流體容器相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求2010年6月29日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)朜o.61/359,502和2011年6月29日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)No.13/172,386的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)將兩者的全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于儲(chǔ)存和/或運(yùn)輸流體物質(zhì)的容器。

背景技術(shù)：
對(duì)于用于流體/特別是用于例如氫氣或天然氣以及其他燃料的替代能源系統(tǒng)燃料的流體的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)膬?chǔ)存容器(containmentvessel)具有正在增長(zhǎng)的興趣。除了便于流體的密封，儲(chǔ)存容器還應(yīng)在涉及儲(chǔ)存容器的意外事件的事件中提供安全保障。迄今為止，在提高儲(chǔ)存容器的安全特性上的成就很少，特別是對(duì)于諸如氫的流體。雖然在壓力容器和管道中，材料和構(gòu)造方法已經(jīng)顯著進(jìn)步，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，在容器的形式上已經(jīng)很少有創(chuàng)新。通過(guò)增加引起災(zāi)難所需要的破壞強(qiáng)度的閾值，這些材料和方法的進(jìn)步已經(jīng)直接地貢獻(xiàn)于容器安全性。在流體的添加劑和配方的其他進(jìn)展增加了包含流體的安全性。Goggin的美國(guó)專利7,694,840中描述容器安全的一個(gè)進(jìn)展，該專利描述一種儲(chǔ)存容器的形式的創(chuàng)新，在發(fā)生故障時(shí)在根本上增加了其安全性。因此，迫切需要用于流體物質(zhì)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)母踩南冗M(jìn)的容器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種容器包括容器壁和連接到容器壁的一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)阻止結(jié)構(gòu)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)阻止結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)是多片材層，該多片材層變形以在容器壁出現(xiàn)故障時(shí)阻止流動(dòng)。在一些實(shí)施例中，多片材層包括形成在各個(gè)片材之間的腔體。在一些實(shí)施例中，一種容器包括內(nèi)容物區(qū)域和多片材區(qū)域，多片材區(qū)域包括與內(nèi)容物區(qū)域以及與環(huán)境圍繞區(qū)域形成界面的至少一個(gè)多片材層。在一些實(shí)施例中，多片材層包括多個(gè)平面層和形成為定位在所述多個(gè)平面層之間的一個(gè)或更多個(gè)腔體。以下將關(guān)于附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述這些和其它實(shí)施例。附圖說(shuō)明圖1A和1B圖示根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的管道。圖1C示出了類似于在圖1A和1B中顯示的管道內(nèi)的流體控制。圖1D、1E和1F提供了可以利用在管道芯內(nèi)的流體控制裝置的一些實(shí)施例。圖2A、2B、2C和2D示出了圖1A和1B中圖示的管道容器的壁中的破裂。圖3A和3B示出了本發(fā)明的多片材實(shí)施例中，其例如可以被用作在圖1A和1B中圖示的管道100中的內(nèi)層111，或由其本身作為流動(dòng)阻止層。圖3C示出圖3A和圖3B中圖示的多片材結(jié)構(gòu)的多個(gè)片材之間的流體流動(dòng)。圖4A和圖4B分別地圖示圖3A和3B的多片材實(shí)施例在破裂前后的橫截面。圖5A、5B、5C、5D和5E示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的非周期性多片材結(jié)構(gòu)。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)多片材實(shí)施例。圖7示出圖6在容器破裂緊之后的多片材結(jié)構(gòu)。圖8A、8B、8C和8D示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的帶有襯里和涂層的加壓儲(chǔ)存容器。