Резьбовая бобышка для сосуда под давлением
Изобретение относится к хранению газов. Бобышка (116) включает в себя горловину (122) и фланец (124), который проходит радиально наружу из горловины (122). Горловина (122) включает в себя сквозное отверстие (126) с продольной осью (152). Фланец (124) включает в себя внешнюю поверхность (138), внутреннюю поверхность (137) и периферийную поверхность (128), наиболее удаленную от продольной оси (152). Периферийная поверхность (128) соединяет внутреннюю поверхность (137) и внешнюю поверхность (138) и включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки (116), первый периферийный гребень (158’) и второй периферийный гребень (158”), причем первый периферийный гребень (158’) расположен ближе к внешней поверхности (138), чем второй периферийный гребень (158”). В другом аспекте сосуд (10) под давлением включает в себя бобышку (116) и лейнер (120). В еще одном аспекте описан способ сборки сосуда (10) под давлением, включающий в себя этапы, на которых вставляют бобышку (116) через отверстие (144) лейнера (120) и соединяют бобышку (116) и лейнер (120) так, чтобы периферийная поверхность (128) бобышки (116) сопрягалась с поверхностью (144) периметра лейнера (120). Техническим результатом является уменьшение времени на сборку и повышение надежности. 6 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Сосуды под давлением обычно используются для хранения различных текучих сред под давлением, таких как водород, кислород, природный газ, азот, пропан, метан и других видов топлива. Обычно, сосуды под давлением могут иметь любой размер или конфигурацию. Сосуды могут быть тяжелыми или легкими, одноразовыми (то есть однократного применения), многоразовыми, подверженными высоким давлениям (например, более 50 фунтов на квадратный дюйм) (фунтов на квадратный дюйм) (344 738 паскалей), низким давлениям (например, менее 50 фунтов на квадратный дюйм или 344 738 паскалей) или использоваться для хранения текучих сред при повышенных или криогенных температурах.
[0002] Подходящие материалы оболочки сосуда под давлением включают в себя металлы, такие как сталь; или композиты, которые могут включать в себя ламинированные слои намотанных нитей стекловолокна или других синтетических нитей, соединенных вместе термореактивной или термопластичной смолой. Волокно может быть стекловолокном, арамидом, углеродом, графитом или любым другим общеизвестным волокнистым армирующим материалом. Используемый смоляной материал может быть эпоксидной смолой, полиэфиром, виниловым эфиром, термопластиком или любым другим подходящим смоляным материалом, способным обеспечить соединение волокна с волокном, соединение волокнистого слоя с волокнистым слоем и устойчивость к разрыву, необходимую для особого применения, в котором должен использоваться сосуд под давлением. Композитная конструкция сосудов обеспечивает многочисленные преимущества, такие как легкость в весе и устойчивость к коррозии, усталостным нагрузкам и катастрофическому разрушению. Эти атрибуты связаны с высокой удельной прочностью армирующих волокон или нитей.
[0003] Полимерную или другую неметаллическую эластичную футеровку или баллон часто располагают внутри композитной оболочки для уплотнения сосуда и предотвращения контакта содержащейся в сосуде текучей среды с композитным материалом. Футеровка может быть изготовлена путем прессования, выдувания, литьевого формования или любой другой общеизвестной технологией. Альтернативно футеровка может быть изготовлена из других материалов, включая сталь, алюминий, никель, титан, платину, золото, серебро, нержавеющую сталь и любые их сплавы. Такие материалы можно, в общем, охарактеризовать как имеющие высокий модуль упругости. В одном варианте выполнения футеровка образована путем литья с раздувом из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
[0004] ФИГ. 1 иллюстрирует вытянутый сосуд 10 под давлением, такой как раскрытый в патенте США № 5,476,189 «Pressure vessel with damage mitigating system», который включен сюда путем ссылки. Сосуд 10 под давлением имеет секцию 12 основного корпуса и по существу полусферические или куполообразные концевые секции 14. Бобышка 16, обычно изготовлена из алюминия, обеспечена на одном или обоих концах сосуда 10 под давлением, чтобы обеспечить отверстие для связи между внутренней средой 17 сосуда 10 под давлением и внешней средой 19. Как показано на ФИГ. 2, сосуд 10 под давлением образован с футеровкой 20 (такой как внутренняя полимерная футеровка), покрытой оболочкой 18. В примере оболочка 18 может быть композитной оболочкой, изготовленной намоткой нити. Оболочка 18 допускает конструктивные нагрузки на сосуд 10 под давлением, при этом футеровка 20 обеспечивает газовый барьер.
