RU2376165C2 - Truck-mounted gas filler and high-pressure cylinder for it - Google Patents

Abstract

FIELD: automotive industry.

SUBSTANCE: mobile gas filler comprises truck-mounted unit (1) of cylinders and gas filling and distributing unit (2). Tanks of unit (1) are made from cylindrical tubular housings with no mechanical processing, said housings having collars (8, 9) at their center and end faces that extend beyond housing end face. Extending parts of said collars (8, 9) have through holes to receive bolts at the point adjacent cylinders contact each other. Lengthwise-slots to receive bolts are arranged on one side of said unit of cylinders, while at least one precision hole in every collar on the other side of said unit is made adjacent with another collar and cylinder. Bolts attaching lower cylinders to the truck are arranged on slot edge, on the side of collar end face. Aforesaid unit (1) can be attached to truck by bolts via lower cylinders, or via ears, or via inserts pinned to at least three lower cylinders.

EFFECT: higher strength and reliability.

19 cl, 29 dwg

Description

Техническое решение относится к области машиностроения, в частности к передвижным автогазозаправщикам.The technical solution relates to the field of engineering, in particular to mobile gas tankers.

Известен передвижной автогазозаправщик, содержащий установленный на транспортном средстве блок сосудов, в котором сосуды установлены рядами друг над другом и жестко закреплены между собой и транспортным средством по концам сосудов, при этом сосуды трубопроводами соединены между собой и блоком управления (см. патент РФ №2183571, В60Р 3/24, 2002 г.).Known mobile gas tanker containing a vessel block mounted on a vehicle, in which the vessels are mounted in rows above each other and rigidly fixed to each other and the vehicle at the ends of the vessels, while the vessels are connected by pipelines to each other and the control unit (see RF patent No. 2183571, B60P 3/24, 2002).

Недостатками известного устройства являются недостаточный объем перевозимого газа, сложность и трудоемкость изготовления конструкции как самих сосудов, так и их крепления. Это вызвано тем, что в корпусе сосуда выполнены выступы (впадины) для их крепления, что требует применять в качестве заготовки трубы с большей толщиной стенки, чем это требуется из условия прочности. Необходимость механической обработки торцов корпуса для установки крышки требует также применения труб большей толщины.The disadvantages of the known device are the insufficient volume of transported gas, the complexity and complexity of manufacturing the design of both the vessels themselves and their fastening. This is because protrusions (depressions) are made in the vessel body for their fastening, which requires the use of pipes with a larger wall thickness as a workpiece than is required from the strength condition. The need for machining the ends of the housing to install the cover also requires the use of pipes of greater thickness.

Узлы крепления представляют габаритные сварные конструкции с точной обработкой мест посадки сосудов. В качестве транспортного средства используются серийные полуприцеп или шасси, имеющие значительную массу.The attachment points are dimensional welded structures with precise machining of vessel landing sites. As a vehicle used serial semitrailer or chassis having a significant weight.

Известен передвижной автогазозаправщик, содержащий блок сосудов высокого давления, выполненных из цилиндрического трубного корпуса, с крышками с уплотнительными элементами и бандажами на торцах, жестко связанных между собой, при этом полости сосудов соединены трубопроводами между собой и блоком управления (патент РФ №2155682, В60Р 3/24, 2000 г.), который принят за прототип.Known mobile gas tanker containing a block of pressure vessels made of a cylindrical tube body, with covers with sealing elements and bandages at the ends, rigidly interconnected, while the cavity of the vessels are connected by pipelines to each other and the control unit (RF patent No. 2155682, B60P 3 / 24, 2000), which is taken as a prototype.

Жесткое крепление сосудов между собой через бандажи исключает их относительное перемещение, снижает габариты.Rigid fastening of vessels between themselves through bandages eliminates their relative movement, reduces the size.

Недостатками известного устройства являются малый объем перевозимого газа, сложность и трудоемкость изготовления конструкции сосудов и их крепления между собой и транспортным средством, недостаточная прочность и надежность конструкции. Использование в качестве транспортного средства серийных полуприцепа или шасси увеличивает массу газозаправщика.The disadvantages of the known device are the small volume of gas transported, the complexity and the complexity of manufacturing the design of the vessels and their fastening between themselves and the vehicle, insufficient strength and reliability of the structure. Using a serial semitrailer or chassis as a vehicle increases the mass of the gas tanker.

Малый объем перевозимого газа вызван применением толстостенных труб для изготовления сосудов, так как для установки крышек и гаек трубы по торцам обрабатываются, что снижает их прочность. Кроме того, при применении радиальных уплотнительных элементов крышек внутренний диаметр резьбы корпуса выполняется на 1.5…2.0 мм больше диаметра крышки с целью предотвращения среза уплотнительных элементов. Это требует увеличения толщины стенки заготовки.The small volume of gas transported is caused by the use of thick-walled pipes for the manufacture of vessels, since pipes are processed at the ends to install caps and nuts, which reduces their strength. In addition, when using radial sealing elements of the covers, the inner diameter of the thread of the housing is 1.5 ... 2.0 mm larger than the diameter of the cover in order to prevent the cutting of the sealing elements. This requires an increase in the wall thickness of the workpiece.

Жесткое крепление всех сосудов по торцам может привести к значительным напряжениям в узлах крепления при различных давлениях в сосудах. Учитывая, что сосуды газозаправщика с целью увеличения полезного объема газа разделены на 3-5 секций, то известное устройство или будет состоять всего из одной секции с коэффициентом опорожнения 30%, или будет подвержено значительным нагрузкам и деформации. Таким образом, обоймы, установленные по торцам сосудов, служат лишь для создания единого блока, не повышая прочность самих сосудов.Rigid fastening of all vessels at the ends can lead to significant stresses in the attachment points at various pressures in the vessels. Given that the vessels of the refueling vessel are divided into 3-5 sections in order to increase the useful volume of gas, the known device will either consist of only one section with an emptying factor of 30%, or will be subject to significant loads and deformation. Thus, the clips installed at the ends of the vessels serve only to create a single unit without increasing the strength of the vessels themselves.

При использовании в качестве транспортного средства серийного полуприцепа или шасси значительно увеличивается масса газозаправщика.When using a serial semitrailer or chassis as a vehicle, the mass of the gas tanker increases significantly.

