Разъем криогенного резервуара дыхательной системы

 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека при работе в среде с высокой температурой или непригодной для дыхания Цель изобретения - уменьшение массы. Достигается это тем, что стыковочные кромки частей резервуара выполнены в виде конических колец 2 и 4, входящих одно в другое. Наружное кольцо 2 выполнено из нержавеющей стали или другого криогенного материала с коэффициентом температурного расширения, а внутреннее кольцо 4 - из материала с большим коэффициентом температурного расширения , например из латуни На обечайке и днище с внешней стороны по окружности прикреплены зацепы 6, на которых зигзагообразно наложена высокопрочная синтетическая нить с числом сложений, соответствующим заданной прочности соединения . Зацепы 6 выполнены в виде дисков с углублением в центре 1 з п ф-лы, 3 ил

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4945564/23 (22) 14,06,91 (46) 23,10,92, Бюл, К 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела (72) И. Я, Землянский (73) Всесоюзный научно-исследовательский институт горноспасательного дела (56) Установки, машины и аппараты криогенной техники. Атлас, Часть II/Ïoä ред. И.

П, Усюкина. М., 1982, с. 140-142, Волошин А. А. и Григорьев Г. Т. Расчет и конструирование фланцевых соединений.

Л.: Машиностроение. 1979, с. 10, 14, 55. (54) РАЗЪЕМ КРИОГЕННОГО РЕЗЕРВУАРА

ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека при работе в среде с высокой температурой или непри„„. Ж „„1771421 А 3 (s>>s А 62 В 7/00, 17/00, F 25 D 3/10 годной для дыхания, Цель изобретения— уменьшение массы. Достигается это тем, что стыковочные кромки частей резервуара выполнены в виде конических колец 2 и 4, входящих одно в другое. Наружное кольцо 2 выполнено из нержавеющей стали или другого криогенного материала с малюем коэффициентом температурного расширения; а внутреннее кольцо 4 — из материала с большим коэффициентом температурного pacLUëðåHèÿ, например из латуни. Н3 обечайке и днище с внешней стороны по окружности прикреплены зацепы 6, на которых зигзагообразно наложена высокопрочная синтетическая нить с числом сложений, соответствующим заданной прочности соединения. Зацепы 6 выполнены в виде дисков с углублением в центре. 1 з. и. ф-лы, 3 ил, 1771421

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты человека при работе в среде с высокой температурой или непригодной для дыхания и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, энергетической (в том числе атомной) отраслях промышленности, а также в высотной авиации и в горноспасательном деле.

Известны криогенные резервуары с пористой насыпной.или скорлупчатой теплоизоляцией и фланцевыми разъемами обычного типа, Чаще всего применяются фланцевые соединения с прокладкой в канавке одного фланца и с зубом на другом, Как правило, эти резервуары рассчитаны на небольшое внутреннее давление, необходимое для передавливания содер>кимого в другой резервуар или потребляющее устройство в пределах 0,3-0,7 МПа. При этом стенки резервуара, выполненные из прочной стали, могут быть тонкими. По сравнению с ними фланцевый разъем, который должен обеспечить герметичность в.условиях криогенной температуры, получается массивным и нередко составляет основную долю массы резервуара, Поэтому, как правило, криогенные резервуары выполняются без разъемов, но иногда разъем необходим для доступа к различным устройствам размещенным внутри. Криогенные резервуары

BDToHoMHblx дыхательных и противотепловых систем. носимых человеком, а также резервуары для авиации должны иметь минимал ьную массу.

Недостатками известных конструкций разьемов являются большая масса, которая обусловлена тем, что герметизирующая прокладка и стягивающие соединение болты или другие детали разнесены по радиусу.

Чтобы обеспечить жесткость фланцев, подверженных скручиванию болтами, установленными на большем радиусе чем зажимаемая ими прокладка, фпанцы дол>хны быть толстыми, Наиболее близкой по технической сущности является конструкция фпэнцевого разъема бугельного типа. Бугельное соединекие трубопроводов или цилиндрических резервуаров состоит из стыковочных кромок, выполненных в виде относительно узких фланцев, между которыми зажата прокладка, а их тыльные стороны срезаны на конус. Кромки сверху охватываются стягивающим устройством в виде бугеля, представляющего собой два полукольца, стянутых болтами, Внутри полуколец проточена клиновидная канавка, борта которой прилегают к коническим поверхностям кромок.

Недостатком соединения является неудовлетворительная герметичность при использовании в криогенных конструкциях и большая масса бугеля, так как он испытывает изгибающие нагрузки.

Целью изобретения является уменьшение массы.

Указанная цель достигается тем, что стыковочные кромки частей резервуара выполнены в виде конических колец, входящих одно в другое, причем нару>кное кольцо изготовлено из материала, имеющего больший коэффициент температурного расширения чем материал внутреннего кольца, а стягивающее устройство выполненоо в виде прикрепленных на обечайке и днище с внешней стороны по окружности зацепов, на которые зигзагообразно наложена высокопрочная синтетическая нить с числом сложений, соответствующим заданной прочности соединения. Зацепы выполнены в виде дисков с углублением в центре и приварены к обечайке и днищу точечной сваркой.

