流体压力容器的接管与衬里的连接系统技术方案

流体压力容器包括有筒形侧壁与带两个轴向开孔的第一和第二拱形端部的复合外壳。不透流体的衬里对着外壳的内表面并有两个开孔，每个开孔与外壳的相应开孔对准并邻接。两接管置于外壳和衬里的相应开孔中。其改进在于接管包括筒形颈部和从颈部径向外延的法兰盘，衬里开孔的周缘有覆盖法兰盘顶部的径向内伸的第一区段和衬垫法兰盘底部的从第一区段下边径向内伸的第二区段。第一和第二区段形成环形凹口，以容纳和密封接管的法兰盘，将其保持在容器中。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及包括非金属衬里的流体压力容器，具体涉及一种用于将此种压力容器所用的接管连接到衬里上的新的改进的系统和结构。复合材料(纤维增强树脂基)容器或罐已被普遍用于贮存各种压力流体，包括贮存氧、天然气、氮、火箭燃料、丙烷等。此种复合材料结构具有许多优点，如重量轻和耐腐蚀、抗疲劳、抗突然失效。这种重量轻和抗失效的结合之所以可能，归功于增强纤维或增强丝(碳、玻璃、芳族聚酰胺等)的高强度，在压力容器结构中，这些纤维通常沿主力方向取向。因为复合材料压力容器(壳体)的树脂基体在操作和使用期间容易产生破裂和裂纹，所以压力容器常常装有防流体渗透的衬里。虽然最常用金属衬里，但也使用合成橡胶和热塑性塑料衬里。有利的情况是，衬里不但设计成防止压力容器渗漏，而且用作压力容器制造期间的型芯，也就是用于限定复合材料壳体的外形轮廓。当重量轻的复合材料壳体被用于承受大部分负载而衬里承受小负载时，结构效率达到最大;因此，如果使用金属衬里，那么衬里必须相当薄，以便减轻重量。但是，薄的金属衬里其疲劳寿命短，由于为了延长寿命而牺牲重量轻这一问题(反之亦然)，用户愈来愈注意到使用重量较轻而防渗的非金属衬里。使用非金属衬里的一个问题是将衬里牢固地连接到通常为金属的压力容器接管上。端部接管支承进出压力容器的流体通道，同时通过在压力容器的两端或两极提供纤维转盘并在如果使用绕丝构成壳体时提供型芯支承，从而可以在复合材料壳体的制造中起作用。当使用金属衬里时，此种接管通常与衬里整体制造，但是随着非金属衬里使用的增加，已经需要将接管连接到衬里上的其他方法。某些将非金属衬里连接到接管上的先有技术包括将接管胶粘结合在衬里上(如果衬里有足够刚性)和简单依靠压力容器中的内压来提供接管一衬里密封(如果衬里为柔性的可折叠膜)。附图中图2和图3举例说明了这两种将非金属衬里连接到接管上的方法，过一会儿将会讨论。但是，上述两种方法产生的问题包括在疲劳循环或在金属(接管)对非金属(衬里)的结合暴露于某种环境下的断裂，和由于大多数金属与非金属之间热膨胀系数明显不同而产生的结合的分离，以及衬里在壳体中的移动(如果只依靠内压)产生的通过接管一衬里结合部的渗漏通路。除了需要将衬里合适地连接到接管上以外，同样重要的是在复合材料壳体/金属接管界面上形成一个剪切层，以减小在该界面上产生大的剪切应力的倾向。过去已经使用过橡胶复合物作为此种剪切层，但这类复合物随着时间的推移易于分离。本专利技术的一个目的是提供一种用于将流体压力容器的衬里连接到压力容器端部接管上的新的改进的系统。本专利技术的另一个目的是提供这样一种系统，它特别适合于将非金属衬里连接到金属或类似的刚性接管上。本专利技术的又一个目的是提供这样一种系统，其中压力容器衬里和接管之间的流体渗漏的可能性减小了。本专利技术的一个附加目的是提供这样一种系统，其中，压力容器衬里/接管连接结构也起压力容器的外壳和接管之间的剪切层的作用。本专利技术的另外一个目的是提供这样一种系统，其中，压力容器中的内部流体压力被用来增强衬里与接管的连接。本专利技术的上述和其他目的在一个用于保持流体的压力容器的专门举例说明的实施例中得到实现，该压力容器包括一个由基本上刚性的机械强度高的材料如纤维增强树脂复合材料制成的外壳，并具有至少一个其中带开孔的扁球形端部区段。压力容器还包括一个接管，接管具有一个装入外壳开孔的颈部和一个从颈部的一端向外延伸的法兰部分。在外壳内部对着其内表面设置了一个通常不渗透流体的内部衬里，衬里包括至少一个端部区段，后者带一个与外壳开孔对准的开孔。内部衬里有一个环绕衬里开孔的双层唇形结构，它具有一个上唇部分和一个下唇部分，两部分之间有一个环形凹口，用以容纳和保持接管的法兰部分。实际上，接管的法兰部分被密封在衬里的上下唇部分之间的凹口内，凹口将法兰部分牢固地保持在其位置上。按照本专利技术的一个方面，接管包括一个延伸通过颈部的通常为圆筒形的空心通道，在颈部延伸出法兰部分的一端形成一个第一开孔，在颈部的另一端形成一个第二开孔。