超高工作壓力容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在超高壓力下容納或運輸氣體的高壓容器。更具體來說，本發(fā)明涉及用于在這些壓力下容納或運輸壓縮天然氣的此類容器以及制造所述容器的方法。本發(fā)明還涉及在陸上或海上儲存或運輸氣體的方法。
【專利說明】超高工作壓力容器
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于在船中容納或運輸加壓氣體或燃料的高壓容器。更具體來說，本 發(fā)明涉及用于容納或運輸壓縮天然氣（CNG)的此類容器。
[0002] 本發(fā)明還涉及在陸上或海上儲存或運輸氣體的方法。而且，本發(fā)明涉及用于運輸 氣體、尤其是壓縮天然氣的載運工具。
[0003] 本申請案要求 PCT/EP2011/071793、PCT/EP2011/071797、PCT/EP2011/071805、 PCT/EP2011/071794、PCT/EP2011/071789、PCT/EP2011/071799、PCT/EP2011/071788、PCT/ EP2011/071786, PCT/EP2011/071810, PCT/EP2011/071809, PCT/EP2011/071808, PCT/ EP2011/071800、PCT/EP2011/071811、PCT/EP2011/071812、PCT/EP2011/071815、PCT/ EP2011/071813、PCT/EP2011/071814、PCT/EP2011/071807、PCT/EP2011/071801 和 PCT/ EP2011/071818的優(yōu)先權，以上內(nèi)容以引用的方式全部并入本文。在現(xiàn)有申請中揭示的壓力 容器的特征與本發(fā)明的相關之處在于，它們可提供用于儲存處于所需壓力下的流體的合適 儲存裝置的結構。
【背景技術】
[0004] 在燃料領域且尤其在壓縮天然氣（CNG)運輸和鋼基圓筒的最常見使用中提高的 容量和效率要求已引起對較厚結構的開發(fā)，這通常需要對缺陷和結構不規(guī)則性進行更嚴格 的質(zhì)量控制，尤其是在腐蝕性環(huán)境中。對滯留氣藏的利用需要減少在遠程裝載和卸載位點 處的設施和處理。此要求的不利因素是在所運輸?shù)牧黧w中可能存在冷凝物和水合物，從而 使得對容納材料在耐腐蝕和抗損壞方面的要求更高。
[0005] 此外，在儲藏較大的情況下，使用CNG存在不利之處，因為其與液化天然氣（LNG) 的一種相比具有相對較低的密度，即：在200巴和環(huán)境溫度下CNG的密度近似為0. 2kg/cm3 而在-162°C下的LNG(低溫液體）的密度為0.4kg/cm3。存在不同方法來實現(xiàn)較高氣體密 度且因此提高具有給定體積的所運輸氣體的量，但這些方法中僅有一者不安裝復雜的處理 設施來冷卻且盡可能液化流體，即：在周圍溫度下增加儲存量和運輸壓力。此方法需要較厚 且較重的容納結構。
[0006] CNG裝載和卸載程序和設施取決于與氣體源的位置和所述氣體的成分相關的若干 因素。
[0007] 關于用以連接到船的設施（浮筒、平臺、碼頭等等），增加其靈活性且最小化基礎 設施成本是合意的。通常，使用哪一設施的選擇是通過考慮以下準則來做出的：
[0008] ?安全性；
[0009] ?可靠性和規(guī)則性；
[0010] ?水深和運動特性；以及
[0011] ?船只操作：接近和操控。
[0012] 典型平臺包括與海床連接的用于收集氣體的基礎設施。
[0013] 碼頭是用于連接到船（裝載或卸載）的另一典型解決方案，當氣體源在陸上時應 用該解決方案。氣體管線從用以將氣體處理且壓縮為適合于CNG的裝載壓力的處理廠延伸 到碼頭，且用于裝載和卸載操作。機械臂從碼頭延伸到船。
