Способ изготовления многослойных сосудов высокого давления

 

иц670363

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реснкблик

k (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.08.76 (21) 2392460, 25-27 (51) М. Кл.

В 21D 51/24 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.79. Бюллетень № 24 (53) УДК 621.774.5 (088.8) ло делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 30.06.79 (72) Авторы изобретения

Н. П. Стариков, В. С. Гашенко и И. С. Пилишенко (71) Заявитель Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки имени Е. О. Патона (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ

СОСУДОВ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к производству сосудов высокого давления, преимущественно многослойных цилиндрических.

Известен способ изготовления многослойных сосудов путем намотки на герметичную обечайку натянутой ленты (1).

Эти сосуды отличаются простой технологией изготовления, не требуют громоздкого и сложного оборудования. К тому же натяжение наматываемого материала и изменение натяжения при навивке создают выгодное распределение напряжений IIO толщи Ic стенки в рабочих условиях.

Однако при изготовлении таких сосудов возникает необходимость в создании cIIeциального конструктивного элемента для восприятия осевой нагрузки.

Известен способ изготовления сосудов высокого давления, при котором на внутреннюю тонкостенную оболочку наматывают несколько слоев стальной проволоки и приваривают к нему днища (2).

Б известном сосуде намотанная проволока воспринимает как осевую, так и радиальную нагрузки.

Однако при намотке проволоки по снециальному узору на цилиндрическую оболочку нити в торцах оболочки перерезаются, что приводит к снижению прочности всего изделия. Поэтому для сохранения сплошности нитей, а главное для прочности сосуда во всех направлениях, должны применяться цилиндро-сферические, цилиндро-конические, а более всего цилинд5 ро-конические с изотензоидными сопряжениями оболочка вращения, что усложняет конструкцию как в изготовлении, так и при использовании по назначению, так как это предопределяет конструкцию днищ и зна10 чительно ограничивает диаметр горловины.

Кроме того, необходимость обеспечения непрерывной намотки по сложной траектории ведет к усложнению процесса изготовления, в частности намоточного оборудова15 ния, а также требует стыковки проволоки.

Наиболее близким из известных решением является способ изготовления многослойных сосудов высокого давления, при

20 котором корпус сосуда собирают из ряда тонкостенных обечаек и слоев наматываемой проволоки, а затем к нему приваривают днища (3).

Однако изготовление сосудов известным

25 способом отличается высокой трудоемкостью, собранные сосуды не обладают достаточной прочностью, так как вначале изготавливают смежные многослойные оболочк 1 из наматываемой проволоки, а затем

30 между ними устанавливают тонкостенные

670363

65 обечайки, которые не несут полез.ы:;:агрузок.

Цель изобретения — снижение трудоемкости изготовления и повышение прочности сосуда.

Для этого сборку корпуса сосуда осуществляют последовательным чередованием тонкостенных обечаек и слоев наматываемой проволоки, при этом перед намоткой проволоки обечайки профилируют по спирали с шагом, равным шагу намотки, таким образом, что углубления, образуемые при профилировании второй и последующих обечаек, располагают между витками лежащего под обечайкой верхнего слоя проволоки; тонкостенные обечайки, кроме первой, изготавливают с несоединенными продольными кромками, а в зоне влияния защемления днищ шаг намотки проволоки увеличивают в 2 — 3 раза по сравнению с шагом намотки за пределами указанной зоны.

На чертеже изображено продольное сечение стенки сосуда.

Способ изготовления многослойных сосудов заключается в следующем.

