RU2455113C1 - Gasostatic extruder - Google Patents
Gasostatic extruder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455113C1 RU2455113C1 RU2011102507/02A RU2011102507A RU2455113C1 RU 2455113 C1 RU2455113 C1 RU 2455113C1 RU 2011102507/02 A RU2011102507/02 A RU 2011102507/02A RU 2011102507 A RU2011102507 A RU 2011102507A RU 2455113 C1 RU2455113 C1 RU 2455113C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tape
- container
- layers
- gas
- winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области создания оборудования для обработки изделий промышленного назначения из дискретных и сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких до 2000 МПа давлений и температур до 2000°С, создаваемых в газовой среде рабочей камеры газостата.The invention relates to the field of creating equipment for processing industrial products from discrete and solid materials with simultaneous or combined exposure to high pressures and temperatures up to 2000 MPa of up to 2000 ° C created in the gas environment of the working chamber of a gas thermostat.
Газостаты на высокое давление в контейнере до 2000 МПа изготавливают трех типов: моноблоки с резьбовыми пробками, которые герметизируют контейнер с двух сторон, и без силовой рамы, моноблоки с гладкими пробками и силовой рамой, на которую передается усилие от запирающих контейнер пробок, и втулочные с гладкими пробками и силовой рамой, выполненные с обмоткой из высокопрочной ленты и создающие предварительное напряженно-деформированное состояние в элементах рамы и контейнера.High pressure gas thermostats in a container up to 2000 MPa are made of three types: monoblocks with threaded plugs that seal the container on both sides and without a power frame, monoblocks with smooth plugs and a power frame to which the force is transmitted from the plugs that lock the container, and bushings with smooth plugs and a power frame, made with a winding of high strength tape and creating a preliminary stress-strain state in the frame and container elements.
Конструкция с предварительным напряжением имеет ряд преимуществ:The prestressing structure has several advantages:
- высокая надежность конструкции, исключающая усталостное и мгновенное разрушение, в то время как в моноблочных конструкциях из-за высоких напряжений появляется вероятность возникновения трещин;- high reliability of the structure, eliminating fatigue and instantaneous failure, while in monoblock structures due to high stresses, the likelihood of cracks;
- максимальные напряжения в силовых элементах газостата от создаваемого давления в контейнере не превышают 2/3 от σt, в то время как в моноблочных конструкциях они достигают σt;- the maximum stresses in the gasostat power elements from the generated pressure in the container do not exceed 2/3 of σ t , while in monoblock structures they reach σ t ;
- в общей массе конструкции дорогостоящие высокопрочные поковки из легированной стали составляют 1/4 веса (остальное составляет «недорогая» высокопрочная лента размером 5×1 мм из стали 65Г по ГОСТ 21997-77), в то время как в моноблочных конструкциях высокопрочная легированная сталь составляет практически 100%.- in the total weight of the structure, expensive high-strength forgings from alloy steel account for 1/4 of the weight (the rest is “inexpensive” high-
В процессе изготовления газостатов с малыми диаметрами контейнера на давление от 500 до 2000 МПа, создаваемых по технологии с предварительным напряженно-деформированным состоянием конструкции, возникают значительные проблемы. В таких конструкциях, скрепленных намоткой из высокопрочной ленты, первые 10…15 слои намотки необходимо вести с натяжением, близким к предельным прочностным напряжениям ленты, а последующие - с меньшими, в соответствии с расчетным графиком намотки и по показаниям тензосистемы намоточного устройства. При этом изгибающие напряжения в ленте составляютIn the manufacturing process of gas thermostats with small container diameters for pressure from 500 to 2000 MPa, created by technology with a preliminary stress-strain state of the structure, significant problems arise. In such constructions, fastened by winding from high-strength tape, the first 10 ... 15 layers of winding must be carried out with a tension close to the ultimate strength stresses of the tape, and the subsequent ones with lower ones, in accordance with the calculated winding schedule and according to the readings of the tensor system of the winding device. In this case, the bending stresses in the tape are
σи=E×h/(2R),σ and = E × h / (2R),
где Е - модуль упругости ленты;where E is the elastic modulus of the tape;
h - толщина ленты;h is the thickness of the tape;
R - радиус втулки контейнера, которую скрепляют лентой.R is the radius of the container sleeve, which is fastened with tape.
Из формулы видно, что наименьшие изгибающие напряжения в ленте можно получить, используя ленту меньшей толщины, а наибольшие напряжения возникают на малых радиусах контейнера.It can be seen from the formula that the smallest bending stresses in the tape can be obtained using a tape of smaller thickness, and the greatest stresses occur at small radii of the container.
Суммарные напряжения в ленте составляютThe total stress in the tape is
Σσ=σи+σн≤[σт],Σσ = σ and + σ n ≤ [σ t ],
где σи - изгибающие напряжения в ленте;where σ and are bending stresses in the tape;
σн - напряжение в ленте при намотке;σ n - tension in the tape during winding;
[σт] - допустимые напряжения в ленте.[σ t ] - allowable stresses in the tape.
Поэтому намотку ленты необходимо вести с натяжением, при котором напряжения в ленте не превысятTherefore, the winding of the tape must be carried out with tension, at which the voltage in the tape does not exceed
σн≤[σт]-σи.σ n ≤ [σ t ] -σ and .
Чем меньше изгибающие напряжения в ленте, тем с большим натяжением можно вести намотку и при этом не перегружать ленту.The lower the bending stresses in the tape, the more tension you can wrap and not overload the tape.
Как показывают формула и практика, некоторые проблемы, возникающие в процессе намотки, можно решить, используя бухты с лентой разной толщины и различных групп прочности, которую сваривают встык для продолжения намотки.As the formula and practice show, some problems that arise during the winding process can be solved using bays with a tape of different thicknesses and various strength groups, which are butt welded to continue winding.
Ряд зарубежных фирм, такие как AVURE Technologies Inc., EPSI Inc. разрабатывают газостаты с обмоткой из высокопрочной ленты. Однако на сверхвысокие давления (до 2000 МПа) они газостаты не выпускают и поэтому при намотке они с такой проблемой не сталкиваются.A number of foreign firms, such as AVURE Technologies Inc., EPSI Inc. Develop gas thermostats with high-strength tape winding. However, they do not release gas thermostats to ultrahigh pressures (up to 2000 MPa) and therefore they do not encounter such a problem when winding.
Опыт изготовления газостатов с малыми размерами контейнеров показывает, что намотка лентой постоянной толщины 5 мм и ширины 1 мм приводит к ее многочисленным обрывам, и как следствие, к ослаблению конструкции.The experience in manufacturing gas thermostats with small container sizes shows that tape winding with a constant thickness of 5 mm and a width of 1 mm leads to numerous breaks and, as a result, to weakening of the structure.
Аналогом заявляемого изобретения является газостат ГИП 15 0-50-50 конструкции ОАО АХК «ВНИИМЕТМАШ», разработанный в 2007 г. (чертеж №24 - 1387051 СБ). Газостат разработан на давление рабочей газовой среды 500 МПа. Газостат имеет 3-листовую силовую монораму, 3-втулочный контейнер, скрепленный лентой по ГОСТ 21997-77 (материал - сталь 65Г, размер 5×1 мм) постоянной толщины, верхнюю и нижнюю пробки, герметично закрывающие контейнер. Герметичный газовый ввод соединен с газовой системой управления, содержащей запорную, направляющую, предохранительную и показывающую аппаратуру. Газостат имеет верхнюю загрузку обрабатываемого изделия.An analogue of the claimed invention is a gas thermostat ГИП 15 0-50-50 designed by OJSC AHK "VNIIMETMASH", developed in 2007 (drawing No. 24 - 1387051 SB). The gas thermostat is designed for a working gas pressure of 500 MPa. The gas thermostat has a 3-sheet power monorama, a 3-sleeve container, fastened with a tape in accordance with GOST 21997-77 (material - steel 65G,
Недостатки аналога:The disadvantages of the analogue:
- намотка выполнена высокопрочной лентой постоянной толщины;- winding is made of high strength tape of constant thickness;
- большие суммарные напряжения в ленте привели к разрывам ленты в первых слоях из-за больших изгибающих напряжений;- large total stresses in the tape led to rupture of the tape in the first layers due to large bending stresses;
- из-за снижения усилия натяжения, чтобы исключить обрывы, увеличен наружный диаметр контейнера;- due to the reduction of the tension force, in order to avoid breaks, the outer diameter of the container is increased;
- увеличена по техническим причинам масса контейнера.- increased for technical reasons the mass of the container.