При циклическом характере изменения давления в сосудах возможна разгерметизация крышки вследствие выхода радиального уплотнительного элемента из строя из-за его набухания газом.With the cyclical nature of the pressure change in the vessels, the cap can be depressurized due to the failure of the radial sealing element due to its swelling with gas.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения объема перевозимого газа, снижения металлоемкости и трудоемкости, а также повышения прочности и надежности конструкции.The present invention solves the problem of increasing the volume of transported gas, reducing metal consumption and complexity, as well as increasing the strength and reliability of the structure.

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами.The proposed technical solution is illustrated by drawings.

На фиг.1 показан общий вид автогазозаправщика.Figure 1 shows a General view of a gas tanker.

На фиг.2 - продольный разрез по двум связанным между собой сосудам.Figure 2 is a longitudinal section through two interconnected vessels.

На фиг.3 и 4 - поперечное сечение блока сосудов при различных схемах укладки сосудов.Figure 3 and 4 is a cross section of a block of vessels with various schemes for laying vessels.

На фиг.5 - разрез В-В на фиг.3 (проушина крепления блока сосудов).Figure 5 is a section bb in figure 3 (the eye of the mounting block of vessels).

На фиг.6 - продольный разрез сосуда.Figure 6 is a longitudinal section of a vessel.

На фиг.7 - поперечный разрез блока сосуда по месту их крепления (сечение Б-Б на фиг.1, фрагмент).In Fig.7 is a transverse section of the vessel block at the place of their fastening (section BB in Fig.1, fragment).

На фиг.8, 9 - узел крепления двух сосудов и крепления нижнего сосуда с транспортным средством (узлы I и II на фиг.7).On Fig, 9 - the attachment of two vessels and the attachment of the lower vessel with the vehicle (nodes I and II in Fig.7).

На фиг.10 - вариант крепления блока сосудов к транспортному средству (ТС) через бандаж и вставки.Figure 10 is a variant of mounting the block of vessels to the vehicle (TC) through the bandage and insert.

На фиг.11, 12, 13 - разрез Г-Г на фиг.10 (варианты крепления к ТС).In Fig.11, 12, 13 - section GG in Fig.10 (mounting options for the vehicle).

На фиг.14 - сечение Е-Е на фиг.11.On Fig - section EE in Fig.11.

На фиг.15 - фрагмент сечения Г-Г (вариант исполнения).In Fig.15 is a fragment of a section GG (embodiment).

На фиг.16 - вид Д на фиг.10.In Fig.16 is a view of D in Fig.10.

На фиг.17 - общий вид сосуда с указанием основных размеров.On Fig - General view of the vessel indicating the main dimensions.

На фиг.18 - сосуд с посадкой бандажа на поверхность корпуса с кольцевыми выступами.In Fig.18 - the vessel with the fit of the bandage on the surface of the housing with annular protrusions.

На фиг.19, 20 - кольцевые насечки на поверхности корпуса (узел I на фиг.10) и посадка бандажа на насечки.In Fig.19, 20 - annular notches on the surface of the housing (node I in Fig.10) and the fit of the bandage on the notches.

На фиг.21 - крышка сосуда с разборным уплотнительным узлом.In Fig.21 - the lid of the vessel with a collapsible sealing unit.

На фиг.22 - крышка сосуда с гайкой с конической резьбой.On Fig - the cover of the vessel with a nut with a tapered thread.

На фиг.23 - вариант сосуда с двойной гайкой.In Fig.23 is a variant of the vessel with a double nut.

На фиг.24 и 25 - вариант сосуда со сферической, частично разгруженной крышкой.On Fig and 25 is a variant of the vessel with a spherical, partially unloaded cover.

На фиг.26 - общий вид автогазозаправщика на специальном полуприцепе.In Fig.26 is a General view of the gas tanker on a special semi-trailer.

На фиг.27, 28 - общий вид специального полуприцепа (виды сбоку и сверху).On Fig, 28 is a General view of a special semi-trailer (side and top views).

На фиг.29 - автогазозаправщик на специальной тележке со встроенным сцепным устройством для установки на тягач.In Fig.29 - a gas tanker on a special truck with a built-in coupling device for installation on a tractor.

Автомобильный газозаправщик содержит блок сосудов 1 (фиг.1), блок заправки и раздачи газа (блок управления) 2, которые установлены, например, на полуприцепе 3. Сосуды 4 (фиг.2) включают корпус 5, выполненный из трубной заготовки, крышки 6, зафиксированные упорами 7, выполненными, например, в виде гаек. Сосуды 4 по торцам снабжены бандажами 8 и 9, выступающими за торцы сосудов. Бандажи 8 и 9 посажены на сосуды 4 с предварительным натягом и снабжены штифтами 10 для предотвращения осевого перемещения бандажей 8 и 9 относительно корпуса 5. Крышки 6 снабжены, например, двумя уплотнительными элементами 11 и 12.An automobile gas tanker contains a vessel block 1 (Fig. 1), a gas filling and distribution unit (control unit) 2, which are mounted, for example, on a semi-trailer 3. Vessels 4 (Fig. 2) include a housing 5 made of a tube stock, cover 6 fixed stops 7, made, for example, in the form of nuts. The vessels 4 at the ends are equipped with bandages 8 and 9, protruding beyond the ends of the vessels. The bandages 8 and 9 are seated on the vessels 4 with a preload and provided with pins 10 to prevent axial movement of the bands 8 and 9 relative to the housing 5. The covers 6 are provided, for example, with two sealing elements 11 and 12.

Сосуды 4 установлены параллельными рядами друг над другом с возможностью касания бандажей 8 и 9 смежных сосудов (фиг.3 и 4). Сосуды могут быть расположены с образованием вертикальных и горизонтальных рядов (фиг.3), или сосуды следующего ряда расположены во впадинах, образованных смежными сосудами нижнего ряда (фиг.4).The vessels 4 are installed in parallel rows one above the other with the possibility of touching the bandages 8 and 9 of the adjacent vessels (figure 3 and 4). The vessels can be located with the formation of vertical and horizontal rows (figure 3), or the vessels of the next row are located in the hollows formed by adjacent vessels of the lower row (figure 4).