圖9A、9B、9C和9D示出了容器的多個(gè)流動(dòng)阻止實(shí)施例的示意性氣泡圖。在附圖中，具有相同標(biāo)記的元件具有大致相同的功能。此外，附圖不是按比例的。繪制對(duì)象僅作為示例，并且相對(duì)大小是不準(zhǔn)確的。另外，提供附圖以描述某些概念，并且可以被夸大，以更好地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的原理。具體實(shí)施例在以下說(shuō)明中，給出描述本發(fā)明的某些實(shí)施例的具體細(xì)節(jié)。本發(fā)明在沒(méi)有一些或所有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以被實(shí)施，這對(duì)于本領(lǐng)域中的本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。所提出的特定的實(shí)施例的目的是要說(shuō)明本發(fā)明，但不是限制性的。雖然沒(méi)有在此具體地描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)在本公開(kāi)內(nèi)容的范圍和精神之內(nèi)的其他的結(jié)構(gòu)、材料和/或組件的相對(duì)位置。本發(fā)明的一些實(shí)施例操作，以幫助潛在地控制容器可能出現(xiàn)的災(zāi)難性事件，如破裂。如果在事件期間沒(méi)有控制流體流，這樣的事件可能成為災(zāi)難性的。一些相關(guān)的災(zāi)難性事件足以終止替代能源或化學(xué)處理創(chuàng)新的采用。通常情況下，最危險(xiǎn)的災(zāi)難事件是混合組件和混合機(jī)構(gòu)“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”，其中容器故障是該鏈中的必要的環(huán)節(jié)。很多時(shí)候，可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的故障而不是簡(jiǎn)單的不方便的破裂的事件的鏈可能在活動(dòng)期間通過(guò)適當(dāng)?shù)牧髁靠刂票黄茐?。本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供提高各種各樣的容器的安全性的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，相同的結(jié)構(gòu)也可以改善用于特定流體的容器的一些實(shí)施例的操作的經(jīng)濟(jì)性。容器可以是限制或試圖限制流體的位置的任何裝置，例如管道或儲(chǔ)罐。術(shù)語(yǔ)“容器”在此用作簡(jiǎn)潔術(shù)語(yǔ)，用于任何流體容納裝置。容器限制它們的流體內(nèi)容物的部分或其整體的位置，而一些也可能限制容器的多段的全部或部分的位置，或外部沖擊流體的全部或部分。例如，容器的一些實(shí)施例可以限制爆裂容器的片段可以去哪里，而其他實(shí)施例可以限制其中“流體”(如彈片發(fā)射地行進(jìn)通過(guò)空氣，否則其會(huì)擊穿容器)可能滲透的位置。本發(fā)明的一些實(shí)施例可以被包括在移動(dòng)(例如車輛)容器、可運(yùn)輸(容易地重新定位但是在運(yùn)動(dòng)中不一定是有功能的)容器以及在固定容器中。多種裝置可以被稱為容器。其中可能包括本發(fā)明實(shí)施例的物理容器是瓶、罐、管道、軟管、碗、桶、容器和包裝。容器可以包括，例如，汽車油箱、超級(jí)罐式儲(chǔ)存罐、叉式起重車的燃料罐、管道或固定儲(chǔ)存容器。本發(fā)明的一些實(shí)施例例如適用于諸如流體之類的材料的容納、真空、以及能夠流動(dòng)的材料的混合。在本公開(kāi)內(nèi)容中，“流動(dòng)”是指一過(guò)程，在該過(guò)程中，純的或混合的物質(zhì)從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置。這些物質(zhì)可以是顆粒、粒狀、塊狀、彈片、碎片以及甚至工件和混入真空、氣體、液體、漿液和/或等離子體的物質(zhì)的混合物。它們的流動(dòng)可以例如由粒子散射、粘性力、重力、化學(xué)效應(yīng)、慣性彈道運(yùn)動(dòng)或其他機(jī)構(gòu)(例如，靜電、靜磁力或電磁耦合)控制。在本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供流體的較好的容納，或者其成分在容器內(nèi)的分布。容納是指流體的全部或部分的位置的控制。容納可以在有價(jià)值的操作、未預(yù)料到的操作、不良情況、非正常操作、部分地?fù)p壞的操作以及對(duì)容器的意外損壞的過(guò)程中執(zhí)行。