具有金属内衬和两个不同材料的纤维层的压力容器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于装纳或运输加压的气体的压力容器。具体地说，涉及用于装纳或运输压缩天然气的那种容器。本发明专利技术还涉及一种在陆上或海上装储或运输气体的方法。而且，本发明专利技术涉及一种用于运输气体尤其是压缩天然气的载运工具。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于装纳或运输加压的气体的压力容器。具体地说，涉及用于装纳或运输压缩天然气的那种容器。本专利技术还涉及一种在陆上或海上装储或运输气体的方法。而且，本专利技术涉及一种用于运输气体尤其是压缩天然气的载运工具。【专利说明】具有金属内衬和两个不同材料的纤维层的压力容器 专利
本专利技术涉及用于装纳或运输被加压的气体的压力容器，更具体地说，涉及用于装 纳或运输压缩天然气（CNG)的那种容器。 本专利技术还涉及一种在陆上或海上装储或运输气体的方法。而且，本专利技术涉及一种 用于运输气体尤其是压缩天然气的载运工具。 专利技术背景 用于装纳或运输加压气体的常规压力容器通常都是用不锈钢制成的，因而重量 很重。不锈钢的成本相当高，尽管它有耐腐蚀的性质，但它却不大适于用在海运载运工具 上一海运船舶有一个基于其浮力的承载限制，船舶的承载能力的好大一部分被它的物理 重量亦即其"空重"占去了。 还有，在海运载运工具上，不可避免的含盐海水飞溅会造成压力容器的不锈钢和 船体结构的碳钢之间讨厌而漫长的电化学耦合。这种耦合将导致所谓的海上腐蚀，长此以 往，这样的腐蚀将使电位差较高的或称负电性较强的金属性能恶化。 要解决的技术问题 所以，本专利技术的目的是克服或减轻已有压力容器的至少一个缺点。 具体地说，本专利技术的一个目的是提供一种更能耐受海运载运工具上的环境条件的 压力容器。
技术实现思路
在本专利技术的第一方面，提供一种尤其适用于CNG的装纳或运输的压力容器。这种 压力容器沿着其大部分长度具有大体上圆柱形的形状，并有至少一个用于气体加载和卸载 以及用于排空液体的开口。这种压力容器包括一个金属内衬、一个处于金属内衬的外面并 与之毗邻的第一纤维层、以及一个处于第一纤维层的外面并与之毗邻的第二纤维层。第一 纤维层和第二纤维层是用不同材料制成的。 金属内衬是气体不可渗透的和/或耐腐蚀的。 金属内衬的材料可以是钢、不锈钢、镍基合金、二相钢、铝、铝合金、钛、以及钛合金 之一。 每个纤维层都是用包绕在金属内衬上的纤维制成的。 第一纤维层可包括碳纤维。 第二纤维层可包括玻璃纤维。 这种压力容器，其内侧和外侧沿着其大部分长度都可以是大体上圆柱形的。 这种压力容器的内径可在0· 5m到5m之间。 这种压力容器的内径可在1. 5m到3. 5m之间。 这种压力容器还可包括一个用于进入和/或检验容器的内部的人孔。优选的是， 人孔设在容器的顶上。人孔可以是24英寸（60cm)或与之相当的人孔，以便由一个人爬进 容器进行内部检验。人孔应有封闭措施，以便能密封地封闭人孔开口。 优选的是，所有压力容器有相同的高度，但为了适应船舶甲板的由诸如船体曲度 造成的高低不同，某些压力容器可以有不同的高度。 按照本专利技术的第二方面，提供一种采用至少一个如上所述的压力容器在陆上或水 上装储或运输气体尤其是CNG的方法。 本专利技术的第三方面提供一种用于运输气体尤其是CNG的载运工具，其包括至少一 个如上所述的压力容器。 这种气体载运工具可以是船，或某些其它类型的运输工具，诸如卡车或铁路车辆。 在这种气体载运工具中，各压力容器是互连的。 本专利技术的优点 本专利技术的压力容器，与等效的钢质压力容器相比，可降低单位生产成本。 本专利技术的压力容器，与钢质压力容器相比，还可降低各压力容器和运输它们的海 运载运工具之间的电化学耦合。 本专利技术的再一个优点是，与等效的钢质压力容器相比，可降低压力容器的重量。船 在一定的排水量下有一定的浮力，压力容器重量的降低可允许船装运更多的流体。 