На фиг. 1 показан криогенный резервуар с разъемом; на фиг, 2 —. то же, горизонтальное .сечение; на фиг, 3 — фрагмент разъема в масштабе 2:1, Сбечайка резервуара 1 припаяна к кольцу 2. Для обеспечения прочного паяного шва, испытывающего большие напряжения, при температурных деформациях, обечайка подкатана зубом 3, Кольцо 2 выполнено из нержавеющей стали или другого крroãåHHoстойкого материала с малым коэфйициентом температурного расширения, Кольцо 4 выполнено из материала с большим коэффициентом температурного расширения, например из латуни, и припаяно к днищу 5.

К обечайке и к днищу по окружности прикреплены (например, точечной сваркой) зацепы 6, представляющие собой штампованные диски с углублением в центре, изготовленные из того же металла что и обечэйка и днище. На зацепы зигзагообразно наложена предварительно напряженная высокопрочная нить 7. например CBM. c числом сложений, обеспечивающим необходимую прочность с выбранным запасом.

Нить СВМ является одним из наиболее прочных материалов с разрывным усилием до 400 сН/текс ипи до 5,60 ГПа. При криогенной температуре нить еще больше упрочняется. Нить CBM имеет модуль упругости, 55 в 20 раз меньший чем сталь, и удлинение при разрыве до 4 j а также линейный коэффициент температурного расширения

13х10, вследствие чего при намотке в предварительно напряженном состоянии и последующем охлаждении натягивается и 7714.21 обеспечивает надежное герметичное соединение разъема. Нить СВМ может быть заменена нитью "аримид", также стойкой к криогенным температурам, но менее прочной и с большим коэффициентом удлинения. или нитью "терлон", обладающей почти такими же свойствами, что и нить СВМ, Конические кольца 2 и 4 выполнены из разного материала с целью обеспечить дополнительный натяг при понижении температуры и с целью исключить прилипание колец друг к другу. Угол конусности колец должен быть приблизительно равен углу трения полированных поверхностей пары материалов, примененных для изготовления колец, или в пределах 0,08-0,15 для того, чтобы разъем обеспечивал герметичность и разнимался беэ затруднений. Зацепы привариваются к обечайке или днищу при помощи точечной сварки.

В конкретном случае масса разъемного соединения, изготовленного сначала в виде фланцевого соединения с болтами М3, при использовании предлагаемой конструкции была уменьшена с 490 до 200 г, из которых .11,5r — масса 64 дисков и 188 г — масса колец и 230 мг — масса нити СВМ, Сборка резервуара осуществляется следующим образом.

В корпусе резервуара 1 монтируется

его содержимое. Крышка резервуара 5 с припаянным кольцом 4 надевается на кольцо 2 корпуса 1. Корпус с надетой крышкой 5 с помощью приспособления в виде нажимных чаш с центровой засверловкой ставится в центре и сжимается по оси. На конце нити

7 завязывается петля, которая набрасывается на одну из дискообразных деталей 6.

Нить 7 сматывается с бобины, установленной на шпинделе с тормозом, и через устройство. состоящее из трех блочков, два из . которых подвешены, а один подвижный скреплен с грузом, масса (кг) которого в два раза больше выбранного предварительного натяжения нити (НХ10), поступает в люнет размером с карандаш с фарфоровыми колечками для прохода нити. При помощи люнета нить накладывается зигзагообразно на детали 6, а резервуар поворачивается в центрах. В пяти — десяти местах равномерно по

5 окружности нить сматывается эпоксидным компаундом на длине 20-25 мм. Намотка нити продолжается до получения жгута необходимой (расчетной) прочности. Конец нити завязывается на детали 6 и закрепля10 ется эпоксидным компаундом. При повреждении при эксплуатации одной-двух нитей жгута эпоксидные склейки не дают распуститься всей увязке. Для разборки резервуара необходимо перерезать жгут. снять его

15 и снять крышку. Угол конусности колец, равный углу трения пары контактирующих металлов, делает эту операцию достаточно легкой.

Герметичность разъема обеспечивается

20 чистотой обработки колец 2 и 4 и натягом конусов за счет предварительного натяжения нити зэ счет разницы температурного удлинения металлов колец 2 и 4 и за счет внутреннего давления в резервуаре.

Формула изобретения

1. Разъем криогенного резервуара дыхательной системы, содержащий стыковочные кромки и стягивающее устройство, о т30 л и ч а ю шийся тем. что, с целью уменьшения массы, стыковочные кромки выполнены в виде конических колец, входящих одно в другое, причем наружное кольцо изготовлено из материала, имеющего коэффи35 циент температурного расширения больше, чем у материала внутреннего кольца, а стягивающее устройство выполнено в виде прикрепленных на обечайке и днище с внешней стороны по окружности зацепов.

40 на которые зигзагообразно наложена высокопрочная синтетическая нить с числом сложений, соответствующим заданной прочности соединения.

2. Разъем по и. 1, отличающийся

45 тем, что зацепы выполнены в виде дисков с углублением s центре.

1771421

Составитель Л. Петрова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Е, Папп

Редактор Т. Куркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3751 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СCCP

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5