ТРУБЧАТЫЙ КОРПУС ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к полым изделиям из полимерных материалов и может быть использовано в трубчатых корпусах из композиционных материалов, имеющих элементы жесткости и посадочные поверхности под стыкуемые детали, в частности в корпусах фильтров для очистки жидкостей.

К трубчатым корпусам из композиционного материала предъявляются повышенные требования по жесткости, прочности и надежности конструкции, обеспечению эффективности функционирования в составе изделий в течение продолжительного времени без нарушения герметичности, потери свойств материала и выхода из строя.

Известен трубчатый корпус из композиционного материала, содержащий скрепленный с ним опорный кольцевой элемент с переходной зоной, внутреннюю посадочную коническую поверхность под стыкуемую деталь с кольцевым уплотнением и упорный кольцевой паз под закладные элементы для ее фиксации (патент РФ 2038522, МПК F 16 L 47/00, 1995).

Известна труба из композиционного материала с кольцевыми ребрами жесткости с установленными кольцевыми вставками под каждым из ребер жесткости, скрепленными с внутренним слоем (авторское свидетельство СССР 1054623, МПК F 16 L 9/12, 1983).

Известна также труба из композиционного материала с опорными кольцевыми поясами с переходными зонами и элементами крепления (авторское свидетельство СССР 1695017, МПК F 16 L 9/12, 1991).

Общими недостатками известных трубчатых корпусов из композиционных материалов являются расположение внутренних посадочных конических поверхностей под стыкуемую деталь с кольцевым уплотнением непосредственно на стенке трубчатого корпуса с размещением упорного кольцевого паза в их зонах, выполняемого механической обработкой, приводящей к перерезанию слоев стенки и нарушению ее сплошности и герметичности, что приводит к выходу трубчатого корпуса из строя при постановке закладных элементов в кольцевой паз, ослабленные слои материала по боковым поверхностям которого испытывают неравномерные давления от нагрузки и скалываются, что приводит к выходу корпусов из строя без возможности их восстановления. Формообразование трубчатого корпуса с упорным кольцевым пазом непосредственно на специальной оправке усложняет его изготовление, усложняется конструкция оправки, увеличиваются затраты и стоимость изделий, что является неприемлемым для их производства.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа по совокупности существенных признаков, является трубчатый корпус из композиционного материала по патенту РФ 2038522.

Основной задачей является создание трубчатого корпуса из композиционного материала с устранением отмеченных недостатков, обладающего повышенной эффективностью при промышленном применении.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение прочности и надежности трубчатого корпуса из композиционного материала, герметичности в местах соединений со стыкуемыми деталями. Основная задача решена и технический результат достигнут за счет изменения конструкции трубчатого корпуса, расположения и геометрии опорного кольцевого элемента, иного принципа подхода к обеспечению герметизации по внутренней посадочной конической поверхности.

Для этого в трубчатом корпусе из композиционного материала, содержащем скрепленный с ним опорный кольцевой элемент с переходной зоной, внутреннюю посадочную коническую поверхность под стыкуемую деталь с кольцевым уплотнением и упорный кольцевой паз под закладные элементы для ее фиксации, опорный кольцевой элемент размещен внутри трубчатого корпуса, охватывающего его по наружной поверхности, упорный кольцевой паз и внутренняя посадочная коническая поверхность под стыкуемую деталь выполнены на внутренней поверхности опорного кольцевого элемента, причем упорный кольцевой паз размещен на наибольшем диаметре внутренней посадочной конической поверхности, а в переходной зоне со стороны ее наименьшего диаметра выполнен кольцевой цилиндрический поясок для базирования кольцевого уплотнения стыкуемой детали. Опорный кольцевой элемент может быть снабжен кольцевой гофрой с внутренним профилем, соответствующим профилю упорного кольцевого паза, выполненной по месту его расположения. На опорном кольцевом элементе по его профилю может быть установлена и упруго поджата к нему стенкой корпуса кольцевая прокладка из упруго-эластичного материала типа резины.

Отличительными особенностями предложенного трубчатого корпуса из композиционных материалов являются следующие признаки:
- размещение опорного кольцевого элемента внутри трубчатого корпуса с охватом его по наружной поверхности стенкой корпуса;
- выполнение упорного кольцевого паза и внутренней посадочной конической поверхности под стыкуемую деталь на внутренней поверхности опорного кольцевого элемента;
- размещение упорного кольцевого паза на наибольшем диаметре внутренней посадочной конической поверхности;
- выполнение в переходной зоне со стороны наименьшего диаметра опорного кольцевого элемента кольцевого цилиндрического пояска для базирования кольцевого уплотнения стыкуемой детали;
- снабжение опорного кольцевого элемента кольцевой гофрой;
- выполнение опорного кольцевого элемента с профилем канавки кольцевой гофры, соответствующим профилю упорного кольцевого паза и месту его расположения;
- наличие на опорном кольцевом элементе по его профилю упруго поджатой к нему стенкой корпуса кольцевой прокладки из упруго-эластичного материала типа резины.