На торцовых участках бандажей 8 и 9, в местах касания смежных сосудов 4, выполнены сквозные отверстия 13 и 14 (фиг.5), в которые установлены, например, болты 15, 16 с гайками 17 и 18 (фиг.2 и 6). Отверстия 14 (фиг.5) в бандажах 9, расположенные на одной стороне блока сосудов, выполнены в виде продольного паза. Как минимум один болт 15, соединяющий два сосуда 4, например вертикальные (фиг.6), выполнен прецизионным. Цилиндрическое отверстие 13, расположенное напротив прецизионного болта, может быть выполнено большего диаметра (фиг.6).On the end sections of the bandages 8 and 9, at the points of contact of the adjacent vessels 4, through holes 13 and 14 (FIG. 5) are made, in which, for example, bolts 15, 16 with nuts 17 and 18 (FIGS. 2 and 6) are installed. The holes 14 (Fig. 5) in bandages 9, located on one side of the vessel block, are made in the form of a longitudinal groove. At least one bolt 15 connecting two vessels 4, for example vertical (Fig.6), is made precision. A cylindrical hole 13, located opposite the precision bolt, can be made of a larger diameter (Fig.6).

Блок сосудов к транспортному средству может быть закреплен различными способами. При любом способе крепления удлинение сосудов под действием внутреннего давления не должно вызывать деформацию рамы транспортного средства и крепежных болтов 15 и 16.The vessel block to the vehicle can be fixed in various ways. With any method of attachment, lengthening of vessels under the influence of internal pressure should not cause deformation of the vehicle frame and mounting bolts 15 and 16.

К поперечным балкам 19 и 20 (фиг.2 и 4) бандажи 8 и 9 нижних сосудов могут быть закреплены прецизионными болтами 21 и болтами 22, установленными в пазах 14. При этом при монтаже болт 22 устанавливается вплотную к внешнему краю паза 14 для предотвращения деформации балки 20 и болтов 22 при удлинении сосуда от внутреннего давления.To the transverse beams 19 and 20 (FIGS. 2 and 4), the bandages 8 and 9 of the lower vessels can be fixed with precision bolts 21 and bolts 22 installed in the grooves 14. In this case, when mounting, the bolt 22 is installed close to the outer edge of the groove 14 to prevent deformation beams 20 and bolts 22 when lengthening the vessel from internal pressure.

Если все нижние сосуды относятся к одной секции (фиг.3), то они к поперечной балке 20 могут быть закреплены жестко, но при этом балка 20 к транспортному средству должна крепиться посредством проушины 23 (фиг.3 и 7), ось 24 которой установлена вдоль оси сосудов 4, а щеки (на фиг. не указаны) проушин 23 установлены с гарантированным осевым зазором «е», большим удлинения сосудов.If all the lower vessels belong to the same section (Fig. 3), then they can be fixed to the transverse beam 20, but the beam 20 must be attached to the vehicle by means of an eye 23 (Figs. 3 and 7), the axis 24 of which is installed along the axis of the vessels 4, and the cheeks (not shown in Fig.) of the eyes 23 are installed with a guaranteed axial clearance "e", greater than the elongation of the vessels.

С целью обеспечения возможности сборки и разборки сосудов 4 на месте в бандажах 8 и 9 (фиг.8 и 9) могут быть выполнены цилиндрические углубления под гайки и головки болтов 15, 17, 21 и 22.In order to enable the assembly and disassembly of vessels 4 in place in the bandages 8 and 9 (Figs. 8 and 9), cylindrical recesses for nuts and bolt heads 15, 17, 21 and 22 can be made.

С целью повышения надежности путем исключения деформации трубопроводов (на фиг. не показаны), соединяющих сосуды между собой и блоком управления 2, последний расположен со стороны бандажей 8 (фиг.2), в которых болты 15 установлены в сквозные, цилиндрические отверстия 13.In order to increase reliability by eliminating the deformation of pipelines (not shown in Fig.) Connecting the vessels between themselves and the control unit 2, the latter is located on the side of the bandages 8 (Fig. 2), in which the bolts 15 are installed in through cylindrical holes 13.

Корпус блока управления может быть жестко соединен с блоком сосудов 1.The control unit housing can be rigidly connected to the vessel block 1.

Газовая арматура блока управления 2 непосредственно соединена с бандажами 5.The gas fittings of the control unit 2 are directly connected to the bandages 5.

Соединение блока сосудов 1 с транспортным средством 3 через бандажи 8 и 9 возможно не всегда, а только при наличии мест и возможности обеспечения такого соединения. При отсутствии такой возможности блок сосудов 1 к балке 20 (фиг.10) крепится посредством нижних 25 и верхних 26 вставок, выполненных в виде полухомутов ответно корпусу 5 сосудов и стянутых друг к другу шпильками 27. Возможные различные варианты установки вставок 25 и 26.The connection of the vessel block 1 with the vehicle 3 through the bandages 8 and 9 is not always possible, but only if there are places and the possibility of such a connection. In the absence of such a possibility, the vessel block 1 is attached to the beam 20 (Fig. 10) by means of the lower 25 and upper 26 inserts, made in the form of half-clamps in response to the vessel body 5 and pulled together by pins 27. There are various installation options for inserts 25 and 26.

Нижние три сосуда (фиг.11), установленные в середине, снабжены одной нижней 25 и двумя верхними 26 вставками, установленными в углубление между двумя сосудами. Нижняя вставка 25 может быть снабжена проушиной 23.The lower three vessels (Fig. 11), installed in the middle, are equipped with one lower 25 and two upper 26 inserts installed in the recess between the two vessels. The bottom insert 25 may be provided with an eye 23.

Нижние 28 (фиг.12) вставки расположены зеркально относительно верхних 26, при этом вставки 25 и 28 установлены между крайними сосудами. Вставки 28, например, снабжены проушинами 23.The lower 28 (Fig. 12) inserts are mirrored relative to the upper 26, while the inserts 25 and 28 are installed between the extreme vessels. The inserts 28, for example, are provided with eyes 23.

Нижняя вставка 29 (фиг.13) может быть выполнена в виде поперечной балки со снабженными ответно углублениям между сосудами выступами (на фиг. не указаны).The lower insert 29 (Fig. 13) can be made in the form of a transverse beam with protrusions provided with corresponding recesses between the vessels (not shown in Fig.).

