Инженерная задачка - многоразовый затвор на давление 150 МПа

Вынос мозга =(
 

_B1_

опытный

техника наука
Сабж.
Имеется цилиндрическая сборка диаметром 50 миллиметров.
Имеется труба, в которую надо вставить вышеуказанную сборку.
Рабочее давление в трубе достигает 150 МПа (1500 атм), высокотемпературные продукты сгорания.

С передачей усилия особых проблем нет. Проблемы с тем, как это загерметизировать (ну или создать узел запирания-герметизации, если эти функции выполняет одна конструкция).
- сборка/разборка не должна превышать по времени нескольких минут.
- необходимо обеспечить герметичность соединения (время выдержки - до десяти секунд).
- при этом уплотняющие элементы должны быть многоразовыми.
- при этом необходимо обойтись без массивного литья - преимущественно токарные и фрезерные работы.


Фланцевое соединение с металлической (медной) торцевой прокладкой отвергнуто по причине одноразовости прокладки (требуется отжиг после каждого использования).

Самоуплотняющееся под давлением сальниковое уплотнение с набором чередующихся металлических и резиновых колец пока не отвергнуто, но существуют опасения в его работоспособности. В Ануриеве с ростом давления увеличивается количество резиновых колец, значит каждое кольцо держит определенный перепад давления. Если поставить с десяток колец, есть опасение что перепад в 150 МПа будет последовательно пробивать кольца одно за другим до победного конца... Кроме того, извлечение такого уплотнения тоже обещает быть весьма увлекательным занятием.

Есть мысль использовать торцевую резиновую прокладку, обжимаемую до предела. Вопрос в том, выдержит ли предварительно обжатая до упора резина такой перепад, и как сделать так чтобы выдержала...

Еще мысль - заполнить промежуточный объем жидкостью. Вязкость у неё поболе, и со сплошностью проблем нет - через щели того же размера жидкость газом выдавливаться будет достаточно долго... Но это существенное усложнение конструкции...

Еще идеи?

P.S.
Интересно, как уплотняются безгильзовые артиллерийские системы? Давление там того же порядка... правда время работы на один-два порядка меньше.
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  7.07.0
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
_B1_> Интересно, как уплотняются безгильзовые артиллерийские системы? Давление там того же порядка... правда время работы на один-два порядка меньше.
А почему безгильзовые?
Поршневой гаубичный затвор и гильза для раздельного заряжания. Гильза раздуваясь обтюрирует за счёт большой поверхности.
Лучше готовый узел у вояк купить подходящего калибра.
 3.0.103.0.10
+
-
edit
 

_B1_

опытный

S.I.> А почему безгильзовые?
S.I.> Поршневой гаубичный затвор и гильза для раздельного заряжания. Гильза раздуваясь обтюрирует за счёт большой поверхности.
S.I.> Лучше готовый узел у вояк купить подходящего калибра.

Ну дык.. гильза - суть одноразовый уплотняющий элемент, от которого хотелось бы избавиться...
Хм... хотя, такой элемент с большой площадью, наверное,отжигать не обязательно - можно использовать как есть... Надо над этим подумать.

А готовый узел купить - не вариант. Специфика серьезная... да и денег жалко :)
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  7.07.0
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
_B1_> Ну дык.. гильза - суть одноразовый уплотняющий элемент, от которого хотелось бы избавиться...
Артиллерийская гильза - многоразовый элемент. Особенно при раздельном гильзовом заряжании. Их собирают, меняют капсул и снова используют без отжига. Даже в охотничьем ружье гильза - многоразовый обтюрирующий элемент.
Если хочется чего посложнее - посмотрите затворы орудий при картузном заряжании.
_B1_> А готовый узел купить - не вариант. Специфика серьезная... да и денег жалко :)
Ну ясно, но на этом принципе можно своё измыслить ;)
 3.0.103.0.10
+
-
edit
 

_B1_

опытный

_B1_>> Ну дык.. гильза - суть одноразовый уплотняющий элемент, от которого хотелось бы избавиться...
S.I.> Артиллерийская гильза - многоразовый элемент. Особенно при раздельном гильзовом заряжании. Их собирают, меняют капсул и снова используют без отжига. Даже в охотничьем ружье гильза - многоразовый обтюрирующий элемент.
S.I.> Если хочется чего посложнее - посмотрите затворы орудий при картузном заряжании.