[0014] 碼頭是相對廣泛接受的解決方案。然而，建造新碼頭是昂貴且耗時的。碼頭還需 要大量空間且具有相對高的環(huán)境影響，尤其在受保護的區(qū)域中以及對于海上交通來說都是 如此。
[0015] 利用浮筒的解決方案可如下分類：
[0016] .CALM 浮筒；
[0017] *STL 系統(tǒng)；
[0018] *SLS系統(tǒng)；以及
[0019] .SAL 系統(tǒng)。
[0020] 懸鏈錨腿系泊（CALM)浮筒尤其適合于淺水。該系統(tǒng)基于使船系泊到浮在水面上 的浮筒。該系統(tǒng)的主要部件是：具有一體形成的轉塔的浮筒、轉體、管道、設備、一個或多個 軟管、用于連接到船的纜索，以及包含連接到海床的鏈和錨的系泊系統(tǒng)。該系統(tǒng)還包括連接 到海床的柔性堅管。此類型的浮筒需要支撐用于將纜索和管道連接到船只的輔助/服務容 器。
[0021] 浸沒式轉塔裝載系統(tǒng)（STL)包括用于大風浪環(huán)境下的連接和斷開裝置。該系統(tǒng)基 于系泊到海床的漂浮著的浮筒（浮筒將浮在海面下方的平衡位置處以準備好用于連接）。 當連接到船時，浮筒被上拉且緊固到船內(nèi)的相配圓錐體。所述連接允許船體圍繞浮筒轉塔 進行自由旋轉。該系統(tǒng)還包括連接到海床的柔性堅管，但需要船內(nèi)的專用空間來允許此連 接。
[0022] 浸沒式裝載系統(tǒng)系統(tǒng)（SLS)由連接到裝載/卸載堅管的海床安裝式轉體系統(tǒng)和水 聲應答器組成。浮動軟管的連接可以容易地在無支持容器的情況下執(zhí)行。借助于收回索， 柔性堅管可被提升并隨后連接到船上對應的連接器。
[0023] 單錨裝載（SAL)系統(tǒng)包括系泊位和具有單個系泊線的流體轉體、用于流體傳送的 柔性堅管以及用于錨定到海床的單個錨。油船通過將系泊線和堅管一起從海床拉動且向上 朝向該船拉動而連接到系統(tǒng)。隨后緊固系泊線且將堅管連接到該船。
[0024] CNG運輸領域中的提高的容量和效率要求以及用于此的鋼基圓筒的常見使用已引 起對具有更厚結構的鋼基圓筒的開發(fā)，這通常導致設備較重或設備的運輸氣體占容納系統(tǒng) 的質(zhì)量比較低。此影響可通過使用例如復合結構等高級且較輕的材料來克服。
[0025] 因此，一些現(xiàn)有解決方案已經(jīng)使用復合結構，以便減少設備的重量，但復合結構的 大小和構造例如由于所使用材料的局限性而得不到優(yōu)化。舉例來說，小圓筒或非傳統(tǒng)形狀 的容器的使用經(jīng)常導致在運輸氣體方面效率較低（較小容器可導致較高的未占據(jù)空間比 率）并導致對容器內(nèi)部的檢驗較難。此外，用于僅覆蓋容器的圓柱形部分而不覆蓋其端部 端部端部的局部包裹（例如，環(huán)向包裹圓筒）的使用會導致在容器的包裹部分與容器的端 部端部端部之間存在交界，在該交界處僅暴露金屬殼。這也可導致問題，例如腐蝕。
[0026] 而且，在連續(xù)結構部分中各材料之間的過渡部分通常會構成較弱區(qū)域，且因此構 成較可能發(fā)生故障的點。
[0027] 用于承載或運輸壓縮流體的壓力容器目前構成四種由監(jiān)管機構批準的類別或類 型，所有這些壓力容器都是具有一個或兩個圓頂端部的圓柱形：
[0028] 類型I.全部由金屬構成物、通常為鋁或鋼構成物組成。此類型的容器是便宜的， 但相對于其它類別的容器來說非常重。整個容器具有足夠強度以承受由所容納的壓縮流體 施加在容器上的既定壓力，且因此不需要包括本發(fā)明的干絲狀包裹物等任何方式的強度增 強包裹物。目前類型I壓力容器包括用于在海上運送壓縮流體的大部分容器，它們在海洋 運輸中的使用會導致經(jīng)濟上非常緊的制約。
