Картридж для текучей среды под давлением

Изобретение относится к картриджу для текучей среды под давлением, содержащему корпус, имеющий цилиндрическую часть (2a) с диаметром D от 75 мм до 110 мм, поверх одного конца которой размещается купольная часть, а на втором конце имеется круглое отверстие, и дно (3) с диаметром d, который меньше диаметра D, закрывающее указанное отверстие корпуса, причем дно (3) имеет вогнутость, направленную внутрь корпуса (2), а соединение между дном (3) и корпусом (2) осуществлено посредством кольцевого шва. Изобретение характеризуется тем, что корпус в своей части, расположенной вблизи указанного отверстия, имеет соединительную зону А, содержащую концевой цилиндрический участок (2с) с высотой h и диаметром, равным диаметру дна, усеченно-конический участок (2d), соединяющий концевой цилиндрический участок с цилиндрическим корпусом, причем усеченно-конический участок (2d) образует с концевым цилиндрическим участком угол α величиной от 10 до 30°, а высота h концевого цилиндрического участка (2с) составляет от 3 до 10 миллиметров. Технический результат - исключение формирования зон концентрации напряжений при дне катриджа меньшего диаметра. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Данное изобретение относится к картриджу для текучей среды под давлением.

Текучие среды под давлением, такие как сжиженный нефтяной газ, например бутан, можно помещать в емкости типа картриджей. Картриджи подсоединяют к устройствам самого разного типа - нагревателям, осветительным и паяльным лампам и т.д., то есть устройствам, для работы которых требуется газ, хранящийся в этих картриджах.

Как правило, картридж состоит из металлического корпуса с цилиндрической стенкой, имеющего на своем нижнем конце закрытое дном отверстие. Дно имеет вогнутую форму и крепится к корпусу посредством обжатия.

Выпуск текучей среды (обычно, горючего газа) из картриджа можно осуществлять двумя следующими способами:

- используя перфорируемый картридж, т.е. картридж, корпус которого полностью закрыт, но имеет в своей верхней части участок перфорации, пробиваемый специальным перфоратором, входящим в состав соответствующего устройства, для выпуска текучей среды из картриджа;

- используя клапанный картридж, т.е. картридж, в верхнюю часть которого встроен газовыпускной клапан. Картриджи такого типа безопаснее перфорируемых картриджей.

Картриджи упомянутых типов различаются по диаметру, вследствие чего устройство, предназначенное для перфорируемого картриджа, нельзя использовать с картриджем клапанного типа и наоборот.

Однако при создании новых картриджей экономически выгодно повторно использовать уже имеющиеся элементы, поскольку в этом случае нет необходимости изготавливать новое оборудование.

В частности, при создании клапанного картриджа целесообразно использовать дно перфорируемого картриджа. Дело в том, что перфорируемые картриджи изготавливаются ежегодно миллионными партиями, и оборудование для их производства значительно амортизировано.

Однако при повторном использовании дна перфорируемого картриджа в отношении клапанного картриджа возникают трудности, связанные с тем, что клапанный картридж имеет диаметр, отличный от диаметра перфорируемого картриджа. Такое различие в диаметрах обеспечивает несовместимость с устройствами, рассчитанными на работу с перфорируемыми картриджами.

На практике перфорируемый картридж имеет диаметр, равный 86 миллиметрам, тогда как клапанный картридж такой же емкости должен иметь корпус диаметром более 91 миллиметра с тем, чтобы его нельзя было совместить с существующими на рынке в настоящее время устройствами, рассчитанными на работу с перфорируемыми картриджами.

Таким образом, для того чтобы с корпусом можно было использовать ранее существующее дно, диаметр которого меньше диаметра корпуса, необходимо, чтобы этот корпус имел стенку переменной формы, за счет чего его можно будет соединить с этим дном. Использование же корпуса с цилиндрическим сечением представляется невозможным.

Уменьшение диаметра корпуса с целью адаптации к уже существующему дну может негативно влиять на способность картриджа выдерживать давления текучей среды. Иначе говоря, изменение диаметра корпуса может вызвать возникновение таких концентраций напряжений, которые при определенных условиях могут привести к недопустимым деформациям картриджа.

Следовательно, одной из задач изобретения является создание картриджа для хранения текучей среды под давлением, который имел бы меньший диаметр и при этом обладал хорошими показателями сопротивления давлению.

