БАЛЛОН МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОЛЬЦЕВОЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ГАЗА ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам, предназначенным для хранения и использования сжатых газов повышенного давления. Емкости для хранения и использования сжатого газа разделяются: по форме исполнения, по виду использования, по средствам безопасности применения, по системам наполнения и выпуска газа, по конструкции крепления их при хранении.
7
Известна наиболее компактная сферообразная форма баллона, применяемого в стационарных условиях, например, в летательных аппаратах для хранения сжатого кислорода в случае разгерметизации кабины пилота или экипажа (Сферический сосуд высокого давления. Патент РФ №1635367, МПК B01J 3/06). Обычно такой баллон состоит из двух сваренных полусфер. Давление газа в таких емкостях может доходить до 50 МПа. Недостатком такой формы является неудобные габариты, которые нельзя использовать в условиях движения, например, в аквалангах.
7
Известна также самая распространенная цилиндрическая форма газовых баллонов, которые применяются, в первую очередь, для хранения и использования горючих газов в производстве, в быту, в ремонтных мастерских, как топливо в автомобилях и т.д. (Патент РФ №2334910, МПК F17C 1/00) Баллоны, выполненные из трубчатой заготовки, с закатанными горловиной и дном выдерживают также высокое давление до 30 МПа. Кроме горючих смесей такие баллоны используются также для хранения средств пожаротушения, в аквалангах с дыхательными смесями для дайверов, пожарников и космонавтов. В миниатюрных типоразмерах подобные баллончики применяются в сифонах, в пневмооружии, в целях самозащиты от нападения людей и собак и др.
Недостатком таких баллонов является их повышенная масса и излишний расход металла на определенное количество сжатого газа, так как приходится укреплять дополнительно торцы цилиндра, чтобы баллон не разрушился при высоком давлении.
7
За прототип принят крупногабаритный горообразный баллон, применяемый в автомобилях для хранения и использования альтернативного газообразного топлива. Такой баллон, состоящий из тонкостенной оболочки с отверстием и передающего устройства для закачивания и последующей передачи газа, прикрепленного к оболочке, выполнен для укладки его в нишу для хранения запасного автомобильного колеса и снабжен редуктором для постепенной передачи газа в двигатель (Патент РФ №2349830, МПК F17C 1/00). Однако такие баллоны не нашли широкого распространения в России из-за распоряжения ГАИ, об обязательном наличии запасного колеса у автомобиля, а при другом расположении газовых баллонов (например, на дне автомобиля) лучше использовать цилиндрические баллоны, сложенные в кассеты.
Недостатком такого баллона является невозможность использования такой его конструкции для малогабаритных форм, которые необходимы для применения в чрезвычайных условиях, когда газ баллона нужен для быстрого наполнения оболочек различных плавсредств, необходимых при авариях на различных морских сооружениях (самолеты, корабли, нефтяные вышки и др.).
Задачей предлагаемого технического решения является создание облегченной малогабаритной конструкции кольцевого газового баллона, с возможностью прикрепления к плавательным средствам, в котором можно установить штуцер быстрого срабатывания.
Задача достигается следующим образом:
В баллоне металлическом кольцевом для хранения газа под давлением, состоящим из сварной тонкостенной оболочки с отверстием и передающего устройства для закачивания и последующей передачи газа, прикрепленного к оболочке, - передающее устройство выполнено в виде штуцера быстрого срабатывания, содержащего корпус, прикрепленный к оболочке с помощью выступа и резьбового соединения с гайкой на цилиндрической проточке корпуса, продетого в отверстие оболочки, по обеим сторонам которой расположены наружная и внутренняя фигурные шайбы, сопряженные с оболочкой своей фигурной частью.
Причем в этом баллоне фигурные шайбы выполнены одной торцевой поверхностью в виде сопрягаемых поверхностей выпуклого или вогнутого сектора тора в кольцевом баллоне, а другой - плоской.
В этом же баллоне между фигурными шайбами и его оболочкой установлены тонкие эластичные высокопрочные прокладки.
