КОМПОЗИТНЫЙ БАЛЛОН ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к баллонам для хранения и транспортировки жидких и газообразных сред высокого давления и, в частности, к композитным баллонам высокого давления, используемым преимущественно в спасательных средствах, а именно в портативных кислородных дыхательных аппаратах, применяемых, например, подводниками, пожарными и др.
Известны два типа композитных баллонов высокого давления с металлическим внутренним лейнером. Первый тип характеризуется тем, что силовая оболочка его выполняется из композитного материала, а внутренний тонкостенный герметичный лейнер - из алюминия. Баллон такого типа выдерживает всего около 100 циклов нагрузки, т.е. имеет низкую эксплуатационную надежность.
Второй тип композитного баллона высокого давления характеризуется тем, что силовая оболочка его выполняется из композитного материала, а внутренний герметизирующий лейнер - из нержавеющей стали или сплава титана. Этот тип композитного баллона высокого давления характеризуется существенно большим количеством циклов нагрузки.
Известен композитный баллон высокого давления, содержащий внутреннюю силовую оболочку из композитного материала. В металлической оболочке, свободно лежащей на штуцере, выполнены разгрузочные отверстия, а силовая оболочка имеет внутренний герметизирующий слой из резины, причем резиновый затвор приклеен одним концом к горловине, а другим - к металлической оболочке.
(См. патент РФ N2094696, F17С 1/00. 27.10.97 г. Бюл. N 30).
Недостатком известного баллона является то, что используемый в нем слой резины в процессе эксплуатации выделяет различные газообразные составляющие, которые поступают во внутренний объем баллона и делают его практически непригодным для использования в системах жизнеобеспечения.
Известен также композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, сваренных с обечайкой, кольца из нержавеющей стали, установленные с внутренней стороны лейнера в местах соединения цилиндрической обечайки с днищами, и штуцер с фланцем, соединенный с одним из днищ (см. патент РФ N 2077682, F17С 1/06, 20.04.97 г. Бюл. N 11).
Недостатком известного баллона, является то, что он не выдерживает большого числа циклов нагрузки и разгрузки, т.е. заполнения баллона газом под давлением и стравливания (выдачи) газа потребителю. Испытания этих баллонов показали, что максимальное число рабочих циклов для них достигает 250 циклов. Это ограничивает срок эксплуатации таких баллонов.
Наиболее близкая по технической сущности к предполагаемому баллону является композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, приваренных к обечайке и штуцер с фланцем, соединенный с одним из днищ (см. патент РФ №2140602, МПК F17C 1/06, 1999).
Недостатком известного баллона, принятого за прототип, является то, что он не обеспечивает большого числа циклов загрузки и разгрузки, т.е. заполнение баллона газом под давлением и стравливание (выдачи) газа потребителю. Испытания этих баллонов показали, что максимальное число рабочих циклов в них составляет ≈ 5000 циклов. Это ограничивает срок эксплуатации таких баллонов.
Задача изобретения состояла в создании такой конструкции баллона, которая обеспечивает повышенное число циклов загрузки и загрузки.
Указанная задача решается тем, что предложен композитный баллон высокого давления, содержащий внешнюю силовую оболочку из композитного материала, внутренний тонкостенный герметизирующий лейнер из нержавеющей стали, включающий цилиндрическую обечайку и два днища, приваренные к обечайке, штуцер с фланцем, соединенный с одним из днищ, в котором согласно полезной модели обечайки и днищ в местах их соединения имеют Г-образные отбортовки, обращенные выступами наружу герметизирующего лейнера, причем Г-образные отбортовки обечайки и днищ в местах их контакта соединены сварным швом.
Другим отличием баллона является то, что фланец штуцера имеет внешний кольцевой выступ, входящий в отверстие в центре днища, причем форма поверхности фланца, обращенной к днищу повторяет форму поверхности днища и края отверстия днища приварены к кольцевому выступу фланца штуцера.
Еще одним отличием баллона является то, что внешняя сторона фланца контактирующая с силовой оболочкой баллона, выполнена в форме конуса. Благодаря отмеченным выше особенностям баллона обеспечивается технический результат, заключающийся в увеличении количества циклов загрузки и выгрузки баллона до 6000 циклов.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на котором изображена конструкция композитного баллона с продольным разрезом. Баллон содержит внутренний внутренний тонкостенный герметизирующий Лейнер 1 из нержавеющий стали, например марки 12Х18Р10Т и внешнюю силовую оболочку 2 из композитного материала, например из органапласта (Армос 6), образованную намоткой на лейнер 1 по всей его поверхности прочного волокна из композитного материала, пропитанного смолой. Лейнер содержит цилиндрическую обечайку 3 и днища 4 и 5. Концы обечайки 3 и днищ 4 и5 в месте их соединения 6 имеют Г-образные отбортовки 7 и 8, обращенные выступами наружу лейнера 1. Г-образные отбортовки 7 и 8 в местах их контакта соединены сварным швом 9. В одном из днищ 4 выполнено отверстие под штуцер 10. Штуцер 10 имеет фланец 11, у которого с внутренней стороны, обращенный к днищу 4 выполнен кольцевой выступ 12, вставляемый в отверстие днища 4 и привариваемый к его краям. Внешняя сторона фланца 11 штуцера 10, контактирующая с силовой оболочкой 2, выполнена в виде конуса 13. Форма поверхности фланца 11, обращенная к днищу 4, повторяет форму поверхности днища 4. Испытания предложенной конструкции показали, что количество циклов загрузки и выгрузки биллонов составляет ≈ 6000 циклов.