IT8224420A1 - Recipiente a pressione di forma toroidale in materiale composito - Google Patents

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Description

DOCUMENTAZIONE
RILEGATA
" Recipiente a pressione di forma toroidale in materiale composito"
RIASSUNTO
Forma oggetto dell'invenzione un recipiente a pressione di forma tonidale in materiale composito, costituito di un recipiente interno, ? tenuta di gas ovvero di liquido, e di un avvolgimento di sostegno, applicato su questo, di fibre, fili o fili metallici per scaricare la parete del recipiente interno, con una curvatura del meridiano tale da provocare l'uguaglianza delle tensioni tangenziali e meridiane costanti nella parete del recipiente interno e contemporaneamente la tensione costante dei fili nell'avvolgimento di sostegno.
L'invenzione si pone il compito di eseguire un recipiente a pressione chiuso di forma toroidale , in modo che garantito un dmensionamento ottimale del recipiente con un peso ottimale modesto.
Ci?' si ottiene secondo l'invenzione per il fatto che il recipiente a pressione 1 di forma toroidale nell'ambito della zona equatoriale presenta un contorno esterno cilin-drico 3 rinforzato da..un avvolgimento_di_sostegno.6 supplemen-| .. tare perpendicolarmente al meridiano M.
DESCRIZIONE DELL?INVENZIONE.
L'invenzione si riferisce ad..un.recipiente a pressione di forma toroidale in materiale composito conformemente \ alla parte introduttiva della rivendicazione 1.
Recipienti a._pre.s_sione di materiale composito, ad iesempio fibre di vetro, di carbonioo similari impregnate di
[resina presentano sempre un recipienteJ.nterno a tenuta di
.gas o di liquido, che ? armato egagriavvolgimento di sostefgno costituito di fibre, fili o fili metallici. Questo avvolgimento di sostegno scarica il recipiente interno, cosicch? le pressioni agenti complessivamente sul recipiente vengono sos tenute in parte dal recipiente interno ejd?altro canto dall'avvolgimento di sostegno. Recipienti di tale tipo
|verranno indicati in seguito come ottimali quando il contorno 1del recipiente a pressione presenta una curvatura del meridiano tale che vengono mantenute uguali le tensioni di tangenziali e meridiane costanti nella parete del recipiente interno e contemporaneamente viene mantenuta costante la tensione dei fili Dell'avvolgimento di sost?gno . L'uguaglianza della tensione tangenziale e meridiana permette di sfruttare pienamente la portanza del materiale impiegato per il recipiente interno.
_ Il soddisfar!mentq_di guesta condizione di tensione _ per il recipiente interno non.dotato di avvolgimento porta,a .recipienti sferlformi ed a speciali_zone toroidali di curva-... tura non costante. Questi recipienti ottimali hanno un peso pari ad una volta emezzo l'energia massima immagazzinabile, ossia la pressione moltiplicata per il volume, riferito dalla lunghezza di rottura del materiale impiegato.
Partiaiarmente grandi sono le lunghezze di rottura nel caso di fili metallici, fili e fibre,\sia elementi costruttivi che possono sostenere le tensioni in soltanto una direzione, ossia la direzione longitudinale. Se si produce un recipiente mediante avvolgimento di un nucleo, si ottengono recipienti a pressione di leggerezza ottimale, quando la curvatura d?i meridiano viene scelta in modo che i fili, fibre o fili metallici, che si estendono secondo linee geodetiche, in ogni punto possiedono la stessa tensione e viene quindi pienamente sfruttata la portanza del materiale in fibre,i^'/ili o fil.i metallici.
Le forme di recipienti che soddisfano a questa condizione sono il cilindro e recipienti tubolari di diametro periodicamente variabile, nonch? zone toroidali con curvatora non costante del meridiano. Il peso di tali recipienti av-\
volti, di leggerezza ottimale, ? pari al tripl? > dell'energia massima immagazzinabile riferita alla lunghezza di rottura del materiale impiegato.
Nel caso dell'avvolgimento naturalmente si aggiunge anche .una.percentuale dipeso,.supplementare,per-il legante-impiegato.? cosi' ad esempio,un composto a.base,di resina.-,-per.unirefra di loro i.fili,..Questa percentuale di peso.risulta,particolarmente elevata quando il.filo,viene.impiegato rispettivamente in vicinanza delle cappe polari (avvolgimento incrociato] e risulta quindi particolarmente.Jbassa quando,tutti i..fili.. sono paralleli ( ad esempio. avvolgimento cilindrico _ perpe.odi-r _ colarment? al meridiano). LJavvolgimento,incrociato,? superfluo nel caso di avvolgimento di recipienti toroidali.
Impiegando la tecnica di ayyqlgime.ntp._si__dey.on.o.sup.e.: rare due difficolt? fondamentali: _ _
1) ogni tipo di avvolgimento lascia una zona rientrante attorino alle ca.ppe polari del recipiente. Quando 1 materiali, indicati in seguito unicamente come fili, vengono avvolti in direzione del meridiano, tutti i fili che attraversano l'equatore si incrociano nel polo. Perci?' sono sempre necessari particolari elementi costruttivi supplementari , cosi' ad esempio jocchettone e coperchio per le cappe polari. Questo problema viene r/aomancare nel caso di recipienti a pressione toroidali.
