СОСУД ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Область техники
Заявляемая полезная модель относится к области сосудов, работающих под высоким давлением, в частности для хранения и транспортировки природного газа или водородного топлива, а также для систем пожаротушения или поддержания дыхания.
Характеристика аналога
Известен сосуд высокого давления (см. патент на полезную модель РФ №139612, 2012 г.), содержащий силовую оболочку из композиционного материала, герметизирующую оболочку, изготовленную методом ротационного формования из полиэтилена, и металлический закладной штуцер с фланцем. Причем силовая оболочка уложена таким образом, что по крайней мере один слой нитей композитного материала силовой оболочки утоплен в структуру герметизирующей оболочки на глубину, не превышающую четверть его толщины.
Недостатками аналога является:
- неполное использование потенциала силового слоя,
- ненадежная фиксация металлического штуцера,
- негерметичная заделка металлического штуцера.
Характеристика прототипа
Ближайшим из аналогов является сосуд высокого давления (см. патент на полезную модель РФ №139612, 2012 г.), который включает силовую оболочку из композиционного материала, герметизирующую оболочку, изготовленную методом ротационного формования из термопласта и закладной штуцер имеющий фланец, на котором выполнена радиальная проточка.
Недостатком прототипа является неполное использование потенциала механической прочности силовой оболочки и недостаточная надежность заделки металлического штуцера в теле сосуда.
Техническая задача
Технической задачей, вытекающей из уровня техники, является, увеличение механической прочности силовой оболочки, повышение надежности фиксации металлического штуцера в теле сосуда и повышение надежности скрепления металлического штуцера и герметизирующей оболочки сосуда.
Поставленная задача решается за счет того, что заявляемый сосуд высокого давления включает силовую оболочку из композиционного материала, изготовленную методом намотки, герметизирующую оболочку из полимерного материала, изготовленную методом ротационного формования, с оформлением металлического закладного штуцера с фланцем.
Причем силовая оболочка уложена таким образом, что по крайней мере один слой комплексных нитей композиционного материала силовой оболочки скручен и утоплен в структуру герметизирующей оболочки из полимерного материала, а следующий слой комплексных нитей композиционного материала в скрученном состоянии полностью покрывает поверхность герметизирующей оболочки из полимерного материала, в которую утоплены комплексные нити композиционного материала в скрученном состоянии, что повышает надежность сцепления силовой и герметизирующей оболочек и увеличивает прочность силовой оболочки.
На фланце закладного штуцера выполнена по крайней мере одна радиальная проточка и по крайней мере одно сквозное отверстие, в полостях которых находится полимерный материал, это увеличивает площадь сцепления и повышает прочность заделки закладного штуцера в герметизирующей оболочке из полимерного материала.
На цилиндрической части штуцера, с внутренней стороны сосуда, выполнена по крайней мере одна канавка, что увеличивает площадь сцепления и повышает прочность заделки закладного штуцера в герметизирующей оболочке из полимерного материала.
В герметизирующей оболочке из полимерного материала оппозитно к закладному штуцеру может быть выполнен цилиндрический выступ с заформованным металлическим штуцером,  утопленным в материал силовой оболочки, что увеличивает площадь контакта герметизирующего слоя и штуцера.
На цилиндрической части штуцера оформлена резьба, между герметизирующей и силовой оболочкой накручена прижимная гайка, между гайкой и герметизирующей оболочкой из полимерного материала расположено герметизирующее уплотнение, это обеспечивает дополнительный прижим штуцера к герметизирующему слою и дополнительно фиксирует штуцер, тем самым увеличивая надежность герметизации сосуда. Кроме того, прижимная гайка, накрученная на металлический штуцер и расположенная между слоями, предотвращает вырыв штуцера из корпуса сосуда, что повышает механическую прочность сосуда.
На внешнем диаметре выступающей наружу части штуцера, с внешней стороны сосуда, оформлены две диаметрально расположенные проточки под ключ для соединения сосуда с трубопроводной арматурой, запорным устройством или клапаном.
Сферическая часть сосуда может переходить в цилиндрическую горловину в месте заформовки металлического штуцера.
Герметизирующая оболочка выполнена из полимерного материала, а силовая оболочка выполнена из композиционного материала, структура которого содержит волокнистый материал и связующее.
В результате проведенных патентных исследований не выявлено аналогичных технических решений, что позволяет предположить соответствие заявляемой полезной модели критерию новизна.
Сущность заявленного поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема заявляемого сосуда в разрезе, на фиг. 2 изображен укрупнено разрез стенки заявляемого сосуда, на фиг. 3 изображен укрупнено разрез скрученной комплексной нити, на фиг. 4 изображен закладной штуцер.
Пример конкретного исполнения
Рассмотрим устройство заявляемого сосуда высокого давления на примере разработанного сосуда СВД-24 для хранения сжиженного газа, имеющего следующие параметры:
- объем 24 литра,
- давление внутреннее (максимальное) 3 МПа.
Сосуд высокого давления СВД-24 включает силовую оболочку 1 из композиционного материала, изготовленную методом намотки, герметизирующую оболочку 2 из полимерного материала, изготовленную методом ротационного формования, и металлический закладной штуцер 3 с фланцем. Причем силовая оболочка 1 намотана таким образом, что по крайней мере один слой комплексных нитей 4 композиционного материала силовой оболочки 1 скручен и утоплен в структуру герметизирующей оболочки 2, а следующий слой комплексных нитей композиционного материала в скрученном состоянии полностью покрывает поверхность герметизирующей оболочки из полимерного материала, в которую утоплены комплексные нити композиционного материала в скрученном состоянии, что повышает прочность скрепления силовой 1 и герметизирующей 2 оболочек, а также увеличивает механическую прочность силовой оболочки 1. На фланце штуцера 3 выполнены радиальные проточки 5, полость которых заполнена полимерным материалом, что увеличивает площадь сцепления и повышает прочность заделки штуцера 3. На фланце штуцера 3 выполнены сквозные отверстия 6, полость которых заполнена полимерным материалом, образуя. дополнительную связь герметизирующей оболочки и металлического штуцера, что повышает прочность заделки штуцера. На внешнем диаметре штуцера 3 выполнена двугранная проточка 7 под ключ для соединения с заявляемым сосудом внешнего запорного клапана, вентиля или иной арматуры.
Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков решается поставленная техническая задача, вытекающая из уровня техники - увеличение механической прочности силовой оболочки, повышение надежности фиксации металлического штуцера в теле сосуда, повышение прочности скрепления металлического штуцера и герметизирующей оболочки сосуда, повышение прочности скрепления силовой и герметизирующей оболочек, а также повышается надежность герметизации заявляемого сосуда и, следовательно, соответствует критерию промышленная применимость.
Заявляемая полезная модель находится на стадии опытно-промышленных испытаний. Планируется серийное производство заявляемого устройства и использование в отечественной технике.