Основным предметом данного изобретения является картридж для текучей среды под давлением, содержащий:

- корпус, имеющий цилиндрическую часть с диаметром D от 75 мм до 110 мм, поверх одного конца которой размещается купольная часть, а на другом конце имеется круглое отверстие,

- и дно с диаметром d от 70 мм до 90 мм, который меньше диаметра D, закрывающее указанное отверстие корпуса, причем дно имеет вогнутость, направленную внутрь корпуса, а соединение между дном и корпусом осуществлено посредством кольцевого шва,

характеризующийся тем, что корпус в своей части, расположенный вблизи указанного отверстия, имеет соединительную зону А, содержащую:

- концевой цилиндрический участок с высотой h и диаметром, равным диаметру дна,

- усеченно-конический участок, соединяющий концевой цилиндрический участок с цилиндрическим корпусом,

причем усеченно-конический участок образует с концевым цилиндрическим участком угол α величиной от 10 до 30°, а высота h концевого цилиндрического участка составляет от 3 до 10 миллиметров.

Благодаря особой конфигурации этой соединительной зоны уменьшение диаметра корпуса с целью обеспечения возможности соединения с дном меньшего диаметра достигается без формирования зон концентрации напряжений.

В соответствии с другими признаками предлагаемого картриджа,

- радиус R1 соединения усеченно-конического участка с цилиндрической частью составляет от 2 до 20 миллиметров,

- радиус R2 соединения усеченно-конического участка с концевым цилиндрическим участком составляет от 2 до 20 миллиметров.

В предпочтительном случае угол α имеет величину от 12 до 18°.

В частности, угол α выбирается равным 15° - это значение представляет собой удачный компромисс между минимизацией пиков напряжений и слишком большой высотой усеченно-конического участка.

В соответствии с другим конструктивным исполнением картриджа дно имеет цилиндрическую часть, примыкающую к концевому цилиндрическому участку корпуса, что позволяет получить жесткую зону.

В предпочтительном случае концевой цилиндрический участок h имеет высоту 5 миллиметров.

В предпочтительном случае радиус R1 соединения приблизительно равен 10 миллиметрам, и радиус R2 соединения приблизительно равен 10 миллиметрам.

Далее заявленный картридж описан более подробно на примере иллюстративного варианта выполнения, который не ограничивает объем правовой охраны изобретения и раскрыт со ссылкой на приложенные чертежи.

Фиг.1 изображает заявленный картридж в осевом сечении.

Фиг.2 в увеличенном масштабе изображает часть картриджа, расположенную в его основании.

Как следует из фиг.1, картридж 1 содержит два основных элемента, а именно корпус 2 и дно 3.

Корпус отформован из металлического листа. Он имеет цилиндрическую часть 2а, поверх которой размещается купольная часть 2b.

В купольной части 2b установлен клапан 8, выполненный с возможностью взаимодействия с соответствующим устройством, использующим содержащуюся в картридже текучую среду. Этот клапан закреплен на корпусе посредством отбортовки.

Дно 3 образовано вогнутой металлической чашей, закрывающей корпус.

Дно 3 прикреплено к корпусу 2 посредством обжатия.

Как наглядно показано на фиг.2, корпус выполнен с кольцевым крюком 5, а дно 3 имеет кольцевой изгиб 6, продолжающийся кольцевым крюком 7. Кольцевые крюки 5 и 7 корпуса 2 и дна 3 вставлены друг в друга с обеспечением механического соединения этих элементов.

Особенность предложенного картриджа заключается в том, что диаметр дна меньше диаметра цилиндрической части корпуса.

Поэтому корпус имеет соединительную зону А.

Первое, что следует отметить, - это то, что соединительная зона А расположена рядом с имеющимся в корпусе 2 отверстием. Благодаря такому исполнению становится возможным использовать инструменты, предназначенные для размещения вблизи указанного отверстия, т.е. в зоне, обеспечивающей оптимальный доступ инструментам для сколачивания.

Второе, на что надо обратить внимание, - это то, что в силу раскрытых ниже причин соединительной зоне А придан особый профиль.

Соединительная зона содержит следующие участки:

- концевой цилиндрический участок 2с с диаметром, равным диаметру дна; этот концевой цилиндрический участок имеет высоту h;

- усеченно-конический участок 2d, соединяющий концевой цилиндрический участок 2с и цилиндрическую часть корпуса.