[0005] ФИГ. 2 иллюстрирует частичный вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии 2–2 на ФИГ. 1, концевой секции 14 включающей в себя бобышку 16, такой как раскрыто в патенте США № 5 429 845, озаглавленный “Boss for a filament wound pressure vessel,” который включен сюда путем ссылки. Бобышка 16 включает в себя горловину 22, имеющая внешнюю поверхность 23 и отверстие 26. Отверстие 26 перпендикулярно пересекает внешнюю поверхность 23 бобышки 16 и позволяет текучей среде сообщаться между внешней средой 19 и внутренней средой 17, сосуда 10 под давлением. Бобышка 16 также включает в себя фланец 24 (изображенный в виде кольцевого фланца), проходящий радиально наружу из отверстия 26 горловины 22. Как показано, ФИГ. 2 иллюстрирует сопряжение 60 между оболочкой 18 и футеровкой 20. ФИГ. 2 также иллюстрирует сопряжение 62 между футеровкой 20 и бобышкой 16. В этом раскрытии, поверхности, направления и элементы, обращенные к внутренней среде 17, упомянуты с дескриптором “внутренний,” и поверхности, направления и элементы, обращенные к внешней среде 19, упомянуты с дескриптором “внешний.” Следует понимать, что это обозначение не является ограничивающим; точнее, оно обеспеченно для удобства и простоты понимания, и другие дескрипторы также могут использоваться и/или подходить.
[0006] В общем, фланец 24 бобышки 16 содержится между участками футеровки 20 и/или размещен между футеровкой 20 и оболочкой 18. Обычно, оболочка 18 примыкает к горловине 22. В определенных вариантах выполнения фланец 24 включает в себя внешнюю сторону 38 и внутреннюю сторону 37. Фланец 24 может включать в себя по меньшей мере один паз 32 (изображенный в качестве кольцевого паза), который имеет форму с возможностью принимать выступ 34 (такой как кольцевой паз) футеровки 20. Эта конструкция закрепляет бобышку 16 сосуда 10 под давлением и обеспечивает уплотнение в сопряжении 62 между бобышкой 16 и футеровкой 20.
[0007] Способ образования сосуда 10 под давлением включает в себя этап, на котором устанавливают бобышку на оправку и позволяют текучей среде полимерного материала для футеровки 20 протекать вокруг фланца 24 и в паз 32 бобышки 16. Затем материал футеровки затвердевает, тем самым образуя, в некоторых вариантах выполнения участок 35 футеровки 20, смежный с внешней стороной 38 фланца 24, и выступ 34, принимаемый в паз 32. Тем самым, футеровку 20 механически соединяют с бобышкой 16. Соответственно, даже в условиях экстремального давления, отделение футеровки 20 от бобышки 16 предотвращается.
[0008] Обычно, оболочка 18 образована из намотанных волокон и окружает футеровку 20 и по меньшей мере участок фланца 24 бобышки 16. В одном способе выдачная головка для волокон перемещается таким образом, чтобы наматывать волокно на футеровке 20 желаемым образом. Если сосуд 10 под давлением является цилиндрическим, а не сферическим намотка волокном обычно наносится по существу продольной (спиральной) и периферийной (кольцевой) схемой намотки. Этот процесс наматывания характеризуется несколькими факторами, такими как содержание смолы, конфигурация волокна, натяжение витков и схема намотки относительно оси футеровки 20. Детали, относящиеся к образованию примерного сосуда под давлением, раскрыты в патенте США № 4,838,971 «Filament Winding Process and Apparatus», который включен здесь путем ссылки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0009] В одном аспекте бобышка включает в себя горловину и фланец, который проходит радиально наружу из горловины. Горловина включает в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось. Фланец включает в себя внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность и периферийную поверхность, удаленную от продольной оси. Периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность и включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень.
[0010] В другом аспекте сосуд под давлением включает в себя бобышку и футеровку. Бобышка включает в себя горловину и фланец, который проходит радиально наружу из горловины. Горловина включает в себя отверстие, причем отверстие имеет продольную ось. Фланец включает в себя внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность и периферийную поверхность, удаленную от продольной оси. Периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность и включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень. Футеровка включает в себя поверхность периметра, которая сопряжена с периферийной поверхностью бобышки, причем поверхность периметра имеет контуры, которые сопряжены с первым периферийным гребнем и вторым периферийным гребнем.
[0011] В еще одном аспект описан способ сборки сосуда под давлением, в котором сосуд под давлением включает в себя бобышку и футеровку. Бобышка включает в себя горловину и фланец, которая проходит радиально наружу из горловины. Горловина включает в себя отверстие, причем отверстие имеет продольную ось. Фланец включает в себя внешнюю поверхность, внутреннюю поверхность и периферийную поверхность, удаленную от продольной оси. Периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность и включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень. Футеровка включает в себя отверстие имеющее поверхность периметра. Способ включает в себя этап, на котором вставляют бобышку через отверстие футеровки и соединяют бобышку и футеровку так, что периферийную поверхность бобышки сопрягают с поверхностью периметра футеровки.