При выполнении корпуса 4 сосуда из тонкостенных труб без механической обработки наружный диаметр может иметь допуск, составляющий до 2% диаметра. С целью обеспечения равномерного распределения нагрузки со стороны вставок 25 и 26, 28 или 29 (фиг.15) на корпус 4 они в зоне касания с сосудами могут быть выполнены в виде тонкостенных цилиндрических оболочек, внутренний диаметр D_в которых равен минимальному диаметру D_min сосуда (фиг.16).When the body 4 of the vessel is made of thin-walled pipes without machining, the outer diameter may have a tolerance of up to 2% of the diameter. In order to ensure an even distribution of load from the inserts 25 and 26, 28 or 29 (Figure 15) on the housing 4 are in touch with the area of blood vessels can be formed as a thin-walled cylindrical shell, the inner diameter D _which is equal to the minimum diameter D _min of the vessel (Fig.16).

Рассмотрим основные размеры сосуда, указанные на фиг.17.Consider the main dimensions of the vessel indicated in Fig.17.

Диаметр D и толщина стенки S трубы, которая используется для изготовления корпуса 5, меняются в пределах допусков: диаметр - от D_min=(D-I_D) до D_max=(D+S_D), а толщина стенки - от S_min=(S-I_S) до S_max=(S+S_S), где I_D, I_S и S_D, S_S - наименьшие и наибольшие отклонения диаметра и толщины стенки. Современная технология изготовления цельнотянутых стальных труб обеспечивает следующие допуски:The diameter D and the wall thickness S of the pipe, which is used to manufacture the body 5, vary within the tolerances: the diameter is from D _min = (DI _D ) to D _max = (D + S _D ), and the wall thickness is from S _min = ( SI _S ) to S _max = (S + S _S ), where I _D , I _S and S _D , S _S are the smallest and largest deviations of the diameter and wall thickness. Modern manufacturing technology of seamless steel pipes provides the following tolerances:

I_D+S_D<=(0.015…0.020)D; (I_S+S_S)<=0.25S.I _D + S _D <= (0.015 ... 0.020) D; (I _S + S _S ) <= 0.25S.

Минимальная толщина стенки корпуса в средней части равна S_cmin=S-I_S, в зоне уплотнительного элемента - S_ymin=S-I_S-0.5(I_D+S_D), а в зоне резьбы -The minimum thickness of the body wall in the middle part is S _cmin = SI _S , in the area of the sealing element - S _ymin = SI _S -0.5 (I _D + S _D ), and in the thread area -

S_pmin=S-I_S-0.5(I_D+S_D)-0.6h (h - шаг резьбы). Учитывая, что наименьшее значение I_S составляет 0.05S, а отношение S/D для труб из высокопрочной стали - 0.036…0.050, получимS _pmin = SI _S -0.5 (I _D + S _D ) -0.6h (h - thread pitch). Given that the lowest value of I _S is 0.05S, and the S / D ratio for pipes of high strength steel is 0.036 ... 0.050, we obtain

S_cmin=S-I_S=0.95S.S _cmin = SI _S = 0.95S.

S_ymin=S-I_S-0.5(I_D+S_D)=0.75S.S _ymin = SI _S -0.5 (I _D + S _D ) = 0.75S.

S_pmin=S-I_S-0.5(I_D+S_D)-0.6h=0.75S-0.6h≅0.6S.S _pmin = SI _S -0.5 (I _D + S _D ) -0.6h = 0.75S-0.6h≅0.6S.

В средней части корпуса 5 возникают окружные и осевые напряжения, причем окружные напряжения в два раза выше осевых. Из условия обеспечения минимума массы расчет корпуса должен вестись по средней части корпуса. Учитывая, что возникающие осевые напряжения в торцах корпуса составляют около 80% окружных напряжений, возникающих в средней части, целесообразно усилить эти зоны сосуда бандажами 8 и 9, воспринимающими окружные напряжения. Для обеспечения равно прочности корпуса по всей длине бандажей 8 и 9, его внутренний торец и корпус выполнены с конической поверхностью с углом α не более 7…9°. Увеличение угла α приводит к существенному изменению натяга в соединении при осевом смещении бандажа 5 в пределах допуска при монтаже. При этом наибольший внутренний диаметр конусного перехода составляет D+S_D.In the middle part of the housing 5, circumferential and axial stresses arise, and the circumferential stresses are twice as high as the axial ones. From the condition of ensuring minimum mass, the calculation of the housing should be carried out in the middle part of the housing. Given that the axial stresses arising at the ends of the casing make up about 80% of the circumferential stresses arising in the middle part, it is advisable to strengthen these zones of the vessel with bandages 8 and 9, which perceive circumferential stresses. To ensure equal strength of the body along the entire length of the bands 8 and 9, its inner end and the body are made with a conical surface with an angle α of not more than 7 ... 9 °. The increase in the angle α leads to a significant change in the interference in the connection with the axial displacement of the band 5 within the tolerance during installation. Moreover, the largest internal diameter of the conical transition is D + S _D.

Толщина стенки бандажей 8 и 9 определяется из условия его равнопрочности с корпусом 5. Наибольшее радиальное усилие со стороны резьбы гайки 7 на корпус 5 для метрической резьбы составляет около 60% от осевой нагрузки на крышку 6. Учитывая, что расчетная длина резьбы гайки 7 составляет приблизительно 0.1 D, толщина стенки корпуса 5 сосуда в зоне резьбы должна составлятьThe wall thickness of the bandages 8 and 9 is determined from the condition of its equal strength with the housing 5. The greatest radial force from the thread of the nut 7 to the housing 5 for metric threads is about 60% of the axial load on the cover 6. Given that the estimated thread length of the nut 7 is approximately 0.1 D, the wall thickness of the vessel 5 vessel in the thread area should be

.

.

Принимая во внимание, что толщина стенки корпуса 5 в зоне резьбы составляет около 0.6S, минимальная толщина стенки бандажа должна быть не менее (0.9…1.0)S.Taking into account that the wall thickness of the body 5 in the thread area is about 0.6S, the minimum thickness of the bandage wall must be at least (0.9 ... 1.0) S.

