RU2765217C1 - Metal composite cylinder for a breathing apparatus - Google Patents

Metal composite cylinder for a breathing apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2765217C1
RU2765217C1 RU2020143955A RU2020143955A RU2765217C1 RU 2765217 C1 RU2765217 C1 RU 2765217C1 RU 2020143955 A RU2020143955 A RU 2020143955A RU 2020143955 A RU2020143955 A RU 2020143955A RU 2765217 C1 RU2765217 C1 RU 2765217C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liner
approximately
metal
composite
cylinder
Prior art date
Application number
RU2020143955A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Петр Васильевич Митин
Яков Григорьевич Осадчий
Юрий Иванович Русинович
Валерий Прокофьевич Трошин
Геннадий Вениаминович Химин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Маштест"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Маштест" filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Маштест"
Priority to RU2020143955A priority Critical patent/RU2765217C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765217C1 publication Critical patent/RU2765217C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/04—Protecting sheathings
    • F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: shaping.
SUBSTANCE: metal composite cylinder for a breathing apparatus is intended for breathing apparatuses of rescue teams and fire services of the Ministry of Emergency Situations. The cylinder comprises a liner (1) and an external power composite shell (2) made from alternating annular and spiral layers (3, 4) of glass roving, wherein the spiral layers (4) are inclined at an angle of 41° to 46° to the longitudinal axis (5) of the cylinder according to the "semi-cocoon" scheme, overlapping the bottoms (6) of the liner (1) up to approximately 30 to 50 mm along the generatrix, wherein the ratio of the outer diameter of the liner (1) to the length thereof is approximately 0.25 to 0.5.
EFFECT: increase in the reliability of a metal composite cylinder for a breathing apparatus and increase in the operational life.
6 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к общему машиностроению, а именно к производству сосудов высокого давления и используется при производстве металлокомпозитных баллонов высокого давления, предназначенных для дыхательных аппаратов спасателей и пожарных служб МЧС.The invention relates to general mechanical engineering, namely the production of high pressure vessels and is used in the production of high pressure metal-composite cylinders intended for breathing apparatus for rescuers and fire departments of the Ministry of Emergency Situations.

Известен металлопластиковый баллон высокого давления, содержащий внутренний тонкостенный стальной лейнер и внешнюю силовую пластиковую оболочку, образованную намоткой на лейнер по всей его поверхности прочного полимерного волокна, пропитанного смолой (см. патент RU №2289062, МПК F17C 1/00 (2006.01), МПК B21D 51/24 (2006.01), 10.12.2006 г.).A high-pressure metal-plastic cylinder is known, containing an inner thin-walled steel liner and an outer power plastic shell formed by winding a strong polymer fiber impregnated with resin on the liner over its entire surface (see patent RU No. 2289062, IPC F17C 1/00 (2006.01), IPC B21D 51/24 (2006.01), 12/10/2006).

Известный металлопластиковый баллон высокого давления не обеспечивает высокой надежностью и необходимый эксплутационный ресурс.Known high-pressure metal-plastic cylinder does not provide high reliability and the necessary operational resource.

Наиболее близкой к предлагаемой группе изобретений по совокупности существенных признаков является металлопластиковый баллон, содержащий лейнер, состоящий из верхнего днища с горловиной, нижнего глухого днища и цилиндрической части с глухим днищем, и внешнюю силовую композитную оболочку, состоящую из нескольких слоев (см. патент RU №2310120, МПК F17C 1/00 (2006.01), МПК F47C 1/02 (2006.01), МПК F47C 1/10 (2006.01), 10.11.2007 г.).The closest to the proposed group of inventions in terms of the essential features is a metal-plastic container containing a liner consisting of an upper bottom with a neck, a bottom blank bottom and a cylindrical part with a blank bottom, and an external power composite shell consisting of several layers (see patent RU No. 2310120, IPC F17C 1/00 (2006.01), IPC F47C 1/02 (2006.01), IPC F47C 1/10 (2006.01), 10.11.2007).