[0012] Это раскрытие в его различных комбинациях либо в виде устройства, либо в виде способа, также может отличаться следующим перечнем признаков:
1. Бобышка, включающая в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность; и
периферийную поверхность, удаленную от продольной оси;
при этом периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность; и
при этом периферийная поверхность включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень.
2. Бобышка по п. 1, в которой периферийная поверхность включает в себя спиральную винтовую резьбу.
3. Бобышка по любому из п. 1–2, в которой первое расстояние между продольной осью и первым периферийным гребнем равно второму расстоянию между продольной осью и вторым периферийным гребнем.
4. Бобышка по любому из п.п. 1–3, в которой первое расстояние между продольной осью и первым периферийным гребнем меньше второго расстояния между продольной осью и вторым периферийным гребнем.
5. Бобышка по любому из п.п. 1–4, в которой первый периферийный гребень меньше, чем второй периферийный гребень.
6. Бобышка по любому из п.п. 1–5, в которой по меньшей мере один из первого и второго периферийных гребней имеет по существу треугольную форму поперечного сечения, имеющую первую и вторую поверхности, которые пересекаются в вершине.
7. Бобышка по п. 6, в которой по меньшей мере одна из первой и второй поверхностей по существу перпендикулярна продольной оси.
8. Бобышка по любому из п.п. 1–7, в которой по меньшей мере один из первого и второго периферийных гребней имеет выпуклую кривую форму.
9. Бобышка по любому из п.п. 1–8, в которой первый и второй периферийные гребни разнесены.
10. Сосуд под давлением, включающий в себя бобышку и футеровку, в котором:
бобышка включает в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность; и
периферийную поверхность, удаленную от продольной оси;
при этом периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность; и
при этом периферийная поверхность включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень, и футеровка включает в себя поверхность периметра, которая сопряжена с периферийной поверхностью бобышки, причем поверхность периметра имеет контуры, которые сопряжены с первым периферийным гребнем и вторым периферийным гребнем.
11. Сосуд под давлением по п. 10, в котором:
бобышка включает в себя кольцевой выступ на внешней поверхности фланца; и
футеровка включает в себя паз, выполненный с возможностью принимать выступ.
12. Сосуд под давлением по п. 11, в котором выступ и паз выполнены так, что посадка с натягом выполнена в сопряжении выступа и паза.
13. Сосуд под давлением по любому из п. 11–12, дополнительно включающий в себя прокладку, расположенную между выступом и пазом.
14. Сосуд под давлением по любому из п.п. 10–13, в котором периферийная поверхность включает в себя спиральный винт.
15. Способ сборки сосуда под давлением, включающего в себя бобышку и футеровку, в котором:
бобышка включает в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность; и
периферийную поверхность, удаленную от продольной оси;
в котором периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность; и
в котором периферийная поверхность включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень; и
футеровка включает в себя отверстие, имеющее поверхность периметра;
причем способ включает в себя этапы, на которых:
вставляют бобышку через отверстие футеровки; и
соединяют бобышку и футеровку так, чтобы периферийная поверхность бобышки сопрягалась с поверхностью периметра футеровки.
16. Способ по п. 15, в котором соединение бобышки и футеровки включает в себя этап, на котором защелкивают периферийную поверхность бобышки с поверхностью периметра футеровки.
17. Способ по любому из п. 15–16, в котором соединение бобышки и футеровки включает в себя этап, на котором периферийную поверхность бобышки вращают относительно поверхности периметра футеровки для удаления материала с поверхности периметра футеровки.
18. Способ по п. 17, дополнительно включающий в себя этап, на котором перемещают бобышку вдоль продольной оси относительно футеровки.
19. Способ по любому из п.п. 15–18, дополнительно включающий в себя этап, на котором выполняют посадку с натягом в сопряжении между периферийной поверхностью бобышки и поверхностью периметра футеровки.
20. Способ по любому из п.п. 15–19, дополнительно включающий в себя этап, на котором изгибают футеровку, чтобы обеспечить проход бобышки через отверстие, при этом отверстие имеет периферийный размер меньше, чем периферийный размер периферийной поверхности.