Угу... понятно. Спаисбо, думаю дальше.
Мысли невеселые. Задний торец сборки занят - силовая нагрузка идет только на кольцевой участок заднего торца. Гильзу или её аналог сделать вряд ли удастся. В отличие от артиллерии рост давления плавный и равномерный по объему - то есть гильзу не успеет раздуть - газ сразу пойдет под неё.

Видимо, придется все таки делать торцевое уплотнение. Может быть линзовое, если технология позволит... В конце концов, для надежной герметизации материал прокладки должен быть не мягким - а всего лишь мягче материала деталей затвора, так ведь? То есть если фланцы закалить на нужную глубину - между ними нормально и надежно будет без проблем зажиматься и медная прокладка, даже нагартованная, и алюминиевая, и даже из мягкой стали. Верно?
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  7.07.0
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
_B1_> Видимо, придется все таки делать торцевое уплотнение. Может быть линзовое, если технология позволит... В конце концов, для надежной герметизации материал прокладки должен быть не мягким - а всего лишь мягче материала деталей затвора, так ведь? То есть если фланцы закалить на нужную глубину - между ними нормально и надежно будет без проблем зажиматься и медная прокладка, даже нагартованная, и алюминиевая, и даже из мягкой стали. Верно?
Сложно без чертежа..
Да желательно использовать технологическое давление для прижатия уплотнения - так что линзовое стальное. По ГОСТ 10493-81 есть до 100МПа, что довольно близко к Вашему.
 3.0.103.0.10

Invar

опытный
★☆

_B1_> .... Может быть линзовое, если технология позволит... В конце концов, для надежной герметизации материал прокладки должен быть не мягким - а всего лишь мягче материала деталей затвора, так ведь? То есть если фланцы закалить на нужную глубину - между ними нормально и надежно будет без проблем зажиматься и медная прокладка, даже нагартованная, и алюминиевая, и даже из мягкой стали. Верно?

Не совсем. Металлические прокладки одноразовые не столько из-за физической невозможности уплотнять по ...дцатому разу в нагартованном состоянии, сколько из-за неохоты играть в лотерею (русскую рулетку ;) ) . Про алюминий не знаю , низкоуглеродистая нержавейка используется довольно широко.
Лучше других аргументов и доводов мировоззрение защищает полиция (с) С. Лем Все самые большие глупости на свете делаются с серьезным выражением лица Тот самый  
MD Serg Ivanov #08.05.2009 17:46
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
Почитайте:
Электронные каталоги TechnoCAD Glass"Арматура и элементы трубопроводов для специфицирования аксонометрических схем трубопроводных систем на давления свыше 100 кгс/см2" Каталоги КИП и А Каталоги МТ до 100 кгс/см2 Каталоги ОВК Электронные каталоги включают с
15. ОСТ 26-2017-76. Детали трубопроводов на 2500 кгс/см2. Концы присоединительные резьбовые.-МИНХИМПРОМ, 1983.

16. ОСТ 26-2019-76. Детали трубопроводов на 2500 кгс/см2. Фланцевые соединения со сферической линзой.-МИНХИМПРОМ, 1983.

16.1. ОСТ 26-2019-76. Фланец резьбовой

16.2. ОСТ 26-2019-76. Фланец глухой

16.3. ОСТ 26-2019-76. Линза сферическая

17. ОСТ 26-2020-76. Детали трубопроводов на 2500 кгс/см2. Соединения фланцевые с коническими линзами.-МИНХИМПРОМ, 1983.

17.1. ОСТ 26-2020-76. Фланец резьбовой

17.2. ОСТ 26-2020-76. Фланец глухой

18. ОСТ 26-2021-76. Детали трубопроводов на 2500 кгс/см2. Линзы уплотнительные конические.-МИНХИМПРОМ, 1983.