下唇部分在接管的法兰部分下方沿径向向内延伸，然后向上通过第一开孔并沿接管的空心通道壁伸到一个位置，在该位置上一个附属装置或附件如阀门通过第二开孔装入空心通道。衬里以这种方式直接接合到此附件上，以形成一个更加防漏的结合部。考虑下述与附图一起提供的详细说明，将会清楚本专利技术的上述和其他目的、特点和优点。附图中附图说明图1是一个本专利技术特别适用的那种类型的复合材料容器的侧面立视图;图2是一个按照常规先有技术方法的带有合成橡胶衬里的复合材料容器的侧视局部截面图，衬里仅仅利用容器内流体的内压连接到接管上;图3是一个复合材料容器的侧视局部截面图，该复合材料容器具有一个以常规方式结合到接管上去的刚性的非金属衬里;图4是一个按照本专利技术原理制成的流体压力容器的侧视局部截面图;图5A和5B分别表示一个按照本专利技术原理制成的压力容器接管的顶视平面图和一个沿图5A中A-A线截取的接管的侧视截面图。参考附图，图1表示一个可以使用本专利技术的典型的复合材料(纤维增强树脂)压力容器4。容器4包括一个通常为空筒的中心区8和两个整体结合的扁球形端部区12和16。端部区12和16包括轴向对准的开孔20和24，开孔中分别设置了作为出入口的接管28和32。如前所述，接管28和32通常用金属或金属合金制成，并且可以装设阀门之类的附件，使得能够将流体供入压力容器4或从容器4中取出流体。在压力容器的制造期间，接管28和32通常也用作纤维转盘和型芯支承。虽然接管28和32图示位于端部区12和16，有时被称作极区，但接管也可以置于其他位置，并可以设置两个以上的接管。同样，也可以提供完全球形的容器，就象可以提供其他常规的容器形状一样，接管则设置在所希望的位置上。图2和图3表示将图1所示类型的容器中所用的非金属衬里连接到端部接管上去的先有技术方法。具体地说，图2表示一个复合材料容器的壳体40的侧视局部截面图，壳体40中设置了一个合成橡胶衬里44。衬里44的位置对着壳体40的内表面并延伸到壳体的开孔48中。接管52设置在开孔48中，它包括一个下法兰部分56，后者的位置对着围绕开孔48的衬里44。采用这种先有技术构型，容器中对着接管52的内压被用来帮助对着接管密封衬里44。但是，在容器内部出现真空的情况下，密封多半会破坏，将污染物引入容器中，并在接管52和衬里44之间形成渗漏通路。即使对准备作高压用途的容器也常常出现内部真空，比如一个容器部分地充满流体然后冷却而产生出真空。图3用侧视局部截面图示出一个压力容器的壳体60，其中设置了一个刚性的非金属衬里64。接管68设置在壳体60的开孔72中并粘结在衬里的顶壁64a上，以便在衬里和接管之间提供所需的密封。但是，如前所述，非金属材料(如塑料)对金属的粘结在用于接管一衬里连接时是难于维持的，它通常随着时间和使用而变坏，导致接管一衬里界面上的渗漏。图4表示一种按照本专利技术制造的流体压力容器80的侧视局部截面图。压力容器80包括一个外壳84，后者具有一个空筒形中心区84a和两个(仅图示一个)与中心区整体形成的扁球形(通常为椭球形)的端部区84b。如图4所示，端部区84b中形成轴向对准的开孔88(仅图示其中之一)。壳体84是以常规方式用纤维增强树脂复合材料制成的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保持流体用的压力容器，包括：一个外壳，它由基本上刚性的机械强度高的材料制成，并具有至少一个其中带开孔的扁球形端部区段；接管装置，它具有一个装入所述外壳中的开孔的颈部和一个从颈部的一端向外延伸的法兰部分，接管装置还具有一个大体上与所述外壳中的开孔对准的通常为圆筒形的空心通道；一个通常不渗透流体的内部衬里，它设置在所述外壳内部对着外壳的内表面，并具有至少一个端部区段，后者带有一个与所述外壳中的开孔对准的开孔，所述内部衬里有一个环绕所述衬里的开孔的双层唇形结构，该双层唇形结构有一个上唇部分和一个下唇部分，在这两部分之间有一个环形凹口，用于在其间容纳和保持所述接管装置的法兰部分，所述上唇部分被保持在所述外壳的内表面和接管装置的一个表面之间，而所述下唇部分在接管装置的法兰部分的下方沿径向向内延伸，然后沿所述空心通道的内壁向上进入接管装置的空心通道；以及将所述下唇部分保持在所述空心通道内位置上的保持装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萨丹安丹N西罗诗，
申请(专利权)人：艾多加拿大有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]