[0013] Данная сущность изобретения обеспечивается для введения понятий в упрощенной форме, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании. Данная сущность изобретения не предназначена для определения ключевых признаков или существенных признаков раскрытого или заявленного объекта изобретения и не предназначена для описания каждого раскрытого варианта выполнения или каждой реализации раскрытого или заявленного объекта изобретения. В особенности, признаки, раскрытые здесь относительно одного варианта выполнения, могут быть равно применимы к другому. Далее, данная сущность изобретения не предназначена для использования в качестве помощи в определении объема охраны заявленного объекта изобретения. Многие другие новые преимущества, признаки и отношения станут очевидными по мере продолжения этого описания. Фигуры и описание, которые следуют далее, более конкретно описывают иллюстративные варианты выполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] Раскрытый объект изобретения будет дополнительно пояснен со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых одинаковые элементы конструкции или системы обозначаются одинаковыми ссылочными позициями на нескольких видах. Более того, аналогичные конструкции могут иметь ссылочные позиции, которые совпадают сотней.
[0015] ФИГ. 1 представляет собой вид сбоку обычного традиционного сосуда под давлением.
[0016] ФИГ. 2 представляет собой частичный вид в поперечном сечении одного конца сосуда под давлением на ФИГ. 1, взятого вдоль линии 2–2 на ФИГ. 1 и показывающего обычную бобышку, футеровку и оболочку.
[0017] ФИГ. 3 представляет собой частичный вид в поперечном сечении участка конца примерного узла бобышки сосуда под давлением и футеровки.
[0018] ФИГ. 4 представляет собой увеличенный вид участка на ФИГ. 3.
[0019] ФИГ. 5 представляет собой разобранный вид примерных компонентов бобышки и футеровки на ФИГ. 3.
[0020] ФИГ. 6 подобна ФИГ. 5, но показывает второй примерный варианты выполнения бобышки сосуда под давлением и футеровки.
[0021] ФИГ. 7 подобна ФИГ. 5 и 6, но показывает бобышку на ФИГ. 6, используемую с футеровкой на ФИГ. 5.
[0022] ФИГ. 8 представляет собой частичный вид в поперечном сечении узла бобышки и прокладки.
[0023] ФИГ. 9 представляет собой частичный вид в поперечном сечении участка футеровки на промежуточном этапе образования.
[0024] ФИГ. 10A–10E показывают другие варианты выполнения для периферийной поверхности бобышки настоящего раскрытия.
[0025] Хотя вышеописанные фигуры излагают один или несколько вариантов выполнения раскрытого объекта изобретения, также предполагаются и другие варианты выполнения, как указано в раскрытии. Во всех случаях это раскрытие представляет раскрытый объект изобретения путем иллюстрации, а не ограничения. Следует понимать, что многие другие модификации и варианты выполнения могут быть разработаны специалистами в области техники, которые подпадают под объем охраны принципов настоящего раскрытия.
[0026] Фигуры могут быть изображены не в масштабе. В частности, некоторые признаки могут быть увеличены по отношению к другим признакам для наглядности. Более того, там, где выражения, например, «внутренняя область», «внешняя область», «выше», «ниже», «над», «под», «верхний», «нижний», «боковой», «правый», «левый», «горизонтальный», «вертикальным» и т.д. следует понимать, что они используются только для удобства понимания описания. Предполагается, что конструкции могут быть ориентированы иначе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0027] Ориентации компонентов на ФИГ. 3–10E отличаются от показанных на ФИГ. 2 тем, что внешняя поверхность 123 бобышки 116 показана в виде горизонтальной поверхности в нижней части каждого из соответствующих чертежей. Более того, на чертежах бобышки 116 настоящего раскрытия проиллюстрирована только половина бобышки 116. Следует понимать, что каждая бобышка 116 представляет собой в общем кольцевой симметричный элемент, подобно бобышке 16 на ФИГ. 2. В примерных вариантах выполнения бобышка 116 является радиально симметричной относительно продольной оси 152.
[0028] Как показано на ФИГ. 3, настоящее раскрытие описывает бобышку 116 для сосуда под давлением. Бобышка 116 включает в себя горловину 122, имеющую отверстие или сквозное отверстие 126. Отверстие 126 имеет продольную ось 152. Бобышка 116 имеет фланец 124, который проходит радиально наружу из горловины 122. Фланец 124 включает в себя внешнюю сторону 138, обращенную к внешней среде 19, и внутреннюю сторону 137, обращенную к внутренней среде 17. Периферийная поверхность 128 располагается на фланце 124 на удалении от отверстия 126. Периферийную поверхность 128 соединяет внешнюю сторону 138 и внутреннюю сторону 137 фланца 124.
[0029] ФИГ. 3–10E показывают радиальные виды в поперечном сечении бобышки 116 и/или футеровки 120. При рассмотрении поперечного сечения вдоль любого радиуса бобышки 116 периферийная поверхность 128 включает в себя периферийные гребни 158. Первый периферийный гребень 158’ располагается ближе к внешней стороне 138 фланца 124, чем второй периферийный гребень 158”.
