БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к емкостям для хранения и транспортирования газов под давлением.
Уровень техники
Наиболее близким техническим решением (прототип) является баллон высокого давления (патент РФ №12209, дата приоритета 30.08.1999). Баллон высокого давления содержит корпус, выполненный в виде трубной оболочки с концами, отформованными таким образом, что диаметр оболочки уменьшается по мере приближения к концам, двух втулок, расположенных на одной оси с корпусом, по меньшей мере, одна из которых снабжена замкнутой проточкой, ограниченной поверхностями второго порядка. При этом край трубной оболочки расположен между вышеупомянутыми поверхностями, а герметизация стыка втулки и корпуса выполнена неразъемным соединением. Замкнутая проточка ограничена двумя поверхностями, соприкасающимися по замкнутой кривой линии. Неразъемное соединение втулки и корпуса выполнено в виде сварного шва. При этом за счет выполнения внутренней полости в баллоне с образованием зон резкого перегиба (углов), являющихся местами наибольшей концентрации внутреннего напряжения, а также за счет выполнения в этих местах сварных швов, снижается надежность устройства.
Недостатками прототипа являются низкая надежность.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение надежности устройства.
Поставленная цель достигается за счет того, что в баллоне высокого давления, содержащем первую деталь, вторую деталь и вентиль, первая деталь ограничена первой торцевой поверхностью и противоположно ей расположенной первой внутренней поверхностью, а также первой соединительной поверхностью, вторая деталь ограничена второй торцевой поверхностью и противоположно ей расположенной второй внутренней поверхностью, а также второй соединительной поверхностью, первая торцевая поверхность и вторая торцевая поверхность выполнены в виде круга, со стороны первой торцевой поверхности в первой детали выполнено отверстие, проходящее на первую внутреннюю поверхность, отверстие ограничено резьбовой поверхностью, выполненной в виде поверхности усеченного конуса, при этом диаметр отверстия выполнен уменьшающимся от первой торцевой поверхности до первой внутренней поверхности, баллон выполнен в виде замкнутой емкости с последовательно расположенными с внешней стороны первой торцевой поверхностью, переходящей по периметру в первую коническую поверхность со стороны ее меньшего диаметра, со стороны большего диаметра первая коническая поверхность переходит в первую цилиндрическую поверхность, переходящую во вторую цилиндрическую поверхность, переходящую во вторую коническую поверхность по краю второй конической поверхности большего диаметра, при этом вторая коническая поверхность по краю меньшего диаметра переходит во вторую торцевую поверхность, внутри емкости выполнена полость, соединение деталей выполнено посредством сварного шва, вентиль установлен в отверстии посредством резьбового соединения, первая деталь снабжена первой конической частью и первой цилиндрической частью, вторая деталь снабжена второй конической частью и второй цилиндрической частью, при этом первая коническая поверхность расположена с внешней стороны первой конической части, первая цилиндрическая поверхность расположена с внешней стороны первой цилиндрической части, первая соединительная поверхности расположена со стороны края первой цилиндрической части, противоположного соединению первой цилиндрической части с первой конической частью, первая соединительная поверхность выполнена в виде плоского кольца, соединяющего первую цилиндрическую поверхность с первой внутренней поверхностью, выполненной закругленной и вогнутой в сторону первой торцевой поверхности, при этом вторая коническая поверхность расположена с внешней стороны второй конической части, вторая цилиндрическая поверхность расположена с внешней стороны второй цилиндрической части, вторая соединительная поверхность расположена со стороны края второй цилиндрической части, противоположного соединению второй цилиндрической части со второй конической частью, вторая соединительная поверхность выполнена в виде плоского кольца, соединяющего вторую цилиндрическую поверхность со второй внутренней поверхностью, выполненной закругленной и вогнутой в сторону второй торцевой поверхности, сварной шов расположен между первой соединительной поверхностью и второй соединительной поверхностью, полость образована первой внутренней поверхностью и второй внутренней поверхностью.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами (фиг.1, 2), где на фиг.1 показан вид баллона с частичным разрезом, на фиг.2 показан внешний вид устройства с вентилем.
Раскрытие полезной модели
На фигуре обозначены: отверстие 1, резьбовая поверхность 2, первая торцевая поверхность 3, первая деталь 4, первая коническая поверхность 5, первая внутренняя поверхность 6, первая цилиндрическая поверхность 7, сварной шов 8, вторая внутренняя поверхность 9, вторая цилиндрическая поверхность 10, полость 11, вторая деталь 12, вторая коническая поверхность 13, вторая торцевая поверхность 14, вентиль 15, первая коническая часть 16, первая цилиндрическая часть 17, вторая цилиндрическая часть 18, вторая коническая часть 19.
Основными элементами устройства являются первая деталь 4, вторая деталь 12 и вентиль 15.