Данный металлопластиковый баллон высокого давления не обеспечивает высокую надежность и необходимый эксплутационный ресурс.This metal-plastic high-pressure cylinder does not provide high reliability and the necessary operational resource.

Задачей предлагаемого изобретения является создание металлокомпозитного баллона для дыхательного аппарата с высокими прочностными характеристиками и продолжительным эксплуатационным ресурсом.The objective of the invention is to create a metal-composite cylinder for a breathing apparatus with high strength characteristics and a long service life.

Техническим результатом при использовании предлагаемого изобретения является повышение надежности металлокомпозитного баллона для дыхательного аппарата и увеличение эксплутационного ресурса.The technical result of using the proposed invention is to increase the reliability of the metal-composite cylinder for the breathing apparatus and increase the operational life.

Указанный технический результат достигается тем, что в металлокомпозитном баллоне для дыхательного аппарата, содержащем лейнер, состоящий из верхнего днища с горловиной, нижнего глухого днища и цилиндрической части с глухим днищем, и внешнюю силовую композитную оболочку, состоящую из нескольких слоев, внешняя силовая композитная оболочка выполнена из чередующихся кольцевых и спиральных слоев стеклоровинга, при этом спиральные слои расположены под углом 41°-46° к продольной оси баллона по схеме «полукокон», с заходом на днища лейнера примерно на 30-50 мм по образующей, при этом соотношение наружного диаметра лейнера к его длине составляет примерно от 0,25 до 0,5.The specified technical result is achieved by the fact that in a metal-composite cylinder for a breathing apparatus containing a liner consisting of an upper bottom with a neck, a lower blank bottom and a cylindrical part with a blank bottom, and an external power composite shell consisting of several layers, the outer power composite shell is made of alternating annular and spiral layers of glass roving, while the spiral layers are located at an angle of 41°-46° to the longitudinal axis of the cylinder according to the “half-coon” scheme, with an approach to the bottom of the liner by about 30-50 mm along the generatrix, while the ratio of the outer diameter of the liner to its length is approximately from 0.25 to 0.5.

Кроме того, предпочтительно, среднелегированная сталь, из которой выполнен лейнер, содержит не более 0,015% фосфора и не более 0,011% серы; толщина стенки цилиндрической части лейнера составляет примерно 2-3 мм; толщина стенки нижнего глухого днища лейнера имеет максимальную величину в средней части и составляет примерно 8 мм; толщина стенки верхнего днища с горловиной лейнера имеет разную величину и составляет примерно от 5 мм до 7 мм; для контроля повреждений наружной поверхности композитной оболочки выполнена контрольная сетка из контрастной нити, расположенной на наружной поверхности композитной оболочки под углом примерно 45° к продольной оси баллона с шагом примерно 4-8 мм.In addition, preferably, the medium alloy steel of which the liner is made contains no more than 0.015% phosphorus and no more than 0.011% sulfur; the wall thickness of the cylindrical part of the liner is about 2-3 mm; the wall thickness of the lower blind bottom of the liner has a maximum value in the middle part and is approximately 8 mm; the wall thickness of the upper bottom with the neck of the liner has a different value and is approximately from 5 mm to 7 mm; to control damage to the outer surface of the composite shell, a control grid was made of a contrasting thread located on the outer surface of the composite shell at an angle of approximately 45° to the longitudinal axis of the balloon with a step of approximately 4-8 mm.

На фиг. 1 изображен металлокомпозитный баллон для дыхательного аппарата, общий вид;In FIG. 1 shows a metal-composite cylinder for a breathing apparatus, general view;

на фиг. 2 - изображен выносной элемент на фиг. 1;in fig. 2 - shows the remote element in Fig. one;

на фиг. 3 - изображен лейнер для металлокомпозитного баллона, общий вид.in fig. 3 - shows a liner for a metal-composite cylinder, general view.

