具有集成加热元件的复合压力容器组件制造技术

一种压力容器组件包括围绕至少一个腔室的复合层。加热元件嵌入所述复合层中以从所述腔室中抽出气体。

Composite pressure vessel assembly with integrated heating elements

A pressure vessel assembly includes a composite layer surrounding at least one chamber. The heating element is embedded in the composite layer to extract gas from the chamber.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成加热元件的复合压力容器组件
技术介绍
本公开涉及压力容器组件，并且更具体地涉及具有集成加热元件的压力容器组件。压力容器可以用作各种消费者、商业和工业过程的储存介质(例如，气体)。为了在给定的体积内为任何操作储存足够的气体，气体被储存在高压下。传统上，压力容器具有典型的球形或圆柱形设计，这种设计均匀地分布密闭周边中的应力。遗憾地是，这种罐不能有效利用分配的空间。例如，球形容器以约52％的效率填充立方体空间，而圆柱形容器以约78％的效率填充矩形容积。通常符合矩形容积的压力容器的较新的改进可以相对于真正的矩形容积以约90％的效率来填充该空间。可以将吸收剂放置在压力容器内以进一步提高加压气体的储存效率。为了帮助从容器中抽出气体，可以通过各种手段加热吸收剂。支持高内部压力的非球形/圆柱形压力容器的设计较复杂，包括用于传递应力的可变曲率外表面和内部结构。高适形容器的大尺寸和复杂的形状使得制造具有挑战性。而且，添加吸收剂与加热装置会提高设计和制造的复杂性及成本。
技术实现思路
根据本公开的一个非限制性实施方案的压力容器组件包括围绕至少一个腔室的第一复合层；以及嵌入第一复合层中的第一加热元件。除了前述实施方案之外，压力容器组件还包括设置在至少一个腔室中的至少一个中的第一吸收剂。替代地或附加地，在前述实施方案中，第一复合层包含聚合物基质复合材料。替代地或附加地，在前述实施方案中，第一加热元件选自包括金属丝、铜箔和碳纳米管的组。替代地或附加地，在前述实施方案中，第一复合层包含连续碳纤维，并且加热元件包含连续碳纤维。替代地或附加地，在前述实施方案中，压力容器组件被构造成储存天然气，并且第一加热元件被构造成加热吸收剂以抽出天然气。替代地或附加地，在前述实施方案中，第一加热元件被构造成是容器结构健康监测装置的一部分。替代地或附加地，在前述实施方案中，压力容器组件包括限定至少一个腔室中的第一腔室的第一衬里，并且其中第一衬里被第一复合层包围。替代地或附加地，在前述实施方案中，第一衬里选自包括吹塑塑料和注塑塑料的组。替代地或附加地，在前述实施方案中，压力容器组件包括限定至少一个腔室中的第二腔室的第二衬里，并且其中第一衬里和第二衬里被第一复合层包围。替代地或附加地，在前述实施方案中，压力容器组件包括限定至少一个腔室中的第二腔室的第二衬里；以及与第二衬里接合并包封第二衬里的第二复合层，并且其中第一衬里被第一复合层接合并包封，并且第一复合层和第二复合层的各部分被接合。替代地或附加地，在前述实施方案中，压力容器组件包括嵌入第二复合层中的第二加热元件。替代地或附加地，在前述实施方案中，压力容器组件包括与第一复合层和第二复合层接合并且包封第一复合层和第二复合层的第三复合层。替代地或附加地，在前述实施方案中，压力容器组件包括设置在第二腔室中的第二吸收剂。替代地或附加地，在前述实施方案中，压力容器组件包括设置在第二腔室中的第二吸收剂。替代地或附加地，在前述实施方案中，第三复合层包含玻璃纤维。根据另一非限制性实施方案的复合压力容器组件包括限定腔室并包含吹塑塑料的衬里；与衬里接合并包封衬里的层，并且其中所述层包含聚合物基质复合材料；设置在腔室中的吸收剂；以及嵌入所述层中的加热元件。除了前述实施方案之外，聚合物基质复合材料包含选自包括碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维的组的增强纤维。替代地或附加地，在前述实施方案中，加热元件被构造成将电能转换成热能并选自包括金属丝、铜箔和碳纳米管的组。替代地或附加地，在前述实施方案中，加热元件被构造成施加液体循环热量并且包括嵌入层中以供加热流体流动的管。前述特征和元件可以以各种组合非排他性地进行组合，除非另有明确指示。根据以下描述和附图，这些特征和元件及其操作将变得更为明显。然而，应理解，以下描述和附图意图在本质上是示例性的而非限制性的。附图说明本领域技术人员将从以下对所公开非限制性实施方案的详细描述中明白各种特征。伴随于详细描述的附图可简要描述如下：图1是根据本专利技术的示例性实施方案的被构造成储存加压流体的压力容器组件的透视图；图2是压力容器组件的衬里的分解透视图；图3是衬里的横截面；图4是施加了中间层的衬里的透视横截面；图5是压力容器组件的透视横截面；以及图6是从图5中标记为6的圆圈中取出的放大局部横截面。