带有复合材料凸台的压力容器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于运输压缩流体的压力容器的一件式复合材料凸台。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有复合材料凸台的压力容器
本专利技术涉及用于压缩流体的装储和运输的压力容器的复合材料凸台。
技术介绍
化石燃料燃烧对环境的不利影响正变得越来越受关注，并已经激励起对替代能源 的极大兴趣。尽管在太阳能、风能、核能、地热能和其它能源方面作出了进步，但很显然，广 泛地提供经济性替代能源、尤其是高能量使用的应用仍然是难以捉摸的目标。同时，对于可 预见的将来，化石燃料预期将支配能源市场。在化石燃料中，天然气燃烧最干净，因此对能 量生产来说是明确的选择。因此，随着世界变得越来越意识到化石燃料的燃烧对环境的相 互作用，正在掀起一场尽量用天然气来补充或代替诸如煤和石油那样的其它化石燃料的运 动。遗憾的是，世界的很多天然气储量存在于遥远的、难于到达的地球区域。地形因素和地 理政治学的因素使得可靠地和经济地从这些区域萃取天然气变得极其困难。已经对管道使 用和陆上天然气运输进行了评估，在某些情形中作了努力，但发现是不经济的。然而，很有 趣的是，地球上大部分远处天然气储量位于相当靠近海洋以及已经进入海洋的其它水体之 处。因此，从遥远地方海上运输天然气将会是显而易见的方案。海上运输天然气的问题很 大程度上在于经济性。远洋航行船舶只能装载如此多加载的重量，海上船运天然气的成本 反映了该事实，成本按照运输的总重量计算，即，产品的重量加上在其内运输产品的集装箱 容器的重量。如果产品净重量与运输集装箱的皮重相比较低，则每单位产品质量的运输成 本变得不能接受。这在压缩流体的运输中尤其是如此，压缩流体传统上用钢瓶来运输，钢瓶 重量比所装流体的重量重得多。由于III型和IV型压力容器的出现，该问题已经稍稍得到 改善。III型压力容器包括相对薄的金属内衬，内衬用细丝状复合材料包裹物缠绕，其导致 容器具有钢质容器的强度，却大大地减小了容器总重量。IV型压力容器聚合物内衬，该内衬 同样用复合细丝状材料包裹。IV型压力容器是目前批准的压力容器中最轻的容器。使用 III型和IV型容器与将这些容器制成非常大的趋势相关联，目前正在制造长度18米、直径 2. 5-3. 0米的圆柱形容器，以及在设计构思长度30米或以上、直径6米或以上的容器，这导 致在优化压缩流体的海上运输经济性上向前迈出主要的一步。 所有压力容器需要至少一个被称作凸台的端部配件，容器通过该凸台连接到外 部相关设备，用以将流体加载到容器内或从容器卸下流体。目前所用的凸台由金属制成，金 属诸如是不锈钢、镍合金、铝等。遗憾的是，这些凸台、尤其是用于较大压力容器的凸台，重 量极重并已经估计包括III型或IV型压力容器重量的70%。此外，大的金属凸台制造困 难，并且价格趋于昂贵，常常价格在$100000或以上。这些因素对于经济性来说有很大不利 影响，并由此对压缩流体的海上运输的可行性带来不利影响。 需要的是重量轻、价廉的用于尤其是用于III型和IV型的压力容器的凸台，这对 压缩流体运输的影响是最为有益的。本专利技术提供如此的凸台。
技术实现思路
因此，在一个方面，本专利技术涉及包括一件式复合材料凸台的压力容器。 在本专利技术的一个方面，该一件式复合材料凸台包括： 中空细长的圆柱，其具有近端、远端、外表面和内表面，内表面限定细长圆柱的中 空部分的直径。 圆柱的一部分外表面可与形成压力容器中的圆形开口的压力容器的壁厚毗连。 圆柱的近端可止于压力容器外的近端表面内。 近端表面可包括多个周向设置的螺纹孔。 圆柱的远端可止于凸缘内，该凸缘具有：凸缘表面，该凸缘表面与压力容器的内表 面毗连；凸缘直径，该凸缘直径大于压力容器中的圆形开口的直径；凸缘表面与圆形开口 的直径相遇的点处的凸缘厚度，其足以承受装在压力容器内的压缩流体所作用的压力。 在本专利技术的一个方面，否则将与压缩流体接触的凸台表面通过一层材料与压缩流 体分开，该层材料在压力容器的操作压力下基本上不让压缩流体透过。 在本专利技术的一个方面，该材料层基本上还对压缩流体是惰性的。 在本专利技术的一个方面，该材料层包括金属、陶瓷或聚合物。 在本专利技术的一个方面，压力容器的形状包括球体、扁圆球体、圆环或带有一个或两 个拱顶端部的细长中空的圆柱。 在本专利技术的一个方面，压力容器整个用金属制造，金属的厚度足以承受由装在其 内的压缩流体所作用的压力。 在本专利技术的一个方面，带有一个或两个拱顶端部的中空圆柱包括薄的金属内衬， 其用聚合物的复合材料环形包裹，一个或两个拱顶端部包括金属，该金属可与圆柱内衬的 金属相同或不同，该金属有足够的厚度来承受由装在压力容器中的压缩流体所作用的压 力。 在本专利技术的一个方面，中空圆柱和一个或两个拱顶端部包括薄的金属内衬，其中： 中空圆柱用聚合物复合材料环形包裹，圆柱和拱顶端部用聚合物复合材料等强度 地包裹，此处的聚合物复合材料可与环形包裹的聚合物复合材料相同或不同。 