Способ Кашеварова изготовления баллона для хранения сжатых газов Советский патент 1993 года по МПК F17C1/16 

Изобретение относится к химическому машиностроению и в частности к изготовлению баллонов для хранения сжатых газов.

Известны баллоны цилиндрической формы, получаемые путем обмотки полосами из стекловолокна с последующим соединением их тепловой обработкой.

Однако цилиндрическая форма баллонов не всегда удобна в эксплуатации и имеет отношение объема баллона к его поверхности (а следовательно, к его массе)

далекое от оптимального; К тому же торцевые стороны баллона имеют повышенную сложность изготовления, а стенки баллона, воспринимающие всю нагрузку от сжатого газа, имеют большую толщину - большую массу.

Цель изобретения - снижение массы и стоимости баллона.

Цель достигается тем, что поверхность баллона в виде параллелепипеда выполнена в виде участков сферической поверхно

сти, стыки которых стянуты тросами из стекловолокна со стыками противоположных сторон баллона. При этом сферические поверхности штампуются из стеклополотна . при температуре пластической деформации 5 стекловолокна.

На фиг.1 изображен общий вид баллона сверху; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. развертка поверхности баллона г вдолб сечения по А-А; на фиг,4-устройство 10 I частй штампа для изготовления баллона в увеличенном виде по отношению к фиг.2; на : - узел I на фиг.2 (увеличено по отношению к фиг. 1,2 и 3); на фиг. 6- сечение Б-Б на фиг.5;.на фиг.7 - сечение В-В на фиг,5; 15 ;; на фиг.8 - узел 1 на фиг.2 (увеличено по отношению к фиг.1, 2 и 3).

Баллон имеет корпус, наружная часть которого выполнена в виде сферических по- . верхностей наружной оболочки 1 из стекло- 20 полотна, стянутой тросами 2, которые пропущены через отверстия 3 вэтойрболоч- ке. Внутренняя часть корпуса баллона выполнена в виде герметичной пластмассовой внутренней оболочки 4, к которой приклее- 25 на наружная оболочка 1, выполненная из многослойных полос стеклополотна, сфор- . мированных (отштампованных) в ряды участков сферических поверхностей 1. Тросы 2 проходят через отверстия 3 в пластмассе- 30 вой герметичной внутренней оболочке 4 и в наружной оболочке сферических поверхностей 1 и закрепляются в муфтах 5, вклеен- ; . ных в места стыка четырех смежных сферических поверхностей 1 над отверсти- 35 ями 3. Концы тросов 2, выходящие за внутреннюю оболочку 4 из отверстий в наружной оболочке 1, расчленены на четыре ч ленты, имеющие сечение в виде круга с уг лом в 90°. Муфта 5 также имеет четыре лен- 40 ты такого же сечения, которые склеиваются с лентами б троса 2, с лентами 7 смежных муфт 5 и с наружной оболочкой 1 вдоль стыка двух смежных сферических поверхно- .стей 1. , 45

Сжатый газ накачивается в баллон через ниппель со штуцером 8 известной конструкции. Ребра корпуса усиливаются цилиндрическими накладками 9, а трехгранные углы корпуса усиливаются накладками 50 , 10 соответствующей конфигурации.

Корпус 1, тросы 2, накладки 9 и 10 изго- . , тавливаются из стекловолокна, покрытого ; лаком и проклеенного (после штамповки де- талей 1, 9 и 10) газонепроницаемым клеем, 55 имеющим близкие к стеклу коэффициенты удаления и температурного расширения, а также эластичность, необходимую по условиям работы баллона. При этом склейка стекловблокна в нити, жгуты и полотна повышает допустимую нагрузку на растяжение на 25%, а проклейка стекловолокон лаком - до 80%, что увеличивает прочность баллона и срок его эксплуатации.

Баллон для хранения сжатых газов изготавливается следующим образом: стеклопо- лотно изготавливается путем прокатки стекловолокон, выходящих непрерывным рядом из стеклопечей через отверстия - фильеры при температуре пластических деформаций стекловолокон, которые превращаются в ленточки с толщиной в 0,003-0,004 мм и шириной 0,02-0,03 мм,

На движущийся ряд стекловолокон непрерывно напыляют резаное стекловолокно в направлении, перпендикулярном направлению движения ленточных стекловолокон, Резаное стекловолокно изготавливается из стекла с меньшей температурой плавления, чем ленточное стекловолокно, равновеликим по площади, но кругового сечения, с длиной, равной ширине полосы. При температуре пластической деформации резаного стекловолокна ленточный.ряд с равномерно напиленным на него резаным стекловолокном, составляющим 1-2% по массе от ленточного стекловолокна, проходит между катками, которые вдавливают резаные стек- ловолокна в междурядья ленточных волокон и расплющивают на 1/3-1/4 их толщины на ленточных волокнах, в результате чего резаное стекловолокно соединяет между собой ленточное стекловолокно в стеклополотно, масса резаного стекловолокна составляет 1-2% от массы ленточного стекловолокна и по этой причине допустимая нагрузка на растяжение стеклополотна в направлении, перпендикулярном направлению ленточного стекловблокна, составляет всего 1-2% допустимой нагрузки, совпадающей по на- -правлению с направлением ленточного стекловолокна.