具体实施方式现在参考图1，示出了被构造成储存高压流体的压力容器或罐组件20的实例。可储存在压力容器20内的示例性流体包括但不限于例如压缩天然气(CNG)、氢气、丙烷、甲烷、空气和液压流体。压力容器组件20通常可以包括两个侧翼容器22、24和至少一个内部容器26(例如，示出五个相同的内部容器)，所述至少一个内部容器连接并设置在侧翼容器22、24之间。每个容器22、24、26通常可以是细长的，并且压力容器组件20的总体构造通常是矩形形状，但是从本文的描述中可以理解，其他形状也是可以预期的。参考图2，每个容器22、24、26可以包括相应的衬里28、30、32。每个衬里28、30、32可以限定相应腔室34、36、38的边界以用于流体储存。侧翼端衬里28、30可以包括相应的凸台46、48，凸台46由相对的端盖50、52封闭，凸台46由相对的端盖54、56封闭。每个凸台46、48可以是周向连续的并且基本上为圆柱形的。衬里32可以包括凸台58，凸台58由相对的端盖59、61封闭。凸台58可以是周向连续的。衬里28、30、32可以由能够提供特定应用所需的必要结构支撑、重量、操作特性、成本限制和其他参数的任何材料和厚度制成。衬里材料的实例可以包括钢或其他金属组合物和塑料。衬里28、30、32还可以是吹塑塑料或注塑塑料。参考图3，相应的侧翼衬里28、30的凸台46、48可以基本相同并且被布置成使得第一侧翼衬里28的凸台46相对于相对的侧翼衬里30的凸台48旋转大约一百八十度(180度)(即，布置为彼此的镜像)。每个侧翼凸台46、48可以包括大致圆柱形的外部部分或壁60和内部部分或壁62。内壁62可以是大致平面的并且可以横向地跨过圆柱形外壁60的第一端部64与第二端部66之间。在一个实施方案中，内壁62与圆柱形外壁60的端部64、66一体形成。圆柱形外壁60的曲率的至少一部分由半径R限定。在一个实施方案中，外壁60的与内壁62相对的那部分包括通常具有二百四十(240)度角的圆形或曲线，如由半径R所限定。因此，侧翼凸台46、48的总高度等于圆柱形外壁60的半径R的长度的两倍。垂直内壁62大致平行于垂直平面P并与其间隔开，垂直平面P包括限定外壁60的曲率的半径R的原点。在一个实施方案中，内壁62与平行垂直平面P之间的距离约为半径R的一半。结果，侧翼凸台46、48的宽度通常等于外壁60的曲率半径R的长度的约1.5倍。图示的内部凸台58包括第一内侧壁68和第二内侧壁70，所述第一内侧壁和第二内侧壁可以在直径方向上彼此相对、基本上垂直布置并且彼此分开一定距离。在一个实施方案中，内部凸台58的宽度大致等于端部凸台46、48的曲率半径R。第一内侧壁68和第二内侧壁70的厚度可以是相同的并且可以等于侧翼凸台46、48的内壁62的厚度。第一外侧壁72在第一内侧壁68的第一端74与第二内侧壁70的第一端76之间延伸。类似地，第二外侧壁78在第一内侧壁68本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压力容器组件，包括：围绕至少一个腔室的第一复合层；和嵌入所述第一复合层中的第一加热元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压力容器组件，包括：围绕至少一个腔室的第一复合层；和嵌入所述第一复合层中的第一加热元件。2.根据权利要求1所述的压力容器组件，还包括：设置在所述至少一个腔室中的至少一个中的第一吸收剂。3.根据权利要求2所述的压力容器组件，其中所述第一复合层包含聚合物基质复合材料。4.根据权利要求2所述的压力容器组件，其中所述第一加热元件选自包括金属丝、铜箔和碳纳米管的组。5.根据权利要求2所述的压力容器组件，其中所述第一复合层包含连续碳纤维，并且所述加热元件包含所述连续碳纤维。6.根据权利要求2所述的压力容器组件，其中所述压力容器组件被构造成储存天然气，并且所述第一加热元件被构造成加热所述吸收剂以抽出所述天然气。7.根据权利要求1所述的压力容器组件，其中所述第一加热元件被构造成是容器结构健康监测装置的一部分。8.根据权利要求1所述的压力容器组件，还包括：限定所述至少一个腔室中的第一腔室的第一衬里，并且其中所述第一衬里被所述第一复合层包围。9.根据权利要求8所述的压力容器组件，其中所述第一衬里选自包括吹塑塑料和注塑塑料的组。10.根据权利要求8所述的压力容器组件，还包括：限定所述至少一个腔室中的第二腔室的第二衬里，并且其中所述第一衬里和第二衬里被所述第一复合层包围。11.根据权利要求8所述的压力容器组件，还包括：限定所述至少一个腔室中的第二腔室的第二衬里；以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文平，BA范哈塞尔，EY孙，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：美国,US