Здесь следует напомнить о том, что картридж предназначен для хранения текучей среды, давление которой превышает атмосферное. Текучая среда находится в картридже в виде газовой фазы и жидкой фазы.

Следует иметь в виду, что перед взрывом газовый картридж подвергается перманентной механической деформации, обусловленной ростом давления газа. Эта деформация вызывает выворачивание дна, то есть изменение его вогнутости, что позволяет увеличить внутренний объем картриджа с сохранением при этом его герметичности.

Соединительная зона предлагаемого картриджа выполнена таким образом, что уменьшение диаметра не приводит к ухудшению функционирования картриджа, хотя область изменения сечения образует зону концентрации напряжений.

Это обусловлено тем, что высота h концевого цилиндрического участка составляет от 3 до 10 миллиметров, вследствие чего дно 3 имеет цилиндрический участок 3а, прилегающий непосредственно к концевому цилиндрическому участку 2с корпуса 2.

Кроме этого, угол, который усеченно-конический участок образует с концевым цилиндрическим участком, должен составлять от 10 до 30°. Этот достаточно острый угол позволяет свести к минимуму формирование пиков напряжений, возникающих в зоне перегиба, обусловленного изменением диаметра.

В предпочтительном случае угол α составляет от 12 до 18°. Это дает вполне приемлемый компромисс между минимизацией пиков напряжений и слишком большой высотой усеченно-конического участка, которую трудно обеспечить в производственных условиях. В качестве наиболее предпочтительной величины угла α можно принять 15°.

Радиусы R1 и R2 соответственно соединения усеченно-конического участка 2d с цилиндрической частью 2а корпуса и усеченно-конического участка с концевым цилиндрическим участком составляют от 2 до 20 миллиметров. Предпочтительное значение этих радиусов примерно 10 миллиметров.

Таким образом, можно видеть, что все параметры, определяющие соединительную зону, способствуют формированию области, в которой концентрации напряжений сведены к минимуму.

Помимо преимущества, заключающегося в возможности использования существующего ранее дна, диаметр которого меньше диаметра корпуса, можно упомянуть о еще одном достоинстве предлагаемого картриджа. Оно состоит в том, что зона обжатия, формирующая буртик, радиально находится в пределах диаметра корпуса.

Благодаря этому картриджи, выполненные согласно настоящему изобретению, можно хранить прижатыми друг к другу, и при этом указанные зоны обжатия не будут задевать друг друга.

1. Картридж для текучей среды под давлением, содержащий:
корпус, имеющий цилиндрическую часть (2а) с диаметром D от 75 до 110 мм, поверх одного конца которой размещена купольная часть, а на втором конце имеется круглое отверстие,
и дно (3) с диаметром d, который меньше диаметра D, закрывающее указанное отверстие корпуса, причем дно (3) имеет вогнутость, направленную внутрь корпуса (2), а соединение между дном (3) и корпусом (2) осуществлено посредством кольцевого шва, отличающийся тем, что корпус в своей части, расположенной вблизи указанного отверстия, имеет соединительную зону А, содержащую:
концевой цилиндрический участок (2 с) с высотой h и диаметром, равным диаметру дна,
усеченно-конический участок (2d), соединяющий концевой цилиндрический участок с цилиндрическим корпусом,
причем усеченно-конический участок (2d) образует с концевым цилиндрическим участком угол α величиной от 10 до 30°, а высота h концевого цилиндрического участка (2с) составляет от 3 до 10 мм.

2. Картридж по п.1, отличающийся тем, что радиус R1 соединения усеченно-конического участка (2d) с цилиндрической частью (2а) составляет от 2 до 20 мм.

3. Картридж по п.1 или 2, отличающийся тем, что радиус R2 соединения усеченно-конического участка (2а) с концевой цилиндрической частью (2с) составляет от 2 до 20 мм.

4. Картридж по п.1, отличающийся тем, что угол α имеет величину от 12 до 18°.

5. Картридж по п.1, отличающийся тем, что угол α равен 15°.

6. Картридж по п.1, отличающийся тем, что дно (3) имеет цилиндрическую часть (3а), примыкающую к концевому цилиндрическому участку (2 с) корпуса (2).

7. Картридж по п.1, отличающийся тем, что концевой цилиндрический участок имеет высоту 5 мм.

8. Картридж по п.2, отличающийся тем, что радиус R1 соединения приблизительно равен 10 мм.

9. Картридж по п.3, отличающийся тем, что радиус R2 соединения приблизительно равен 10 мм.