Сосуды, работающие под давлением, и способы их изготовления с использованием аддитивной технологии - RU2016140472A
Код документа: RU2016140472A
Формула
1. Способ изготовления сосуда для удержания жидкости или газа при давлении, которое существенно отличается от внешнего давления, включающий создание герметичной конструкции внешней стенки с одним, как минимум, клапаном, который работает как впускное и выпускное устройство, с использованием технологии послойной печати путем наложения слоя на слой, и создание внутренней несущей конструкции указанной внешней стенки при помощи процесса послойной печати для поддержания указанной внешней стенки для того, чтобы указанный сосуд мог выдерживать перепад высоких давлений между внутренней и внешней средой указанного сосуда.
2. Способ изготовления сосуда для удержания жидкости или газа при давлении, которое существенно отличается от атмосферного давления, включающий создание герметичной конструкции внешней стенки, как минимум, с одним отверстием, которое является впускным и выпускным устройством; и
создание, по крайней мере, одной опорной связи внутри указанной конструкции внешней стенки для ее поддержания, причем указанная, как минимум, одна опорная связь располагается таким образом, чтобы выполнять, по крайней мере, одну из функций распределения и снижения сил давления, приложенных к указанной конструкции внешней стенки,
при этом создание указанной, по крайней мере, одной опорной связи внутри сосуда обеспечивает прочное соединение между стенками сосуда, которое допускает воздействие значительно большего высокого давления на сосуд, чем в том же сосуде, но без указанной как минимум, одной опорной связи.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в указанное, по крайней мере, одно отверстие вмонтирован клапан.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанную конструкцию внешней стенки и, по крайней мере, одну опорную связь изготавливают путем применения аддитивной технологии.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что метод аддитивной технологии изготовления выбирают из группы, состоящей из следующих операций: экструзионного накладывания слоев расплавленного материала, электроннолучевое моделирование, прямое лазерное спекание металлов, электроннолучевая плавка, селективное лазерное плавление, лазерное спекание порошковых компонентов, селективное лазерное спекание.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что для изготовления сосуда используют один или более материалов, выбранных из синтезированных материалов, керамики, металлопорошков и порошков металлических сплавов, термопластиков, глин, графена, композиционных углеродов, бумаги и фольги.
7. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанная, по крайней мере, одна опорная связь выполнена наложением слоя на слой вместе с указанной внешней конструкцией во время одиночного процесса послойной печати.
8. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанная, по крайней мере, одна опорная связь имеет одну из следующих форм: спицы, струны, иглы, цепи, диска, пластины, стержня, винтообразные и сложные профилированные конструкции, трубы, многогранники, ячейки в виде многогранных труб, сотовых конструкций и внутренних несущих конструкций в виде сот.
9. Способ по п.2, отличающийся созданием центрального поддерживающего элемента внутри конструкции внешней стенки сосуда, причем данный элемент имеет полость и, по крайней мере, одно отверстие для прохождения жидкости или газа между указанной полостью и внутренней средой сосуда, а указанная, по крайней мере, одна опорная связь подсоединена одним концом к внешней стороне указанного центрального поддерживающего элемента, а вторым концом - к внутренней стороне указанной внешней стенки.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что указанный центральный поддерживающий элемент включает в себя первый конец, на котором установлен клапан для жидкости или газа, контактирующей с указанной полостью, и второй конец, которым он заходит во внутреннюю часть сосуда.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что, при имеющемся первом клапане, устанавливают второй клапан в сосуде, с возможностью сообщения указанной полости указанного центрального поддерживающего элемента с обоими клапанами, при этом
один из указанных первого и второго клапанов разрешает только одно, наполнять сосуд жидкостью или газом или спускать их из сосуда, а другой из указанных первого и второго клапанов разрешает соответственно только другое, наполнять сосуд жидкостью или газом или спускать ее из сосуда.
12. Способ по п.9, отличающийся тем, что форма указанной полости позволяет выборочно сообщаться с внешней средой сосуда в течение, по крайней мере, одного из процессов наполнения и спуска.