Стеклополотно укладывается машиной в полосу в виде заданного числа (до 50) слоев стеклополотна, которое непрерывной лентой протягивается вдоль полосы многократно в прямом и обратном направлениях с перегибами на торцевых краях этой полосы. . ...-... ...

Далее нагревается стеклополоса до температуры, при которой ленточное стеклополотно приобретает пластичность, необходимую для штамповки сферических поверхностей корпуса баллона, связанной с деформацией изгиба и растяжения стекловолокон стеклополосы. Штамповочное устройство изображено на фиг.4, где неподвижный стол 11 опирается ножками 12 на под печи 13 и подвижный штамп 14 (на фиг.5 он изображен в поднятом положении

пунктирной и в опущенном - сплошной линией) формирует полосу стеклополотна, прижатую по краям штампа 14 к подвижной балке 15 штамповочного устройства. Опускаясь, штамп 14 формирует сферические участки поверхности 1 корпуса баллона и отверстия 3 между ними, которые образуются с помощью конусообразного штыри 16 с цилиндрическим основанием 17. При этом штамп 14 своим краем одновременно опускает всё полосу 1 с подвижной балкой 15. Воздух, находящийся между штампом 14 и полосой 1, в процессе опускания штампа 14 выходит через радиальные отверстия 18 штампа и стола 11 .При штамповке происходит одновременно соединение всех слоев стеклополотна в неразъемную полосу 1 с помощью резаных стекловолокон, которые вдавливаются в ленточные стекловолокна каждого верхнего слоя стеклополотна, соединяя между собой все слои в неразъемную стеклополосу толщиной в 0,2 мм (50 слоев по 0,003 мм с зазором между слоями, образованными резаным стекловолокном, в 0,001).

После сформирования сферических участков поверхности полосы Т температура печи понижается, штамп 14 поднимается для беспрепятственного выдвижения сформированной полосы 1 из штамповочного устройства с помощью воздуха, нагнетаемого под полусферы стола 11. Каждая из полос имеет размеры развертки каждого из трех взаимно перпендикулярных сечений баллона, увеличенных по длине на окончание 19 этих полос. Часть развертки полосы боковой стенки баллона объемом. 0,12 м3 изображена на фиг.З. На этой развертке изображены сферические поверхности 1, отверстия 3, границы 20 сферических поверхностей 1 и плоскости 21, пунктирные линии 22 перегиба плоскостей 21 в цилиндрическую поверхность с образованием двугранных углов баллона. Начала и конец полосы 1 образованы торцевыми обрезами 23 по дугам 20 больших кругов, боковые края полосы образованы прямолинейным обрезом 24. Смежные сферические поверхности 1 пересекаются между собой по дугам 25 малых кругов, которые расположены в плоскостях, перпендикулярных плоскости чертежа (плоскости дуг 20 больших кругов). Штамп 14 и стол 11 имеют по линии 25 пересечения смежных сферических поверхностей 1 плавный переход от одной сферической поверхности 1 к Другой по радиусу, равному радиусу кругового сечения троса 2,

Для дальнейшего применения способа изготовления баллона используется технологический баллон, имеющий наружную

форму, тождественную внутренней форме изготовляемого баллона, Технологический баллон выполнен из пластмассовой оболочки, армированной стеклополотном и напол- 5 ненной через ниппель сжатым воздухом до давления в 2-3 атм. Штуцер с ниппелем 8 приклеивается с наружной стороны оболочки 4...

Одновременно с изготовлением стекло.0 полосы производится изготовление технологического баллона, который является также внутренней герметичной пластмассовой оболочкой 4 изготовляемого баллона. Оболочка 4 склеивается из двух полови5 нок после того, как внутрь ее будут вмонти- рованы тросы 2. Тросы 2 оканчиваются лентами 6, соединенными в местах сопряжения четырех смежных сферических поверхностей 1. Оболочка 4 приклеивается к

.0 основанию конусной обмотки 26 троса 2.

препятствующей его разделению на четыре

ленты в месте приклейки к тросу 2 оболочки

4. . : ,- -

На оболочку 4 наматывается как на тех5 нологический баллон в каждом из трех вза имно перпендикулярных направлениях в принятой очередности соответствующие полосы. При этом торцевой обрез 23 первой полосы устанавливается на технологиче0 ском баллоне так, чтобы пунктирная линия 22 перегиба совпала с ребром технологического баллона. Верхняя поверхность торцевой части полосы между линиями 22 и 23 смазывается клеем с таким расчетом, чтобы

5 она приклеилась к нижней поверхности полосы при первом ее обороте вокруг технологического баллона. Затем производится еще один оборот вокруг технологического баллона данной полосой, что соответствует ее

0 длине. При этом соответствующим натягом полосы 9 и ее обжигом достигается совпадение отверстий 3 с выступающими концами тросов 2 и отверстий для штуцера с ниппелем 8 и сферических поверхностей 1 после5 дующего оборота полосы с ее предшествующим оборотом вокруг технологического баллона. Окончание полосы между линиями 22 и 23 с нижней поверхности смазываются клрем и прижимаются к пред0 шествующему слою намотки этой полосы,

Производится намотка на технологический баллон второй полосы в направлении, перпендикулярном первой уже намотанной 5 полосе, поверх этой первой полосы в местах их пересечения. Намотка производится в порядке ранее указанных действий с той лишь разницей, что торцевая часть начала полосы приклеивается к боковой стороне первой полосы между линиями 20 и 24, образуя ребро перегиба по линии 24 первой полосы.