[0030] В примерном варианте выполнения, показанном на ФИГ. 3 и 4, периферийная поверхность 128 включает в себя спиральную винтовую резьбу. Соответственно, в поперечном сечении вдоль любого радиуса бобышки 116 первый периферийный гребень 158’ и второй периферийный гребень 158” кажутся отдельными; Однако, следует понимать, что в некоторых вариантах выполнения они соединены в трехмерную спиральную ориентацию около периферийной поверхности 128. В других вариантах выполнения смежные периферийные гребни 158 представляют собой дискретные конструкции, которые разделены впадиной между ними.
[0031] Бобышка 116 может вставляться в предварительно изготовленный куполообразный конец 114 футеровки 120 и отожжена для закрепления крепления бобышки 116 и футеровки 120 в узле 150. Такое предварительное изготовление может быть выполнено известными средствами, включающими в себя формование и механическую обработку, например. Дополнительный элемент блокировки, например, выступ 130 в бобышке 116 вставляемый в паз 136 в футеровке 120, также может быть включен на внешней стороне 138 фланца 124 для улучшения уплотнения и для предотвращения перемещения бобышки 116 относительно футеровки 120 после образования узла 150. Более того, кольцевой паз 140 в бобышке 116 может быть выполнен с возможностью вставки кольцеобразного выступа 142 футеровки 120 для улучшения уплотнения и для предотвращения перемещения бобышки 116 относительно футеровки 120. Хотя оболочка 18 не проиллюстрирована на ФИГ. 3–10E, следует понимать, что в обычном сосуде под давлением, такая оболочка будет образованна поверх узла 150 бобышки 116 и футеровки 120.
[0032] Описанные идеи приводят к уменьшенной концентрации напряжения в бобышке 116, тем самым увеличивая потенциальный срок службы бобышки 116. Более того, бобышка 116 может быть прикреплена к футеровке 120 после того, как выполнено формование футеровки 120. В примере осуществления изобретения конструкции, такие как гребни, которые могут быть соединены в форме резьбы, расположены на периферийной поверхности 128 на удалении от фланца 124, удаленного от отверстия 126. В примерном варианте выполнения отверстие 144 в футеровке 120 (обозначенной на ФИГ. 9) меньше, чем внешний диаметр фланца 124 на периферийной поверхности 128. Таким образом, футеровка 120 обычно сгибается, чтобы позволить прохождение больше по размеру фланца 124 бобышки, который может быть соединен с футеровкой 120 из внутренней области 17 футеровки 120 (Как показано на ФИГ. 5–7, например). Это приводит к надежному соединению, в котором бобышка 116 и футеровка 120 соединяются не только взаимодействующими механическими конструкциями на периферийной поверхности 128 бобышки 116 и отверстия 144 футеровки 120, но и участком 135 футеровки, который лежит на верхней части фланца 124 бобышки. Предполагается, что конфигурация с защелкой также может использоваться вместо резьбового зацепления.
[0033] ФИГ. 4 представляет собой увеличенный вид соединения между бобышкой 116 и футеровкой 120 в сопряжении 162. В проиллюстрированном варианте выполнения посадка с натягом обеспечивается между выступом 130 бобышки 116 и пазом 136 футеровки 120 на внешней поверхности фланца 124. В проиллюстрированном варианте выполнения футеровка 120 образована так, что несжатая поверхность паза 136 будет проходить до пунктирной линии 146 при отсутствии бобышки 116. Как только бобышка 116 и футеровка 120 собраны вместе, этот участок паза 136 футеровки 120 сжимается выступом 130 бобышки 116. Данная посадка с натягом, тем самым обеспечивает прочное уплотнение между бобышкой 116 и футеровкой 120 в сопряжении выступа 130 бобышки 116 и паза 136 футеровки 120.
[0034] ФИГ. 8 иллюстрирует другой механизм, который может быть использован в дополнение или альтернативно. На ФИГ. 8 на поверхности фланца 124 на внешней стороне 138 показан уплотняющий элемент 148, который будет расположен смежно с участком 135 футеровки 120. Такой уплотняющий элемент 148 может быть образован в виде кольцевой прокладки в одном варианте выполнения. В другом варианте выполнения уплотняющий элемент 148 может быть обеспечен на фланце 124 и/или участке 135 в виде покрытия или слоя уплотняющего материала, например.