Прототипом изобретения является газостат фирмы «ASEA» (Швеция) с контейнером, скрепленным высокопрочной лентой, описанный в книге «Процессы и оборудование для газостатической обработки», Г.А.Кривонос, А.Д.Зверев, Л.Ю.Максимов. - М.: Металлургия, 1994 г., стр.138. Газостат-аналог содержит контейнер, скрепленный высокопрочной лентой, с каналами охлаждения, выполненными вблизи наружной поверхности втулки. Для этого между скрепляющей обмоткой и наружной поверхностью втулки вдоль ее образующих установлены шестигранные прутки. При этом обмотка не изолирована от охлаждающей жидкости.The prototype of the invention is a gas thermostat company "ASEA" (Sweden) with a container fastened with a high-strength tape, described in the book "Processes and equipment for gas-static treatment", G. A. Krivonos, A. D. Zverev, L. Yu. Maksimov. - M.: Metallurgy, 1994, p. 138. The thermostat-analogue contains a container fastened with a high-strength tape, with cooling channels made near the outer surface of the sleeve. For this, hexagonal rods are installed between the fastening winding and the outer surface of the sleeve along its generators. In this case, the winding is not isolated from the coolant.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- ребра шестигранников, на которые опираются первые витки обмотки, являются концентраторами напряжения ленты, что не позволяет выполнять намотку с максимально возможным натяжением, особенно при малых диаметрах втулки;- the ribs of the hexagons, on which the first turns of the winding rest, are the concentrators of the voltage of the tape, which does not allow winding with the highest possible tension, especially for small diameters of the sleeve;
- охлаждающая вода не изолирована от скрепляющей ленты, что приводит к коррозии ее и снижению срока службы контейнера;- cooling water is not isolated from the fastening tape, which leads to its corrosion and reduce the life of the container;
- каналы охлаждения, выполненные между гранями шестигранников, в ряде случаев малы для полноценного охлаждения контейнера. Со временем они засоряются (так произошло в контейнере газостата фирмы ASEA, установленном в ОАО «ВИЛС»), что приводит к дорогостоящим ремонтным работам или замене контейнера.- cooling channels made between the faces of the hexagons, in some cases are small for proper cooling of the container. Over time, they become clogged (as happened in the container of the ASEA gas bath installed in VILS OJSC), which leads to expensive repairs or container replacement.
Задачей предлагаемого изобретения является создание надежных газостатов для обработки изделий промышленного назначения из дискретных, сплошных и ультрадисперсных материалов высоким (до 2000 МПа) давлением газовой среды.The objective of the invention is the creation of reliable gas baths for processing industrial products from discrete, continuous and ultrafine materials with high (up to 2000 MPa) gas pressure.
Задача решается тем, что газостат содержит раму и контейнер, закрытый верхней и нижней пробками, в котором размещена печная вставка, образующая рабочую камеру, при этом рама и контейнер скреплены намоткой высокопрочными лентами, образующими многослойный силовой каркас, а контейнер соединен с герметичными трубопроводами подачи и отвода газов. Первые слои силового каркаса выполнены намоткой из ленты меньшей толщины повышенной прочности, а последующие слои силового каркаса - из ленты большей толщины, при этом все слои силового каркаса выполнены намоткой с натяжением.The problem is solved in that the gas thermostat contains a frame and a container closed by upper and lower plugs, in which a furnace insert forming the working chamber is placed, while the frame and container are fastened by winding with high-strength tapes forming a multilayer power frame, and the container is connected to sealed supply pipelines and exhaust gases. The first layers of the power frame are made of winding tape of a smaller thickness of increased strength, and the subsequent layers of the power frame are made of tape of a larger thickness, while all layers of the power frame are made by winding with tension.
Для решения проблемы предлагается конструкция силовой части газостата (рама, контейнер), выполненные с обмоткой из ленты переменной толщины. Первые слои, на которые приходится максимальные напряжения, выполняются лентой меньшей толщины и повышенной (максимальной - 3П) группой прочности, которые ведутся с максимальным натяжением, последующие (с 15…20-го слоя) можно выполнять лентой большей толщины и меньшей (1П или 2П) прочности, которая несколько дешевле, а так как общая масса ленты составляет % от общей массы конструкции, то получается значительная экономия стоимости изготовления.To solve the problem, the design of the power part of the gas thermostat (frame, container) is proposed, made with a winding of tape of variable thickness. The first layers, which account for the maximum stresses, are made with a tape of a smaller thickness and an increased (maximum - 3P) strength group, which are carried out with maximum tension, the subsequent (from the 15th ... 20th layer) can be made with a tape of a larger thickness and less (1P or 2P ) strength, which is somewhat cheaper, and since the total mass of the tape is% of the total mass of the structure, a significant saving in manufacturing costs is obtained.
