прочности, использование материала в конструкции камеры, а также за счет уменьшения сечения отдельных деталей и организации точного контроля качества материала, что делает возможным создание сборных камер большого диаметра и объема, высокой прочности, жесткости, надежности, технологичности, пониженной металлоемкости и стоимости, а также улучшение условий транспортировки, монтажа, демонтажа и текущего ремонта сборных камер высокого давления.

На фиг.1 изображена сборная камера высокого давления в разрезе, общий вид и

вид сверху; на фиг.2- разрез многослойного стяжного кольца 2; на фиг.З - разрез стяжного кольца 2 с П-образным поперечным сечением, внутри которого уложены витки высокопрочной ленты 15; на фиг.4 - разрез

0 многослойного поперечного элемента - кольца 3; на фиг.5 - разрез поперечного элемента - кольца 3 с П-образным поперечным сечением, внутри которого уложены витки высокопрочной ленты 15; на фиг.6 5 разрезное замковое кольцо 12, вид сверху, а также разрезы А-А и В-В с изображениями отдельных частей кольца 12.

Сборная камера высокого давления содержит внешний несущий корпус, выпол0 ненный из продольных элементов 1, соединенных вместе стяжными кольцами 2, а также внутренний несущий корпус, выполненный из поперечных элементов-колец 3, соединенных по торцам болтовыми внешни5 ми фланцевыми соединениями 4. Стяжные кольца 2 могут быть выполнены также многослойными, как изображено на фиг.2 или однослойными, но укрепленными обмоткой с помощью ленты 15, как это изображено на

0 фиг.З. Поперечные элементы - кольца 3 также могут быть выполнены многослойными, как показано на фиг.4, или однослойными, но укрепленными обмоткой с помощью ленты 15, как это показано на фиг.5. Торцы

5 поперечных элементов - колец 3 содержат, как видно на фиг.4 и 5, соосные кольцевые проточки и выступы, которые сопрягаются при стыковке элементов 3 друг с другом. Между внешней и внутренней несущими

0 оболочками выполнен зазор 5, который не перекрывается при изменениях значения давления в камере от нуля до испытательного и изменениях температуры камеры в процессе эксплуатации. Антикоррозионные

5 слои-обечайки б, сопряженные с кольцами 3, имеющими на торцах кольцевые проточки в форме уступа, которые при соединении колец 3 образуют со стороны полости камеры цилиндрические проточки, которые со0 держат водонепроницаемые уплотнения 7. Полость камеры заперта одинаковыми крышками-пробками, состоящими из стакана 8, вмещающего обратный свод 9. Зазор между стаканом 8 и антикоррозионным сло5 ем 6 герметизирован уплотнением 10, зазор между обратным сводом 9 и внутренней поверхностью стакана 8 герметизирован уплотнением 11. Антикоррозионные слои б и уплотнения 7, герметизирующие полость камеры, могут быть заменены одной сплошной антикоррозионной оболочкой, которая сопряжена с кольцами 3. Уплотнения 7,10,11 выполнены в виде уплотнений с некомпенсированной площадью. В стенке стакана 8 выполнены аксиальные отверстия 14 для ввода линий коммуникаций в полость камеры. Обратный свод 9 и уплотнение 11 образуют под дном стакана 8 изолированную полость 13, свободную от рабочей жидкости. При закрытых крышках-пробках секции разрезного замкового кольца 12 сопряжены в области разрезов между собой, а также сопряжены со стаканом 8 и элементами 1. Конические опорные поверхности свода 9, стакана 8, кольца 12 и продольных элементов 1 выполнены под углом 40-60° к оси камеры.

Сборная камера высокого давления работает следующим образом.

При создании давления в рабочей полости камеры радиальные усилия воспринимаютсяпоперечнымиэлементами-кольцами 3 внутреннего несущего корпуса. Некоторая часть радиальных усилий воспринимается внутренней цилиндрической поверхностью стенки стакана 8, находящейся между уплотнением 11 и торцом стакана. Эта часть усилий удерживается стенкой стакана 8 и стяжным кольцом 2. Осевые усилия воспринимаются крышками- пробками, кольцом 12 и продольными элементами 1 внешней несущей оболочки. При этом секции разрезного кольца 12, оставаясь сжатыми в радиальном направлении стенкой стакана 8 и замковым выступом, образованным элементами 1, работают в условиях стесненного среза, что повышает их сопротивление разрушению (срезу).

Элементы 1 в замковой зоне сжаты кольцами 2 и 12 и растянуты в области, лежащей между замковыми кольцами 12. Кольца 2 при этом растянуты. Внутренняя часть дна стакана 8, не сопряженная с той свода 9, свободна от давления рабочей жидкости. При этом отверстия 14 герметично закрыты специальными унифицированными патронами, предназначенными для проводки коммуникаций обслуживающего оборудования в полость камеры высокого давления.

Таким образом, свод 9 оказывает механическую поддержку стакану 8 в осевом на- правлении, а стакан 8 оказывает механическую поддержку своду 9 в радиальном и осевом направлениях. Кольцо 2 оказывает механическую поддержку крышке-пробке в радиальном направлении, а также поддержку своду 9 в радиальном и осевом направлениях. При этом жесткость

крышки-пробки в осевом направлении, а также ее прочность - увеличиваются.