Производится намотка на технологический баллон аналогичным способом третьей полосы в направлении, перпендикулярном направлению намотки двух полос.

Поверхность баллона, полученная в результате обмотки полосами технологического баллона в трех взаимно перпендикулярных направлениях; тщательно смазывается специальным газо-и влагонепроницаемым клеем, на ребра баллона наклеиваются накладки 9; на углы баллона накладки 10, наружная поверхность которых также смазывается клеем На этом заканчивается первый цикл обмотки корпуса баллона. Таких циклов может быть более трех (три минимум) в зависимости от требуемой прочности и надежности при эксплуатации баллона.

Для каждого цикла намотки изготавливается свой размер полосы с учетом увеличивающееся толщины корпуса баллона за счет увеличения размеров наружной поверхности после каждого цйкйа обмотки корпуса 1 баллона, Пос.ле завершения обмотки корпуса баллона концы тросов 2 расчленяются на четыре ленты 6, которые приклеиваются к наружной поверхности обмотки 1 корпуса баллона и склеиваются торцами с торцами лент 7 смежных муфт 5. Затем вставляется смазанная клеем муфта 5 с лентами 7 так, чтобы муфта 5 вошла своей вер-г шиной в разрез лент б, а ее ленты 7 соединились бы с лентами 6 троса 2 и лентами 7 смежных муфт по радиальным плоскостям секторов, образуя с ними в сечении половину круга.

Изготовленный баллон в зависимости 6т условий его применения покрывается поверх клея лаком или.пластмассой для предохранения проклеенного стеклополотна,

образующего поверхность его корпуса, от механических повреждений.

Формула изобретения

1. Способ изготовления баллона для

хранения сжатых газов, включающий обмотку внутренней оболочки полосами из стекловолокна с последующим соединением их тепловой обработкой, отличающийся тем, что, с целью снижения массы и стоймости баллона, полосы изготавливают путем прокатки волокон при температуре пластической деформации с получением ленточек, затем на них напыляют резаное стекловолокно с перпендикулярным его расположением относительно ленточки при температуре, близкой к температуре плавления резаного стекловолокна, и прокатывают с получением стеклополотна, при этом температура плавления резаного стекловолокна ниже температуры плавления стекловолокна ленточек.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что укладывают стеклополотно в несколько слоев и штампуют на нем при тем- пературе его пластической деформации сферические участки с одновременным соединением сйоев.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и-с и с я тем, что многослойное стеклополотно пропитывают лаком и при обмотке во внут- ренней оболочке поддерживают избыточное давление и стягивают ее тросами изнутри. : :

4. Способ по пп.1-3, от л и ч а гощи и с я тем, что цикл обмотки осуществляют в несколько слоев последовательно в каждом из трех взаимно перпендикулярных направлений со смазкой клеем полотна после обмотки в каждом из направлений и со вставкой прокладок на ребра и углы изготавливаемого баллона.

5. Способ по пп,1-4, отличающийс- я тем, что обмотку осуществляют в несколько циклов.

Использование: в области химического машиностроения, в частности к изготовлению баллонов для хранения сжатых газов. Сущность изобретения: способ изготовления баЛлона для хранения сжатых газов включает обмотку внутренней оболочки полосами из стекловолокна с последующим соединением их тепловой обработкой. Полосы изготавливают путем прокатки волокон при температуре пластической деформации стекловолокна с получением ленточек, после на них напыляют резаное стекловолокно с перпендикулярным расположением относительно лентсйки при температуре не более температуры плавления резаного стекловолокна и прокатывают с получением стеклополотна, при этом температура плавления резаного стекловолокна ниже температуры плаШёнШ бтёк/ктлох- на ленточки. Укладывают стекловолокно в несколько слоев и штампуют при температуре пластической деформированием слоев стеклополотна. Многослойное стеклополот- но пропитывают лаком и при обмотке внутренней оболочки в последней поддерживают избыточное давление и стягивают ее тросами. Цикл обмотки осуществляют в несколько слоев последовательно в каждом из трех взаимноперпендикулярных направлений со смазкой клеем после обмотки в каждом из направлений и со вставкой прокладки на ребра и углы изготовляемого баллона. Обмотку осуществляют в несколько циклов. 4 з.п.ф-лы, 8 ил. w Ё -ч ю ON СЛ 00