Первая деталь 4 выполнена в виде фигуры, близкой по форме к форме стакана. Первая деталь 4 состоит из первой торцевой части, первой конической части 16 и первой цилиндрической части 17. Первая торцевая часть с внешней стороны ограничена первой торцевой поверхностью 3. Первая коническая часть 16 с внешней стороны ограничена первой конической поверхностью 5. Первая цилиндрическая часть 17 с внешней стороны ограничена первой цилиндрической поверхностью 7. Со стороны противоположной первой торцевой части первая деталь 4, в частности первая цилиндрическая часть 17, ограничена первой соединительной поверхностью. С внутренней стороны первая деталь 4 ограничена первой внутренней поверхностью 6.
Первая торцевая поверхность 3 выполнена в виде круга. Первая коническая поверхность 5 выполнена в виде поверхности усеченного конуса, меньший диаметр которой равен диаметру первой торцевой поверхности 3. Первая цилиндрическая поверхность 7 выполнена в виде цилиндрической поверхности прямого кругового цилиндра, диаметр которого равен большему диаметру первой конической поверхности 5. Первая соединительная поверхность выполнена в виде плоского кольца, больший диаметр которого равен диаметру первой цилиндрической поверхности 7. Первая внутренняя поверхность 6 выполнена в виде закругленной поверхности второго порядка, например в виде эллиптического параболоида, однополостного гиперболоида, части сферической поверхности или любой другой вогнутой закругленной поверхности.При этом край первой внутренней поверхности 6 представляет собой окружность, равную по диаметру меньшему диаметру первой соединительной поверхности.
Первая торцевая поверхность 3 по периметру соединена с краем первой конической поверхности 5 меньшего диаметра. Со стороны края первой конической поверхности 5 большего диаметра первая коническая поверхность 5 соединена с одним из краев первой цилиндрической поверхности 7. При этом другой край первой цилиндрической поверхности 7 направлен в сторону, противоположную первой торцевой поверхности 3. Первая цилиндрическая поверхность 7 краем, противоположным ее соединению с первой конической поверхностью 5, соединена с первой соединительной поверхностью по краю первой соединительной поверхности большего диаметра. По краю меньшего диаметра первая соединительная поверхность соединена с первой внутренней поверхностью 6 по ее периметру. Первая внутренняя поверхность 6 вогнута в сторону первой торцевой поверхности 3. При этом толщина первой цилиндрической части 17 (расстояние между первой цилиндрической поверхностью 7 и соответствующим участком первой внутренней поверхности 6) выполнена меньше, чем толщина первой торцевой части (расстояние между первой торцевой поверхностью 3 и соответствующим участком первой внутренней поверхности 6).
В первой детали 4 выполнено отверстие 1. Отверстие 1 выполнено в первой торцевой части. Отверстие 1 выполнено сквозным, проходящим с первой торцевой поверхности 3 на первую внутреннюю поверхность 6. Отверстие 1 расположено соосно первой торцевой поверхности 3. Отверстие ограничено резьбовой поверхностью 2. Резьбовая поверхность 2 выполнена в виде поверхности усеченного конуса. При этом диаметр отверстия 1 уменьшается от первой торцевой поверхности 3 до первой внутренней поверхности 6. На резьбовой поверхности 2 выполнены чередующиеся выступы и впадины, образующие резьбу, которая с ответной частью, выполненной на вентиле, образует резьбовое соединение.
Вторая деталь 12 выполнена в виде фигуры, близкой по форме к форме стакана. Вторая деталь 12 состоит из второй торцевой части, второй конической части 19 и второй цилиндрической части 18. Вторая торцевая часть с внешней стороны ограничена второй торцевой поверхностью 14. Вторая коническая часть 19 с внешней стороны ограничена второй конической поверхностью 13. Вторая цилиндрическая часть 18 с внешней стороны ограничена второй цилиндрической поверхностью 10. Со стороны противоположной второй торцевой части вторая деталь 12, в частности вторая цилиндрическая часть 18, ограничена второй соединительной поверхностью. С внутренней стороны вторая деталь 12 ограничена второй внутренней поверхностью 9.
Вторая торцевая поверхность 14 выполнена в виде круга. Вторая коническая поверхность 13 выполнена в виде поверхности усеченного конуса, меньший диаметр которой равен диаметру второй торцевой поверхности 14. Вторая цилиндрическая поверхность 10 выполнена в виде цилиндрической поверхности прямого кругового цилиндра, диаметр которого равен большему диаметру второй конической поверхности 13, а также диаметру первой цилиндрической поверхности 7. Вторая соединительная поверхность выполнена в виде плоского кольца, больший диаметр которого равен диаметру второй цилиндрической поверхности 10. Вторая внутренняя поверхность 9 выполнена в виде закругленной поверхности второго порядка, например в виде эллиптического параболоида, однополостного гиперболоида, части сферической поверхности или любой другой вогнутой закругленной поверхности. При этом край второй внутренней поверхности 9 представляет собой окружность, равную по диаметру меньшему диаметру второй соединительной поверхности, а также диаметру первой внутренней поверхности 6.
