RU2234633C1 - Method of manufacturing high-pressure vessel - Google Patents

Abstract

FIELD: pressure vessels.

SUBSTANCE: method includes arranging the bottom in the lower part of the housing, formation of the top and bottom necks, and sealing the but between the bottom and the lower neck. The bushing is fixed in the top neck, pins are pressed, and the buts of the top neck are sealed.

EFFECT: enhanced reliability.

10 dwg

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано при изготовлении баллонов высокого давления для длительного хранения и транспортирования сжатых и сжиженных газов, преимущественно огнетушителей.The invention relates to the field of metal forming and can be used in the manufacture of high pressure cylinders for long-term storage and transportation of compressed and liquefied gases, mainly fire extinguishers.

Известен способ изготовления баллона высокого давления, включающий закрепление втулки в формователе, формирование горловины с размещением края горловины в проточке втулки и герметизацию стыка с втулкой пайкой [1].A known method of manufacturing a high-pressure cylinder, including fixing the sleeve in the former, forming a neck with the placement of the edge of the neck in the groove of the sleeve and sealing the joint with the sleeve by soldering [1].

Недостатком известного способа является то, что при размещении края горловины в проточке втулки необходимо обеспечивать высокую точность изготовления втулки, формирователя и крепления втулки к формирователю, или, при отсутствии такого требования, появляется зазор между внутренней стенкой горловины и соответствующей поверхностью в проточке втулки, таким образом, пайка становится одновременно герметизирующим и несущим элементом. В последнем случае снижается надежность работы баллона высокого давления при длительном хранении сжиженного или сжатого газа. Известен способ изготовления баллона высокого давления, включающий ориентацию втулки.The disadvantage of this method is that when placing the edge of the neck in the bore of the sleeve, it is necessary to ensure high accuracy in the manufacture of the sleeve, shaper and fastening of the sleeve to the shaper, or, in the absence of such a requirement, a gap appears between the inner wall of the neck and the corresponding surface in the bore of the sleeve, thus , soldering becomes both a sealing and a supporting element. In the latter case, the reliability of the high-pressure cylinder decreases during long-term storage of liquefied or compressed gas. A known method of manufacturing a high pressure cylinder, including the orientation of the sleeve.

Известен способ изготовления баллона высокого давления, в котором формируют нижнюю горловину корпуса, размещают в ней профилированное штампованием днище и герметизируют стык путем нанесения кольцевого сварного шва. Далее по мере формирования верхней горловины в ней осуществляют крепление втулки при помощи запрессовывания штифтов и герметизируют стыки путем нанесения кольцевых сварных швов [2].A known method of manufacturing a high-pressure cylinder, in which the lower neck of the body is formed, the bottom is profiled by stamping and the joint is sealed by applying an annular weld. Then, as the upper neck is formed in it, the sleeve is fastened by pressing the pins in and the joints are sealed by applying ring welds [2].

Недостатками известного способа является высокая трудоемкость изготовления стакана, заключающаяся в многочисленных переходах при глубокой вытяжке и формировании профиля толстостенного стакана, в необходимости использования значительного количества технологического оборудования, больших мощностей и усилий. Кроме того, требуется высокая точность в получении конических поверхностей при изготовлении горловины и втулки. Все это увеличивает трудоемкость изготовления и стоимость баллона высокого давления.The disadvantages of this method is the high complexity of manufacturing a glass, which consists in numerous transitions with deep drawing and forming a profile of a thick-walled glass, the need to use a significant amount of technological equipment, high power and effort. In addition, high accuracy is required in obtaining conical surfaces in the manufacture of the neck and sleeve. All this increases the complexity of manufacturing and the cost of a high pressure cylinder.