[0035] Узел 150 бобышки 116 и футеровки 120, как показано на ФИГ. 3, может быть образован способами, описанными выше со ссылкой на ФИГ. 2, в которой расплавленный материал футеровки позволяет потоку течь вокруг участков бобышки 116, тем самым формировать фланец 124. В другом возможном варианте выполнения способ изготовления футеровка 120 может быть предварительно изготовлена отдельно от бобышки 116. Такое предварительное изготовление может быть выполнено известными средствами, включающими в себя формование и механическую обработку, например. ФИГ. 5–7 иллюстрируют несколько вариантов выполнения взаимодействующих бобышек 116, 116’ и футеровок 120, 120’ для образования узла 150. В примерном способе бобышку 116 вставляют в отверстие 144 футеровки 120 так, что бобышку 116 крепят к футеровке 120 из внутренней области 17 футеровки 120. В некоторых вариантах выполнения вставка бобышки 116 через сквозное отверстие 144 включает в себя изгиб футеровки 120, в особенности в случае, когда отверстие 144 имеет периферийный размер меньше, чем периферийный размер фланца 124 (например, на периферийной поверхности 128, измеренной перпендикулярно от оси 152). Как используются в данном описании, выражения “периферийный” “периферия” и т.п. относятся к ссылкам на периметр для форм, которые могут или не могут быть окружностями, включая многоугольники, овалы, эллипсы и другие по существу замкнутые формы.
[0036] В одном варианте выполнения поверхности бобышки 116 и футеровки 120 в сопряжении 162 образованы с взаимодействующими конструктивными элементами, чтобы позволять бобышке 116 и футеровке 120 защелкиваться вместе (т.е. когда взаимодействующие элементы изгибаются и возвращаются в свои соответствующие неизогнутые конфигурации, чтобы позволять взаимное прохождение комплементарных конструкций). В другом способе сборки бобышка 116, включающая в себя резьбовую периферийную поверхность 128, может быть использована в качестве пробки для создания соответствующего взаимодействующего элемента в отверстии 144 футеровки 120, когда бобышка 116 вставляется в отверстие 144. В таком способе сборки бобышка 116 будет вращаться вокруг своей продольной оси 152 (через центр отверстия 126), когда она вставляется в футеровку 120 в направлении 154. Комбинация поворотных и осевых движений заставляет резьбовую периферийную поверхность 128 вырезать и удалять участки материала футеровки на поверхности 160 периметра отверстия 144 футеровки 120, чтобы образовывать взаимно блокированное сопряжение 162.
[0037] ФИГ. 5 показывает бобышку 116, имеющую резьбовую периферийную поверхность 128, которая ориентирована по существу параллельно продольной оси 152. Более того, поверхность 160 периметра отверстия 144 футеровки 120 также по существу параллельна продольной оси 152. На ФИГ. 6 показаны компоненты, в которых бобышка 116’ имеет резьбовую периферийную поверхность 128’, которая наклонена относительно продольной оси 152. Футеровка 120’ имеет отверстие 144’, имеющее поверхность 160’ периметра с дополнительной наклонной ориентацией. На ФИГ. 7 бобышка 116’ на ФИГ. 6, имеющая наклонную резьбовую периферийную поверхность 128’, показана с футеровкой 120, имеющей отверстие 144 с поверхностью 160 периметра, которая по существу параллельна продольной оси 152. Соответственно, в узле бобышки 116’ и футеровки 120 ФИГ. 7 посадка с натягом обеспечена на участке сопряжения 162 между периферийной поверхностью 128’ и поверхностью 160 периметра для прочного уплотнения между ними.
[0038] Как показано на ФИГ. 3 и 4, когда бобышка 116 и футеровка 120 скреплены в узле 150 для образования по меньшей мере участка сосуда под давлением, поверхность 160 периметра футеровки 120, которая сопрягается с периферийной поверхностью 128 бобышки 116 в сопряжения 162. Поверхность 160 периметра имеет контуры, которые сопрягаются с контурами (например, периферийные гребни 158) периферийной поверхности 128. Поверхность 160 периметра может быть изготовлена с такими контурами. В другом варианте выполнения контуры сообщают движение поверхности 160 периметра, когда бобышка 116 и футеровка 120 собираются вместе.
[0039] ФИГ. 9 показывает футеровку 120 на этапе промежуточного образования, в котором формованный участок футеровки 120” включает в себя ножки 156, образованные материалом футеровки в полостях пресс–формы. Такие полости обеспечены так, что в них может быть принят избыточный материал футеровки. Это помогает обеспечить высокую точность формования поверхности в отверстии 144, так как использование избыточного материала футеровки в формовочной футеровке 120 помогает исключить пузырьки, пустоты и другие неровности формования. После формования и вулканизации футеровки 120” ножки 156 могут быть удалены путем, включающим в себя отрезание или ломание от желаемой формы готовой футеровки 120.