Длина бандажа Н₀ без учета конического перехода длиной H₁ должна быть больше суммарной высоты гайки Н_г и заглушки Н_з. Так как высота гайки 7 и крышки 6 приблизительно равны между собой, а максимальная длина конического перехода не более высоты гайки 7, длина бандажей (H_б) 8 и 9 должна быть не менее полуторократной суммарной высоты гайки 7 и крышки 6. С другой стороны, торцевая часть корпуса 5 на длине бандажей 8 и 9 должна удовлетворять условию длинной оболочки (см. кн.: Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. Справочник. М.: Машиностроение, 1979, с.480)The length of the brace H ₀ without taking into account the conical transition with a length of H ₁ must be greater than the total height of the nut N _g and plugs H _s . Since the height of the nut 7 and the cover 6 are approximately equal to each other, and the maximum length of the conical transition is not more than the height of the nut 7, the length of the ties (H _b ) 8 and 9 should be at least one and a half times the total height of the nut 7 and the cover 6. On the other hand, the end part of the housing 5 along the length of the bandages 8 and 9 must satisfy the condition of a long shell (see book: Birger I.A. et al. Strength analysis of machine parts. Handbook. M .: Mechanical Engineering, 1979, p. 480)

.

.

Отсюда, при S/D=20Hence, with S / D = 20

H_б≥0.3D.H _b ≥0.3D.

При установке с натягом бандажей 8 и 9 на гладкую поверхность корпуса 5 бандажи 8 и 9 воспринимают только радиальные нагрузки. Если на цилиндрической посадочной поверхности корпуса 5 (фиг.18) выполнить кольцевые насечки, например, треугольного профиля или нарезать мелкую резьбу (фиг.19), то при посадке бандажей 8 и 9 на корпус 5 выступы насечки (резьбы) внедряются в тело бандажей 8 и 9 (фиг.20). Этому способствуют значительное усилие натяга, снижение модуля упругости и предела прочности материала бандажей 8 и 9 при нагреве до 400°С. Разность диаметров выступов и впадин насечек (резьбы) не должна превышать величину натяга. Шаг насечки (резьбы) выбирается в пределах 2…5 величины выступа насечки (витка резьбы). При выполнении насечек в виде резьбы как минимум по одному витку резьбы по обоим ее концам должны быть выполнены с нулевым шагом для предотвращения попадания влаги и окружающей среды в зону резьбы.When installing tightened bandages 8 and 9 on a smooth surface of the housing 5, the bandages 8 and 9 perceive only radial loads. If on a cylindrical landing surface of the housing 5 (Fig. 18), to make annular notches, for example, a triangular profile or to cut a small thread (Fig. 19), then when fitting the bandages 8 and 9 on the body 5, the protrusions of the notch (thread) are introduced into the body of the bandages 8 and 9 (FIG. 20). This is facilitated by a significant preload force, a decrease in the elastic modulus and tensile strength of the material of the bandages 8 and 9 when heated to 400 ° C. The difference in the diameters of the protrusions and depressions of the notches (thread) should not exceed the value of the interference fit. The pitch of the notch (thread) is selected within 2 ... 5 the size of the protrusion of the notch (thread). When making notches in the form of a thread, at least one turn of the thread at both ends must be made with zero pitch to prevent moisture and the environment from entering the thread area.

В такой конструкции осевая нагрузка от крышки 6 через гайку 7 передается на внутреннюю резьбу корпуса 5, далее осевая нагрузка посредством насечек (мелкой резьбы) на наружной поверхности корпуса 5 перераспределяется по корпусу 5 и бандажам 8 и 9, значительно снижая напряжения растяжения в корпусе 5.In this design, the axial load from the cover 6 through the nut 7 is transmitted to the internal thread of the housing 5, then the axial load is distributed through the housing 5 and the bandages 8 and 9 by means of notches (fine threads) on the outer surface of the housing 5, significantly reducing tensile stresses in the housing 5.

Напряжения растяжения в цилиндрической оболочке в два раза меньше окружных, однако в насечках (резьбе) возникают касательные напряжения, допускаемые значения которых не должны превышать 60% нормальных напряжений. При коэффициенте наполнения насечек около 0.3 и учитывая, что насечки передают не более 2/3 осевой нагрузки (толщина стенки бандажа примерно в два раза превышает толщину стенки корпуса в зоне резьбы), длина насечек (резьбы) в зоне гайки 7 должна быть не менее 2S. Полная длина насечек не менее 4S. Учитывая, что длина цилиндрической части бандажа больше 4S, в насечках возникают небольшие напряжения.Tensile stresses in a cylindrical shell are two times less than circumferential, however, tangential stresses arise in notches (threads), the permissible values of which should not exceed 60% of normal stresses. With a notch filling factor of about 0.3 and taking into account that the notches transmit no more than 2/3 of the axial load (the wall thickness of the bandage is approximately two times the thickness of the body wall in the thread area), the length of the notches (thread) in the area of the nut 7 must be at least 2S . The total length of the notches is at least 4S. Considering that the length of the cylindrical part of the brace is more than 4S, small stresses occur in the notches.

При установке уплотнительных элементов 11 и 12 (фиг.17 и 18) в кольцевых канавках (на фиг. не указаны) крышки 6 внутренний диаметр резьбы корпуса 5 должен быть выполнен на 1.5…2.0 мм больше диаметра крышки 6 для предотвращения среза уплотнительных элементов 11 и 12. С целью увеличения толщины стенки корпуса 5 (фиг.21) в зоне резьбы в периферийной части путем приближения внутреннего диаметра резьбы к диаметру уплотнительных элементов 11 и 12 в крышке 6 со стороны гайки 7 выполнено открытое кольцевое двухступенчатое углубление (на фиг.13 не указано) с образованием выступов 30 и 31. Крышка 6 снабжена промежуточной втулкой 32 с нижним 33 и верхним 34 кольцевыми выступами и верхней втулкой 35 с нижним кольцевым выступом 36. Нижний уплотнительный элемент 11 установлен между нижними выступами 36 и 33 крышки 6 и втулки 32 соответственно, а уплотнительный элемент 12 - между втулкой 32 и выступом 36 втулки 35. Промежуточная втулка 32 в зоне сопряжения с крышкой 6 снабжена уплотнительным элементом 37. Такая конструкция крышки 6 позволяет осуществить монтаж уплотнительных элементов 11 и 12 последовательно, не повреждая их.When installing the sealing elements 11 and 12 (FIGS. 17 and 18) in the annular grooves (not shown in FIG.) Of the cover 6, the inner diameter of the thread of the housing 5 should be 1.5 ... 2.0 mm larger than the diameter of the cover 6 to prevent the cutting of the sealing elements 11 and 12. In order to increase the wall thickness of the housing 5 (Fig. 21) in the thread area in the peripheral part by approximating the internal diameter of the thread to the diameter of the sealing elements 11 and 12 in the cover 6 from the nut 7 side, an open annular two-stage recess is made (in Fig. 13 indicated) with image the protrusions 30 and 31. The cover 6 is provided with an intermediate sleeve 32 with a lower 33 and upper 34 ring protrusions and an upper sleeve 35 with a lower annular protrusion 36. The lower sealing element 11 is installed between the lower protrusions 36 and 33 of the cover 6 and the sleeve 32, respectively, and the sealing element 12 is between the sleeve 32 and the protrusion 36 of the sleeve 35. The intermediate sleeve 32 in the interface with the cover 6 is provided with a sealing element 37. This design of the cover 6 allows the installation of the sealing elements 11 and 12 in series without damaging them.