Металлокомпозитный баллон для дыхательного аппарата состоит из металлического лейнера 1 и внешней силовой композиционной оболочки 2, состоящей из нескольких слоев, а именно из чередующихся кольцевых слоев 3 стеклоровинга и спиральных слоев 4 стеклоровинга. Спиральные слои 4 расположены под углом 41°-46° к продольной оси 5 баллона по схеме «полукокон», с заходом на днища 6 лейнера, примерно на 30-50 мм по образующей. Армирование цилиндрической поверхности баллона пластиковой оболочкой необходимой толщины позволяет повысить надежность металлокомпозитного баллона для дыхательного аппарата.A metal-composite cylinder for a breathing apparatus consists of a metal liner 1 and an external power composite shell 2, consisting of several layers, namely, of alternating annular layers 3 of glass roving and spiral layers 4 of glass roving. Spiral layers 4 are located at an angle of 41°-46° to the longitudinal axis 5 of the cylinder according to the scheme "half-coons", with the approach to the bottoms 6 of the liner, approximately 30-50 mm along the generatrix. Reinforcement of the cylindrical surface of the cylinder with a plastic shell of the required thickness makes it possible to increase the reliability of the metal-composite cylinder for a breathing apparatus.

Лейнер 1 состоит из верхнего днища 6 с горловиной 7, нижнего глухого днища 8 и цилиндрической части 9. Отличительной особенностью лейнера является его выполнение бесшовным из среднелегированной стали, причем данная среднелигированная сталь содержит не более 0,015% фосфора и не более 0,011% серы.The liner 1 consists of an upper bottom 6 with a neck 7, a lower blank bottom 8 and a cylindrical part 9. A distinctive feature of the liner is its seamless execution of medium alloy steel, and this medium alloy steel contains no more than 0.015% phosphorus and no more than 0.011% sulfur.

Для обеспечения циклической долговечности соотношение наружного диаметра D лейнера к его длине L составляет примерно от 0,25 до 0,5, важное значение имеет толщина стенок составных частей лейнера, а именно: толщина h1 стенки цилиндрической части 9 меньше толщины h2 стенки верхнего днища 6 и толщины h3 с горловины 7 и толщины h4 нижнего глухого днища 8 лейнера, при этом - h1 составляет примерно 2-3 мм; h2 и h3 имеют разные величины, которые составляет примерно от 5 мм до 7 мм; h4 составляет примерно 8 мм.To ensure cyclic durability, the ratio of the outer diameter D of the liner to its length L is approximately from 0.25 to 0.5, the wall thickness of the liner components is important, namely: the thickness h1 of the wall of the cylindrical part 9 is less than the thickness h2 of the wall of the upper bottom 6 and thickness h3 from the neck 7 and thickness h4 of the bottom blank bottom 8 of the liner, while - h1 is approximately 2-3 mm; h2 and h3 have different values, which range from about 5 mm to 7 mm; h4 is approximately 8 mm.

Для контроля повреждений наружной силовой поверхности композитной оболочки 2 выполнена контрольная сетка 10 из контрастной нити, расположенной на наружной поверхности композитной оболочки под углом примерно 45° к продольной оси 5 баллона с шагом примерно 4-8 мм.To control damage to the outer power surface of the composite shell 2, a control grid 10 is made of a contrasting thread located on the outer surface of the composite shell at an angle of approximately 45° to the longitudinal axis 5 of the balloon with a pitch of approximately 4-8 mm.

Металлокомпозитный баллон для дыхательного аппарата изготавливают следующим образом.A metal-composite cylinder for a breathing apparatus is made as follows.