Указанные отличительные признаки являются существенными, так как каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижение нового технического результата. Выполнение опорного кольцевого элемента с размещением внутри трубчатого корпуса из композиционного материала позволяет надежно закрепить его стенкой корпуса с охватом по наружной поверхности, что исключает отрыв и обеспечивает поджатие опорного элемента к стенке трубчатого корпуса от воздействия массы стыкуемой детали вдоль оси по вертикали. Кроме этого, повышается технологическая возможность производственного изготовления трубчатых корпусов из композиционного материала на более прогрессивной оснастке. Выполнение упорного кольцевого паза и внутренней посадочной конической поверхности на опорном кольцевом элементе исключает перерезание стенки трубчатого корпуса при механической обработке, сохраняет целостность слоев стенки трубчатого корпуса, повышается эффективность надежного закрепления стыкуемой детали. Наличие кольцевого цилиндрического пояска для базирования кольцевого уплотнения стыкуемой детали на опорном кольцевом элементе повышает надежность герметизации стыковки стыкуемой детали за счет исключения влияния упругих деформаций стенки трубчатого корпуса при внутреннем давлении. Размещение кольцевого паза на наибольшем диаметре внутренней посадочной конической поверхности уменьшает влияние внутренних напряжений от постановки закладных элементов на изменение геометрического положения кольцевого цилиндрического пояска, находящегося во взаимодействии с базируемым по нему кольцевым уплотнением стыкуемой детали, что повышает надежность герметизации. Выполнение опорного кольцевого элемента с гофрой по месту расположения упорного кольцевого паза позволяет изготавливать опорный кольцевой элемент из вальцуемого листового материала, что уменьшает расход материалов. Надежность герметизации и прочности закрепления опорного кольцевого элемента в трубчатом корпусе может быть повышена за счет размещения между ними кольцевой прокладки из упруго-эластичного материала.

Указанные отличительные признаки являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналогах и прототипе не обнаружено, что позволяет характеризовать предложенное техническое решение соответствующим критерию "новизна".

Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу создания трубчатого корпуса из композиционного материала и достичь новый технический результат, что характеризует предложенное техническое решение существенными отличиями от известного уровня техники, аналогов и прототипа. Новое техническое решение является результатом проектирования и опытно-конструкторских работ и творческого вклада без использования стандартизованных решений или рекомендаций в данной области техники, является неочевидным и прогрессивным, соответствует критерию "изобретательный уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами с кратким их описанием.

На фиг.1 представлен трубчатый корпус из композиционного материала, общий вид, на фиг.2 - опорный кольцевой элемент с охватывающей его стенкой корпуса в увеличенном масштабе, на фиг.3 - вариант опорного кольцевого элемента с кольцевой гофрой.

Более подробное описание сущности изобретения с указанием позиций элементов и деталей на чертежах состоит в следующем. Трубчатый корпус 1 из композиционного материала содержит скрепленный с ним опорный кольцевой элемент 2 с переходной зоной 3, внутреннюю посадочную коническую поверхность 4 под стыкуемую деталь 5 с кольцевым уплотнением 6 и упорный кольцевой паз 7 под закладные элементы 8 для ее фиксации. Опорный кольцевой элемент 2 представляет собой отдельную металлическую деталь, размещенную внутри трубчатого корпуса 1, охватывающего его по наружной поверхности 9. Упорный кольцевой паз 7 и внутренняя посадочная коническая поверхность 4 под стыкуемую деталь 5 выполнены на внутренней поверхности опорного кольцевого элемента 2, причем упорный кольцевой паз 7 размещен на наибольшем диаметре внутренней посадочной конической поверхности 4. В переходной зоне 3 опорного кольцевого элемента 2 со стороны наименьшего диаметра внутренней посадочной конической поверхности 4 выполнен кольцевой цилиндрический поясок 10 для базирования кольцевого уплотнения 6 стыкуемой детали 5. Опорный кольцевой элемент 2 может быть снабжен кольцевой гофрой 11 с внутренним профилем, соответствующим профилю упорного кольцевого паза 7 по месту его расположения.

На опорном кольцевом элементе 2 по его профилю может быть установлена и упруго поджата к нему стенкой корпуса 1 кольцевая прокладка 12 из упруго-эластичного материала типа резины. Трубчатый корпус 1 из композиционного материала может быть изготовлен намоткой ленты из однонаправленных нитей стекловолокон, пропитанных полимерным связующим (условно не показано).

Функционирование трубчатого корпуса 1 из композиционного материала заключается в восприятии им осевых нагрузок и давления очищаемой жидкости, соответственно его стенкой и закрепленным в нем опорным кольцевым элементом 2, от воздействия на внутреннюю посадочную коническую поверхность 4 и упорный кольцевой паз 7 стыкуемой деталью 5 и закладными элементами 8, а кольцевым уплотнением 6 на кольцевой цилиндрический поясок 10.

Проведенные испытания трубчатого корпуса из композиционного материала, изготовленного с использованием нового технического решения, показали положительные результаты.

Таким образом, новое техническое решение в совокупности предложенных существенных признаков превосходит известный уровень техники аналогов и прототип, обладает новыми свойствами, обеспечивающими новый положительный эффект, соответствует критерию "промышленная применимость", т.е. уровню изобретения.

Следует отметить, что объем предлагаемого изобретения следует понимать шире, чем то конкретное выполнение, приведенное в описании, формуле и чертежах. Форма выполнения изобретения представляет собой только возможные предпочтительные варианты его осуществления, могут быть различные комбинации в отношении формы, размеров и расположения отдельных элементов, если все это не выходит за пределы объема технического решения, изложенного в пунктах формулы.