2) Unicamente i recipienti avvolti senza recipiente interno sono a tenuta di liquido o di gas soltanto nel caso di pressioni relativamente modeste. Per questo motivo o si avvolqe il r Iedi.pi.ente su~l nucleo, che viene as~portato mediante lavaggio ^ tjna.vo.l.ta t.erminato il processo di~.produzio'ne e attraverso un bocchettone di riempimeinto si inserisce quindi una bolla di gomma; tuttavia nel caso di recipienti-a-pressione toroidali? non ? possibile?la-successiva introduzione di-una-bolla digomma.-?Inolire-esiste-la possibilit? di-avvolgere llavv.olgi--mento-sui-recipiente interno-che rimane nel recipiente a pressione, rappresenta contemporaneameate il.nucleo.-di avvolgi- .. mento ed-e.f-fei.tua quindi,la chiusura a tenuta.._ _
. Impiegando un.recipiente.interno come nucleo portante per l'avvolgimento di sostegno si deve curare affinch?,il.materiale_d_el recipiente interno ed i1 materiale d? avvolgimento, abbiano gli stessi allungamenti assoluti,pssia affinch? per 'entrambi i materiali stiano nello stesso rapporto la tensione ed il modulo di elasticit?. Pertanto nel caso_normale si pu?' pienamente sfruttare solo la lunghezza di rottura de_l materiale
+d~i avvolgimento oppure 1<Jlunghezza del recipiente interno. Se si intende sfruttare pienamente ad esempio l'elevata rejsistenza delle fibre di carbonio, non ? possibile sfruttare jcontemporaneamente per il recipiente interno l'elevata lunghezz a di ..rottura, ad esempio del titanio. Per questo motivo ? ^opportuno sostenere una percentuale il pi? possibile elevata ideila sollecitazione di pressione mediante l'avvolgimento e corrispondentemente solo una piccolissima percentuale mediante il recipiente interno.
Esiste ora la possibilit? dell?avvolgimento ottimale di recipienti ottimali , in quanto la forma del recipiente mediante adeguato dimensionamento della curvatura deJ|meri?diano viene-scelta-i-n-modo che-la-pressione-di sostegno,-che?-1-'avvolgimento esercita sul recipiente interno sollecitato,-? costante non indipendentemente dal raggio del recipiente , ma provoca una determinata distribuz-ione-non uniforme dellapressione--sul raggio del recipiente,e precisamente in modo
- ?tale ehe la forma -scelta -del -recipiente ? contemporaneamente -la-forma-ottimale-del recipiente per-il serbatoio interno,-- sollecitato-in-maniera-disuniforme ? la forma ottimale-del----recipiente-per.-l?avvolgimento esterno sollecitato-in maniera . -disuniforme...Questa-combinazione^di serbatoio interno_ed-avvolgi-. _ mento di.sostegno avrebbe un allungame.n_to_assDlutame.nte_uguale!._ _ in.ogni^direzione e in_ogni_.p_unto_..-Sia il_materiale.del.serba-_ _ toio interno, nonch?_il materiale dell avvolgimento vengono portati_ad_agire_43?ename.nt_e ,__qualo_ra cio.'_sia consentito_ dall1uguaglianza.di allungamento.dell.'avvolgimento e dei re-.cipiente.Interno._ _ _ _ _ _
Il principio di dimensionamento menzionato nel caso di elevata percentuale eli carico nell'avvolgimento e_nel_ caso di modesta percentuale di carico nel recipiente interno^ portala zone toroidali di curvatura del meridiano non costante, che pero' non portano ad un meridiano chiuso in se stesso.
Parimenti sarebbe da adottare il principio di dimensionamento sul recipiente avente la forma di un toro chiuso. L'inconveniente di questo recipiente di per s? ottimale consiste nel fatto che la distribuzione del carico fr;a.recipiente interno ed avvolgimento di sostegno esterno? limita- il- demensionamento. Cosi1 ad esempio -non? ? possi-bHe?sf-rut-tare^eievatissima-lunghe-z za di rottura de Ile- fibre -dt carbonio oltre -una -determinata ? misura-, - poich?- in? tal? caso -una- parte? so sta nz-i a le- -del? carico -dovrebbe essere -sostenuta- -forzatamente-dal -recipiente -interno . ? - L' invenzione si pone il compito-di eseguire -un recipiente-a pressione -chiuso-di- forma -toroidale^ -in -modo che -? -. garantito-un-dimensionamento-ottimale^del- recipiente con un -peso modesto ottimale. . . . . _ _?. - -_ Questo problema. ?_risoLto . secondo 11 Invenzione, mediante__le_caratteristiche .indicate nella .parte caratterizzante della_r.ivendicazione 1.. _ _
Con 1' invenzione vengono sfruttate. .le .caratter Astiche d i per. se vantaggiose di .recipienti- toroidali, .chiusil e tutta- _ via vc_ngono_contcii!porancamentc ampliate le possibilit? per la costruzione di recipienti a pressione, in quanto il contorno esterno del recipiente altjdjrjenti toroidale nella zona equatoriale viene eseguito come cilindro. Le tensioni tangenziali .ci?'
supplementari u&.'J. dipendenti, in questa zona , vengono so- _ s tenute da un semplice avvolgi?.?nto tondo suppileirientarg perpen'-dicolarmente al meridiano del recipiente a pressione.
In tal modo con l'invenzione viene reso possibile un recipiente estremamente leggero sfruttando pienamente l'ele vata lunghezza di rottura del materiale in fibre con modesta percentuale di leganti e senza pesanti bocchettoni in corriJspondenza delle cappe polari. Inoltre vengono evitati i proble mi che si hanno per le al^i? forme di recipienti relativamente ad una concentrazione dei fili in corrispondenza delle cappe polari. La percentuale di carico dell'avvolgimento di sostegno esterno rispetto alla percentuale di carico che va sostenuta dal recipiente interno con una modalit? costruttiva secondo l'invenzione pu?' essere scelta maggiore di quanto finora possibile, e precisamente indipendentemente dalle precedenti limitazioni precedentemente menzionate.
Un recipiente a pressione di questo genere potrebbe essere invero prodotto anche con una pura tecnica di avvolgirmento, tuttavia dopo aver trito il nucleo di avvolgimento non 'si pu?' introdurre alcun recipiente interno, ad esempio nella !forma di una bolla di gomma.
Nel caso di un recipiente composto di recipiente interno ed avvolgimento di sostegno il recipiente interno anch es so portante e pienamente adattato per quanto riguarda le dila '?azioni espleta in particolare le funzioni deiihucleo di avvol-? fgimento e della chiusura a tenuta. Sul recipiente interno agif:sge ad esempio una percentuale di carico di circa il 20 % dell'?n--ttera percentuale di carico, mentre il rimanente 80% viene preso dall'avvolgimento di sostegno esterno.