Задачей изобретения является создание надежной технологичной конструкции баллона высокого давления и менее трудоемкого способа его изготовления путем снижения требований к точности геометрических размеров деталей баллона, уменьшения количества операций и технологического оборудования и использования.The objective of the invention is to create a reliable technological design of a high-pressure cylinder and a less labor-intensive method of its manufacture by reducing the requirements for accuracy of the geometric dimensions of the cylinder parts, reducing the number of operations and technological equipment and use.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе изготовления баллона высокого давления размещают профилированное штампованием днище в нижней части корпуса, после этого одновременно формируют верхнюю и нижнюю горловины, герметизируют стык между днищем и нижней горловиной путем нанесения кольцевого сварного шва, далее фиксируют втулку в верхней горловине, герметизируют стык верхней горловины с втулкой путем нанесения кольцевого сварного шва, крепят втулку при помощи запрессовывания штифтов и герметизируют стыки верхней горловины с штифтами путем нанесения кольцевых сварных швов.The problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing a high-pressure cylinder, the bottom profiled by stamping is placed in the lower part of the body, then the upper and lower mouths are simultaneously formed, the joint between the bottom and the lower neck is sealed by applying an annular weld, then the sleeve is fixed in the upper neck, seal the joint of the upper neck with the sleeve by applying an annular weld, fasten the sleeve by pressing in the pins and seal the joints of the upper neck faults with pins by applying ring welds.

Особенности конструкции баллона высокого давления и способа его изготовления поясняются чертежами.The design features of the high pressure cylinder and the method of its manufacture are illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена конструкция баллона высокого давления, продольное сечение; на фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1; на фиг.3-10 изображена последовательность реализации способа изготовления баллона высокого давления, где на фиг.3 изображен отрезок трубной заготовки, на фиг.4 - вырубка и формование днища повышенной жесткости, на фиг.5 - одновременное формирование верхней и нижней горловин после размещения профилированного днища и закрепление днища в нижней горловине нанесением на стыке герметизирующего кольцевого сварного шва; на фиг.6 - изготовление цилиндрической втулки; на фиг.7 - изготовление штифтов; на фиг.8 - закрепление втулки в верхней горловине и нанесение герметизирующего шва; на фиг.9 - сверление, развертывание отверстий под штифты и запрессовывание штифтов; на фиг.10 - нанесение на стыках верхней горловины с штифтами герметизирующих кольцевых сварных швов.Figure 1 shows the design of a high pressure cylinder, a longitudinal section; figure 2 is a cross section aa in figure 1; figure 3-10 shows the sequence of implementation of the method of manufacturing a high-pressure cylinder, where figure 3 shows a segment of a pipe billet, figure 4 - cutting and molding the bottom of increased rigidity, figure 5 - the simultaneous formation of the upper and lower mouths after placement profiled bottom and fixing the bottom in the lower neck by applying at the junction of a sealing annular weld; figure 6 - manufacture of a cylindrical sleeve; Fig.7 - the manufacture of pins; on Fig - fixing the sleeve in the upper neck and applying a sealing seam; figure 9 - drilling, deployment of holes for the pins and pressing the pins; figure 10 - drawing at the joints of the upper neck with pins of sealing annular welds.

Баллон высокого давления включает корпус 1, выполненный из трубы, с нижней 2 и верхней 3 горловинами, втулку 4, штифты 5 и днище 6 повышенной жесткости. Втулка 4 с цилиндрической наружной поверхностью скреплена с верхней горловиной 3 радиально расположенными штифтами 5, запресованными во втулку 4 и приваренными к горловине. Герметичность соединения нижней горловины 2 с днищем 6 обеспечивается кольцевым сварным швом 7.The high-pressure cylinder includes a housing 1 made of a pipe with lower 2 and upper 3 necks, a sleeve 4, pins 5 and a bottom 6 of increased rigidity. The sleeve 4 with a cylindrical outer surface is fastened to the upper neck 3 by radially arranged pins 5, pressed into the sleeve 4 and welded to the neck. The tightness of the connection of the lower neck 2 with the bottom 6 is provided by an annular weld seam 7.

Герметичность соединения верхней горловины 3 с втулкой 4 и штифтами 5 обеспечивается кольцевыми сварными швами 8 и 9. Коническое резьбовое отверстие 10 во втулке 4 предназначено для крепления вентиля, который на фиг.1 не показан.The tightness of the connection of the upper neck 3 with the sleeve 4 and the pins 5 is ensured by ring welds 8 and 9. The conical threaded hole 10 in the sleeve 4 is intended for fastening a valve, which is not shown in Fig. 1.

Работа баллона высокого давления осуществляется следующим образом.The operation of the high pressure cylinder is as follows.