Лейнер 1 устанавливают и закрепляют в патроне намоточного станка с ЧПУ и наматывают кольцевые слои 3 для усиления баллона в кольцевом направлении и спиральные слои 4 для усиления баллона в осевом направлении, слои 3, 4 чередуют между собой. Соотношение слоев 3, 4 определяют при проектировании с учетом конструктивных и эксплутационных требований предъявляемых к баллону.The liner 1 is installed and fixed in the chuck of the CNC winding machine and the annular layers 3 are wound to reinforce the balloon in the annular direction and spiral layers 4 to reinforce the balloon in the axial direction, layers 3, 4 alternate with each other. The ratio of layers 3, 4 is determined during design, taking into account the design and operational requirements for the cylinder.

После намотки заготовку металлокомпозитного баллона помещают в полимеризационную камеру с последующим ступенчатым повышением температуры до 60°С и выдержкой в течение 12 часов для полимеризации эпоксидного связующего.After winding, the blank of the metal-composite cylinder is placed in a polymerization chamber, followed by a stepwise increase in temperature to 60°C and exposure for 12 hours to polymerize the epoxy binder.

При использовании заявленного изобретения каждый отличительный существенный признак формулы изобретения влияет на достижение технического результата, т.к. выявлена и описана причинно-следственная связь между техническим результатом и совокупностью отличительных существенных признаков формулы изобретения.When using the claimed invention, each distinctive essential feature of the claims affects the achievement of the technical result, because a causal relationship between the technical result and the totality of the distinctive essential features of the claims has been identified and described.

Claims (6)

1. Металлокомпозитный баллон для дыхательного аппарата, содержащий лейнер, состоящий из верхнего днища с горловиной, нижнего глухого днища и цилиндрической части, и внешнюю силовую композитную оболочку, состоящую из нескольких слоев, отличающийся тем, что внешняя силовая композитная оболочка выполнена из чередующихся кольцевых и спиральных слоев стеклоровинга, при этом спиральные слои расположены под углом 41°-46° к продольной оси баллона по схеме «полукокон», с заходом на днища лейнера примерно на 30-50 мм по образующей, при этом соотношение наружного диаметра лейнера к его длине составляет примерно от 0,25 до 0,5.1. A metal-composite cylinder for a breathing apparatus, containing a liner consisting of an upper bottom with a neck, a lower blank bottom and a cylindrical part, and an external power composite shell consisting of several layers, characterized in that the outer power composite shell is made of alternating annular and spiral layers of glass roving, while the spiral layers are located at an angle of 41°-46° to the longitudinal axis of the cylinder according to the "half-coon" scheme, with an approach to the bottom of the liner by about 30-50 mm along the generatrix, while the ratio of the outer diameter of the liner to its length is approximately from 0.25 to 0.5. 2. Металлокомпозитный баллон по п. 1, отличающийся тем, что среднелегированная сталь, из которой выполнен лейнер, содержит не более 0,015% фосфора и не более 0,011% серы.2. A metal-composite cylinder according to claim 1, characterized in that the medium alloy steel from which the liner is made contains no more than 0.015% phosphorus and no more than 0.011% sulfur. 3. Металлокомпозитный баллон по п. 1, отличающийся тем, что толщина стенки цилиндрической части лейнера составляет примерно 2-3 мм.3. A metal-composite cylinder according to claim 1, characterized in that the wall thickness of the cylindrical part of the liner is approximately 2-3 mm. 4. Металлокомпозитный баллон по п. 1, отличающийся тем, что толщина стенки верхнего днища с горловиной лейнера имеет разную величину и составляет примерно от 5 до 7 мм.4. A metal-composite cylinder according to claim 1, characterized in that the wall thickness of the upper bottom with the neck of the liner has a different value and is approximately from 5 to 7 mm. 5. Металлокомпозитный баллон по п. 1, отличающийся тем, что толщина стенки нижнего глухого днища лейнера имеет максимальную величину в средней части и составляет примерно 8 мм.5. A metal-composite cylinder according to claim 1, characterized in that the wall thickness of the lower blank bottom of the liner has a maximum value in the middle part and is approximately 8 mm. 6. Металлокомпозитный баллон по п. 1, отличающийся тем, что для контроля повреждений наружной поверхности композитной оболочки выполнена контрольная сетка из контрастной нити, расположенной на наружной поверхности композитной оболочки под углом примерно 45° к продольной оси баллона с шагом примерно 4-8 мм.6. A metal-composite cylinder according to claim 1, characterized in that, in order to control damage to the outer surface of the composite shell, a control grid is made of a contrast thread located on the outer surface of the composite shell at an angle of approximately 45 ° to the longitudinal axis of the cylinder with a step of approximately 4-8 mm.
RU2020143955A 2020-12-30 2020-12-30 Metal composite cylinder for a breathing apparatus RU2765217C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143955A RU2765217C1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Metal composite cylinder for a breathing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143955A RU2765217C1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Metal composite cylinder for a breathing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765217C1 true RU2765217C1 (en) 2022-01-26