Gli attacchi per il riempimento e lo svuotamento e,oppure per il fissaggio e la manipolazione del recipiente
\ pressione possono essere disposti ad esempio su una o pi? ordinate rinforzate, che fra due meridiani vicini sostituiscono l'avvolgimento in direzione del:?!meridiano. E' parimenti possibile disporre questi attacchi in corrispondenza di ^occhielli di rinforzo^opportunamente nella zona di piccola densit? di fi i sul bordo della zona equatoriale cilindrica, laddove in tale caso l'avvolgimento del meridiano ?^?1 in corrispondenza di spallarnenti, sporgenti verso l'esterno,di questi occhielli di rinforzo viene convertito in un avvolgimento incrociato che sostituisce l'avvolgimento meridiano in questa zona. Un'ul teriore possibilit? consiste nella disposizione di orecchi jdi rinforzo, attorno ai quali viene collocato l'avvolgimento Lei meridiano.
Ulteriori esecuzioni e vantaggi risultano dalle sottorivendicazioni in combinazione con la seguente descrizione , in cui l'invenzione ? illustrata pi? dettagliatamente in base al disegno.
In particolare:
la figura 1 mostra una vista prospettica di un recipiente a pressione di forma toroidale secondo 1'invenzione, la figura 2 mostra una sezione attraverso il recipiente a pressione figura 1 nel piano del meritdiano,
la figura 3 mostra una vista prospettica di un ^secondo esempio di realizzazione per un recipiente a pressione di forma toroidale, secondo l'invenzione,
la figura i mostra,una vista parziale prospetti-.ca^_ne1la-sezione-secondo-il_ piano_meridiano, di.un recipiente. a pressione per rappresentare la posizione di attacchi per. riempire/svuotare,e.per la_manipolazione. _. . . .. _ __Un recipiente.-a.-pressione.1 di forma toroidale _nella propria zonaJierale e nella propria-zona interna ha la ._ forma.di.un_.tQro.chiuso 2, mentre,la.z.ona_equatoriale.? e_segu.i:j_ .ta_a.guisa,di.un.cilindro.3?.Il raccprd_o_fra le due_zone_avviene jcon un salto,di curvatura , come risulta dal disegno della sezione trasversale in figura 2.
? Il recipiente a pressione 1 presenta un recipiente interno leggero, pure di forma toroidale. Su questo recipiente interno sono appticati avvolgimenti di sostegno 5 e 6, ad esempi?\fibre di carbonio, che vengono tenuti insieme con un legante a base di resina. L'avvolgimento di sostegno 5 si estende unicamente in direzione del meridiano M. Su questo avvolgimento meridiano 5 nella zona del cilindro 3 viene aDDli? cato l'avvolgimento di sostegno 6 i cui avvolgimenti si esten dono perpendicolarmente al meridiano nel piano equatoriale, come ? indicato in figura 1 mediante la freccia E.
Il materiale del recipiente interno e dell'avvol gimento .???di sostegno presenta un accordo reciproco tale che entrambi sotto le'sollecitazioni risultanti presentano ugual? allungamento assoluto. Il recipiente interno ? di costruzione assai leggera e sostanzialmente dovr? presentare solo una resi.stenza che lo..rende, adatte L come nucleo di avvolgimento, p_er __gli avvolgimenti.di sostegnq.5..e__6. __ .. _
Per_qu_anto.riguarda,questo recipiente a pressione, la pressione di sostegno, che gli avvolgimenti di sostegno
5 e 6 esercitano sul recipiente interno sollecitato 4-, non ? pi? costante indipendentemente dal raggio del recipiente; anzi in questo caso viene provocata^una determinata distribuzionedisuniforme della pressione sul raggio del recipiente. La forma scelta del recipiente ? una forma ottimale per il serbatoio interno sottopct?to a sollecitazione disuniforme, ed anche una forma ottimale di recipiente per gli avvolgimenti di sostegno esterni 5 e 6 sottoposti a sollecitazioni disuniformi.
Nella zona puramente toroidale 2 vengono sfruttati i vantaggi di recipienti toroidali chiusi per quanto riguarda l'avvolgimento; in particolare non si verificano nemmeno eccessive concentrazioni di avvolgimenti con elevata percentuale di legante Le tensioni tangenziali supplementari, dipendenti dall'esecuzione cilindrica nella zona equatoriale, vengjno sostenute dall'avvolgimento di sostegno 6 che si esteri^perpendicolarmente alla direzione del meridiano. Una tale costruzione ? ottenibile in maniera assai facile e presenta_allungamentq assplutamente..uniforme in ogni direzione e in ognipunto. Le tensioni tangenziali e meridiane nella^rete del recipi?nte interno, sollecitato sono in particolare costanti e contemporaneamente ? costante la tensione dei fili negli avvolgimenti di sostegno.
Le~'e levate lunghezze di rottura di materiali in fibre , cosi' ad ?esempio fi bre??di~car bon io , possono -essere- sf ruttate -in -maniera ottimale "con" una_t ale -forma- del reci piente .- -- Il-Tecipiente a -pressi-one mostrato i-n - figura? 1- --?presenta- anche -pi?r-attacchi-7 r ad esempio per il f issaggio- -- -nonch? il? riempimento ovvero- lo -svuotamento-dei -recipiente -i
+ a pressione . Questi -attacchi -sono disposti su ordinate n Storiri -(- forzate ,- che- abbracciano ? ljreeipient.e interno A -una delle ---|- quali ? mostrata in figura 1 . Di -regola un recipiente pre-__ senter?-una-a due- ordinate. .Queste ordinate,... rinforzate rispetto- all ' avvolgimento di sostegno 5, sosti tuij-scono li-avvolg-imeato- di-sostegno 5 fra . i- due .meridiani deli- , mitanti Liordinata e- sono sempre esse .stesse eseguite come _ corpi- di -avvolgimento nell' ambito. dell' avvolgimento., di _s.os.te.- . gno- 5. In -par-ticolare? ?- possibile_anche?una .produzione con ... materiale-in -stuoie_o_similare_._ NellIordinata__Qt.to. sono corri; .sponden.temen.te.._ricava_ti_gli. a_t.ta.cchi_7._ _ _ _ . _ Nella_figura 3 ? .rappresentato un recipiente a pressione l1 di forma toroidale . che ad eccezione delie zone contenenti gli attacchi 71 ? prodotto nella stessa __ maniera del recipiente a pressione secondo la figura 1. 11^ recipiente a pressione toroidale presenta di nuovo un recipiente interno, che R avvolto con un avvolgimento di sostegno 5' in direzione meridiana M e nella sua zona cillrdrica 3' ? avvolto con un avvolgimento di sostegno 6' perpendicolare ]al meridiano, Oli attacchi 7' sono disposti_nella zona di mode ?'sta densit?,delire fibre;ossia nella zona limite fra l'avvolgimento di sostegno 5' e l'avvolgimento di sostegno 6' e sono qui inseriti rispettivamente in un occhiello di rinforzo 8. L'avvolgimento di sostegno 5', che si estende altrimenti nella (direzione meridiana M, fra i due attacchi 7', qui mostrati, jin corrispondenza degli spallamenti di questi occhielli di rin .forzo 9, che sporgono verso l'esterno, ? convertito in un avvo jgimento inc rociato 10, che sostituisce l'avvolgimento 5' lung il meridiano nella zona di alloggiamento 11 per gli occhielli rinforzo e gli attacchi.
In figura 4 ? r?)presentata una parte di un ult riore recipiente a pressione 1", che presenta un recipiente in ino toroidale 4", la cui zona equatoriale ? eseguita come super 'ficie cilindrica periferica. Il recipiente irterno 4" ? avvolto jcon un avvolgimento di sostegno 5" in direzi
nella sua zona equatoriale cilindrica , ? avvolto con un avvol !mento di sostegno 6" che si estende perpendicolarmente al meridiano. Per l'applicazione di attacchi, come una apertura di riempimento 12 qui solo accennata , sul recipiente interno 4" nella zona di raccordo fra toro e cilindro viene applicato un tubo di rinforzo 13, che contiene l'attacco desiderato , si tr rispettivamente fra due meridiani vicini e viene avvolto con i fili dell'avvolgimento di sostegno meridionale 5". Questo elemento di raccordo 13 pu?'essere ad esempio un pezzo in me

Claims (1)

  1. RIVENDICAZIONI
    I1.- Recipiente a pressione,di forma toroidale in materiale I .composito^costituito di un recipiente interno a tenuta di gas .ovvero di.liquido e.di_un avvolgimento disqstegno, applicato su.ques.to, in fibre,_ fili o fili metallici, per_scaricare la parete del recipiente interno, con una curvaturajdel meridiano tale,da produrre l'uguaglianza delle tensioni tangenziali e meridiane costanti nella parete del recipiente interno e contemporaneamente la tensione costante del filo nell'avvolgimento di sostegno, caratterizzato dal fatto che il recipiente a pressione (1) toroidale nella zona equatoriale presenta un contorno esterno cilindrico (3) rinforzato mediante un aggiun tivo avvolgimento di sostegno (6) perpendicolarmente al meridiano (M).
    2.- Recipiente a pressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli avvolgimenti di sostegno (5,6) in primo luogo nella zona arcuata (2) del recipiente a pressione si estendono esclusivamente in direzione del meridiano (M) ed in seccrdo luogo nella zona del cilindro 3 si ?atendono aggiuntivamente anche perpendicolarmente al meridiano.
    3.- Recipiente a pressione secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che attacchi (7) per riempir^ yfevuo-j tare e,oppure per il fissaggio e la manipolazione del recipiente a pressione (1) sono disposti su una o pi? ordinate rinforzate (8),_jche fra due rispettivi meridiani vicini_sostituiscono l'avvolgimento di sostegno (5) in direzione del meridiano (M).
    4.- Recipiente a pressione secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che per alloggiare attacchi (7') per riempilee svuotare e,oppure fissare e manipolare il recipient a pressione , rispettivamente due o pi? occhielli di rinforzo od orecchi di rinforzo (9) sono disposti in una zona meridiana (11), nonch? dal fatto che l'avvolgimento di sostegno (5*), che si estende in direzione del meridiano (M), in corri spondenza degli spallamenti di questi occhielli di rinforzo, sporgenti verso l'esterno, ? convertito in un avvolgimento in crociato (10) sostituente l'avvolgimento (5') lungo il meridiano in questa zona (11).
    5.- Recipiente a pressione secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che gli attacchi peririempire e svuotare e,oppure fissare e manipolare il recipiente sono disposti su uno o pi? orecchi rinforzati , che si trovano fra , rispettivamente due vicini meridiani e sono avvolti anch'essi dall'avvolgimento di sostegno (5").
    6.- Recipiente a pressione secondo una delle rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che gli occhielli di rinforzo od orecchi di rinforzo (9) sono disposti nella zona di piccol densit? dei fili sul bornio della zona equatoriale cilindrica
    RIVENDICAZIONI
    1.- Recipiente a pressione di forma toroidale in materiale composito,costituito di un recipiente interno a tenuta di gas ovvero di liquido e di un avvolgimento di sostegno, applicato su questo, in fibre, fili o fili metallici, per scaricare la parete del recipiente interno, con una curvatura del meridiano tale da produrre l'uguaglianza delle tensioni tangenziali e meridiane costanti nella parete del recipiente interno e contemporaneamente la tensione costante del filo nell'avvolgimento di sostegno, caratterizzato dal fatto che il recipiente a pressione (1) toroidale nella zona equatoriale presenta un contorno esterno cilindrico (3) rinforzato mediante un aggiuntivo avvolgimento di sostegno (u) perpendicolarmente al meridiano (H).
    2.- Recipiente a pressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli avvolgimenti di sostegno (5J6) in primo luogo nella zona arcuata (2) del recipiente a pressione si estendono esclusivamente in direzione del meridiano (M) ed in secodo luogo nella zona del cilindro 3 siestendono aggiuntivamente anche perpendicolarmente al meridiano.