Газ, хранящийся в баллоне под высоким давлением, через втулку 4, находящуюся внутри верхней горловины 3 баллона, действует на штифты 5, скрепляющие втулку 4 с корпусом 1. Таким образом, силовым элементом в соединении втулки 4 с верхней горловиной 3 корпуса 1 при эксплуатации баллона являются штифты 5, при этом по неровностям сопрягаемых поверхностей втулки 4, верхней горловины 3 и штифтов 5 газ может проникать в атмосферу. Герметизирующими элементами в вышеназванных соединениях являются кольцевые сварные швы 8 и 9.The gas stored in the cylinder under high pressure through the sleeve 4 located inside the upper neck 3 of the cylinder acts on the pins 5 fastening the sleeve 4 with the housing 1. Thus, the power element in the connection of the sleeve 4 with the upper neck 3 of the housing 1 during operation of the cylinder the pins are 5, while the irregularities of the mating surfaces of the sleeve 4, the upper neck 3 and the pins 5, gas can penetrate into the atmosphere. Sealing elements in the above joints are ring welds 8 and 9.

В соединении нижней горловины 2 с днищем 6 силовым элементом, воспринимающим высокое давление газа, является нижняя горловина 2 корпуса 1, а герметизирующим элементом - кольцевой сварной шов 7.In the connection of the lower neck 2 with the bottom 6, the power element that receives high gas pressure is the lower neck 2 of the housing 1, and the sealing element is an annular weld 7.

Предлагаемый способ изготовления баллона высокого давления включает одновременное формирование нижней горловины 2 и верхней горловины 3 корпуса 1, которое осуществляется путем холодной деформации с большего диаметра на меньший.The proposed method of manufacturing a high-pressure cylinder includes the simultaneous formation of the lower neck 2 and the upper neck 3 of the housing 1, which is carried out by cold deformation from a larger diameter to a smaller one.

Перед одновременным формированием нижней горловины 2 и верхней горловины 3 в корпусе 1 размещают днище 6. Днище 6 предварительно проходит обработку с целью приобретения большей жесткости, например, днище 6 профилируют штампованием (фиг.3). При этом полученные впадины и выступы предохраняют днище от прогибания при действии высокого давления газа, закаченного в баллон. Стык нижней горловины и днища герметизируют путем нанесения кольцевого сварного шва 7. Далее (фиг.8-10) в верхней горловине осуществляют крепление втулки 4 при помощи запрессовывания штифтов 5 и герметизируют стыки путем нанесения кольцевых сварных швов 8 и 9.Before the simultaneous formation of the lower neck 2 and the upper neck 3, a bottom 6 is placed in the housing 1. The bottom 6 is pre-processed in order to acquire greater rigidity, for example, the bottom 6 is shaped by stamping (Fig. 3). In this case, the hollows and protrusions obtained protect the bottom from deflection under the action of high pressure gas injected into the cylinder. The joint of the lower neck and the bottom is sealed by applying an annular weld seam 7. Next (Figs. 8-10), the sleeve 4 is secured in the upper neck by pressing in the pins 5 and the joints are sealed by applying the annular welds 8 and 9.