13. Способ по п.9, отличающийся созданием внутри сосуда внутренней несущей конструкции в виде сот с ячейками, где полость сформирована как часть указанной внутренней несущей конструкции и где указанная полость имеет форму, обеспечивающую контакт с внутренней средой внутри указанных ячеек указанной внутренней несущей конструкции.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что одна из указанных ячеек является указанным центральным поддерживающим элементом указанной внутренней несущей конструкции.
15. Способ по п.2, отличающийся созданием, по крайней мере, одной связи из множества закрытых ячеек, причем каждая из таких ячеек имеет, по крайней мере, одно отверстие для сообщения, по крайней мере, с одной из прилегающих ячеек указанного множества ячеек, и созданием, по крайней мере, одного центрального поддерживающего элемента с полостью и, по крайней мере, одного отверстия для сообщения между указанной полостью и внутренней средой сосуда, при этом указанный центральный поддерживающий элемент сформирован в виде одной из указанных ячеек, а указанное, по крайней мере, одно отверстие в указанном центральном поддерживающем элементе с указанным, по крайней мере, одним отверстием в указанных ячейках способствуют протоку жидкости или газа внутри сосуда.
16. Способ по п.2, отличающийся тем, что сосуд целиком выполнен с использованием только процесса трехмерной послойной печати.
17. Способ по п.2, отличающийся тем, что указанная конструкция внешней стенки сосуда выполнена более чем из одной части, которые затем собираются в сосуд.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что, по крайней мере, одна из указанных более одной частей указанной конструкции внешней стенки выполнена с использованием процесса клеевой намотки материала.
19. Способ по п.3, отличающийся изготовлением, по крайней мере, одного клапана отдельно для сборки в сосуде.
20. Способ по п.2, отличающийся тем, что сосуд, по крайней мере, частично выполнен из материала с использованием графена.
21. Способ по п.2, отличающийся тем, что сосуд представляет собой сегмент трубопровода для транспортировки жидкости или газа.
22. Способ по п.2, отличающийся тем, что сосуд имеет размер для помещения в него другого предмета помимо жидкости и газа, причем в указанной конструкции внешней стенки формируют отверстия такого размера, который позволяет продвижение предмета внутрь сосуда.
23. Способ изготовления сегмента трубопровода для транспортировки жидкости под давлением, причем указанный сегмент выполнен цилиндрической формы и имеет первый и второй открытые концы, при котором формируют герметичную конструкцию внешней стенки, формируют внутреннюю несущую конструкцию внутри стенки, включая множество ячеек, которые располагаются между первым и вторым открытыми концами сегмента, причем указанные ячейки сформированы таким образом, чтобы пропускать жидкость и газ через данный сегмент, и для создания опоры для конструкции внешней стенки для распределения перепада давления между внутренней средой и внешним давлением, которое оказывается на внешнюю сторону указанной внешней стенки,
формируют первое соединительное средство на первом открытом конце сегмента, сконструированного таким образом, чтобы подсоединить сегмент к одному из источников, подающих жидкость или газ, или к прилегающему сегменту трубопровда; и
формируют второе соединительное средство на втором открытом конце сегмента, сконструированного таким образом, чтобы подсоединить сегмент к одному из ресиверов жидкости или газа или к прилегающему сегменту трубопровода,
тем самым обеспечив создание указанной внутренней несущей конструкции внутри сегмента, что позволяет данному сегменту подвергаться более высокому перепаду давлений, чем для подобного сегмента без указанной внутренней несущей конструкции.
24. Способ по п.23, отличающийся тем, что указанная внешняя стенка и указанная внутренняя несущая конструкция изготовлены с использованием аддитивной технологии.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что указанная внутренняя несущая конструкция выполнена послойно вместе с указанной конструкцией внешней стенки только за один аддитивный процесс.
26. Способ по п.24, отличающийся тем, что для изготовления используют один из методов аддитивной технологии, приведенных далее: экструзионное накладывание слоев расплавленного материала, электроннолучевое моделирование, прямое лазерное спекание металлов, электроннолучевая плавка, селективное лазерное плавление, лазерное спекание порошковых компонентов, селективное лазерное спекание.