[0029] 類型II.由較薄的金屬圓柱形中心區(qū)段和標準厚度的金屬端圓頂組成，使得僅需 要加固圓柱形部分，目前是用復合型包裹物加固。該復合型包裹物通常構成用聚合物基質(zhì) 浸漬的玻璃或碳絲。復合物通常"環(huán)向包裹"在容器的中部周圍。在容器的一端或兩端處 的圓頂具有足夠強度以承受正常使用下在容器中形成的壓力，且未被復合物包裹。在類型 II壓力容器中，金屬內(nèi)襯承載大約50%的應力且復合物承載大約50%的應力，所述應力是 由所容納的壓縮流體的內(nèi)部壓力引起。類型II容器比類型I容器輕，但更昂貴。
[0030] 類型III.由薄金屬內(nèi)襯組成，該薄金屬內(nèi)襯構成整個結構，即圓柱形中部區(qū)段和 圓頂端。因此，目前該內(nèi)襯通過圍繞整個容器的絲狀復合型包裹物而得到加固。類型III 容器中的應力實際上完全轉移到復合型包裹物的絲狀材料上，內(nèi)襯僅需要承受一小部分應 力。類型III容器比類型I或II容器輕得多，但也昂貴得多。
[0031] 類型IV.由構成圓柱形中心區(qū)段和圓頂端的聚合的、基本氣密的內(nèi)襯組成，目前 所有內(nèi)襯都由絲狀復合物完全包裹。復合型包裹物提供容器的完全強度。類型IV容器到 目前為止是四種批準類型的壓力容器中最輕的，但也是最昂貴的。
[0032] 如上所述，目前，類型II、III和IV壓力容器需要覆于容器內(nèi)襯上的復合型包裹物 以給予內(nèi)襯必要的強度來承受由容器中容納的壓縮流體所施加的既定壓力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0033] 本發(fā)明涉及對這些壓力容器的改型以及適合于高壓（高達1000巴）應用的其它 類型的壓力容器的制造。
[0034] 本發(fā)明因此旨在克服或減輕已知壓力容器的缺點中的至少一者。
[0035] 具體來說，本發(fā)明的目的是提供高壓容器，其能夠承受比目前設計高得多的壓力。 這允許實現(xiàn)更高的氣體密度，因此提高運輸效率。另外，目前發(fā)明的高壓容器必須重量輕， 因為較輕的容器允許在航海載運工具（例如船）上運輸更大體積的氣體/流體，而不超過 載運工具的負載承受能力--載運重量的減少部分（即，更小的百分比）歸因于這些物理 容器，而不是這些容器的內(nèi)含物（即，加壓氣體或運輸流體）。最后，容器必須高度耐腐蝕和 抗損壞的以使得能夠以位于儲藏范圍附近的最少設施和處理來進行容納。
[0036] 本專利申請中提到的第一容納系統(tǒng)解決方案是由復合材料以及至少一個聚合涂 層制成，所述復合材料用于承載由內(nèi)部壓力產(chǎn)生的負荷，所述聚合涂層由非金屬材料制成， 在CNG運輸、裝載和卸載階段期間不具有結構目的，通常稱為"內(nèi)襯"。與傳統(tǒng)的高強度鋼合 金相比，復合儲存罐的使用通過采用具有較高特定性能（材料的機械性能/密度）的材料 而減輕了具有較厚結構的影響。
[0037] 這些防腐蝕罐的創(chuàng)新之處在于具有更厚的復合物層以確保設計效率和負載載條 件的方法。
[0038] 非金屬涂層應當是防腐蝕的且能夠載運非處理或未加工的氣體。在該非金屬涂層 是熱塑性聚合物的情況下，預期使用能夠耐碳氫化合物腐蝕的聚乙烯或類似物。在該非金 屬涂層是熱固性樹脂的情況下預期使用能夠耐碳氫化合物腐蝕的聚酯、環(huán)氧樹脂、基于聚 雙環(huán)戊二烯的樹脂或類似物。具體來說，聚雙環(huán)戊二烯樹脂表現(xiàn)出與高密度聚乙烯相比在 高壓下的較低擴散率，且被視為最適合用于這些超高壓力CNG應用。