[0040] ФИГ. 10A–10E показывают другие варианты выполнения гофрированной периферийной поверхности 128а–128e для бобышки 116a–116e настоящего раскрытия. Несмотря на то, что несколько вариантов проиллюстрированы в явном виде, предусмотрено, что также могут быть разработаны другие конфигурации.
[0041] ФИГ. 10A показывает бобышку 116a с резьбовой периферийной поверхностью 128а, имеющей резьбу с изменяемым делительным диаметром. Например, первый периферийный гребень 158a’ меньше, чем второй периферийный гребень 158a”. Резьба этой формы облегчает установку бобышки 116a в безрезьбовую пластиковую футеровку 120, как показано на ФИГ. 5. В таком случае, резьбовая периферийная поверхность 128а вырезает дополнительные канавки в футеровке 120, когда бобышка 116a вкручивается в отверстие 144 футеровки 120. Входная резьба 158a’ меньше, что позволяет легко вставить бобышку 116a в отверстие 144 футеровки, тем самым действуя в качестве направляющей для большей резьбы 158a”. В этом варианте выполнения также обеспечивается уменьшенный шаг, когда первый периферийный гребень 158a’ и второй периферийный гребень 158a” разнесены, если смотреть на радиальное поперечное сечение. С этой уменьшенной или низкой резьбы требуется несколько оборотов, чтобы посадить бобышку 116a в отверстие 144 футеровки 120. Полученное в результате преимущество представляет собой уменьшение времени на сборку, требуемое для образования узла 150.
[0042] ФИГ. 10B показывает бобышку 116b с резьбовой периферийной поверхностью 128b, которая наклонена, как обсуждалось со ссылкой на ФИГ. 6 и 7. С таким наклоном периферийной поверхности 128b первый периферийный гребень 158b’ ближе к продольной оси 152 (как показано на ФИГ 7), чем второй периферийный гребень 158b”. Как показано со ссылкой на ФИГ. 7, данный тип конфигурации резьбы повышает потенциал уплотнения в сопряжении 162 из–за сопряжения между поверхностью 128b и поверхности периметра 160 футеровки 120.
[0043] ФИГ. 10C показывает бобышку 116с с резьбовой периферийной поверхностью 128с, имеющей несколько разнесенных резьб или гребней 158. Таким образом, первый периферийный гребень 158с’ и второй периферийный гребень 158с” разнесены, если смотреть на радиальное поперечное сечение. С этой уменьшенной или низкой резьбой требуется меньшее количество оборотов, чтобы посадить бобышку 116е в отверстие 144 футеровки 120. Полученное в результате преимущество представляет собой уменьшение времени на сборку, требуемое для образования узла 150.
[0044] ФИГ. 10D показывает бобышку 116d, имеющую резьбовую периферийную поверхность 128d с трапециевидными резьбами. Для поверхности каждого из периферийных гребней 158d, ориентированной по существу перпендикулярно продольной оси 152, имеется больший контакт области сдвига в сопряжении 162, чем со стандартной конфигурацией резьбовой периферийной поверхности 128, показанной на ФИГ. 4. Соответственно, после сборки в отверстии 144 футеровки 120 данная конфигурация резьб 158d противодействует отделению от футеровки 120 в направлении, противоположном направлению 154 вставки. Данная конструкция повышает осевую нагрузочную способность в одном направлении. Таким образом, соединение между бобышкой 116d и футеровкой 120 остается прочным во время намотки нити для образования оболочки 18 и в течение срока службы сосуда 10 под давлением.
[0045] В вариантах выполнения на ФИГ. 10A–10D каждый из периферийных гребней 158a–158d имеет по существу треугольную форму поперечного сечения, имеющую первую и вторую поверхности 32а и 32b, которые пересекаются в вершине. Однако, также возможны и другие конфигурации гребня.
[0046] Например, ФИГ. 10E показывает бобышку 116e, имеющую резьбовую периферийную поверхность 128e с круглой резьбой, в которой периферийные гребни 158e имеют выпукло изогнутые, а не резко наклонные края. Это может уменьшать напряжение в сопряжении 162 между резьбовой поверхностью 128e и в отверстии 144 в футеровке 120, что может предотвращать образование повреждений из пластикового материала футеровки 120.
[0047] Хотя объект настоящего раскрытия описан со ссылкой на несколько вариантов выполнения, специалисты в данной области техники поймут, что изменения могут быть сделаны в форме и деталях без отхода от объема охраны изобретения. В дополнение, любой признак или описание, раскрытое в отношении одного варианта выполнения, применимо и может быть включено в другой вариант выполнения и наоборот.
1. Бобышка, включающая в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность и
периферийную поверхность, наиболее удаленную от продольной оси;
при этом периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность; и
при этом периферийная поверхность включает в себя спиральную винтовую резьбу, и при этом вдоль любого радиуса бобышки спиральная винтовая резьба содержит первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень.