Для пояснения описываемых объектов на фигуре 1 приведен металлический кольцевой баллон для хранения газа под давлением, а на фигуре 2 и 3 - фигурные шайбы соответственно вогнутая и выпуклая.
Пример реализации.
Предлагаемая конструкция малогабаритного баллона состоит из двух обечаек 1, сваренных между собой лазерной, плазменной или аргонодуговой сваркой по шву 2 с двух сторон кольца. В одной из обечаек 1 перед сваркой выполнено отверстие 3 для проточки 4 корпуса штуцера 5, на которую частично нанесена резьба. Перед сваркой, в отверстие 3 вставляется проточкой 4 корпус штуцера 5, на которую предварительно одета вогнутая фигурная шайба 6 (фиг.2) до ее упора плоской частью в выступ 7 корпуса штуцера 5. С другой стороны обечайки 1, на проточку 4 корпуса штуцера 5 одевается выпуклая фигурная шайба 8 (фиг.3), благодаря которой штуцер 5 прочно крепится к обечайке 1 гайкой 9, навинченной на резьбовую часть проточки 4. Герметичность баллона достигается плотным прилеганием фигурных шайб 6 и 8 к оболочке 1 баллона.
Для того чтобы прекратить утечку газа через соединения при неполном прилегании выступа штуцера 7 к плоской поверхности фигурной шайбы 6, между оболочкой 1 и фигурными шайбами 6 и 8 устанавливают тонкие эластичные высокопрочные прокладки, а резьбовое соединение заполняется герметиком.
Для защиты человека от случайного взрыва баллона его после сборки обматывают и закрепляют прочной полиамидной пленкой.
Работает он следующим образом. Через штуцер 5 с помощью шланга высокого давления в кольцевой баллон закачивается газ под давлением до 8 МПа в зависимости от выбранной толщины стенки его обечаек 1. После того как давление достигнет заданной величины, насос останавливается, давление в шланге падает до нуля. При этом под действием внутреннего давления газа в баллоне ниппельная часть штуцера 5 автоматически запирается и герметизирует емкость баллона под давлением. Таким образом, газ с заданным давлением в кольцевом баллоне 1 и штуцере 5 может храниться заданное время до проверки в нем давления. В экстренном случае ниппельная часть штуцера 5 отпирается и газ быстро заполняет необходимую емкость, например плавсредства.
Таким образом, кольцевой газовый баллон предназначен для закачки и безопасного хранения газа под высоким давлением, а затем быстрого освобождения его в наполняемую емкость.
Возможности горообразных баллонов, особенно малогабаритных, практически не изучены для использования в других сферах, кроме автомобильной, как, например, в аквалангах, в самозащите от нападения, для МЧС и т.д.
Разработанная конструкция кольцевого газового баллона зависит от дальнейшего его применения. На фигуре 1 показан разработанный проект кольцевого газового баллона, собранного со штуцером, который может быть применен для быстрого наполнения нейтральным газом (воздухом или азотом, а в некоторых случаях легким гелием) спасательных жилетов.
Другие типоразмеры таких баллонов могут использоваться для моментального наполнения более емких плавсредств, таких как, например, надувных плотов или лодок, в аварийных случаях для самолетов, пролетающих над водными поверхностями, для тонущих кораблей и яхт и др., в том числе и для спасателей МЧС. Сам баллон может служить и кольцом в жилете, за которое цепляется крюк для вытаскивания тонущего человека из воды на спасательный корабль, лодку или вертолет, что гораздо эффектнее, чем специальные петли, в которые трудно одеть крюк одной рукой или, например, в условиях значительного волнения океана.
Давление в указанных емкостях должно быть в пределах 0,1-0,15 МПа, что достаточно для того, чтобы удержать человека на поверхности воды при соответствующей емкости плавсредства. Соотношение объемов и давления в газовом баллоне и в выбранном плавсредстве определяется по закону Бойля-Мариотта.