[0039] 由于高壓縮應力，要求這些復合壓力罐的極配件由金屬合金制成，例如用不銹鋼 制成以承受壓縮應力，在碳纖維加固的情況下，其不易腐蝕并避免與復合材料的電耦合。
[0040] 本發(fā)明的第一方面涉及一種用于在超過200巴的壓力下容納或運輸燃料的高壓 容器，所述高壓容器（10)包括：
[0041] 至少一個開口，用于氣體裝載和卸載以及用于液體排空；
[0042] 內(nèi)襯；以及
[0043] 至少一個外部纖維層，設置在所述內(nèi)襯的外側上。
[0044] 優(yōu)選地，所述燃料是壓縮天然氣。
[0045] 優(yōu)選地，所述內(nèi)襯是非金屬的。
[0046] 優(yōu)選地，所述高壓容器適合于在超過350巴、700巴或更優(yōu)選高達1000巴的壓力下 儲存和運輸燃料。通過使用本文揭示的方法，適合于在超過1000巴的壓力下儲存燃料的容 器也認為為是可能的。然而，認為使用目前的認證方法在超過1034巴的壓力下認證壓力容 器將是困難的。然而，使用本文揭示的方法可實現(xiàn)超過所述情況的能力。
[0047] 內(nèi)襯可基本上為化學惰性的。
[0048] 內(nèi)襯可具有至少與不銹鋼相同的耐腐蝕性。優(yōu)選地，所述耐腐蝕性是相對于碳氫 化合物或CNG或其它此類燃料以及此類流體中的例如H2S和C02等雜質(zhì)來說的。
[0049] 非金屬內(nèi)襯可具有例如相對于碳氫化合物或CNG或此類流體中的例如H2S和C0 2 等雜質(zhì)來說的、至少與不銹鋼相同的耐腐蝕性，該不銹鋼例如為AISI 316不銹鋼。舉例來 說，例如根據(jù)ISO 15156,內(nèi)襯可主要地、優(yōu)選地或基本上為耐H2S的。
[0050] 可進一步保護內(nèi)襯的內(nèi)表面以便提供額外的可滲透性和腐蝕限制。該內(nèi)襯的內(nèi)部 保護可為具有特定低可滲透性性質(zhì)的額外的薄樹脂層或薄金屬層。在使用金屬的情況下的 薄保護層的沉積應涉及催化劑，其能夠提供有機（聚合）襯底與選定低可滲透性金屬之間 的化學鍵合。
[0051] CNG可以包含以可變的比率混合的各種潛在組成部分，一些是呈其氣相，而其它 的呈液相，或兩者的混合。這些組成部分將通常包括以下化合物中的一或多者：c 2h6、c3h8、 c4h1q、c5h12、c6h 14、c7h16、c8h18、c 9+碳氫化合物、co2和h2s，以及潛在呈液體狀態(tài)的甲苯、柴油 和辛燒。
[0052] 內(nèi)襯可選自以下材料：高密度聚乙烯、高純度聚雙環(huán)戊二烯、基于聚雙環(huán)戊二烯的 高純度聚環(huán)戊二烯樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯或已知碳氫化合物氣體不可滲透的其它聚合 物，尤其是不可滲透壓縮天然氣的聚合物--內(nèi)襯合意地能夠以液壓方式容納例如碳氫化 合物和天然氣的混合物等原料氣體。內(nèi)襯也優(yōu)選地對來自此類氣體的侵蝕為惰性的。
[0053] 纖維層可由纏繞內(nèi)襯的纖維制成。
[0054] 纖維層中的纖維可選自碳纖維、石墨纖維、E玻璃纖維或S玻璃纖維。優(yōu)選地，纖 維是碳纖維。
[0055] 纖維可涂覆有熱塑性樹脂或熱固性樹脂，從而形成復合層。優(yōu)選地，纖維由熱固性 樹脂涂覆。優(yōu)選地，碳纖維在施加于內(nèi)襯之前以熱固性或熱塑性樹脂浸漬。優(yōu)選地，纖維在 以樹脂浸漬之后纏繞在內(nèi)襯周圍。
[0056] 熱固性樹脂可選自環(huán)氧樹脂基樹脂或基于高純度聚雙環(huán)戊二烯的樹脂。