Гайка 7 (фиг.22) может быть установлена на конической резьбе, причем в нижней части резьбы корпуса на длине l не более 25% высоты гайки вершины резьбы срезаны по диаметру крышки 6. Наименьшая высота витков резьбы корпуса в срезанной части составляет не менее 65…70% полной высоты резьбы. Снижение высоты резьбы корпуса 5 в нижней ее части возможно вследствие того, что напряжения растяжения в корпусе 5 в 1.3…1.4 раза больше напряжений в резьбе. Это позволяет увеличить толщину стенки корпуса 5 в зоне резьбы без снижения прочности сосуда в целом.The nut 7 (Fig.22) can be mounted on a tapered thread, and in the lower part of the thread of the case at a length l of not more than 25% of the height of the nut, the tops of the threads are cut according to the diameter of the cover 6. The smallest height of the threads of the thread in the cut part is at least 65 ... 70% of the total thread height. A decrease in the thread height of the housing 5 in its lower part is possible due to the fact that tensile stresses in the housing 5 are 1.3 ... 1.4 times higher than the stresses in the thread. This allows you to increase the wall thickness of the housing 5 in the thread area without reducing the strength of the vessel as a whole.

Сосуд снабжен дополнительной гайкой 38 (фиг.23) с возможностью взаимодействия нижнего его торца с крышкой 6, причем между верхней 38 и основной 7 гайками предусмотрен гарантированный зазор "Δ".The vessel is equipped with an additional nut 38 (Fig.23) with the possibility of interaction of its lower end with the cover 6, and between the upper 38 and the main 7 nuts a guaranteed clearance "Δ" is provided.

Крышка 6 (фиг.24) может быть выполнена сферической, а в периферийной части основания со стороны гайки 7 выполнено открытое кольцевое двухступенчатое углубление (на фиг.13 не указано) с образованием выступов 30 и 31. Крышка 6 снабжена двухступенчатой втулкой 39 ответно выступам 30 и 31, а уплотнительный элемент 11 установлен между втулкой 39 и нижним выступом 30 с образованием гарантированного осевого зазора «а» между верхней ступенью (на фиг. не указана) и выступом 31. Втулка 39 взаимодействует с гайкой 7, а размеры втулки 39 и уплотнительного элемента 11 выбираются исходя из условия, что контактное давление в зоне уплотнения не менее рабочего давления для предотвращения возможности внедрения газа в уплотнительный элемент 11. Кроме того, с целью снижения напряжения в крышке 6 внутренний диаметр d₀ контакта крышки 6 с гайкой 7 выбирается равным максимальному диаметру сферической поверхности, а наружный диаметр D₀ контакта - из условия не превышения контактного напряжения в зоне крышка-гайка допускаемого из соотношенияThe cover 6 (Fig. 24) can be made spherical, and in the peripheral part of the base, on the nut 7 side, an open annular two-stage recess is made (not shown in Fig. 13) with the formation of protrusions 30 and 31. The cover 6 is provided with a two-stage sleeve 39 in response to the protrusions 30 and 31, and the sealing element 11 is installed between the sleeve 39 and the lower protrusion 30 with the formation of a guaranteed axial clearance "a" between the upper stage (not shown in Fig.) and the protrusion 31. The sleeve 39 interacts with the nut 7, and the dimensions of the sleeve 39 and the sealing item 11 select based on the condition that the contact pressure in the sealing zone is not less than the working pressure to prevent the possibility of gas being introduced into the sealing element 11. In addition, in order to reduce the stress in the cover 6, the inner diameter d _{0 of the} contact of the cover 6 with the nut 7 is chosen equal to the maximum spherical diameter surface, and the outer diameter D _{0 of the} contact - from the condition of not exceeding the contact voltage in the area of the cover-nut allowed from the ratio

,

,

где D₀, d₀ - диаметры кольцевой контактной поверхности крышки с гайкой;where D ₀ , d ₀ - the diameters of the annular contact surface of the cover with a nut;

D_y - наружный диаметр крышки.D _y is the outer diameter of the cover.

Такое исполнение крышки 6 позволяет до минимума уменьшить толщину сферической части крышки и высоту основания.This design of the cover 6 allows to minimize the thickness of the spherical part of the cover and the height of the base.

Рассмотрим конструкцию автогазозаправщика, смонтированного на специальном транспортном средстве (полуприцепе), показанного на фиг.26.Consider the design of a gas tanker mounted on a special vehicle (semi-trailer), shown in Fig.26.

Автомобильный газощаправщик содержит блок сосудов 1, в котором сосуды 4 жестко закреплены друг с другом и с поперечными балками 19 и 20. С блоком сосудов 1 связан, например, блок управления 2.An automobile gas filler comprises a vessel block 1, in which the vessels 4 are rigidly fixed to each other and to the transverse beams 19 and 20. A control unit 2 is connected to the vessel block 1, for example.

Полуприцеп 3 включает тележку 40, лонжерон 41, выполненный, например, в виде центральной балки (фиг.27 и 28), на который с возможностью ограниченного осевого перемещения установлено седельно-сцепное устройство (ССУ) 42.The semi-trailer 3 includes a trolley 40, a spar 41, made, for example, in the form of a central beam (Figs. 27 and 28), on which a fifth wheel coupling device (fifth wheel) 42 is mounted with limited axial movement.

Передняя балка 20 располагается непосредственно над ССУ 42 и жестко связана с ним. Одновременно ССУ 42 в этом положении жестко крепится с лонжероном, например, болтами 43.The front beam 20 is located directly above the SSU 42 and is rigidly connected with it. At the same time, the SSU 42 in this position is rigidly attached to the spar, for example, bolts 43.