除了提高安全性和減少危害和/或因意外導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失，改進(jìn)的容納可以提供容器及其液體內(nèi)容物的改進(jìn)的控制和操作經(jīng)濟(jì)性?？梢岳帽景l(fā)明的一些實(shí)施例以，例如，除了在異常事件中進(jìn)行容納以外，在填充和/或排空過(guò)程中，控制晃動(dòng)、分層、填充率、釋放率和熱瞬變。本發(fā)明的一些實(shí)施例可以靜態(tài)地、動(dòng)態(tài)地或瞬時(shí)地提供流體容納。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的容納可以顯著地減少在特定情況下的流體流速。一些實(shí)施例可能會(huì)在一些時(shí)標(biāo)內(nèi)阻止流動(dòng)，而不必在其他時(shí)標(biāo)內(nèi)減少流動(dòng)。例如，可以無(wú)阻止地執(zhí)行容器的填充，同時(shí)阻止容器的破裂。一些實(shí)施例可以阻止在容器內(nèi)的特定位置或方向中流動(dòng)，而不必在其他位置或方向中減少流動(dòng)。本發(fā)明的某些實(shí)施例，顯著地降低在容器內(nèi)的完全流動(dòng)，而其他實(shí)施例也可以減少通過(guò)容器和其周圍之間的界面的流動(dòng)。有些容器實(shí)施例可以是開(kāi)放式的，如桶或管道，其他容器實(shí)施例可以是封閉的，如危險(xiǎn)材料袋、壓力容器、燃料儲(chǔ)存罐或其他類似結(jié)構(gòu)。一些容器包括管道連接件，例如允許儲(chǔ)存在容器(例如，類似于壓力容器的大部分)中的流體的移入或移出的裝置，和用于耦合進(jìn)出容器的流體的聯(lián)接器。因此，容器可以包括，例如，入口、出口、壁、室內(nèi)隔板、外部殼、蓋子、蓋件、壓力釋放裝置、爆破隔膜、閥和許多管道連接件。襯里和涂層是保護(hù)其它固體成分流體地遷移進(jìn)入并且隨后攻擊它們的結(jié)構(gòu)或化學(xué)性能或防止流體滲透那些其它部件(即壁，殼體等)的常規(guī)容器組件。容器可以包括其它流動(dòng)限制結(jié)構(gòu)。例如，海上罐式船和液體燃料火箭可能包括內(nèi)部的晃動(dòng)擋板。為了保持控制車輛，其中，容器及其內(nèi)容物構(gòu)成車輛質(zhì)量的重要部分，擋板可以阻止內(nèi)部流體流動(dòng)，并且因而限制所包含的流體的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。被設(shè)計(jì)為阻止流體的內(nèi)部流動(dòng)的其他裝置包括被設(shè)計(jì)為在軌道上時(shí)排放液體的航天器推進(jìn)罐、習(xí)慣地稱為“消音器”的槍管伸展部、和從在習(xí)慣地稱為“消聲器”的裝置中的排氣管排放車輛聲響。例如在Goggin的美國(guó)專利7,694,840中描述了在破裂的情況中用于控制流體流過(guò)容器的一些幾何結(jié)構(gòu)，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合在此。Goggin描述了允許流體受控制地釋放通過(guò)結(jié)構(gòu)和流體受控制地流動(dòng)通過(guò)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)容納容器。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)固體材料實(shí)現(xiàn)，包括緩慢蠕動(dòng)粘性或膠狀物質(zhì)，以及其形狀可以由于流體的動(dòng)態(tài)作用力改變以阻止流動(dòng)的常規(guī)粘接物。這種形狀變化可以包括響應(yīng)于特定流動(dòng)條件皺縮、拉伸、彎曲和翹曲。在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)結(jié)構(gòu)可以由一個(gè)或更多個(gè)“片材”形成。片材是表面延伸大致大于其厚度的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，片材可以在結(jié)構(gòu)上連接到其他片材或容器的其它部分。然而，流量控制的功能由引導(dǎo)流動(dòng)的片材提供。腔體可以形成在片材之間。腔體可以是開(kāi)口的或封閉的。腔體提供流動(dòng)的重新定向，從而改變流動(dòng)阻止的時(shí)標(biāo)，或者在至少一個(gè)方向上對(duì)流動(dòng)的限制。間隙是形成在片板之間以能夠在垂直于片材厚度的方向上(即沿片材表面區(qū)域)進(jìn)行指定流動(dòng)的腔體，但在意外或瞬時(shí)流動(dòng)中，片材可以皺縮間隙或重新布置自身以阻止大多數(shù)流動(dòng)。