[0057] 優(yōu)選地，樹脂浸漬的纖維或正在浸漬的樹脂在施加于內(nèi)襯的外側之前被加熱。此 原因在于高壓容器需要厚復合物壁。隨著側壁的厚度增加，復合物的固化不以均勻速率發(fā) 生，其中該壁的表面與壁的中部以不同的速率固化。這導致壁的鄰近部分之間的不同熱機 械特性，且因此內(nèi)部熱應力累積。這些可隨后導致壁中的殘余內(nèi)部熱應力，且在容器加壓 后，它們可導致更高的局部應力（即，除了殘余熱應力之外的由內(nèi)部壓力引起的應力）。它 們可導致不可預測的特性且可能導致。由此優(yōu)選且合意的是使此效應最小化，其中加熱有 助于實現(xiàn)：
[0058] 通過在纖維施加于內(nèi)襯之前加熱浸漬樹脂或樹脂浸漬的纖維，減輕或避免了立即 從壁完全未開始固化的情形到整個厚度的壁必須固化的情形。這大大減少了內(nèi)部應力。
[0059] 如果樹脂使得在室溫下無法實現(xiàn)完全固化，那么可將整個容器放在固化爐中以完 成固化過程。
[0060] 結合上文或替代于上文，高壓容器的纖維層可在多個單獨階段中形成且固化。此 過程也是旨在努力減少復合物壁內(nèi)的內(nèi)部熱應力。復合物壁可以"多層"積累，借此產(chǎn)生并 固化某一厚度的壁（小于壁的總體所需厚度）。選定的層厚度是已知薄到足以一旦固化便 產(chǎn)生合適不含應力的區(qū)段的厚度。一旦第一層完全冷卻，便施加且固化另一層，以此類推， 直到達到所需壁的厚度。
[0061] 優(yōu)選地，高壓容器在復合層固化時旋轉。這可在每一單層的固化階段期間（如果 采用層方法）、在整個壁厚度的單一固化階段期間或?qū)嶋H上在整個過程期間進行。這樣做會 避免重力影響未完全固化的任何樹脂，重力的影響可導致在一旦加壓后的不對稱性和應力 集中。
[0062] 容器可進一步包括設置于內(nèi)襯的內(nèi)側上的金屬內(nèi)部涂層。
[0063] 金屬內(nèi)部涂層可以例如根據(jù)ISO 15156主要為耐H2S的。
[0064] 金屬內(nèi)部涂層應優(yōu)選地在其屈服強度的80%下對于100kPa(15psi)的H2S局部壓 力不出現(xiàn)硫化物應力破裂，h 2s局部壓力（以兆帕-磅/平方英寸為單位）以如下方式計 算：
[0065] P,hs=PxJ^
[0066] 其中，
[0067] p是系統(tǒng)總絕對壓力，以兆帕（磅/平方英寸）表示；
[0068] 是氣體中的H2S的摩爾分數(shù)，表示為百分比。
[0069] 容器可進一步包括內(nèi)置于內(nèi)襯與纖維層之間的透氣層。
[0070] 透氣層可包括玻璃纖維。
[0071] 容器可進一步包括連接到透氣層以用于檢測氣體泄漏的氣體檢測器。
[0072] 透氣層可有利地包括一體形成的氣體檢測裝置，其能夠在從內(nèi)襯泄漏的情況下發(fā) 出警報?？赏ㄟ^將該透氣層一體形成到容器的壁中--例如所述層中，而連接到此裝置。可 通過無線傳輸?shù)浇邮諉卧僮髟撗b置，該接收單元位于船上的其它地方、通常位于高壓 容器附近，例如載運工具上；例如，船體上、艙壁中、儀表板上或者腕表或某種其它便攜式接 收單元內(nèi)的。
[0073] 容器可在其大部分長度上是大體上圓筒形形狀。纖維層在全部圓筒形形狀上延伸 并且在容器的基本上全部的端部上延伸，以便基本上完全覆蓋內(nèi)襯/容器。
[0074] 容器的內(nèi)徑可在0.5米與5米之間。
[0075] 該內(nèi)徑可在1. 5米與3. 5米之間。
[0076] 容器可進一步包括用于進入和/或檢驗容器內(nèi)部的檢修孔。
[0077] 優(yōu)選地，本發(fā)明--高壓容器--的所有以下實施例是用于儲存或運輸例如CNG 等基于流體的氣體或燃料，且具有在13t/MMscf到65t/MMscf或甚至高達100t/MMscf的范 圍內(nèi)的重量/氣體容量比。t/MMscf是指公噸/百萬標準立方英尺，其中百萬標準立方英尺 是用于量化高壓容器內(nèi)的可用CNG的量的標準項。重量指代以公噸計的容器的空重量（質(zhì) 量）。氣體或燃料可為氣態(tài)和液狀的混合物，例如具有液體成分的氣體，或更優(yōu)選地其主要 或完全呈氣體狀態(tài)。
[0078] 標準立方英尺（簡寫為scf)是氣體量的量度，等于在60華氏溫度（15. 6攝氏溫 度）和14. 696psi (1個大氣壓或10L 325kPa)或14. 73psi (30英寸汞柱或10L 6kPa)的 壓力下的體積的立方英尺。標準立方英尺因此不是體積而是數(shù)量的單位，且標準立方英尺 到標準立方米的轉換與將立方英尺轉換為立方米（乘以〇. 0283...)不同，因為所使用的標 準溫度和壓力是不同的。假定為理想氣體，那么使用14. 73psi的慣例的標準立方英尺表示 1. 19804摩爾（0. 0026412磅摩爾），等于0. 026853標準立方米。
[0079] 石油領域中氣體體積的常見單位包含ccf (百立方英尺）、Mcf (千立方英尺）、 MMcf (百萬立方英尺）、Bcf (十億立方英尺）、Tcf (萬億立方英尺）、Qcf (10的15次方立方 英尺）等等。Μ指代千的羅馬數(shù)字。兩個Μ將是一千千，或一百萬。用于"標準"的s有時 包含，但經(jīng)常省略且暗示。這在本發(fā)明的以上陳述中已使用過。
[0080] 高壓容器的結構重量可通過對空高壓容器（從任何管道系統(tǒng)移除的容器）進行稱 重來確定。然而，給定高壓容器的大小，重量（質(zhì)量），那么重量通?？梢允悄軌蛴嬎慊虼_定 的值一例如通過考慮壁厚度、大小和形狀及其材料組成，而且通常重量會在合格證上示 出。這樣便可以允許例如在船上用合適的結構對該容器進行支撐，該合適的結構被設計成 符合由通行規(guī)章和載運工具規(guī)范以及由相關管理機構所制定的適用安全因數(shù)。
[0081] 例如當裝載成250巴的CNG壓力和20°C的溫度時，或者可能地，當在所述溫度下裝 載成300巴的壓力時，或者當裝載成其保證（或已認證的）最大壓力或氣體容量（例如，以 scf為單位）時，優(yōu)選地，結構重量與運輸氣體重量之間的比率在〇.7[t/t]到3.4[t/t]的 范圍內(nèi)。
[0082] 由于以scf為單位的氣體量無論其壓力和溫度如何均具有恒定重量（質(zhì)量），因此 充分裝載的高壓容器（即，裝載到其認證的容量的容器）所呈現(xiàn)的比率不取決于溫度和壓 力。
[0083] 在使用例如玻璃基的復合物類型3或4高壓容器的情況下，重量/保證的最大氣 體容量的比率優(yōu)選在35[t/Mscf]到65[t/Mscf]之間或甚至高達100[t/Mscf]的范圍內(nèi)。 這可符合由認證使用的安全因素。此外，優(yōu)選地，結構重量與已認證的最大運輸氣體重量之 間的比率在1.8 [t/t]到3.4[t/t]或甚至高達5.0 [t/t]的范圍內(nèi)，例如當裝載成250巴的 CNG壓力和20°C的溫度時。
[0084] 在使用例如基于碳的復合物類型3或4高壓容器的情況下，重量/認證的最大氣 體容量的比率優(yōu)選在13[t/Mscf]到22[t/Mscf]之間或甚至高達40[t/Mscf]的范圍內(nèi)。 這可符合由認證使用的安全因素。此外，優(yōu)選地，結構重量與已認證的最大運輸氣體重量之 間的比率在0.7 [t/t]到1.2 [t/t]或甚至高達2.0 [t/t]的范圍內(nèi)，例如當裝載成250巴的 CNG壓力和20°C的溫度時。
[0085] 優(yōu)選地，高壓容器具有收縮包裹在復合物上的防水外包裹物。
