БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
HIGH PRESSURE CYLINDER

Изобретение относится к сосудам высокого давления и может использоваться в качестве газовых баллонов для автомобильного транспорта.
В автомобилях и автобусах, переводимых на компримированный природный газ, предусматривают контур контроля утечек газа (см., например, Газобаллонное оборудование «Сага-7», http:/www.razlib.ru/tehnicheskie_nauki/avtomobilnye_gazovye_toplivnye_sistemy / p15.php).
Особенно важно с точки зрения безопасности обеспечить удаление возможных утечек газа в баллоне, устанавливаемом внутри салона транспортного средства.
В случае выполнения баллона с одной горловиной утечки газа возможны через уплотнение вентиля с горловиной.
Вентиль должен иметь либо дренажные каналы, по которым газ в случае утечки выводится через два гибких гофрированных шланга за пределы автомобиля, либо закрываться газонепроницаемым защитным кожухом из мягкого прозрачного материала, связанным с наружной частью автомобиля при помощи двух гофров. В последнем случае должно быть предусмотрено выступание части горловины лейнера над днищем баллона для фиксации на ней защитного кожуха. (Смотри проспект EMER S.p.a. CNG AND LPG VALVES, с. 13-15).
В контуре контроля утечек газа устанавливают датчики, сигнализирующие об утечке газа.
Другим местом возможных утечек газа, в случае выполнения баллона с двумя горловинами, может быть уплотнение между горловиной и пробкой. При этом на баллоне также должно быть предусмотрено выступание части горловины лейнера над днищем баллона. На этой выступающей части выполняют кольцевое углубление. Для контроля утечек газа на эту часть горловины надевают гофрированный шланг, фиксируя его специальным хомутом. Из-за наличия выступающих частей горловин лейнера над днищем баллона увеличивается его длина при неизменной вместимости. (Смотри международная заявка W02013000954(A1)-2013-01-03).
Наибольшую вместимость при одной и той же длине будут иметь баллоны, у которых торцы металлических лейнеров (баллоны 3 типа по ISO 11439) или торцы металлических закладных элементов (баллоны 4 типа по ISO 11439) выполнены на торцах днищ заподлицо с оболочкой из композиционных материалов.
Известен композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композиционного материала и внутренний тонкостенный лейнер из алюминиевого сплава, при этом торцы лейнера на днищах выполнены заподлицо с оболочкой из композиционного материала. В одно из отверстий горловины на цилиндрической резьбе с торцевым кольцевым уплотнением возможна установка штуцера, выполняющего функцию адаптера для установки вентиля с конической резьбой. (Смотри описание полезной модели к патенту №46834, МПК F17C 1/00, F17C 1/06, опубликовано 27.07.2005).
В другое отверстие на цилиндрической резьбе с торцевым кольцевым уплотнением устанавливается пробка.
При такой конструкции баллона отсутствуют условия для улавливания возможных утечек газа через уплотнения присоединяемых деталей.
Известен баллон высокого давления, включающий внутренний цельнометаллический лейнер и наружный силовой элемент из композиционного материала, у которого торцы лейнера на днище выполнены заподлицо с композиционным материалом силового элемента. (Смотри описание изобретения к патенту РФ №2333417, МПК F17C 1/06, опубликовано 10.09.2008).
Баллон имеет тот же недостаток, что и баллон, представленный в Полезной модели 46834.
Известен баллон высокого давления металлокомпозитный топливный БДМТ-24,5 ТУ 2296-026-03455343-06 для транспортирования и хранения природного газа, принятый за прототип. Баллон состоит из металлического лейнера из алюминиевого сплава, стеклопластиковой силовой оболочки на всей поверхности лейнера, заглушки и адаптера. Заглушка и адаптер монтируются на горловинах баллона на цилиндрической резьбе. Для уплотнения используются кольца круглого сечения, размещаемые в торцовых расточках лейнера. Торцы лейнера на днищах выполнены заподлицо со стеклопластиковой силовой оболочкой.
Недостатком прототипа, как и аналогов, является то, что отсутствуют условия для улавливания возможных утечек газа через уплотнения присоединяемых деталей.