    3.- Recipiente a pressione secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che attacchi (7) per riempi?^e/svuotare e,oppure per il fissaggio e la manipolazione del recipiente a pressione (1)sono disposti su una o pi? ordinate rinforzate (8), che fra due rispettivi meridiani vicini sostituiscono l'avvolgimento di sostegno (3) in direzione del meridiano (M).
    4.- Recipiente a pressione secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fitto che per alloggiare attacchi (71) per riempisse svuotare e,oppure fissare e manipolare il recipiente a pressione , rispettivamente due o pi? occhielli di rinforzo od orecchi di rinforzo (9) sono disposti in una zona meridiana (11)f nonch? dal fatto che 1'avvolgimento di sostegno (5')f che si estende in direzione del meridiano (M), in corrispondenza degli spallamenti di questi occhielli di rinforzo, sporgenti verso l'esterno,? convertito in un avvolgimento incrociato (10) sostituente l'avvolgimento (5') lungo il meridiano in questa zona (11)?
    5?- Recipiente a pressione secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che gli attacchi perriempire e svuotare e,oppure fissare e manipolare il recipiente sono disposti su uno o pi? orecchi rinforzati , che si trovano fra rispettivamente due vicini meridiani e sono avvolti anch'essi dall'avvolgimento di sostegno (5W).
    6?- Recipiente a pressione secondo una delle rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che gli occhielli di rinforzo od orecchi di rinforzo (9) sono disposti nella zona di piccola densit? dei fili sul bP^do della zona equatoriale cilindrica (3)? "Recipiente a pressione di forma toroidale in materiale composito"
    DESCRIZIONE DELL* INVENZIONE
    L'invenzione si riferisce ad un recipiente a pressione di forma toroidale in materiale composito conformemente alla parte introduttiva della rivendicazione 1.
    Recipienti a pressione di materiale composito, ad esempio fibre di vetro, di carbonio o similari impregnate di resina presentano sempre un recipiente interno a tenuta di gas o di liquido, che ? armato caiun avvolgimento di sostegno costituito di fibre, fili c fili metallici. Questo avvolgimento di sostegno scarica il recipiente interno, cosicch? le pressioni agenti complessivamente sul recipiente vengono sostenute in parte dal recipiente interno ^d'altro canto dall'avvolgimento di sostegno. Recipienti di tale tipo verranno indicati in seguito come ottimali quando il contorno del recipiente a pressione presenta una curvatura del meridiano, tale che vengono mantenute uguali le tensioni .:tangenziali e meridiane costanti nella parete del recipiente interno e contemporaneamente viene mantenuta costante la tensione dei fili Peli*avvolgimento di sost?gno ? L'uguaglianza della tensione tangenziale e meridiana permette di sfruttare pienamente la portanza del materiale impiegato per il recipiente interno.
    Il soddisfacimento di questa condizione di tensione per 11 recipiente interno non dotato di avvolgimento porta a recipienti sferiformi ed a speciali zone toroidali di curvatura non costante* Questi recipienti ottimali hanno un peso pari ad una volta e mezzo l'energia massima immagazzinabile, ossia la pressione moltiplicata per il volume, riferito ualla lunghezza di rottura del materiale impiegato.
    Partiodarraente grandi sono le lunghezze di rottura nel caso di fili metallici, fili e fibre,\sia elementi costruttivi che possono sostenere le tensioni in soltanto una direzione, ossia la direzione longitudinale* Se si produce un recipiente mediante avvolgimento di un nucleo,si ottengono recipienti a pressione di leggerezza ottimale, quando la curvatura del meridiano viene scelta in modo che i fili, fibre o fili '?metallici, che si estendono secondo linee geodetiche, ih ogni punto possiedono la stessa tensione e viene quindi pienamente sfruttata la portanza dei materiale in fibre, o fili metallici
    Le forme di recipienti die soddisfano a questa con?* dizione sono il cilindro e recipienti tubolari di diametro periodicamente variabile, nonch? zone toroidali con curvatura non costante del meridiano. Il peso di tali recipienti avvolti, di leggerezza ottimale, ? pari al tri dell'ener? gi? massima Immagazzinabile riferita alla lunghezza di rottura del materiale impiegato
    Mei caso dell'avvolgimento naturalmente si aggiunge anche una percentuale d.peso supplententare per il legante impiegato! cosi* ad esempio un composto a base di resina ,per unire fra di loro i fili? Questa percentuale di peso risulta particolarmente elevata quando il filo viene impiegato rispettivamente in vicinanza delle cappe polari (avvolgimento incrociato) e risulta quindi particolarmente bassa quando tutti i fili sono paralleli ( ad esempio avvolgimento cilindrico perpendicolarmente al meridiano)? L'avvolgimento incrociato ? superfluo nel caso d? avvolgimento di recipienti toroidali?
    Impiegando la tecnica di avvolgimento s? devono supe-, rare due difficolt? fondamentali:
    1) ogni tipo di avvolgimento lascia una zona rientrante attorno alle cappe polari del recipiente? Quando 1 materiali! indicati in seguito unicamente come fili! vengono avvolti in direzione del meridianof tutti i fili clic attraversano l'equatore si incrociano nel polo. Perci?1 sono sempre necessari particolari elementi costruttivi supplementari , cosi* ad esempio bocchettone e coperchio per le cappe polari? Questo projUenp viene aicoftancare nel caso di recipienti a pressione toroidali.
    2) Unicamente 1 recipienti avvolti senza recipiente interno sono a tenuta di liquido o di gas soltanto nel caso di pressioni relativamente modeste. Per questo motivo o si avvolge il recipiente sul nucleo, che viene asportato mediante lavaggio una volta terminato il processo di produzione e attraverso un bocchettone di riempimento s? inserisce quindi una bolla di gomma; tuttavia nel caso di recipienti a pressione toroidali non ? possibile la successiva introduzione di una bolla di gomma. Inoltre esiste la possibilit? di avvolgere 1'avvolgimento sul recipiente interno che rimane nel recipiente a pressione, rappresenta contemporaneamente il nucleo di avvolgimento ed effettua quindi la chiusura a tenuta.