Технический результат заключается:The technical result is:
- в оптимизации намотки контейнера газостата, исключающей обрывы ленты при намотке, в равномерном распределении напряжений по слоям намотанной ленты,- in optimizing the winding of the gas thermostat container, excluding breaks in the tape during winding, in the uniform distribution of stresses across the layers of the wound tape,
- в повышении надежности работы газостата из-за отсутствия в обмотке контейнера газостата критических напряжений, и как следствие, в высокой надежности и большом сроке службы,- to increase the reliability of the gas thermostat due to the absence of critical voltages in the winding of the gas thermostat container, and as a result, high reliability and a long service life,
- в применении в первых слоях высокопрочной ленты группы 3П, но меньшей толщины и в последующих слоях приваривая встык к ней ленту менее прочную (группы 1П, 2П), но большей толщины достигаются минимальные габариты и масса контейнера и, как следствие, снижение стоимости изготовления.- in the application in the first layers of a high-strength tape of group 3P, but of a smaller thickness and in subsequent layers, butt welding of a tape less durable (groups 1P, 2P), but of a greater thickness, the minimum dimensions and weight of the container are achieved and, as a result, lower manufacturing costs.
Предлагаемый газостат изображен на графических материалах, где на фиг.1 показан газостат с контейнером в разрезе, а на фиг.2 в качестве информационного материала показан газостат с контейнером, выбранный в качестве прототипа.The proposed thermostat is shown in graphical materials, in which Fig. 1 shows a gas thermostat with a container in section, and Fig. 2 as an information material shows a gas thermostat with a container, selected as a prototype.
Контейнер 1 газостата (фиг.1) имеет трехвтулочный сердечник, скрепленный высокопрочной лентой 2. Первые слои ленты 2 выполнены лентой группы 3П толщиной 0,5…0,8 мм, последующие слои ленты 2 выполнены лентой толщиной 1 мм и шириной 5 мм группы прочности 2П. По торцам ленту 2 удерживают фланцы: верхний 3 и нижний 4. Контейнер 1 герметично закрыт пробками: верхней 5 и нижней 6. В нижней пробке 6 выполнены газовые вводы 7 и 8, а также токоподводы 9 для печной вставки. Усилие от внутреннего давления в контейнере 1 передается через пробки 5, 6 на раму 10. Газовый привод газостата содержит компрессор 11 с гидроприводом 12, системой управления 13 с подводом газа от газовой станции 14 и теплообменным аппаратом 15 с подводом 16 и отводом 17 охлаждающей воды.The container 1 of the gas thermostat (Fig. 1) has a three-core core fastened with high-
Контейнер 1 газостата с трехвтулочным сердечником и обмоткой из лент из высокопрочной стали выполнен следующим образом.The container 1 of the gas bath with a three-core core and a winding of tapes made of high strength steel is made as follows.
На втулки намотана высокопрочная лента 2.
Намотка лент осуществляется следующим образом.Winding tapes is as follows.
Рулон из высокопрочной ленты (например, сталь 65Г) толщиной 0,5-0,8 мм, определяемой из формул (1, 2), наматывается до 15-20 слоев по заранее составленной программе намотки между верхним 3 и нижним 4 фланцами на предварительно собранные втулки контейнера 1. После того как рулон оканчивается, производится сварка встык торца ленты со следующей лентой большей толщины, например 1 мм. После чего производится дальнейшая намотка ленты большей толщины по заранее составленной программе намотки. После намотки ленты последний слой ленты (ее конец) фиксируется (закрепляется). Все намотанные слои выполнены с натяжением.A roll of high-strength tape (for example, steel 65G) with a thickness of 0.5-0.8 mm, determined from formulas (1, 2), is wound up to 15-20 layers according to a pre-drawn winding program between the upper 3 and lower 4 flanges on pre-assembled container sleeves 1. After the roll ends, the butt of the end of the tape is welded with the next tape of greater thickness, for example 1 mm. After that, further winding of the tape of greater thickness is carried out according to a pre-compiled winding program. After winding the tape, the last layer of tape (its end) is fixed (fixed). All wound layers are tensioned.