Техническая задача - создание баллона высокого давления максимальной вместимости при минимальной длине с возможностью улавливания утечек газа через уплотнения деталей, присоединяемых к горловинам.
Технический результат достигается тем, что в известном баллоне, содержащем внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер и внешнюю силовую оболочку из композиционного материала на всей поверхности лейнера, при этом торцы лейнера на днищах выполнены заподлицо с композиционным материалом силовой оболочки, имеющем горловины с цилиндрической внутренней резьбой и проточками под торцовые кольцевые уплотнения присоединяемых деталей, торцы горловин выполнены перпендикулярными резьбе и снабжены дополнительными кольцевыми проточками, в периферийной части которых установлены кольцевые уплотнения, а остальная часть проточек, свободная от кольцевых уплотнений, соединена каналами с контуром контроля утечек газа.
Требование перпендикулярности резьбы торцам горловин связано с необходимостью обеспечения полного прилегания торцов присоединяемых деталей к торцам горловин. В противном случае не исключена возможность выдавливания уплотнения газом высокого давления в щель, образующуюся в результате перекоса торцов присоединяемых деталей к торцам горловин и, следовательно, снижению надежности баллона.
Дополнительные кольцевые проточки имеют ширину не менее двух диаметров кольцевых уплотнений и глубину не более 75% от диаметра кольца.
При таких размерах дополнительных кольцевых проточек достигается надежное уплотнение присоединяемых деталей и обеспечиваются благоприятные условия для контроля и удаления возможных утечек газа через контур контроля утечек газа.
В металлокомпозитных баллонах дополнительные кольцевые проточки могут быть выполнены на торцах горловин металлических лейнеров с одной и двумя горловинами.
В композитных баллонах, имеющих герметизирующую оболочку из полимерного материала, для надежной установки присоединяемых деталей в полюсные части оболочки обычно устанавливают металлические закладные элементы в одногорловых или двухгорловых баллонах. Поэтому дополнительные кольцевые проточки могут быть выполнены на торцах горловин закладных металлических элементов пластикового лейнера с одной и двумя горловинами.
На фиг. 1 представлен общий вид одного из предлагаемых баллонов - металлокомпозитный двухгорловой.
На фиг. 2 - в увеличенном масштабе вид А на фиг. 1.
На фиг. 3 - в увеличенном масштабе вид Б на фиг. 1.
Баллон (см. фиг. 1, 2, 3) содержит металлический лейнер 1 с двумя горловинами, силовую оболочку 2 из композиционного материала на всей поверхности лейнера. Торцы лейнера выполнены заподлицо с композиционным материалом силовой оболочки. В горловинах лейнера - резьба цилиндрическая. В одну из горловин установлена пробка 3 с торцевым кольцевым уплотнением 4. На торце лейнера выполнена дополнительная кольцевая проточка 5, в периферийной части которой установлено кольцевое уплотнение 6, а остальная часть проточки, свободная от кольца, соединена каналом 7 с контуром контроля утечек газа.
Гофрированный шланг (на фиг. 1 не показан) надевается на фланец пробки и фиксируется на кольцевом углублении специальным хомутом.
В другую горловину установлен адаптер 8 с торцевым кольцевым уплотнением 4. На торце лейнера также выполнена дополнительная кольцевая проточка 9, в периферийной части которой установлено кольцевой уплотнение 10. Свободная от кольца часть кольцевой проточки соединена каналом 11 с защитным кожухом из прозрачного эластичного материала для вентиля с конической резьбой, устанавливаемого в адаптер (на фиг. 1 не показаны). Защитный кожух фиксируется на кольцевом углублении адаптера специальным хомутом.
Баллон работает следующим образом. Возможные утечки газа через уплотнения 4 присоединяемых деталей 3 и 8 поступают в кольцевые проточки 5 и 9 и через каналы 7 и 11 в контур контроля утечек газа и выводятся за пределы автомобиля гофрированными шлангами, фиксируемыми специальными хомутами на кольцевых углублениях присоединяемых деталей.
Таким образом, предлагаемый баллон с лейнером, торцовые части которого выполнены заподлицо с композитным материалом силовой оболочки, имеющий максимальную вместимость при одной и той же длине, в отличие от аналогов и прототипа позволяет просто и легко создать в автомобилях контур контроля утечек газа.