18.1. Линзы уплотнительные конические со сквозным отверстием на Pраб.2500 кгс/см2
 3.0.103.0.10
+
-
edit
 
_B1_> Ну дык.. гильза - суть одноразовый уплотняющий элемент, от которого хотелось бы избавиться...
_B1_> Хм... хотя, такой элемент с большой площадью, наверное,отжигать не обязательно - можно использовать как есть... Надо над этим подумать.
А что-то типа уплотнительных колец на цилиндрах ДВС? Паз овальной формы и цилиндрическоо сечения кольцо. Давление усиливается - кольцо вжимает всё глубже, в более узкую часть паза. Само пружинящее, то есть, после снятия давления возвращается само. Ну и как обычно, необязательно юзать одно, можно несколько..
 7.07.0
BG varban #12.05.2009 17:42  @Serg Ivanov#08.05.2009 11:20
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★★
S.I.> Артиллерийская гильза - многоразовый элемент. Особенно при раздельном гильзовом заряжании. Их собирают, меняют капсул и снова используют без отжига. Даже в охотничьем ружье гильза - многоразовый обтюрирующий элемент.

В порядке придирки :)

Артиллерийская гильза - многоразовый элемент только в случае раздельно-гильзовом заряжании. Иначе приходится калибровать дульцо.

Гилза из выстрела с раздельным заряжанием тоже приходится калибровать, если у нее есть поперечные гофры (улучшают экстракцию) и если она - длинная и тонкая.

Пример - гильзу к 122 мм гаубице Д-30 следует калибровать перед каждым снаряжением.
А вот гильза к 160 мм миномету обр. 1943 года - нет. Там всего 1/3 из мин идет с гильзами, положено использовать три раза каждую гильзу, не отходя от кассы прямо на огневой позиции, проверка - только на глаз.

На вопрос почему такая разница можно получить ответ, рассмотрев гильзы - одна длинная, а вторая - короткая. И давление различается раза в два-три - у миномета в районе тонны.

Для случая нужно использовать деталь с деформациями строго в эластической области.

Вариант затворов с обтюратором рассматривали, я вижу.

Кстати, следует иметь ввиду, что орудийный затвор не обеспечивает герметичность, а всего лишь уплотнение. Часть газов прорываются назад все равно. Но их обычно не заметно из-за отката :)
 7.07.0

varban

администратор
★★★★
_B1_> Интересно, как уплотняются безгильзовые артиллерийские системы? Давление там того же порядка... правда время работы на один-два порядка меньше.

Обтюратор. Резино-металлическая деталь, поджимаемая дном в процессе нарастания давления.
А в начале XX века - кожанный манжет, заполненный бараньим жиром, тоже поджимаеный дном.
 7.07.0
MD Serg Ivanov #12.05.2009 18:55  @varban#12.05.2009 17:42
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
varban> В порядке придирки :)
Спорить не буду :)
 3.0.103.0.10

varban

администратор
★★★★
varban> Обтюратор.

Схемы кое-какие нашел у себя на винте. К сожалению, без ссылок:





 1.0.154.651.0.154.65
RU AleX413 #15.05.2009 05:57  @Bredonosec#08.05.2009 18:14
+
-
edit
 

AleX413

опытный

Bredonosec> А что-то типа уплотнительных колец на цилиндрах ДВС?
Не годится. ДВС во-1 совсем не герметичен (толстый шланг вентиляции картера видели?), во-2 там еще и масло со стенок на кольцах...

_B1_> Рабочее давление в трубе достигает 150 МПа (1500 атм), высокотемпературные продукты сгорания.
Вы еще тепловой поток при этих условиях прикиньте... Какая там резина, металл оплавится, не говоря за упругости и все такое...
Вот, кстати, а почему не сделать "самовосстанавливающуюся" прокладку, допустим шайбу из свинца. В смысле на каждый цикл новую, но предусмотреть сбор и переплавку старых. И пускай плавится, лишь бы из резьб выдуть не успевало. А там из стенок теплоотвод куда-нибудь - может и не все расплавится.
Просто не совсем понятна задача... Что за установка, как часто ее надо использовать...
 3.0.103.0.10
+
-
edit
 

Serg Ivanov

аксакал
★☆
_B1_> Рабочее давление в трубе достигает 150 МПа (1500 атм), высокотемпературные продукты сгорания.
В Вашем случае надо выполнять-
ПБ 10-115-96
дабы не попасть под статью УК..
1.2.1. Проекты сосудов и их элементов (в том числе запасных частей к ним), а также проекты их монтажа или реконструкции должны выполняться специализированными организациями.
 3.0.103.0.10

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru