Tlakové láhve k dýchacím přístrojům
Tlaková lahev je nádoba pro skladování a přepravu plynů při tlaku vyšším než atmosférický tlak, tzv. stlačené plyny. Na výběr jsou láhve ocelové, odlehčené ocelové, hliníkové a kompozitní. Proto se staly velmi oblíbenými mezi hasiči a záchranáři.
- Ocelové láhve se vyrábějí z trubek nebo zpětným protlačováním. Výroba ocelových tlakových lahví metodou zpětného protlačování a protahování za tepla zajišťuje produkci vysoce jakostních lahví. Výroba ocelových bezešvých tlakových lahví je technologií výroby z bezešvých trubek. Pro uzavírání trubkového konce (dna) se používá metoda rotačního kování s přídavným ohřevem v průběhu uzavírání. U obou metod následuje po tváření strojírenské zpracování a zkoušení. Lahve jsou vyráběny z nízkolegované chrom-molybdenové oceli.
- Lehčené ocelové tlakové láhve s pracovním tlakem 300 bar jsou určené pro izolační dýchací přístroje. Tato lahev je ve srovnání s klasickou ocelovou lahví stejného průměru zpravidla asi o 40 mm delší. Tloušťka pláště klasické ocelové tlakové lahve je minimálně 4 mm. Lehčené ocelové tlakové lahve mají plášť silný méně než 3 mm, proto je jejich hmotnost výrazně nižší. Šestilitrová lehčená ocelová tlaková lahev s lahvovým ventilem váží 7,6 kg, což je o 3 kg méně než ocelová tlaková lahev klasická.
- Kompozitní tlakové láhve se vyrábějí ovinutím velmi pevných spojitých vláken (skelné, aramidové nebo uhlíkové vlákna) a epoxidové pryskyřice na bezešvé pouzdro ze slitiny hliníku. Spojená vlákna jsou obalena kolem hliníkového jádra lahve v souvislém vinutí vláknité výztuže, která zcela překrývá pouzdro a odhaleno zůstává pouze hrdlo tlakové lahve. Za hliníkovým pouzdrem následuje kompozitní vrstva z uhlíkových vláken a epoxidové pryskyřice, povrch lahve tvoří vlákna a epoxidová pryskyřice. Pouzdro tlakové lahve slouží jako těsnicí membrána a samo o sobě plní funkci tlakové nádoby. Hlavní podíl na maximální pevnosti kompozitní tlakové lahve mají vlákna. Pryskyřice chrání vlákna před účinky okolního prostředí. Kompozitní tlakové lahve se před standardní tlakovou zkouškou podrobují procesu autofretáže, při které se uměle zvyšuje tlak v lahvi tak, že pouzdro přesáhne svou mez napětí a způsobuje si trvalou plastickou deformaci. Výsledné zbylé napětí v pouzdře a tlakové napětí ve vláknině při nulové hodnotě vnitřního tlaku optimálně využívají dynamické mechanické vlastnosti pouzdra a vláknové matice.
Srovnání:
- HMOTNOST: Hliníkové a kompozitní lahve jsou jednodušeji přepravitelné než ocelové. Při stejném objemu jsou více než 2x lehčí než ocelové tlakové lahve. Kompozitní tlaková láhev o vodním objemu 6,9 l váží 4,5 kg (odlehčená kompozitní dokonce 4,0 kg), zatímco ocelová tlaková láhev o vodním objemu 7 l váží 10,5 kg. Kompozitní tlaková lahev o vodním objemu 9 l váží 5,3 kg, zatímco ocelová tlaková lahev o vodním objemu 9 l váží 12,3 kg, což je již 2,5krát větší hmotnost.
- KAPACITA: Lehčené ocelové tlakové láhve se vyrábějí běžně o vodním objemu 6,0 l, kompozitní lahve o vodním objemu 6,8 l nebo 6,9 l, což při tlaku 300 bar představuje rozdíl v objemu vzduchu 240 až 270 l, a tudíž možnost využít kapacitu dýchacího přístroje déle o více než 5 minut.