Пример. Изготавливался баллон высокого давления Р_раб=22,5 МПа. Наименование баллона БВД-2000. Марка огнетушителя - ОУ-2. габаритные размеры баллона ⌀ 108×325 мм. Масса баллона - 5,5 кг. Формование нижней и верхней горловин из трубы (стальная бесшовная горячекатаная труба 108×5 ГОСТ 8734/В 20 8733) проводилось нижней горловины до ⌀ 65 мм, верхней горловины до ⌀ 59 мм. Днище штамповалось в размеры ⌀ 79×15 мм из листового проката толщиной 6 мм. Соединение днища с нижней горловиной трубы производилось путем нанесения на стыке герметизирующего кольцевого сварного шва ГОСТ 14771-У2-МП135-Δ5. Втулка изготавливалась из горячекатаной круглой стали В 60 ГОСТ 2590-88/ст. 20 ГОСТ 1050-88 в размеры ⌀ 58×50 мм, на ее торце, который находится внутри баллона, делали фаску 2×45°. Соединение втулки с верхней горловиной трубы производилось путем постановки двух штифтов ⌀ 16×18 мм. Для этого сверлились и развертывались два радиальных отверстия глубиной 25 мм, в которые запрессовывались штифты. Герметизация втулки с верхней горловиной трубы производилась путем нанесения на стыке герметизирующего кольцевого сварного шва ГОСТ 14771-У4-МП135-Δ5, а герметизация штифтов с верхней горловиной трубы - ГОСТ 14771-Т1-МП.Example. A high-pressure balloon P _slave = 22.5 MPa was manufactured. Name of the cylinder BVD-2000. Fire extinguisher brand - ОУ-2. overall dimensions of the container ⌀ 108 × 325 mm. The mass of the cylinder is 5.5 kg. The lower and upper mouths of the pipe were molded (seamless hot-rolled steel pipe 108 × 5 GOST 8734 / B 20 8733) with the lower neck up to ⌀ 65 mm and the upper neck up to ⌀ 59 mm. The bottom was stamped into dimensions ⌀ 79 × 15 mm from sheet metal 6 mm thick. The bottom was connected to the lower neck of the pipe by applying GOST 14771-U2-MP135-Δ5 at the joint of the sealing ring weld. The sleeve was made of hot-rolled round steel B 60 GOST 2590-88 / st. 20 GOST 1050-88 in dimensions ⌀ 58 × 50 mm, at its end, which is located inside the cylinder, a chamfer of 2 × 45 ° was made. The sleeve was connected to the upper neck of the pipe by setting two pins ⌀ 16 × 18 mm. For this, two radial holes with a depth of 25 mm were drilled and deployed, into which the pins were pressed. The sleeve with the upper neck of the pipe was sealed by applying GOST 14771-U4-MP135-Δ5 at the joint of the sealing ring weld, and the pins with the upper neck of the pipe were sealed with GOST 14771-T1-MP.

Реализованный способ изготовления баллона высокого давления БВД-2000 позволил снизить требования по точности изготовления, уменьшить количество брака и снизить трудоемкость изготовления в 2,1 раза по сравнению с прототипом [2].The implemented method of manufacturing a high-pressure cylinder BVD-2000 allowed to reduce the requirements for manufacturing accuracy, reduce the amount of rejects and reduce the complexity of manufacturing by 2.1 times compared to the prototype [2].

Предложенный способ изготовления баллона высокого давления дает возможность повысить надежность, долговечность и технологичность, снизить требования к точности изготовления, уменьшить количество операций и технологического оборудования и использовать стандартный профильный металлопрокат при изготовлении баллонов высокого давления в условиях серийного и массового производств, уменьшить трудоемкость изготовления и контроля, сократить расходы материалов, не снижая качества изделия.The proposed method for manufacturing a high-pressure cylinder makes it possible to increase reliability, durability and manufacturability, reduce the requirements for manufacturing accuracy, reduce the number of operations and technological equipment and use standard rolled metal in the manufacture of high-pressure cylinders in mass and mass production, reduce the complexity of manufacturing and control, reduce material costs without compromising product quality.

Источники информацииSources of information

1. Патент США №2405201, НКИ 29-422, опубл. 06.08.46.1. US patent No. 2405201, NKI 29-422, publ. 08/06/46.

2. Патент РФ №2153127, МПК F 17 С 1/00.2. RF patent No. 2153127, IPC F 17 C 1/00.

Claims (1)

Способ изготовления баллона высокого давления, в котором размещают профилированное штампованием днище в нижней части корпуса, после этого одновременно формируют верхнюю и нижнюю горловины, герметизируют стык между днищем и нижней горловиной путем нанесения кольцевого сварного шва, далее фиксируют втулку в верхней горловине, герметизируют стык верхней горловины с втулкой путем нанесения кольцевого сварного шва, крепят втулку при помощи запрессовывания штифтов и герметизируют стыки верхней горловины с штифтами путем нанесения кольцевых сварных швов.A method of manufacturing a high-pressure cylinder in which the bottom profiled by stamping is placed in the lower part of the body, then the upper and lower mouths are simultaneously formed, the joint between the bottom and the lower neck is sealed by applying an annular weld, then the sleeve is fixed in the upper neck, the joint of the upper neck is sealed with the sleeve by applying an annular weld, fasten the sleeve by pressing in the pins and seal the joints of the upper neck with the pins by applying the ring s welds.

Images