Задняя балка 19 к тележке может быть закреплена жестко (например, болтами) или через шарниры (на фиг.26 не указаны) в средней части тележки 40.The rear beam 19 to the trolley can be fixed rigidly (for example, with bolts) or through hinges (not shown in FIG. 26) in the middle of the trolley 40.

Полуприцеп 3 (фиг.29) может быть выполнен без лонжерона.The semi-trailer 3 (Fig.29) can be performed without a spar.

Монтаж и работа передвижного автогазозаправщика осуществляется следующим образом.Installation and operation of a mobile gas tanker is as follows.

Сборка сосудаVessel assembly

Корпус 5 (фиг.5) сосуда 4 с обоих концов обрабатывается по диаметру d_б<(D-I_D). Бандажи 8 и 9 нагреваются до 370°С…400°С и сажаются на обработанную поверхность с натягом. Далее выполняются отверстия под штифты 10.The body 5 (figure 5) of the vessel 4 from both ends is processed in diameter d _b <(DI _D ). The bandages 8 and 9 are heated to 370 ° C ... 400 ° C and sit on the treated surface with an interference fit. Next, holes are made for the pins 10.

При посадке бандажей 8 и 9 (фиг.18-20) на поверхность корпуса 5 с насечкой (кольцевые выступы) или на мелкую резьбу они также нагреваются до температуры до 370°С…400°С.When landing bandages 8 and 9 (Fig. 18-20) on the surface of the body 5 with a notch (ring protrusions) or on small threads, they also heat up to a temperature of up to 370 ° С ... 400 ° С.

Сборка и монтаж блока сосудовAssembly and installation of the vessel block

При сборке блока сосудов (фиг.2-4) вертикальные цилиндрические отверстия совместных сосудов выполняются одновременно.When assembling the block of vessels (Fig.2-4), the vertical cylindrical holes of the joint vessels are performed simultaneously.

Монтаж ПАГЗInstallation of PAGZ

Перед установкой блока сосудов 1 (фиг.26-28) на специальный полуприцеп ослаблением болтов 43 регулируется положение ССУ 42 по расстоянию между балками 19 и 20. Далее на полуприцеп 3 устанавливается блок сосудов 1.Before installing the vessel block 1 (Figs. 26-28) on a special semi-trailer by loosening the bolts 43, the position of the fifth wheel 42 is adjusted according to the distance between the beams 19 and 20. Next, the vessel block 1 is mounted on the semi-trailer 3.

Вес блока сосудов 1 на полуприцеп 3 передается через ССУ 42, через заднюю балку на тележку 40.The weight of the vessel block 1 to the semi-trailer 3 is transmitted through the SSU 42, through the rear beam to the trolley 40.

Claims (19)