    Impiegando un recipiente interno cerne nucleo portante per l'avvolgimento di sostegno si deve curare affinch? il materiale del recipiente interno ed il materiale di avvolgimento abbiano gli stessi allungamenti assoluti, ossia affinch? per entrambi i materiali stiano nello stesso rapporto la tensione ed il modulo di elasticit?. Pertanto nel caso normale si pu?' pienamente sfruttare solo la lunghezza di rottura del materiale di avvolgimento oppure la lunghezza del recipiente interno? Se si intende sfruttare piei?aniente ad esemplo l'elevata resistenza delle fibre di carbonio, non ? possibile sfruttare contemporaneamente per il recipiente interno l'elevata lunghezza di rottura, ad esempio del titanio. Per questo motivo ? opportuno sostenere una percentuale il piu possibile elevata della sollecitazione di prensione mediante l'avvolgimento e corrispondentemente solo una piccolissima percentuale mediante il recipiente interno.
    Esiste ora ,la possibilit? dell'avvolgimento ottimale di recipienti ottimali , in quanto la forma del recipiente mediante adeguato dimensionamento della curvatura del|nerldiano viene scelta in modo che la pressione di sostegno,che l'avvolgimento esercita sul recipiente interno sollecitato, ? costante non indipendentemente dal raggio del recipiente , ma provoca una determinata distribuzione non uniforme della pressione sul raggio del recipiente,e precisamente in modo tale che la forma scelta del recipiente ? contemporaneamente la forma ottimale del recipiente per il serbatoio interno, sollecitato in maniera disuniforme la forma ottimale del recipiente per 1'avvolgimento esterno sollecitato in maniera disuniforme. Questa combinazione di serbatoio interno ed avvolgi-mento di sostegno avrebbe un allungamento assolutamente uguale in ogni direzione e in ogni punto. Sia il materie del serbatoio interno, nonch? il materiale dell'avvolgimento vengono portati ad agire pienamente , qualora ci?' sia consentito dall'uguaglianza di allungamento dell'avvolgimento e del recipiente interno.
    Il principio di dimensionamento menzionato nel caso di elevata percentuale di carico nell'avvolgimento e nel caso di modesta percentuale di carico nel recipiente interno porta a zone toroidali di curvatura del meridiano non costante, che pero* non portano ad un meridiano chiuso in se stesso.
    Parimenti sarebbe da adottare il principio di dimensionamento sul recipiente avente la forma di un toro chiuso. L'inconvenien-te di questo recipiente di per s? ottimale consiste nel fat-to che la distribuzione del carico feS recipiente interno ed avvolgimento di sostegno esterno limita il demenslonaraento? Cosi1 ad esempio non ? possibile sfruttare^elevatissima lunghezza di rottura delle fibre di carbonio oltre una determinata misura? poich? in tal caso una parte sostanziale del carico dovrebbe essere sostenuta forzatamente dal recipiente interno?
    L'invenzione si pone il compito di eseguire un recipiente a pressione chiuso di forma toroidale,in modo che ? garantito un dimensionamento ottimale del recipiente con un peso modesto ottimale.
    Questo problema ? risolto secondo l'invenzione mediante le caratteristiche indicate nella parte caratterizzante della rivendicazione 1?
    Con l'invenzione vengono sfruttate le caratteristiche di per se vantaggiose di recipienti toroidali chiusi, e tuttavia vengono contemporaneamente ampliate le possibilit? per * la costruzione di recipienti a pressione, in quanto il contorno esterno del recipiente altrimenti toroidale nella zona equatoriale viene eseguito come cilindro? Le tensioni tangenziali ci?'
    supplementari da/j-dipendenti, in questa zona , vengono sostenute da un semplice avvolgimento tondo supplirnentare perpendicolarmente al meridiano del recipiente a pressione?
    In tal modo con l'invenzione viene reso possibile un recipiente estremamente leggero sfruttando pienamente l'elevata lunghezza di rottura del materiale in fibre con modesta percentw&le di leganti e senza pesanti bocchettoni in corrispondenza delle cappe polari. Inoltre vengono evitati i problemi che si hanno per le altjk forme di recipienti relativamente ad una concentrazione dei fili in corrispondenza delle cappe polari. La percentuale di carico dell'avvolgimento di sostegno esterno rispetto alla percentuale di carico che va sostenuta dal recipiente interno con una modalit? costruttiva secondo l?invenzione pu?'essere scelta maggiore di quanto finora possibile, e precisamente indipendentemente dalle precedenti limitazioni precedentemente menzionate.
    Un recipiente a pressione di questo genere potrebbe essere risero prodotto anche con una pura tecnica di avvolgimento, tuttavia dopo aver tdto ilnucleo,di avvolgimento non si pu?* introdurre alcun recipiente interno, ad esempio nella forma di una bolla di gomma.
    Mei caso di un recipiente composto di recipiente interno ed avvolgimento di sostegno il recipiente interno anch'esso portante e pienamente adattato per quanto riguarda le dilatazioni espleta in particolare le funzioni de^nucleo di avvolgimento e della chiusura a tenuta. Sul recipiente interno agisce ad esempl? una percentuale di carico d? circa il 20 % dell'intera percentuale di carico, mentre il rimanente 80% viene preso dall'avvolgimento d? sostegno esterno.
