Балон

1 Балон, який містить циліндричну обичайку і опуклі денця металічного корпусу, які зварені в стик, та зовнішню з кільцевими витками високоміцного дроту оболонку, який відрізняється тим, що витки дроту скріплено з корпусом і між собою металевим, полімерним або полімерметалевим сполучним 2 Балон за п 1, який відрізняється тим, що контактні поверхні корпусу і витків дроту покрито матеріалом, що поліпшує з'єднання зі сполучним 3 Балон за п 1 або 2, який відрізняється тим, що витки дроту сполучаються або чергуються з витками неметалевих волокон в шарах і/або пошарово Сутність винаходу полягає в тому, що в балоні, який включає циліндричну обичайку і опуклі (сферичні або еліптичні) денця металічного корпусу, які зварені встик, та зовнішню з кільцевими витками високоміцного дроту оболонку, витки дроту скріплено з корпусом і між собою металевим, полімерним або пластикметалевим сполучникам, контактні поверхні корпусу і витків дроту покрито матеріалом, поліпшуючим з'єднання зі сполучним, а витки дроту сполучаються або чергуються з витками неметалевих волокон в шарах і/або пошарове Матеріал високоміцного дроту є сталь, титанові сплави тощо, неметалевих волокон, бажано високоміцних, - скло, базальт, вуглець, бор, оксиди алюмінію, магнію та ш , сполучник - припої, полімери епоксидні смоли, поліетилен, пропилен та ін , пластикметали суміш металевого порошку з полімерним сполучним Обичайка і денця корпусу балону виконуються в залежності від призначення і вимог із сталі, алюмінію, титану та їх сплавів, герметичність корпусу забезпечується зварними з'єднаннями, виконання яких встик сприяє отриманню задовільної МІЦНОСТІ при циклічних навантаженнях Зовнішня оболонка підсилює циліндричну частину корпусу, знижуючи рівень напруг в останній аж до рівня напруг в денцях Завдяки високим значенням МІЦНОСТІ ВИТКІВ, ЯКІ визначають механічні властивості оболонки, в циліндричній частині корпусу створюють попередні О (О (О 61161 напруги стискання, які частково компенсують напруги розтягування при навантаженні балону внутрішнім тиском Це дозволяє підвищити робочий тиск, МІСТКІСТЬ балону, зменшити товщину стінки корпусу Завдяки високій питомій МІЦНОСТІ матеріалу витків знижується маса оболонки та балону М, а також відношення маси до об'єму M/V Скріплення витків між собою та з корпусом металевим, полімерним або пластикметалевим сполучним забезпечує МОНОЛІТНІСТЬ оболонки, усуває розпушування та сповзання витків кінцевих ділянок, включає поздовжнє зміщення її, особливо при розташуванні витків на опуклих частинах денець Скріплення поліпшується поверхневим покриттям на корпусі та дроті, яке краще змочується і з'єднуються зі сполучником, склад покриття може бути тим самим, що і сполучника, або відрізнятися Сполучення або чергування в шарах і/або пошарове витків дроту і неметалевих волокон полегшує скріплення їх та створення суцільності оболонки, особливо при використанні полімерного сполучника Сполучне на поверхні оболонки ізолює витки дроту і неметалевих волокон від безпосередньої дії негативних ЗОВНІШНІХ факторів механічних, атмосферних тощо Така зовнішня оболонка підвищує експлуатаційну надійність балону су також створено покриття, що поліпшує з'єднання цих елементів балону зі сполучним Під ДІЄЮ внутрішнього тиску в балоні виникають розтягуючи напруги У відсутності зовнішньої оболонки вони в поздовжньому перерізі циліндричної частини рівнотовщинного корпусу в ~2 рази більші, ніж в поперечному перерізі та денцях Оболонка, сприймаючи частину зусилля від внутрішнього тиску, зменшує напруги в поздовжньому перерізі циліндричної частини корпусу, які зменшуються також попереднім стисканням оболонкою Основне навантаження на оболонку сприймається кільцевими витками високоміцних дротівволокон, а сполучник запобігає розпушуванню і поздовжньому зміщенню оболонки відносно корпусу, усуває сповзання кінцевих витків, ізолює витки від безпосередньої дії негативних ЗОВНІШНІХ ВПЛИВІВ Прикладом запропонованої конструкції є балони МІСТКІСТЮ 50л внутрішній діаметр 210мм, довжина ~1,2м, для газу тиском до 20Мпа, які наведено в таблиці Сталеві та алюмінієві корпуси, в склад яких входять обичайка та денця, зварені стиковими швами Циліндричну частину корпусу і частково опуклі частини денець охоплено оболонкою, яку створено витками високоміцного сталевого дроту, варіанти 1-3,5 і дроту та склоровінгу, варіант 4 зі скріпленням їх між собою та з корпусом сполучним варіанти 1-4 відносяться до заявленої конструкції, з яких 3 і 4 варіанти відповідають 2 та З пунктам формули винаходу) Варіант 5 конструкції балону (оболонка без сполучного) є прототипом, аналог 6 наведено для порівняння На фіг показано запропонований балон, який складається з металевого корпусу А та зовнішньої оболонки Б Циліндрична обичайка 1 і опуклі сферичні або еліптичні денця 2 корпусу А зварені стиковими швами 3 Зовнішня оболонка Б, що охоплює принаймні циліндричну частину корпусу А, включає один чи кілька шарів кільцевих витків високоміцного дроту 4, які сполучаються, зокрема охоплюються, з витками неметалевих волокон 5 або чергуються з ними в шарах і/або пошарово Кільцеві витки скріпляються між собою та з корпусом метальним, полімерним або полімерметалевим сполучником 6 На поверхнях витків та корпу Балони запропонованої конструкції мають підвищені роботоспроможність, експлуатаційну надійність і безпеку руйнування при невеликих масі М та відношення її до МІСТКОСТІ M/V Таблиця Корпус Варіант Товщина, балону мм Матеріал МІЦНІСТЬ, Мпа Покриття Товщина, мм 1 3,0 Сталь 950 Нема 3,0 2 -" -" -" Нема -" 3 -" -" -" Припій Рв-Sn -" 4 5 прототип 6 аналог 5,5 АЛЮМІНІЄВИЙ сплав Оболонка Волокна Матеріал Сталь Нема 5,8 Мпа Покриття 2500 Нема -" -" Нема -" -" -" 2500 2500 Нема (ДРіт) Сталь 500 МІЦНІСТЬ, (ДРіт) Склоровшг Сполучне Припій РвSu-Cd Полімерметал Припій РвBi-Zn Маса МЛ/ балону м, кг кг/л 46,0 0,92 44,7 0,90 46,0 0,92 Епоксидна смола 25,7 0,51 3,0 Сталь 950 Нема 3,0 Сталь 2500 Нема Нема 43,0 0,86 6,0 -" -" Нема 48,7 0,97 61161 Комп'ютерна верстка О Воробей Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119