能夠承受由壓差(如管壁、容器壓力殼體)引起的機(jī)械負(fù)荷和安裝作用力(如凸臺(tái)、法蘭、裙邊)的傳統(tǒng)容器組件能夠提供用于多片材結(jié)構(gòu)的固定位置，以阻止它們?cè)诟鶕?jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的容器內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖1A和1B示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的管道100。如在圖1A中顯示，管道100內(nèi)襯有多個(gè)多同心層，其中，為了示例性目的，示出了在外管壁114內(nèi)的兩個(gè)-內(nèi)層111和中間層112。在一些實(shí)施例中，可以有任意數(shù)量的層，在此顯示的2層(層111和112)僅用于說(shuō)明目的。在一般情況下，層111和112可以是單片材結(jié)構(gòu)或多片材結(jié)構(gòu)。在這個(gè)例子中，兩個(gè)不同的層111和112已經(jīng)被組裝為鄰近管道壁114的內(nèi)表面，以使層112屏蔽層111發(fā)揮作用的能力，避免可能存在于壁114的內(nèi)徑上的粗糙溝和突起，以及可能出現(xiàn)在諸如在壁114中的破裂或裂紋的任何破裂的邊緣上的極端粗糙。在正常操作下，流體沿著管道100流動(dòng)通過(guò)鄰近內(nèi)層111的開(kāi)口115。圖1A示出管道100的切割截面的斜視圖。管道100的圖1A中斜視視圖是斜視的，以使管道100的軸線幾乎垂直于觀察方向，以圖示層111和112之間相對(duì)于壁114的關(guān)系。圖1B示出管道100的側(cè)視圖，管道100被充分剖開(kāi)以相對(duì)于壁114圖示層111和112。在圖1A和1B中示出的實(shí)施例的管道100中，內(nèi)層111可以是穿孔的紋理層，其本身可以由彼此弱密封的更多個(gè)紋理片材構(gòu)成，例如，通過(guò)輕微的徑向壓縮。內(nèi)層11l可以通過(guò)徑向壓縮被限制以在由中間層112形成的可彎曲的光滑的內(nèi)表面層內(nèi)滑動(dòng)，或者內(nèi)層111可以被弱粘附在中間層112內(nèi)，以使內(nèi)層111能夠從中間層112脫離，以通過(guò)流體作用力被拉入由管道100中的破裂產(chǎn)生的裂口。另外，內(nèi)層111可以包括允許在內(nèi)層111的片材之間的流動(dòng)的通道117。中間層112的外表面也可以通過(guò)徑向壓縮或弱粘附被約束以保持固定在管道結(jié)構(gòu)壁114內(nèi)。正如以上討論，內(nèi)層111、中間層112和結(jié)構(gòu)壁114環(huán)繞中空芯開(kāi)口115并且對(duì)沿著管道100的預(yù)期流動(dòng)提供最小的阻礙。正如圖1A和1B所示，流體在指定操作期間被約束到中空芯開(kāi)口115和在管道100的內(nèi)層111的通道117內(nèi)。一般而言，任意數(shù)量的層可以包括在管道100中。各個(gè)層提供垂直于層厚度并且因此垂直于管道100的壁114的流動(dòng)限制。在一般情況下，雖然圖1A和1B說(shuō)明了長(zhǎng)的圓柱形管道100，但管道100可以是任何截面形狀，并且可以包括壁的扁平部分或非直管軸線，例如肘部和T形連接器。此外，一些實(shí)施例可以包括用在芯115內(nèi)的片材結(jié)構(gòu)，以便控制流體的流動(dòng)，以促進(jìn)混合或者防止分離。采用這樣的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)可能會(huì)消耗額外的管道泵送功率要求。圖1C示出了具有在芯115內(nèi)的流量控制裝置120的管道100。流動(dòng)控制裝置120可以用來(lái)提供混合、分離、層流、紊流或其它功能，以控制管道100內(nèi)流體的流動(dòng)。管道100可以包括更多個(gè)裝置120，并且另一個(gè)裝置120可以與管道100的長(zhǎng)度共同延伸，并且可以利用芯115的橫截面區(qū)域的任何部分。圖1D、1E和1F示出流動(dòng)控制裝置120的例子。圖1D中的裝置120圖示混合裝置，并且包括類似于風(fēng)扇葉片的散熱片122。散熱片122使芯115中的流動(dòng)出現(xiàn)漩渦。施加順時(shí)針和逆時(shí)針?shù)鰷u的連續(xù)多級(jí)散熱片122可以促進(jìn)混合。圖1E中示出的裝置120包括百葉窗124。百葉窗124是交叉網(wǎng)狀的并且平行，以抑制湍流和促進(jìn)層流。百葉窗124可以抑制芯115中流體的混合和保持分層。圖1F中示出的裝置120說(shuō)明撞擊百葉窗126的側(cè)視圖。百葉窗126可以向內(nèi)地相對(duì)于芯115的軸線成一定角度，以促進(jìn)混合和湍流以及減少分層。圖2A顯示圖1A和1B的在管道100的部分已經(jīng)破裂以形成裂口221之后的管道100。