    Gii attacchi per il riempimento e lo svuotamento e,oppure per il fissaggio e la manipolazione del recipiente a pressione possono essere disposti ad esempio su una o pi? ordinate rinforzate, che fra duemeridiani vicini sostituiscono l?avvolgimento in direzione del*.meridiano. E' parimenti possibile disporre questi attacchi in corrispondenza di ?acchielli di rinforzo^opportunamente nella zona di piccola densit? di fili sul bordo della zona equatoriale cilindrica, laddove in tale caso l'avvolgimento del meridiano fin corrispondenza di spallamentl, sporgenti verso l'esterno,di*questi occhielli d? rinforzo viene convertito in un avvolgimento incrociato che sostituisce l'avvolgifaento/ii?P'meridiano in questa zona. Un'ulteriore possibilit? consiste nella disposizione di orecchi di rinforzo, attorno ai quali viene collocato l'avvolgimento del meridiano*
    Ulteriori esecuzioni e vantaggi risultano dalle sottorivendicazloni in combinazione con la seguente descrizione , cui l'invenzione ? illustrata pi? dettagliatamente s
    in base al disegno.
    In particolare:
    la figura 1 mostra una vista prospettica di un recipiente a pressione di forma toroidale secondo l'invenzione, la figura 2 mostra una sezione attraverso il recipiente a pressione in figura 1 nel piano dei meridiano,
    la figura 3 mostra una vista prospettica di un secondo esemplo.di realizzazione per un recipi?nte a pressione di forma toroidale, secondo l'invenzione.
    la figura A mostra una vista parziale prospettica! nella sezione secondo il piano meridiano,di un recipiente a pressione per rappresentare la posizione di attacchi per riempire/svuotare e per la manipolazione.
    Un recipiente a pressione 1 di forma toroidale nella propria zona laterale e nella propria zona interna ha la forma di un toro chiuso 2,mentre la zona equatoriale ? eseguita a guisa di un cilindro 3. 11 raccordo fra le due zone avviene con un salto di curvatura y come risulta dal disegno della sezione trasversale in figura 2.
    11 recipiente a pressione 1 presenta un recipiente interno 4 leggero, pure di forma toroidale. Su questo recipiente interno sono applicati avvolgimenti di sostegno 5
    in
    e 6, ad esempio^fibre di carbonio, che vengono tenuti insieme con un legante a base di resina. L'avvolgimento di sostegno 3 si estende unicamente in direzione del meridiano H. Su questo avvolgimento meridiano 5 nella zona del cilindro 3 viene applicato 1'avvolgimento di sostegno 6, i cui avvolgimenti si estendono perpendicolarmente al meridiano nel piano equatoriale, come ? indicato in figura 1 mediante la freccia E.
    Il materiale del recipiente interno e dell'avvolgimento t di sostegno presenta un accordo reciproco tale che entrambi sotto le sollecitazioni risultanti presentano uguali allungamento assoluto. 11 recipiente interno ? di costruzione assai leggera e sostanzialmente dovr? presentare solo una resistenza che lo rende adatto come nucleo di avvolgimento per gli avvolgimenti di sostegno 5 e 6.
    Per quanto riguarda questo recipiente a pressione, la pressione di sostegno, che gli avvolgimenti di sostegno
    5 e 6 esercitano sul recipiente interno sollecitato 4, non ? pi? costante indipendentemente dal raggio del recipiente; anzi in questo caso viene provocata una determinata distribuzione di? soniforme della pressione sul raggio del recipiente. La forma scelta del recipiente ? una forma ottimale per il serbatoio interno sottopoto a sollecitazione disuniforme,ed anche una forma ottimale di recipiente per gli avvolgimenti di soste? gno esterni 5 e 6 sottoposti a sollecitazioni disuniformi.
    IteIla zona puramente toroidale 2 vengono sfruttati i vantaggi di recipienti toroidali chiusi per quanto riguarda l'avvolgimento; in particolare non si verificano nemmeno eccessive concentrazioni d? avvolgimenti con elevata percentuale di legante. Le tensioni tangenziali supplementari,dipendenti dall'esecuzione cilindrica nella zona equatoriale, vengtio sostenute dall'avvolgimento di sostegno 6 che si e$t6jnperpendicolarmente alla direzione del meridiano. Una tale costruzione ? ottenibile ?n maniera assai facile e presenta allungamento assolutamente uniforme in ogni direzione e in ogni punto. Le tensioni tangenzlali e meridiane nella^rete del recipi?nte interno sollecitato sono in particolare costanti e contemporaneamente ? costante la tensione dei fili negli avvolgimenti di sostegno.
    Le elevate lunghezze di rottura di materiali in fibre, cosi* ad esemplo fibre di carbonio, possono essere sfruttate in ma* niera ottimale con una tale forma del recipiente.
    11 recipiente a pressione mostrato in figura 1 presenta anche pi? attacchi 7, ad esempio per il fissaggio nonch? il riempimento ovvero lo svuotamento del recipiente a pressione. Questi attacchi sono disposti su ordinate ^rinforzate, che abbracciano il^ecipient$ interno 4 unaideile quali ? mostrata in figura 1 . Di regola un recipiente presenter? una o due ordinate. ?ts?^5=?T34^i:t?i:?=Queste ordinate, rinforzate rispetto all'avvolgimento di sostegno 5,sostituiscono l'avvolgimento di sostegno 5 fra i due meridiani delimitanti l'ordinata e sono sempre esse stess? eseguite come corpi di avvolgimento nell'ambito dell'avvolgimento di sostegno 5. In particolare ? possibile anche una produzion? con materiale in stuoie o similare. Nell'ordinata otto sono corrispondentemente ricavati gli attacchi Z.
    Nella figura 3 ? rappresentato un recipiente a pressione 1'di forma toroidale ,che ad eccezione delle zone contenenti gli attacchi 7' ? prodotto nella stessa maniera del recipiente a pressione secondo la figura 1. Il recipiente a pressione toroidale presenta di nuovo un recipiente interno, che ? avvolto con un avvolgimento di sostegno 5' In direzione meridiana M e nella sua zona ciliidrlca 3' ? avvolto con un avvolgimento di sostegno 6' perpendicolare al meridiano? Gli attacchi 7* sono disposti nella zona di modesta densit? delle fibre}ossia nella zona l?mite fra Ravvolgimento di sostegno 5?e l'avvolgimento di sostegno 6'e sono
    qui inseriti rispettivamente in un occhiello di rinforzo 8? L'avvolgimento di sostegno 5', che si estende altrimenti nella direzione meridiana M, fra i due attacchi 7',qui mostrati*
    in corrispondenza degli spallamenti di questi occhielli di rinforzo 9, che sporgono verso l'esterno, ? convertito in un avvolgimento in^crociato 10, ohe sostituisce l'avvolgimento 5' lungo il meridiano nella zona di alloggiamento 11 per gli occhielli di rinforzo e gli attacchi?