Концентрация напряжений в области сопряжения опорных поверхностей, при- 5 надлежащих своду 9, стакану 8, секциям кольца 12 и элементам 1 - отсутствует, ч;о повышает прочность всего соединения и его надежность. Кольца 2 и 3, выполненные многослойными, с натягом, или однослой0 ными с обмоткой высокопрочной лентой 15 - также обладают повышенной прочностью и жесткостью, что увеличивает жесткость и прочность камер и уменьшает ее металлоемкость.

5 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Сборная камера высокого давления, содержащая две крышки со сквозными осевыми отверстиями, несущий корпус, выполненный в виде установленных по

0 окружности продольных силовых элементов, и поперечные силовые элементы, выполненные в виде колец и установленные с гарантированным зазором внутри продольных элементов, отличающаяся тем,

5 что, с целью улучшения технических и эксплуатационных характеристик, камера снабжена стяжными кольцами с внутренними коническими поверхностями и профилированными замковыми кольцами, а каждая

0 крышка выполнена в виде стакана с прямым и обратным сводами и с плоским днищем, сопряженным с его внутренней и наружной цилиндрическими стенками переходными коническими участками, и установлена с

5 возможностью осевого перемещения днищем наружу внутри продольных силовых элементов, последние выполнены в виде секций цилиндра, Имеющих на концах опорные бурты с замковыми коническими высту0 пами на внутренних поверхностях, стянуты между собой посредством охватывающих стяжных колец, причем каждое замковое кольцо выполнено с двумя цилиндрическими и расположенным между ними кониче5 ским участками, поперечные силовые элементы стянуты между собой и снабжены антикоррозионным покрытием на внутренних поверхностях, внутренние диаметры антикоррозионных покрытий и большего из

0 цилиндрических участков замкового кольца равны, обратный свод каждой крышки имеет край, очерченный кольцевыми коническим и сопряженными с ним плоским и цилиндрическим участками, и оперт послед5 ними с образованием герметичной полости в днище и своде стакана и переходной участок между ними.

2. Камера поп.1,отличающаяся тем, что стяжные кольца выполнены много- слойными или выполнены П-образного поперечного сечения с уложенными внутри с натяжением витками многослойной намотки из высокопрочной ленты.

3. Камера по пп.1 и 2, отличающая- с я тем, что поперечные элементы несущей оболочки выполнены в виде многослойных колец или выполнены П-образного поперечного сечения с уложенными внутри с натяжением витками многослойной намотки из высокопрочной ленты, при этом попереч- ные элементы соединены между собой по торцам внешними болтовыми фланцевыми соединениями.

4. Камера по пп.1-3. о т л и ч а ю щ а я с я тем, что стыки поперечных элементов гер- метизированы со стороны полости камеры отдельными уплотнениями с некомпенсированной площадью, или герметизированы одной неразрезной антикоррозионной оболочкой.

5.Камера по пп.1-4, отличающаяся тем, что в месте сопряжения прямого и обратного сводов крышки выполнено уплотнение с некомпенсированной площадью.

6.Камера по пп.1-5, отличающаяся тем, что зазоры между крышками и антикоррозионным покрытием на кольцах поперечных элементов герметизированы уплотнениями с некомпенсированной площадью.

7.Камера по пп. 1-6, отличающаяся тем, что, с целью улучшения условий эксплуатации, в стенке стакана крышки выполнены аксиально технологические отверстия.

8.Камера hoпп.1-7,отличающаяся тем, что на торцах поперечных элементов выполнены соосно выступы и ответные пазы, при этом выступы одного элемента размещены в пазах другого.

9.Камера по пп.1-8, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что замковое кольцо разделено на четыре части разрезами, лежащими в двух плоскостях, отстоящих от осевого сечения камеры.

10.Камера по пп.1-9, от л ича ющая- с я тем, что углы наклона к оси камеры образующих конических поверхностей замковых выступов опорных буртов продольных элементов, участков обратных сводов крышек и переходных участков крышек и замковых колец выполнены одинаковыми и составляют 40-60°.

Использование: машиностроение, в частности крупногабаритные камеры высокого давления. Сущность изобретения: внешний несущий корпус выполнен из продольных элементов 1, соединенных стяжными кольцами 2, Внутренний несущий корпус выполнен из поперечных продольных элементов 1, соединенных стяжными кольцами 2. Внутренний несущий корпус выполнен из поперечных элементов-колец 3, соединенных по торцам болтовыми внешними фланцевыми соединениями 4. Кольца 2 и 3 могут быть выполнены Многослойными или однослойными с подкреплением при помощи ленты 15. На торцах колец 3 выполнены соосные кольцевые проточки и выступы. Антикоррозионные слои-обечайки 6, сопряженные с кольцами 3, имеют на торцах кольцевые проточки. Крышки камеры выполнены в виде стакана 8, в котором размещен обратный свод 9 з.п.ф-лы, 6 ил. Чм и Х| 00 Ј Ю О

фиг. 6

фиг..Ь

15

Фиг

#А-А

12

К

Т