КОМПОЗИТНЫЙ БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к сосудам высокого давления и может использоваться в качестве газовых баллонов для хранения и транспортировки сжатого природного газа, используемого на автомобилях, а также для систем пожаротушения.
Известен композитный баллон высокого давления с металлическим лейнером /патент Франции № 2026312 А, опубликовано 30.03.84 г./. Силовая оболочка его выполнена из композиционного материала, а внутренний тонкостенный герметичный лейнер - из алюминия.
Недостаток аналога в том, что баллон такого типа выдерживает всего около 100 циклов нагрузки, т.е. имеет низкую эксплуатационную надежность.
Известен композиционный баллон высокого давления принятый за прототип, конструкция которого выдерживает около 250 циклов нагрузки /патент РФ № 2077682 , опубликовано 20.04.97 г./, содержащий внешнюю силовую оболочку из композиционного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер, который выполнен сварным, из нержавеющей стали.
Недостатки прототипа:
1. Изготовление лейнера из нержавеющей стали утяжеляет конструкцию баллона;
2. Сварной лейнер усложняет процесс изготовления баллонов и снижает их надежность;
3. Недостаточно высок срок эксплуатации баллонов.
Техническая задача, стоящая перед авторами - создать надежную конструкцию, обеспечивающую достаточное количество циклов загрузки.
Технический результат достигается тем, что в известной конструкции композитного баллона высокого давления содержащей внешнюю силовую оболочку из композиционного материала и внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер, включающий цилиндрическую часть и два днища, в отверстие одного из которых установлен штуцер, лейнер выполнен бесшовным из алюминиевого сплава, а силовая оболочка представляет собой сетчато-ячеистую структуру с ячейками между перекрещивающимися перемычками, расположенными в кольцевом - на цилиндрической части лейнера и диагональном с переходом от одной горловины к другой направлениях, причем резьба на штуцере выполнена цилиндрической.
На фиг.1 показан общий вид предлагаемого баллона;
На фиг.2 - вид А на фиг.1;
Композитный баллон высокого давления содержит внутренний лейнер 1 из сплава алюминия и внешнюю силовую оболочку 2 из композиционного материала. Композиционным материалом может быть базальтовое волокно, пропитанное смолой, например, эпоксидной смолой. Лейнер 1 выполнен бесшовным. Бесшовный лейнер позволяет исключить пневматические испытания баллона рабочим давлением. Баллон содержит цилиндрическую обечайку 3 и два днища 4 и 5. В одном из днищ выполнено отверстие под штуцер 6. Резьба на штуцере 6 цилиндрическая. Сочетание кольцевой намотки 7 на цилиндрической части баллона с диагональной 8, их количество и толщина слоев и толщина общей намотки обеспечивает работоспособность баллона в течение 15 лет и 15000 циклов заправок с потерей 15% прочности при разрушении баллона после выработки рабочего ресурса.
Баллон работает следующим образом.
Газ, хранящийся в баллоне под давлением, действует на стенки сосуда. Благодаря тому что лейнер 1 выполнен бесшовным, снижаются количество и типы концентраторов напряжения, способствующих появлению трещин в материале лейнера, которые прорастают в процессе циклических нагружений и могут привести к разгерметизации. Выполнение резьбы на штуцере 6 цилиндрической обеспечивает требуемую механическую прочность соединения и многократную переборку в отличие от конической резьбы, которая в сравнительно мягком материале алюминиевого сплава не обеспечивает требуемой механической прочности соединения.
Таким образом, предлагаемая конструкция композитного баллона позволяет создать надежную конструкцию композитного баллона, обеспечивающую достаточное количество циклов загрузки.