Family

ID=80445441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143955A RU2765217C1 (en) 2020-12-30 2020-12-30 Metal composite cylinder for a breathing apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765217C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2289062C1 (en) * 2005-04-12 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью НПО "ПОИСК" High-pressure plastic-coating metallic vessel and method of its manufacturing
RU2310120C1 (en) * 2006-03-27 2007-11-10 Закрытое Акционерное Общество "Техномаш" Method for manufacturing metal-plastic high pressure tank and a metal-plastic tank
EP2418412A1 (en) * 2009-04-10 2012-02-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Tank and fabrication method thereof
RU2670289C2 (en) * 2017-03-30 2018-10-22 Акционерное общество "Дзержинское производственное объединение "Пластик" Method of manufacture of power strip of polymeric composite gas cylinder of high pressure

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2289062C1 (en) * 2005-04-12 2006-12-10 Общество с ограниченной ответственностью НПО "ПОИСК" High-pressure plastic-coating metallic vessel and method of its manufacturing
RU2310120C1 (en) * 2006-03-27 2007-11-10 Закрытое Акционерное Общество "Техномаш" Method for manufacturing metal-plastic high pressure tank and a metal-plastic tank
EP2418412A1 (en) * 2009-04-10 2012-02-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Tank and fabrication method thereof
RU2670289C2 (en) * 2017-03-30 2018-10-22 Акционерное общество "Дзержинское производственное объединение "Пластик" Method of manufacture of power strip of polymeric composite gas cylinder of high pressure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2129636C (en) Pipe construction
EP0333013B1 (en) Pressure vessel
CN1087063C (en) Pressure container
JP5238577B2 (en) Composite container and method for manufacturing composite container
CN105705856B (en) The method of high-pressure composite containers and manufacture high-pressure composite containers
US8474647B2 (en) Metallic liner with metal end caps for a fiber wrapped gas tank
CN108700255B (en) Pressure vessel dome vent
US4073400A (en) Gas containers
US20220065400A1 (en) Tank production method and tank
US6325108B1 (en) Prestressed composite cryogenic piping
RU2765217C1 (en) Metal composite cylinder for a breathing apparatus
JP2007154927A (en) High-pressure tank
JP6337398B2 (en) Manufacturing method of composite container and composite container
CN113653932B (en) Method for manufacturing winding type flange base
WO2011093737A1 (en) Metal composite pressure cylinder
RU2560125C2 (en) High-pressure cylinder
RU2439425C2 (en) Metal composite pressure cylinder
RU96204U1 (en) METAL COMPOSITE HIGH PRESSURE CYLINDER
RU2205328C1 (en) Reinforced high internal pressure shell made from laminated composite material
RU99100U1 (en) METAL COMPOSITE CYLINDER FOR HIGH-PRESSURE GAS HYDROGEN (OPTIONS)
JP6098270B2 (en) High pressure gas tank
CN105299438A (en) Manufacturing method of combined annular gas bottle with metal lining
CN1528586A (en) Filament winding composite material pressure vessel gradient tension construction method
RU2393376C2 (en) High pressure vessel
US20240068618A1 (en) High-pressure tank and manufacturing method of high-pressure tank