【专利附图】【附图说明】 下面将以纯粹举例的方式参照附图描述本专利技术的这些和其它特点，各附图中： 图1是本专利技术的压力容器的一个实施例的示意剖视图； 图2是一个示意立体图，其表示出排列在一个模块里的本专利技术的各压力容器之间 的互连管路； 图3是表示在一个模块里排成行的各压力容器之间的互连管路的示意侧视图； 图4是表示在一个模块里排成行的各压力容器之间的互连管路的示意俯视图； 图5示意地表示出一个切过船体的横断面，其表示出两个并列的模块；以及 图6是最顶上的管路的更详细示意图。 本专利技术的详细说明 CNG运输领域的日益增高的容量和效率要求，以及为之所用的钢质气瓶的普遍应 用，一直在促使钢质气瓶向结构更厚发展，这通常导致这些器具很重，或者说，这些器具能 装运的气体对装运系统的重量比很低。这种情况可通过采用先进且更轻的结构材料诸如复 合结构来克服。 所以，某些已有的解决办法已在采用复合结构来减轻这类器具的重量，但现有复 合结构的尺度和构造，由于例如所用材料的局限，尚未做到优化。例如，小型气瓶或非传统 形状的容器的应用往往导致较低的气体运输效率（较小的容器可能导致较高的非占用空 间比），以及导致更难以检验容器的内部。而且，采用部分包覆（例如环箍状包覆的气瓶） 仅覆盖容器的圆柱形部分而不包覆其两端，将导致在容器的被包覆部分和容器的裸露的金 属壳端部之间有一个界面，这进而将导致诸如腐蚀问题。 同样，一个连续的结构部件上的各材料之间的过渡通常构成较为薄弱的区域，进 而出现容易产生疲劳的许多点。 本专利所述的压力容器制造成有一个内侧的金属内衬1，其能够液压地或流体地 装纳原态气体。设置金属内衬1，不必考虑给容器提供CNG运输、装载和卸载过程中需要的 结构强度。 金属内衬1应该是耐腐蚀的且能够装运未经处理或未经加工的气体，因此其材料 应该是不锈钢、铝、或其它耐腐蚀合金。 就不锈钢而言，优选的是但不限于采用奥氏体不锈钢，诸如AISI 304、314、316或 316L(均为含碳百分比低的）。 就其它合金而言，推荐但不限于采用耐腐蚀的镍基合金或铝基合金。 这种构造还允许压力容器装运其它气体，诸如C02限量达14 %摩尔和/或H2S限量 达1. 5%摩尔的天然气（甲烷），以及诸如H2和/或C02气体。但优选的是用于运输CNG。 CNG可能包含各种以多变的混合比存在的组成部分，某些组分以其气相存在，而另 一些以液相存在，或以气液混合相存在。这些组成部分典型地包括下列化合物中的一种或 几种：C 2H6、C3H8、C4H1Q、C 5H12、C6H14、C7H 16、C8H18、C9+ 等碳氢化合物、C02 和 H2S，加上可能以液 态存在的甲苯、柴油和辛烷。 优选的是，金属内衬1的强度只要足以承受容器制造过程引起的应力就够了，诸 如在纤维包绕过程中作用于其上的应力。而加压气体运输所需的结构强度是由外部复合材 料层2、3来提供。 按照图示的实施例，包绕在金属内衬1上的第一纤维层2是碳/石墨基的纤维增 强聚合物。它大体上完全包覆着容器（包括容器两端的大部分），并且它布置成能提供使用 中所需的结构强度。优选的是但不限于采用拉伸强度为3. 200MPa或更高、和/或杨氏模量 为230GPa或更高的碳纤维纱线。有利的是，每根纱线可以有12, 000或24, 000或48, 000 根细丝。 按照图示的实施例，第二纤维层3起隔热和保护作用。在使用中，它与外部环境直 接接触。由于这些原因，外表的第二纤维层3最好是一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力容器(10)，其尤其适用于装储或运输压缩天然气，该压力容器具有沿着其大部分长度的大体上圆柱形的形状，以及至少一个用于气体加载和卸载以及用于排空液体的开口(7)，所述压力容器包括：金属内衬(1)；处于所述内衬外面并与之毗邻的第一纤维层(2)；以及处于所述第一纤维层外面并与之毗邻的第二纤维层(3)，其中，所述第一纤维层和所述第二纤维层是用不同材料制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：F·内蒂斯，P·雷东迪，V·N·托马瑟利，
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