2. Бобышка, включающая в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность и
периферийную поверхность, наиболее удаленную от продольной оси;
при этом периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность;
при этом периферийная поверхность включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень; и
при этом первое расстояние между продольной осью и первым периферийным гребнем равно второму расстоянию между продольной осью и вторым периферийным гребнем.
3. Бобышка по п. 1 или 2, в которой первое расстояние между продольной осью и первым периферийным гребнем меньше второго расстояния между продольной осью и вторым периферийным гребнем.
4. Бобышка по п. 1 или 2, в которой первый периферийный гребень меньше, чем второй периферийный гребень.
5. Сосуд под давлением, включающий в себя бобышку и лейнер, в котором:
бобышка включает в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность и
периферийную поверхность, наиболее удаленную от продольной оси;
при этом периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность; и
при этом периферийная поверхность включает в себя спиральную винтовую резьбу и при этом, вдоль любого радиуса бобышки, спиральная винтовая резьба содержит первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень; и
лейнер включает в себя поверхность периметра, которая сопряжена с периферийной поверхностью бобышки, причем поверхность периметра имеет контуры, которые сопряжены с первым периферийным гребнем и вторым периферийным гребнем.
6. Сосуд под давлением по п. 5, в котором:
бобышка включает в себя кольцевой выступ на внешней поверхности фланца и
лейнер включает в себя паз, выполненный с возможностью принимать выступ.
7. Сосуд под давлением по п. 6, в котором выступ и паз выполнены так, что посадка с натягом достигнута в сопряжении выступа и паза.
8. Сосуд под давлением по п. 6 или 7, дополнительно включающий в себя прокладку, расположенную между выступом и пазом.
9. Способ сборки сосуда под давлением, включающего в себя бобышку и лейнер, в котором:
бобышка включает в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность и
периферийную поверхность, наиболее удаленную от продольной оси;
при этом периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность и
при этом периферийная поверхность включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень; и
лейнер включает в себя отверстие, имеющее поверхность периметра;
причем способ включает в себя этапы, на которых:
изгибают лейнер, чтобы позволить прохождение бобышки через отверстие, при этом отверстие имеет периферийный размер меньше, чем периферийный размер периферийной поверхности;
вставляют бобышку через отверстие лейнера и
соединяют бобышку и лейнер так, чтобы периферийная поверхность бобышки сопрягалась с поверхностью периметра лейнера.
10. Способ по п. 9, в котором соединение бобышки и лейнера включает в себя этап, на котором защелкивают периферийную поверхность бобышки с поверхностью периметра лейнера.
11. Способ сборки сосуда под давлением, включающего в себя бобышку и лейнер, в котором:
бобышка включает в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность и
периферийную поверхность, наиболее удаленную от продольной оси;
при этом периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность и
при этом периферийная поверхность включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень; и
лейнер включает в себя отверстие, имеющее поверхность периметра;
причем способ включает в себя этапы, на которых:
вставляют бобышку через отверстие лейнера и
соединяют бобышку и лейнер так, чтобы периферийная поверхность бобышки сопрягалась с поверхностью периметра лейнера;
при этом соединение бобышки и лейнера включает в себя этап, на котором периферийную поверхность бобышки вращают относительно поверхности периметра лейнера для удаления материала с поверхности периметра лейнера.
12. Способ по п. 11, дополнительно включающий в себя этап, на котором перемещают бобышку вдоль продольной оси относительно лейнера.
13. Способ сборки сосуда под давлением, включающего в себя бобышку и лейнер, в котором:
бобышка включает в себя:
горловину, включающую в себя сквозное отверстие, причем отверстие имеет продольную ось; и
фланец, который проходит радиально наружу из горловины, причем фланец включает в себя:
внешнюю поверхность;
внутреннюю поверхность и
периферийную поверхность, наиболее удаленную от продольной оси;
при этом периферийная поверхность соединяет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность и
при этом периферийная поверхность включает в себя, вдоль любого радиуса бобышки, первый периферийный гребень и второй периферийный гребень, причем первый периферийный гребень расположен ближе к внешней поверхности, чем второй периферийный гребень; и
лейнер включает в себя отверстие, имеющее поверхность периметра;
причем способ включает в себя этапы, на которых:
вставляют бобышку через отверстие лейнера;
соединяют бобышку и лейнер так, чтобы периферийная поверхность бобышки сопрягалась с поверхностью периметра лейнера;
выполняют посадку с натягом в сопряжении между периферийной поверхностью бобышки и поверхностью периметра лейнера.