Контейнер 1 герметично закрыт верхней 5 и нижней 6 пробками. В нижней пробке 6 выполнены газовые вводы 7, 8, а также токопровод 9 для печной вставки. Усилия от давления в контейнере 1 передается через пробки 5, 6 на силовую раму 10. К газовому подводу 7 нижней пробки 6 подведена трубка газовой системы управления 13. Через нее выполняется нагнетание газа в контейнер и вакуумирование в начале и в конце цикла газостатирования.The container 1 is hermetically sealed with the top 5 and bottom 6 plugs. In the
Таким образом, предлагаемый газостат с контейнером, имеющим двух- или трехвтулочный сердечник, скрепленный высокопрочной лентой переменной толщины, позволяет:Thus, the proposed gas thermostat with a container having a two- or three-sleeve core, fastened with a high-strength tape of variable thickness, allows you to:
- производить намотку высокопрочной лентой по оптимальным значениям напряжений;- winding with high strength tape at optimal voltage values;
- исключить в первых слоях суммарные критические напряжения, приводящие к обрыву ленты;- exclude in the first layers the total critical stresses leading to breakage of the tape;
- повысить надежность и срок службы оборудования;- increase the reliability and service life of equipment;
- создавать силовую часть газостата (контейнер, раму) оптимальных размеров и минимальной массой;- create the power part of the gas thermostat (container, frame) of optimal size and minimum weight;
- снизить себестоимость изготовления оборудования.- reduce the cost of manufacturing equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102507/02A RU2455113C1 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | Gasostatic extruder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102507/02A RU2455113C1 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | Gasostatic extruder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2455113C1 true RU2455113C1 (en) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011102507/02A RU2455113C1 (en) | 2011-01-25 | 2011-01-25 | Gasostatic extruder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2455113C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU633748A1 (en) * | 1976-01-08 | 1978-11-25 | Предприятие П/Я А-7697 | Press bedplate |
| RU2166409C1 (en) * | 2000-11-08 | 2001-05-10 | Губенко Лев Анатольевич | Autoclave power module |
| WO2001052977A1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-26 | Strecon A/S | Forming tool for a pressable material |
| EP1345713B1 (en) * | 2000-11-28 | 2006-02-22 | Avure Technologies AB | Hydraulic press with pressure cell with a tray which consists of prestressed lamellas |
-
2011
- 2011-01-25 RU RU2011102507/02A patent/RU2455113C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU633748A1 (en) * | 1976-01-08 | 1978-11-25 | Предприятие П/Я А-7697 | Press bedplate |
| WO2001052977A1 (en) * | 2000-01-18 | 2001-07-26 | Strecon A/S | Forming tool for a pressable material |
| RU2166409C1 (en) * | 2000-11-08 | 2001-05-10 | Губенко Лев Анатольевич | Autoclave power module |
| EP1345713B1 (en) * | 2000-11-28 | 2006-02-22 | Avure Technologies AB | Hydraulic press with pressure cell with a tray which consists of prestressed lamellas |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КРИВОНОС Г.А. и др. Процессы и оборудование для газостатической обработки. - М.: Металлургия, 1994. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2582326C2 (en) | Flexible tube with variable mechanical properties and method of making same by continuous heat treatment | |
| KR102293634B1 (en) | Fluid heaters, fluid control devices, and methods of making fluid heaters | |
| CN109992825B (en) | Boiler four-tube real-time service life assessment method considering wall thickness reduction and overheating influence | |
| CA2924927C (en) | Heat treated coiled tubing | |
| JP2012219881A (en) | Pressure vessel | |
| US20180283588A1 (en) | Termination of a flexible pipe | |
| KR20160043034A (en) | Remaining-service-life evaluation method for metal pipe suffering from creep damage | |
| RU2455113C1 (en) | Gasostatic extruder | |
| CN108825777B (en) | Cylinder structure of prestressed ultrahigh-pressure wire winding container | |
| JP5279747B2 (en) | Hollow metal member reinforcement structure and hollow metal member reinforcement method | |
| JP2014505213A (en) | Reduction of residual stress in welding | |
| JP4671819B2 (en) | Method for reinforcing high-temperature hollow member | |
| CN109420884B (en) | Preparation method of wear-resistant pipeline for uniform wear of concrete pump truck | |
| CN104923907B (en) | Friction welding method of the water heater sacrificial anode on Continuous Drive Friction Welding machine | |
| RU2393057C2 (en) | Gasostatic extruder | |
| Zhou et al. | Finite element modelling of welding residual stress and its influence on creep behavior of a 2.25 cr-1mo-0.25 v steel cylinder | |
| RU2578291C2 (en) | Method of producing bimetal string | |
| Tarayevs' kyy | Evaluation of circular welds strength capacity with corrosive defects | |
| Trojnacki et al. | Numerical verification of analytical solution for autofrettaged high-pressure vessels | |
| Cho et al. | Failure Analysis of Stress Reliever in Heat-Transport Pipe of District Heating System | |
| WO2015166438A1 (en) | Tubes for high temperature industrial application and methods for producing same | |
| CN102494195A (en) | Steel structured pipeline and preparing and evaluating method thereof | |
| Felkowski et al. | Analysis of superheater tubes failure | |
| JP5903120B2 (en) | Creep damage evaluation method | |
| GB2576366A (en) | A method of manufacturing mechanically lined pipe for reeling and bending applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140126 |