在本专利技术的一个方面，中空圆柱和一个或两个拱顶端部包括聚合物内衬，该聚合 物内衬可以是用聚合物复合材料环形包裹、等强度包裹或两者组合的包裹。 在本专利技术的一个方面，压力容器还包括剪切层片，其定位在凸台表面和聚合物复 合材料包裹物表面之间的、凸台表面否则将与包裹物表面直接接触的部位处。 在本专利技术的一个方面，凸缘直径至少延伸到一个或两个拱顶端部轮廓内的拐点。 在本专利技术的一个方面，聚合物复合材料包括热固性聚合物基质。 在本专利技术的一个方面，该热固性聚合物基质选自以下组：环氧树脂、聚酯树脂、乙 烯基酯树脂、聚酰亚胺树脂、二环戊二烯树脂，以及它们的组合。 在本专利技术的一个方面，热固性聚合物基质由包括纯度至少92%的二环戊二烯在内 的预聚物配方形成。 在本专利技术的一个方面，聚合物复合材料包括纤维材料。 在本专利技术的一个方面，纤维材料选自以下组：金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、玻璃 纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维以及它们的组合。 在本专利技术的一个方面，纤维材料选自以下组：玻璃纤维和碳纤维。 在本专利技术的一个方面，压力容器还包括金属插入件，其具有螺纹外表面和螺纹内 表面，该螺纹外表面与凸台近端表面中的螺纹孔相匹配，螺纹内表面的尺寸适于与外部管 道连接装置的螺纹相匹配。 在本专利技术的一个方面，压缩流体包括压缩的天然气。 在本专利技术的一个方面，压缩的天然气包括原态的压缩天然气。 详细说明 【附图说明】 提供这些附图仅是为了说明的目的，既无意图也绝不应该以任何方式将它们看作 对本专利技术限制。 图1示出各种类型压力容器的立体图。容器显示为有孔，这些孔中可插入本专利技术 的复合材料凸台。 图1A示出球形压力容器。 图1B示出扁圆球、有时被称为近球体的压力容器。 图1C示出环形压力容器。 图1D示出带有圆柱形中心部分和一个拱顶端部段的压力容器。 图1E示出带有圆柱形中心部分和两个拱顶端部段的压力容器。 图2是带有圆柱形中心部分和两个拱顶端部段的压力容器的示意图。 图3示出本专利技术的复合材料凸台。 图4示出联接到压力容器内衬的本专利技术的复合材料凸台。 图5示出用细丝状复合材料包裹的压力容器内衬，该图示出拐点的形成。 图6示出带有插入在复合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括一件式复合材料凸台的压力容器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1. 一种包括一件式复合材料凸台的压力容器。2. 如权利要求1所述的压力容器，其特征在于，所述一件式复合材料凸台包括： 中空细长的圆柱，所述圆柱具有近端、远端、外表面和内表面，所述内表面限定细长圆 柱的中空部分的直径，其中： 圆柱的外表面的一部分与限定所述压力容器内的圆形开口的压力容器的壁厚毗连； 圆柱的近端在压力容器外止于近端表面内，其中： 所述近端表面包括多个周向设置的螺纹孔，以及 圆柱的远端止于凸缘内，所述凸缘具有：凸缘表面，所述凸缘表面与压力容器的内表面 毗连；凸缘直径；所述凸缘直径大于所述压力容器内的圆形开口的直径；以及所述凸缘表 面与所述圆形开口的直径相遇的点处的凸缘厚度，所述凸缘厚度足以承受装在所述压力容 器内的压缩流体所作用的压力。3. 如权利要求2所述的压力容器，其特征在于，否则将与压缩流体接触的所述凸台的 表面通过在所述压力容器的操作压力下基本上不让所述压缩流体透过的材料层与所述压 缩流体分开。4. 如权利要求3所述的压力容器，其特征在于，所述材料层基本上还对所述压缩流体 是惰性的。5. 如权利要求3或4所述的压力容器，其特征在于，所述材料层包括金属、陶瓷或聚合 物。6. 如上述权利要求中任一项所述的压力容器，其特征在于，所述压力容器的形状包括 球体、扁圆球体、圆环或带有一个或两个拱顶端部的细长中空的圆柱。7. 如权利要求6所述的压力容器，其特征在于，所述压力容器整个由金属制成，金属的 厚度足以承受由装在其内的所述压缩流体所作用的压力。8. 如权利要求6所述的压力容器，其特征在于，带有一个或两个拱顶端部的中空圆柱 包括薄的金属内衬，所述金属内衬用聚合物复合材料环形包裹，且一个或两个拱顶端部包 括金属，所述金属能与圆柱内衬的金属相同或不同，并且有足够的厚度来承受由装在所述 压力容器中的所述压缩流体所作用的压力。9. 如权利要求6所述的压力容器，其特征在于，中空圆柱和一个或两个拱顶端部包括 薄的金属内衬，其中： 所述中空圆柱用聚合物复合材料环形包裹，并且圆柱和拱顶端部用与环形包裹的聚合 物复合材料相同或不同的聚合物复合材料来等...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·内蒂斯，B·斯班赛，Z·斯班赛，
申请(专利权)人：蓝波股份有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡;LU