- VELIKOST: Kompozitní tlakové lahve jsou oproti klasickým ocelovým širší a kratší. Kompozitní tlaková lahev o vodním objemu 6,8 l, resp. 9 l jsou přibližně o 20 mm, resp. 40 mm širší než stejně velké lahve ocelové, ale jsou o 100 mm, resp. 220 mm kratší. Lehčené ocelové tlakové lahve mají stejnou délku jako lahve kompozitní (510 mm) a jsou stejně široké (140 mm) jako lahve klasické ocelové.
- CENA: u klasických ocelových tlakových lahví o vodním objemu 6 a 7 l je cena velmi podobná šestilitrové lehčené ocelové tlakové lahvi. Ceny kompozitních tlakových lahví se liší dle životností (15 let , 20 let a 30 let).
- ŽIVOTNOST: Pro ocelové tlakové lahve platí tzv. neomezená životnost. Pro ocelové tlakové lahve, které byly vyrobeny před 08/2002, však platí i nadále životnost 40 let. Tlakové lahve s životností 15 let musí bez poškození odolat 3750 cyklům a lahve s životností 30 let dokonce 7500 cyklům.
- PEVNOST: Kompozitní tlakové láhve mají desetinásobnou rezervu pevnosti. Pro ocelové tlakové láhve je rezerva pouze tří až pětinásobná. Tím se do značné míry eliminuje riziko následků nepřípustného ohřevu tlakové lahve nebo poškození pláště nádoby působením vnějších sil. Kompozitní tlakové láhve nevybuchují v otevřeném ohni a v ohni hoří bez výbuchu. Teplem dojde k roztavení vnitřní vrstvy a vzduch postupně uniká vrstvou sklolaminátu. Ocelové tlakové láhve při zahřátí nad přípustnou teplotu vybuchují a její úlomky působí jako střepiny granátu.
- ODOLNOST PROTI MECHANICKÉMU POŠKOZENÍ: Kompozitní tlakové láhve jsou svou konstrukcí a hlavně použitými materiály náchylnější na mechanické poškození (oděry, vrypy ostrých předmětů apod.). Ocelová tlaková láhev je složena pouze z jednoho materiálu, takže její poškození může mít fatální následky, zatímco kompozitní tlaková láhev, nepočítaje epoxidové vrstvy, je složena ze tří vrstev materiálu, takže poškození horní vrstvy nemusí znamenat poškození následující vrstvy, ani nebezpečí pro uživatele (tím není řečeno, že poškození povrchu kompozitní tlakové lahve není důvodem pro její vyřazení z provozu).
- ODOLNOST PROTI CHEMIKÁLIÍM: je těžko srovnatelná, protože povrch ocelové tlakové lahve mohou porušit anorganické minerální kyseliny nebo silná oxidační činidla, zatímco povrch kompozitní tlakové lahve může být narušen některými organickými rozpouštědly. Nicméně chemická odolnost není zásadním problémem, protože lze těžko očekávat, že chemické působení kapalné látky bude dlouhodobé.
- ODOLNOST PROTI KOROZI: je dána materiálem, který se použije pro výrobu. Kompozitní tlakové láhve mají lepší odolnost proti korozi než lahve ocelové. Tento rozdíl se zmenšuje nátěrem ocelových tlakových lahví. Mnohem markantnější je však koroze uvnitř nádob. Ocelové tlakové lahve jsou tak mnohem choulostivější na přítomnost vzdušné vlhkosti, která se může do lahve dostat při úplném vypuštění vzduchu z tlakové lahve při nedodržení zásady o zbytkovém přetlaku.
- PRUŽNOST: Tato vlastnost způsobuje lepší schopnost se vyrovnat se změnami tlaku při plnění kompozitních tlakových láhví než lahví ocelových.
- EKOLOGICKÁ LIKVIDACE: Ocelové a lehčené ocelové tlakové lahve se zbaví lahvového ventilu a potom se znehodnotí, nejlépe rozřezáním na tři díly, přičemž jeden řez má porušit hrdlo lahve a závit. Nakonec se jednotlivé znehodnocené části dají do šrotu.
Kompozitní tlakové lahve se znehodnotí stejným způsobem. Liner lze dát do šrotu a karbonoplastová část se musí ekologicky zlikvidovat.
V drtivé většině jsou záchrannými složkami preferovány kompozitní tlakové lahve.
Zastoupené značky - Dräger, Luxfer, MEVA, Worthington