Первую герметичную цилиндрическую обечайку 1, внутренний диаметр которой равен внутреннему диаметру сосуда, приваривают к днищам 2 кольцевыми швами

3, а затем на нее наматывают с натяжением один или несколько слоев проволоки 4, концы которой закрепляют любым известным способом, причем в зоне влияния защемления днищ шаг намотки увеличивают в 2 — 3 раза по сравнению с шагом на остальной части корпуса. Поле обмотки первой обечайки поверх слоев проволоки надевают следующую обечайку 5, у которой внутренний диаметр отличается от внутреннего диаметра первой на сумму толщин первой обечайки и слоя намотки, а кромки замыкающего продольного стыка несоединены. Затем обечайку 5 приваривают к днищу 2 кольцевым швом 6 со смещением относительно кольцевого шва 3 по длине корпуса. После приварки обечайки 5 к днищу 2 ее профилируют, например обкаткой роликом по наружной поверхности. При этом образуемые углубления располагают между витками лежащего под обечайкой слоя намотки. Шаг профилирования изменяют соответственно шагу намотки. Вслед за профилированием производят намотку с натяжением слоев проволоки 7 с укладкой их в образованные профилированием канавки, причем слой намотки 7 может быть намотан с натяжением, отличающимся от натяжения при намотке предыдущего слоя

4. Этим обеспечивается рациональное распределение напряжений в стенке сосуда в рабочих условиях. Такое чередование операций намотки проволоки и надевания тонкостенных цилиндрических обечаек с их приваркой и профилированием производят

50 до тех пор, пока не будет обеспечена осевая и радиальная прочность сосуда. Осевая прочность обеспечивается совместной работой цилиндрических обечаек на растяжение, а радиальная — подкрепляющим действием намотки.

В однослойном сосуде с толщиной стенки, например 80 мм, для восприятия осевой нагрузки достаточно 40 мм. Остальная часть стенки необходима для обеспечения кольцевой прочности. В связи с этим стенка сосуда, изготовленного по указанному способу, может состоять, например, из пяти однослойных обечаек толщиной по 8 мм и намотанных на каждую из обечаек двух слоев проволоки диаметром 5 мм при условии одинаковой механической прочности материала обечаек и проволоки.

Предлагаемый способ изготовления многослойных сосудов высокого давления имеет следующие преимущества.

1. Повышается надежность и прочность сосуда за счет устранения концентраторов напряжений, связанных с остаточными напряжениями и дефектами при сварке, в результате полного исключения кольцевых сварных швов большого сечения и частичного, кроме герметичной обечайки продольных швов промежуточных цилиндрических обечаек.

2. Снижается трудоемкость и стоимость изготовления сосуда, в результате исключения сварных монолитных кольцевых и продольных швов, их термообработки, а также операций по обнаружению и исправлению опасных дефектов сварки.

3. Обеспечивается возможность изготовления корпусов многослойных сосудов практически неограниченной длины без сварки, за исключением сварных швов малого сечения при изготовлении цилиндрических однослойных обечаек и их приварки к днищам, выполнение которых не вызывает затруднений.

4. Обеспечивается возможность более тонкого управления рациональным распределением напряжений в стенке сосуда в рабочих условиях за счет применения высокопр очной проволоки и соответствующего изменения ее натяжения по слоям в процессе намотки.

Формула изобретения

1, Способ изготовления многослойных сосудов высокого давления, при котором корпус сосуда собирают из ряда тонкостенных обечаек и слоев наматываемой проволоки и приваривают к нему днища, о т л и ч а ющийс я тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления и повышения прочности сосуда, сборку корпуса сосуда осуществляют последовательным чередованием тонкостенных обечаек и слоев наматываемой проволоки, при этом перед намот670363

2 b

Составитель С. Никулина

Редактор И. Острова Техред А. Камышникова Корректор р. Беркович

Заказ 1308/9 Изд. ¹ 382 Тираж 1034 Подписное

ЦНИИПИ НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 кой проволоки обечайки профилируют по спирали с шагом, равным шагу намотки, таким образом, что углубления, образуемые при профилировании второй и последующих обечаек, располагают между витками 5 лежащего под обечайкой верхнего слоя проволоки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что тонкостенные обечайки, кроме первой, изготавливают с несоединенными про- 10 дольными кромками.

3. Способ по пп. 1 и 2, отл ич а ющийся тем, что в зоне влияния защемления днищ шаг намотки проволоки увеличивают в 2—

3 раза по сравнению с шагом намотки за пределами указанной зоны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 449761, кл. В 21Р 51/24, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 313024, кл. F 17С 1/00, 1969.

3. Патент США № 3207352, кл. 220 вЂ, 1965,