Вторая торцевая поверхность 14 по периметру соединена с краем второй конической поверхности 13 меньшего диаметра. Со стороны края второй конической поверхности 13 большего диаметра вторая коническая поверхность 13 соединена с одним из краев второй цилиндрической поверхности 10. При этом другой край второй цилиндрической поверхности 10 направлен в сторону, противоположную второй торцевой поверхности 14. Вторая цилиндрическая поверхность 10 краем, противоположным ее соединению со второй конической поверхностью 13, соединена со второй соединительной поверхностью по краю второй соединительной поверхности большего диаметра. По краю меньшего диаметра вторая соединительная поверхность соединена со второй внутренней поверхностью 9 по ее периметру. Вторая внутренняя поверхность 9 вогнута в сторону второй торцевой поверхности 14. При этом толщина второй цилиндрической части 18 (расстояние между второй цилиндрической поверхностью 10 и соответствующим участком второй внутренней поверхности 9) выполнена меньше, чем толщина второй торцевой части (расстояние между второй торцевой поверхностью 14 и соответствующим участком второй внутренней поверхности 9).
Первая деталь4 и вторая деталь 12 выполнены из стали, в частном случае из конструктивной углеродистой качественной стали марки СТ 20 (твердость стали 20 (ст 20) после отжига НВ=163, свариваемость - без подогрева и без дальнейшей термообработки). Первая деталь 4 и вторая деталь 12 герметично соединены друг с другой посредством сварного шва 8, расположенного между первой соединительной поверхностью и второй соединительной поверхностью. При этом первой внутренней поверхностью 6 и второй внутренней поверхностью 9 образована полость 11, сообщающаяся с окружающей средой посредством отверстия 1.
2
Вентиль 15 представляет собой запорное устройство, выполненное с обеспечением возможности перекрытия выхода газа под давлением из полости 11 в баллоне и открытия его при необходимости. Вентиль 15 выполнен с обеспечением его герметичного крепления в отверстии 1, выполненном в первой детали 4, посредством резьбового соединения. В частном случае в качестве вентиля 15 использован вентиль марки ВКМ-95. Наибольшее рабочее давление вентиля марки DRV-95 составляет 20 Мпа (200 кгс/см), Диаметр условного прохода не менее 2,0 мм, Масса не более 0,23 кг. Резьба клапана и сальник вентиля смазаны кислородостойкой смазкой ВНИИ НП-283 ТУ 38.1011281-89. Допускается применение других кислородостойких и нетоксичных смазок. Вентиль 15 выполнен с обеспечением возможности его перекрытия и открытия усилием руки, без применения ключа.
Осуществление полезной модели
Полезная модель реализуется следующим образом: изготавливают первую деталь 4 и вторую деталь 12, посредством вытачивания их из стали марки СТ 20. В первой детали 4 в первой торцевой части выполняют отверстие 1 конической формы, сужающееся по направлению от первой торцевой поверхности 3 до первой внутренней поверхности 6. На поверхности, ограничивающей отверстие 1, нарезают резьбу, соответствующую резьбе на стандартном вентиле ВКМ-95. Первую деталь 4 и вторую деталь 12 располагают друг к другу первой соединительной поверхностью и второй соединительной поверхностью соответственно. Первую деталь 4 присоединяют ко второй детали 12 посредством сварного шва 8. В отверстии 1 посредством резьбового соединения закрепляют вентиль 15.
Полость 11, образованную первой внутренней поверхностью 6 и второй внутренней поверхностью 9, наполняют газом под давлением, например кислородом. Вентиль 15 устанавливают в положение закрыто. Устройство применяют в различных сферах промышленности и жизнедеятельности, например в медицинской сфере, космической, горноспасательной, например в комплектах дыхательной аппаратуры.
При этом выполнение полости 11 между первой внутренней поверхностью 6 первой детали 4 и второй внутренней поверхности 9 второй детали 12 с плавными переходами (округлениями) между частями устройства (первой торцевой частью, первой конической частью 16, первой цилиндрической частью 17, второй цилиндрической частью 18, второй конической частью 19 и второй торцевой частью) приводит к уменьшению концентраций внутреннего напряжения в материале и как следствие к повышению надежности устройства.
Таким образом, выполнение устройства из первой детали и второй детали, соединенными между собой посредством сварного шва с образованием полости между первой внутренней поверхностью и второй внутренней поверхностью обеспечивает повышение надежности устройства, за счет выполнения полости скругленной без резких изгибов, являющихся местами наибольших внутренних напряжений материала.