27. Способ по п.23, отличающийся тем, что сегмент формируют из одного или более материалов из группы, состоящей из синтезированных материалов, керамики, металлов и металлопорошков; термопластиков, глин; графена, углеродных составов, бумаги и фольги.
28. Способ по п.27, отличающийся тем, что сегмент частично формируют из гибкого пластичного материала.
29. Способ по п.23, отличающийся тем, что указанная внутренняя несущая конструкция состоит из множества поддерживающих связей, и каждая из этих связей может иметь форму спиц, струн, игл, цепей, дисков, пластин, стержней, спиралевидных и сложных профилированных конструкций, труб, многогранников, ячеистых конструкций и сотовых конструкций.
30. Способ по п.23, отличающийся тем, что указанные поддерживающие связи выполнены в виде ячеек, и указанные ячейки герметизированы, чтобы исключить сообщение жидкости или газа между ними.
31. Способ по п.23 отличающийся тем, что связи выполнены в виде ячеек с отверстиями для перемещения жидкости или газа.
32. Способ по п.23, отличающийся тем, что первое и второе соединительные средства взаимодействуют друг с другом.
33. Способ изготовления сосуда для жидкости или газа под давлением, существенно отличающимся от внешнего давления, включающий изготовление герметичной конструкции внешней стенки с одним, по крайней мере, клапаном, работающим, как минимум, в качестве одного впускного или выпускного устройства, при помощи трехмерной печати наложением слоя на слой с использованием принтера 3D,
создание в течение одного процесса трехмерной печати внутренней несущей конструкции внутри указанной конструкции внешней стенки через поддерживающие связи для распределения и снижения сил давления, оказываемого на указанную конструкцию внешней стенки, причем указанная внутренняя несущая конструкция имеет, по крайней мере, один центральный поддерживающий элемент,
и образование полости внутри указанного центрального поддерживающего элемента, которая сообщается с внутренней средой сосуда и выборочно - с внешней средой во время, по крайней мере, одного процесса наполнения и спуска.
34. Сосуд под давлением для удержания жидкости или газа при давлении, существенно отличающемся от внешнего, содержащий герметичную конструкцию внешней стенки с одним, по крайней мере, отверстием для функционирования, по крайней мере, как одно впускное или выпускное устройство, и,
по крайней мере, одну поддерживающую связь, присоединенную, по крайней мере, к первой и второй внутренним частям внешней стенки,
при этом, по крайней мере, одна поддерживающая связь снижает силы давления, приложенные на первую часть указанной внешней стенки за счет распределения указанного давления, ко второй части внешней стенки.
35. Сосуд, работающий под давлением для жидкости или газа при давлении, существенно отличающемся от внешнего, содержащий герметичную конструкцию внешней стенки с одним, по крайней мере, отверстием для функционирования, по крайней мере, как одно впускное и выпускное устройство,
центральный поддерживающий элемент с внутренней полостью для сообщения с внутренней средой сосуда и выборочного сообщения с внешней средой через указанное отверстие; и
по крайней мере, одну поддерживающую связь для поддержания указанной конструкции внешней стенки, причем эта, по крайней мере, одна поддерживающая связь подсоединена к внутренней части указанной конструкции внешней стенки и к указанному центральному поддерживающему элементу, при этом
указанная, по крайней мере, одна поддерживающая связь снижает силы давления, приложенные к первой части указанной внешней стенки за счет распределения этих сил давления через указанный центральный поддерживающий элемент ко второй части указанной конструкции внешней стенки.
36. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что в указанное, по крайней мере, одно отверстие вмонтирован клапан.
37. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что он изготовлен как одно целое, с указанной конструкцией внешней стенки и указанной, по крайней мере, одной поддерживающей связью.
38. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что он изготовлен из одного из материалов, а именно: синтезированных материалов, керамики, металла и металлопорошка, термопластика, глин, графена и углеродных составов, бумаги и фольги.
39. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что указанная, по крайней мере, одна поддерживающая связь выполнена в форме спиц, струн, игл, цепей, дисков, пластин, стержней, винтообразных и сложных профилированных конструкций, труб, многогранников, ячеек в виде труб или многогранников, комплексных ячеистых конструкций и конструкций в виде сот для формирования внутренней несущей конструкции.
40. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что указанная конструкция внешней стенки сформирована отдельно от указанной, по крайней мере, одной поддерживающей связи.
41. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что указанная конструкция внешней стенки, по крайней мере, частично сформирована методом клеевой намотки материала из композитных материалов.
42. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что указанная конструкция внешней стенки, по крайней мере, частично изготовлена из графена.
43. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что его конфигурация рассчитана на использование в автомобиле, при этом форма указанной конструкции внешней стенки выполнена таким образом, чтобы занять предварительно заданное положение внутри автомобиля.
44. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что в сосуде выполнено герметизируемое отверстие, которое позволяет поместить в сосуд, кроме жидкости или газа, один или более предметов.
45. Сосуд под давлением по п.44, отличающийся тем, что, в указанное отверстие вмонтирован клапан.
46. Сосуд под давлением по п. 44, отличающийся тем, что, он включает в себя, по крайней мере, один клапан, а указанное отверстие расположено отдельно от указанного клапана.
47. Сосуд под давлением по п.35, отличающийся тем, что сосуд представляет собой сегмент трубопровода для транспортировки жидкости или газа, при этом указанная конструкция внешней стенки включает в себя первый и второй открытые концы, а сосуд содержит первое соединительное средство, располагаемое рядом с указанным первым открытым концом для подсоединения сегмента к одному из прилегающих сегментов трубопровода или к источнику жидкости или газа, и второе соединительное средство, располагаемое рядом с указанным вторым открытым концом, предназначенное для подсоединения сегмента к одному из прилегающих сегментов трубопровода или к ресиверу жидкости иди газа.
48. Сегмент трубопровода для транспортировки жидкости или газа под давлением, существенно отличающегося от внешнего давления, с открытым первым и вторым концами содержащий герметичную конструкцию внешней стенки и внутреннюю несущую конструкцию для того, чтобы защитить указанную внешнюю стенку от воздействия разницы давлений между внутренним давлением жидкости или газа и внешним давлением, при этом указанная внутренняя несущая конструкция снижает силы давления на первую часть указанной конструкции внешней стенки за счет распределения указанных сил давления через внутреннюю несущую конструкцию на вторую часть указанной конструкции внешней стенки.
49. Сегмент по п.48, отличающийся тем, что он содержит первое соединительное средство, которое расположено на первом открытом конце для подсоединения сегмента к одному из источников жидкости или газа или к прилегающему сегменту трубопровода, и второе соединительное средство, которое расположено на втором открытом конце для подсоединения сегмента к одному из ресиверов для жидкости или газа или к прилегающему сегменту трубопровода.
50. Сегмент по п.49, когда первый и второй соединительные средства взаимодействуют друг с другом.
51. Сегмент по п.48, отличающийся тем, что его изготавливают из одного или более материалов а именно: синтезированных материалов, керамики, металла и порошка из металлических сплавов, термопластиков, глин, графена, углеродных КМ, бумаги и фольги.
52. Сегмент по п.48, отличающийся тем, что сегмент, по крайней мере, частично выполнен из гибких пластичных материалов.
53. Сегмент по п.48, отличающийся тем, что указанная внутренняя несущая конструкция включает в себя множество поддерживающих связей, причем каждая из этих связей может быть выполнена в форме спиц, струн, игл, цепей, дисков, пластин, стержней, винтообразных и сложных профилированных конструкций, труб, многогранников, ячеек в виде труб или многогранников, комплексных ячеистых конструкций и конструкций в виде сот.
54. Сегмент по п.53, отличающийся тем, что указанные поддерживающие связи сформированы в виде ячеек, и указанные ячейки герметизированы, чтобы исключить сообщение жидкостей или газов между ними.
55. Сегмент п.53, отличающийся тем, что поддерживающие связи выполнены в виде ячеек с отверстиями, которые способствуют перемещению жидкости или газов между ними.