    In figura 4 ? iq>presentata una parte di un ulteriore recipiente a pressione 1", che presenta un recipiente interno toroidale 4W, la cui zona equatoriale ? eseguita come superficie cil?ndrica periferica? 11 recipiente itterno 4" ? avvolto con un avvolgimento di sostegno 5" in direzione meridiana er nella sua zona equatoriale cilindrica , ? avvolto con un avvolgimento di sostegno 6" che si estende perpendicolarmente al meridiano. Per l'applicazione di attacchi,come una apertura d? riempimento 12 qui solo accennata ,sul recipiente interno 4" nella zona di raccordo fra toro e cilindro viene applicato un tubo di rinforzo 13, che contiene l'attacco desiderato , si trova fra rispettivamente fra due meridiani vicini e viene avvolto con i fili dell'avvolgimento di sostegno meridionale 5"? Questo elemento di raccordo 13 pu?* essere ad esempio un pezzo in metallo leggero di alluminio o similare dotato di corrispondenti fori.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3316539C1 (de) * 1983-05-06 1984-04-05 Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München Torusfoermiger Druckbehaelter aus Verbundmaterial
FR2568818B1 (fr) * 1984-08-10 1986-10-24 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un materiau composite, arme de fibres orthogonales, de forme annulaire et appareil de bobinage pour la mise en oeuvre du procede
US4667907A (en) * 1984-11-19 1987-05-26 General Dynamics Corporation/Convair Div. Space based orbit transfer vehicle
DE4105787A1 (de) * 1991-02-23 1992-11-12 Daimler Benz Ag Druckbehaelter zum speichern eines druckmediums
BR9302938A (pt) * 1992-07-22 1994-02-22 Pieter Johannes Hendrikse Recipiente e metodo de fabricacao de recipiente por processo de moldagem
US5725769A (en) * 1995-07-18 1998-03-10 Bend Research, Inc. Solvent-resistant microporous polymide membranes
GB9523089D0 (en) * 1995-09-23 1996-01-10 Secr Defence Gas containment apparatus
FI19992114A7 (fi) * 1999-09-30 2001-03-31 Uponor Suomi Oy Säiliö
KR100782253B1 (ko) * 2004-08-09 2007-12-04 예르짠 카림가지-울리 무케네프 짐플렉스터 운동기구
US7475791B2 (en) * 2004-11-08 2009-01-13 Lee Jaslow Toroidal tank
US7810666B2 (en) * 2006-07-07 2010-10-12 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Fuel tank seam with lead-through means
JP5220811B2 (ja) * 2010-07-30 2013-06-26 三菱重工業株式会社 圧力容器及びその製造方法
RS56286B1 (sr) * 2010-10-06 2017-12-29 Elpigaz Sp Z O O Rezervoar pod pritiskom
US9541235B2 (en) * 2011-02-17 2017-01-10 Raytheon Company Belted toroid pressure vessel and method for making the same
JP5400125B2 (ja) * 2011-12-02 2014-01-29 株式会社有沢製作所 内圧容器
EA201491136A1 (ru) * 2011-12-05 2015-01-30 Блю Вэйв Ко С.А. Работающий под высоким давлением резервуар, обернутый сухим волокном
CN109069781A (zh) 2016-02-24 2018-12-21 J·C·科尔伯恩 低压表面供应空气系统及方法
DE102016113185A1 (de) * 2016-07-18 2018-01-18 Carbofibretec Gmbh Spannungsoptimiertes Verfahren zum Herstellen einer Felge
US11541974B2 (en) 2017-12-01 2023-01-03 Setaysha Technical Solutions, Llc Low pressure respiration gas delivery method
US12473900B2 (en) 2021-06-07 2025-11-18 Setaysha Technical Solutions LLC High volume, low pressure oilless pump

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1928640A (en) * 1931-07-27 1933-10-03 Chicago Bridge & Iron Co Container
BE436056A (it) * 1938-08-25 1939-08-21
US2376831A (en) * 1942-10-07 1945-05-22 Products Dev Inc High-pressure vessel
US2688488A (en) * 1949-09-09 1954-09-07 Seamless Rubber Co Inflated athletic ball and method of making
US3047191A (en) * 1957-11-26 1962-07-31 Hercules Powder Co Ltd Filament wound vessels and methods for forming same
US3121451A (en) * 1959-12-14 1964-02-18 Hans U Schuerch Isotensoid structure
GB1007545A (en) * 1963-05-24 1965-10-13 Metal Containers Ltd Filament wound vessels
US3293860A (en) * 1964-05-20 1966-12-27 Gen Motors Corp Filament wound container having reinforced opening
US3851786A (en) * 1971-07-12 1974-12-03 Kaempen Industries Composite structure
US3969812A (en) * 1974-04-19 1976-07-20 Martin Marietta Corporation Method of manufacturing an overwrapped pressure vessel
US3999585A (en) * 1975-04-28 1976-12-28 Caterpillar Tractor Co. Pneumatic tire having breaker structure
DE2904908C2 (de) * 1979-02-09 1982-07-29 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden Wasserbehälter, insbesondere Warmwasser-Druckspeicher
US4318491A (en) * 1980-04-07 1982-03-09 Nelson Richard E Toroidal pressure vessel

Also Published As

Publication number Publication date
FR2517787A1 (fr) 1983-06-10
US4475662A (en) 1984-10-09
IT8224420A0 (it) 1982-11-24
GB2110566A (en) 1983-06-22
FR2517787B1 (fr) 1987-01-09
DE3147867C1 (de) 1983-07-07
IT1155212B (it) 1987-01-21
JPS58106259A (ja) 1983-06-24
GB2110566B (en) 1985-05-01

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