1. Передвижной автогазозаправщик, содержащий установленный на транспортном средстве блок сосудов, выполненных из цилиндрического трубного корпуса, снабженных по торцам бандажами, крышками с упором, уплотнительным элементом, при этом бандажи выступают за торцы корпуса, а смежные бандажи жестко связаны между собой болтами за выступающие части, блок заправки и раздачи газа, отличающийся тем, что бандаж посажен на корпус сосуда с предварительным натягом и в них с одной стороны блока сосудов отверстия под болты выполнены в виде продольного паза, как минимум одно отверстие в каждом бандаже с другой стороны блока сосудов, смежное с другим бандажом и транспортным средством, выполнено прецизионным, а болты, крепящие нижние сосуды с транспортным средством, установлены с краю паза с торцевой стороны бандажа.1. A mobile gas tanker containing a block of vessels mounted on a vehicle made of a cylindrical tube body provided with bandages at the ends, covers with an emphasis, a sealing element, and the bandages protrude beyond the ends of the body, and adjacent bandages are rigidly interconnected by bolts for protruding parts , refueling and gas distribution unit, characterized in that the bandage is fitted on the vessel body with a preload and in them, on one side of the vessel block, the bolt holes are made in the form of a longitudinal for at least one opening in each shroud on the other hand block vessels adjacent to each shroud and the vehicle is satisfied precision, and bolts securing the lower vessels with a vehicle fitted with a slot edge with the end face of the shroud. 2. Передвижной автогазозаправщик по п.1, отличающийся тем, что в торцах корпуса сосудов и в бандажах с цилиндрическими отверстиями выполнены радиальные отверстия с установленными в них штифтами.2. The mobile gas tanker according to claim 1, characterized in that at the ends of the vessel body and in the bandages with cylindrical holes there are made radial holes with pins installed in them. 3. Передвижной автогазозаправщик по п.1 или 2, отличающийся тем, что сосуды в блоке установлены горизонтальными рядами, а отверстия в бандажах выполнены с угловым шагом 90°.3. The mobile gas tanker according to claim 1 or 2, characterized in that the vessels in the block are installed in horizontal rows, and the holes in the bandages are made with an angular pitch of 90 °. 4. Передвижной автогазозаправщик по п.1 или 2, отличающийся тем, что крайние цилиндрические отверстия в бандажах крайних сосудов выполнены большего диаметра.4. The mobile gas tanker according to claim 1 or 2, characterized in that the extreme cylindrical holes in the bandages of the extreme vessels are made of a larger diameter. 5. Передвижной автогазозаправщик по п.1 или 2, отличающийся тем, что как минимум три нижних сосуда снабжены нижними и верхними вставками, ответно выполненными впадинам между смежными сосудами, стянутыми шпильками, при этом нижние вставки закреплены с транспортным средством.5. The mobile gas tanker according to claim 1 or 2, characterized in that at least three lower vessels are provided with lower and upper inserts, correspondingly made hollows between adjacent vessels, tightened by pins, while the lower inserts are fixed with the vehicle. 6. Передвижной автогазозаправщик по п.5, отличающийся тем, что вставки на месте касания с сосудами выполнены в виде цилиндрической оболочки, радиус которой равен минимальному радиусу корпуса сосуда.6. The mobile gas tanker according to claim 5, characterized in that the inserts at the point of contact with the vessels are made in the form of a cylindrical shell, the radius of which is equal to the minimum radius of the vessel body. 7. Передвижной автогазозаправщик по п.1 или 2, отличающийся тем, что транспортное средство выполнено в виде полуприцепа, содержащего тележку и сцепное устройство, связанные между собой лонжероном, узлы крепления блока сосудов соединены со сцепным устройством с тележкой в средней ее части.7. The mobile gas tanker according to claim 1 or 2, characterized in that the vehicle is made in the form of a semi-trailer containing a trolley and a coupling device connected by a spar, the attachment points of the vessel block are connected to the coupling device with the trolley in its middle part. 8. Передвижной автогазозаправщик по п.7, отличающийся тем, что задние бандажи связаны со сцепным устройством и тележкой.8. The mobile gas tanker according to claim 7, characterized in that the rear bandages are connected with a coupling device and a trolley. 9. Передвижной автогазозаправщик по п.7, отличающийся тем, что лонжерон выполнен в виде центрального стержня, а сцепное устройство на лонжероне установлено с возможностью ограниченного осевого перемещения.9. The mobile gas tanker according to claim 7, characterized in that the spar is made in the form of a central rod, and the coupling device on the spar is installed with the possibility of limited axial movement. 10. Передвижной автогазозаправщик по п.7, отличающийся тем, что сцепное устройство полуприцепа жестко связано с передними бандажами или нижними вставками.10. The mobile gas tanker according to claim 7, characterized in that the hitch of the semitrailer is rigidly connected to the front bandages or lower inserts. 11. Передвижной автогазозаправщик по п.1 или 2, отличающийся тем, что внутренняя посадочная поверхность бандажей выполнена конической с углом конусности 7…9°, наибольший внутренний диаметр которой не менее наибольшего диаметра корпуса, причем упор образован гайкой, а длина бандажа не менее 0,3 диаметра корпуса и полуторократной суммарной высоты гайки и основания крышки.11. The mobile gas tanker according to claim 1 or 2, characterized in that the inner landing surface of the bandages is tapered with a taper angle of 7 ... 9 °, the largest inner diameter of which is not less than the largest diameter of the body, the emphasis is formed by a nut, and the length of the band is not less than 0 , 3 diameters of the housing and one and a half times the total height of the nut and base of the cover. 12. Передвижной автогазозаправщик по п.11, отличающийся тем, что толщина стенки бандажа не менее толщины стенки корпуса в средней его части.12. The mobile gas tanker according to claim 11, characterized in that the thickness of the bandage wall is not less than the thickness of the body wall in its middle part. 13. Передвижной автогазозаправщик по п.1 или 2, отличающийся тем, что на наружной цилиндрической посадочной поверхности корпуса выполнены цилиндрические насечки на длине не менее удвоенной высоты гайки, при этом разность диаметров высот и впадин насечек не более натяга.13. The mobile gas tanker according to claim 1 or 2, characterized in that on the outer cylindrical landing surface of the body there are cylindrical notches along the length of at least twice the height of the nut, and the difference in the diameters of the heights and depressions of the notches is not more than an interference fit. 14. Передвижной автогазозаправщик по п.13, отличающийся тем, что насечки выполнены в виде резьбы треугольного профиля, причем как минимум один виток резьбы с каждой стороны выполнен с нулевым шагом.14. The mobile gas tanker according to claim 13, characterized in that the notches are made in the form of a thread of a triangular profile, with at least one turn of thread on each side made with zero pitch. 15. Передвижной автогазозаправщик по п.11, отличающийся тем, что в периферийной части крышки со стороны гайки выполнено как минимум одно открытое с боковой стороны кольцевое углубление с образованием кольцевой камеры, крышка снабжена втулкой с цилиндрическим выступом, выполненным ответно углублению, а уплотнительный элемент установлен в камере с возможностью взаимодействия с выступом и стенками камеры.15. The mobile gas tanker according to claim 11, characterized in that at least one annular recess open on the side of the nut is formed in the peripheral part of the lid with the formation of an annular chamber, the lid is provided with a sleeve with a cylindrical protrusion made in response to the recess, and the sealing element is installed in the chamber with the possibility of interaction with the protrusion and the walls of the chamber. 16. Передвижной автогазозаправщик по п.15, отличающийся тем, что в периферийной части втулки со стороны гайки с образованием кольцевого выступа выполнено открытое кольцевое углубление, крышка снабжена дополнительной втулкой с выступом, выполненным ответно углублению втулки, между выступом дополнительной втулки и втулкой установлен дополнительный уплотнительный элемент, при этом втулка в зоне сопряжения с крышкой снабжена уплотнительным элементом.16. The mobile gas tanker according to claim 15, characterized in that an open annular recess is formed in the peripheral part of the sleeve from the nut side with the formation of an annular protrusion, the lid is provided with an additional sleeve with a protrusion made in response to the sleeve recess, an additional sealing is installed between the protrusion of the additional sleeve and the sleeve element, wherein the sleeve in the interface zone with the cover is provided with a sealing element. 17. Передвижной автогазозаправщик по п.11, отличающийся тем, что резьба гайки выполнена конической, а вершины резьбы корпуса в нижней части срезаны, причем наименьшая высота резьбы в срезанной части не менее 0,7 полной высоты резьбы.17. The mobile gas tanker according to claim 11, characterized in that the thread of the nut is tapered and the tops of the threads of the housing in the lower part are cut off, the smallest thread height in the cut part being at least 0.7 of the total thread height. 18. Передвижной автогазозаправщик по п.11, отличающийся тем, что сосуд снабжен дополнительными гайками, имеющими способность взаимодействовать с крышкой, причем между основной и дополнительными гайками предусмотрен гарантированный зазор.18. The mobile gas tanker according to claim 11, characterized in that the vessel is equipped with additional nuts having the ability to interact with the lid, and a guaranteed clearance is provided between the main and additional nuts. 19. Передвижной автогазозаправщик по п.15, отличающийся тем, что крышка в средней части выполнена сферической с переходом во фланцевую часть, внутренний диаметр кольцевой поверхности контакта крышки с гайкой равен наибольшему диаметру сферической поверхности, а наружный диаметр определяется из соотношения

где D₀, d₀ - диаметры кольцевой контактной поверхности крышки с гайкой; D_y - наружный диаметр крышки. 19. The mobile gas tanker according to claim 15, characterized in that the lid in the middle part is made spherical with a transition to the flange part, the inner diameter of the annular contact surface of the lid with the nut is equal to the largest diameter of the spherical surface, and the outer diameter is determined from the ratio

where D ₀ , d ₀ - the diameters of the annular contact surface of the cover with a nut; D _y is the outer diameter of the cover.

Images