出于說(shuō)明目的，裂口221可以是已知為流動(dòng)缺陷的最常見(jiàn)形式破裂，其中，裂紋幾乎沿著管的軸線傳播相當(dāng)大的距離。其他形式的管道破裂也很常見(jiàn)，諸如滲透損壞，如可能由叉車或“裝載機(jī)”刀片造成，并且還由這個(gè)實(shí)施例減輕。如圖2A所示，在大的完整的多片材內(nèi)層111部分地通過(guò)裂口221突出時(shí)，形成凸起223。此外，在中間層112被推動(dòng)通過(guò)裂口221時(shí)，形成平滑的邊緣222。圖2B、2C和2D在裂口221的放大視圖中進(jìn)一步說(shuō)明層111和112的操作。圖2B說(shuō)明管道100外部的壁114中的裂口221。如圖2B中顯示，中間層112通過(guò)裂口221突出以平滑圍繞裂口221的壁114的粗糙表面。通常情況下，在裂口221處，壁114的材料被破壞，形成圍繞裂口221粗糙和鋸齒狀邊緣。圖2C示出了沿著裂口221的在圖2B中所示的方向A-A的橫截面。如在圖2C中圖示，形成在壁114中的間隙中的裂口221由破碎的中間層112裝襯。中間層112用于平滑壁114中的粗糙邊緣以形成平滑邊緣222。隨后突出進(jìn)入裂口221中以形成凸起223的內(nèi)層111被保護(hù)免受被破裂壁114的鋸齒狀邊緣穿刺。在這樣的結(jié)構(gòu)中，內(nèi)壁111伸展并且其多片材結(jié)構(gòu)本身變形，以提供凸起223，從而限制垂直于壁114的流體流動(dòng)。如在圖2B和2C中顯示，中間層112和內(nèi)層111已經(jīng)通過(guò)壁114中的裂口221冒出，然而只有壁114和中間層112已經(jīng)在裂口221中破裂。中間層112只是本身在外部撕裂以在裂口221內(nèi)形成光滑孔222。內(nèi)層111滑動(dòng)、凸起并且本身被擠壓成不同的層形狀，同時(shí)由流體壓力差驅(qū)動(dòng)而從芯115移動(dòng)，通過(guò)孔222，以在裂口221處形成扭曲的但完整的流動(dòng)阻止屏障。圖2D進(jìn)一步示出在裂紋尖端224處在壁114中存在裂口221時(shí)中間層112和內(nèi)層111的動(dòng)作。圖2D是沿著圖2B中示出的B-B的剖視圖。如圖2D中所示，在壁114中的裂口221處，壁材料可能被壓出并且可能會(huì)成鋸齒狀。中間層112給破壁114的鋸齒狀邊緣加襯里以形成平滑邊緣222。同時(shí)，內(nèi)層111自身重新形成凸起223，進(jìn)入裂口221，以繼續(xù)密封管100。通過(guò)在層111內(nèi)的這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的、變成裂口221中的障礙扭曲結(jié)合層111的故意設(shè)計(jì)的多片材結(jié)構(gòu)，以阻止通過(guò)和圍繞裂口221的流動(dòng)。在一些實(shí)施例中，中間層112是單片平滑物質(zhì)。因此，中間層112可以是能夠形成光滑邊緣222的單片塑料、橡膠、延展性金屬或其他的材料。圖3A示出了層300的實(shí)施例，層300可以用于阻止流動(dòng)，例如，如圖1A和1B中所示的管道100中的內(nèi)層111，或由其自身被應(yīng)用為鄰近任何容器的壁或用于任何容器的整個(gè)體積。如圖3A中所示，層300是多片材結(jié)構(gòu)。該視圖是更寬層的方形截面，角被進(jìn)一步切除以圖示由更多單獨(dú)的片材320形成的內(nèi)部布置。如圖3A所示，層300被顯示為包括更多個(gè)紋理片材302、304、306、308、310、312和314，統(tǒng)稱片材320。圖3B圖示分解視圖，進(jìn)一步顯示層300的各個(gè)片材320。在一般情況下，在多片材結(jié)構(gòu)中可以利用任意數(shù)量的單個(gè)片材。正如在圖3A和3B中所示，層300的片材可以被布置為使得腔體330形成在層300內(nèi)，并且進(jìn)一步地，可以形成通路316以允許流體流過(guò)層300。如圖3A和圖3B所示，在一個(gè)片材上的部件可以相對(duì)于相鄰的片材上的部件對(duì)齊。正如圖3A和圖3B中所示，層302、306、310和314是平坦的片材，在層300的厚度的垂直方向(即，垂直于層300的大表面區(qū)域)沒(méi)有結(jié)構(gòu)。片材304、308和312在垂直方向上，例如，在沿層300的厚度方向上可以具有結(jié)構(gòu)。正如在圖3A和3B中所示，片材304、308和312可以是“松餅盒”結(jié)構(gòu)布置，使得層305、308和312中之一的空間體積與在其他層305、308和312中的相似的空間體積不對(duì)齊。為清楚起見(jiàn)，在更多個(gè)紋理片材320(片材302、304、306、308、310、312和314)上的部件的幾何結(jié)構(gòu)在圖3A和圖3B中被示出為每個(gè)片材304、308和312的平面的六方晶系密堆疊平鋪。同樣為了...