[0086] 本發(fā)明還提供包括如上限定的多個可檢驗高壓容器的模塊或隔室，各高壓容器互 相連接以用于裝載和卸載操作。
[0087] 本發(fā)明還提供一種使用如上限定的至少一個高壓容器或模塊或隔室在陸上或海 上儲存或運輸氣體、尤其是壓縮天然氣的方法，所述氣體容納在其高壓容器內(nèi)。
[0088] 本發(fā)明還提供一種生產(chǎn)適合于在超過至少200巴、優(yōu)選超過250巴或700巴且更 優(yōu)選為1000巴或1050巴的壓力下使用的高壓容器的方法，所述方法包括：制造圓柱形內(nèi) 襯，用樹脂浸漬纖維，將浸漬過的纖維纏繞在內(nèi)襯周圍直到纖維壁達到所要厚度，以及固化 浸漬過的纖維壁。
[0089] 優(yōu)選地，例如在將纖維纏繞到內(nèi)襯上之前加熱浸漬樹脂。這可以在使用樹脂浸漬 纖維之前或之后進行。
[0090] 優(yōu)選地，纖維絲纏繞是以多階段的方式進行，由此小于所需厚度的厚度一 "層"一纏繞到內(nèi)襯上且固化，然后施加且固化另一層。隨后此過程繼續(xù)下去，直到達到 所要壁厚度。
[0091] 此過程的重復次數(shù)是任意的且取決于容器壁的所要厚度。對于給定所要壁厚度， 所施加單獨層的數(shù)目越大，層越薄且因此厚度的熱分布越均勻，因此產(chǎn)生較低的熱應力。 [0092] 優(yōu)選地，高壓容器在其纖維壁或纖維層固化時旋轉。這可在每一單獨層的固化 (如果采用層的方法）階段期間、在整個壁厚度的單個固化階段期間或?qū)嶋H上恒定地在整 個過程期間進行。這樣做會避免重力影響未完全固化的任何樹脂，重力影響可導致在加壓 時的不對稱性和應力集中。
[0093] 本發(fā)明還提供一種用于運輸氣體、尤其是壓縮天然氣的載運工具，所述載運工具 包括如上限定的至少一個容器或者模塊或隔室。
[0094] 所述載運工具可為船。
[0095] 所述載運工具可具有多個高壓容器。各個高壓容器可全部互連，或者它們可以成 組互連或在它們的模塊/隔室內(nèi)互連。
[0096] 高壓容器也可用于非燃料應用，包括由戴水肺的潛水員、醫(yī)院、緊急服務和消防員 使用的呼吸罐，在這種情況下容納的氣體可為加壓空氣或氧氣或者其它可呼吸的氣體混合 物，或者該高壓容器甚至可以用于非呼吸應用，包括儲存壓縮氣體，所述壓縮氣體例如為氦 氣、壓縮氮氣、壓縮co2和處于例如化學工廠中的目前加壓儲存裝置中的其它氣體。本文揭 示的容器的最大高壓使得這些壓縮氣體儲存裝置的儲存和可管理性比如今廣泛使用的目 前全鋼類型1罐在用戶友好性方面好得多，其又可意味著還可提供較大的體積，同時仍允 許壓力容器在可操控性方面能由用戶管理（非常大的壓力容器比相同重量的較小容器或 甚至對于許多應用來說較小但更重的容器更難以操作或操控）。
[0097] 然而還已知，復合包裹物的聚合物基質(zhì)對外包裹物增加極少強度或不增加強度。 因此，本發(fā)明還可以另一種新穎的纏繞布置使用，所述布置使用干絲狀材料，該干絲狀材料 以干燥狀態(tài)設置于壓力容器內(nèi)襯上且在壓力容器的使用壽命中保持基本干燥的狀態(tài)（即， 始終不以樹脂浸漬的方式來結合）。這種用絲狀材料的干燥包裹還避免浸漬樹脂中的空氣 滯留的可能性，所述空氣滯留將導致復合物結構內(nèi)的非均質(zhì)負載傳遞。
[0098] "基本干燥的狀態(tài)"不限于壓力容器未暴露于例如海洋或河流應用（例如，水肺潛 水）等水的情形。畢竟，在這些情形中絲狀材料可通過環(huán)境濕氣或潛水員潛入的水而變濕 潤或潮濕。因此，術語"干燥的狀態(tài)"改為用以表示絲狀材料在設置于容器的內(nèi)襯上時的狀 態(tài)，所述絲狀材料在當時為"干燥的"，即不以樹脂浸漬，且該絲狀材料甚至在容器投入使用 時也保持所述干燥（不以樹脂浸漬）狀態(tài)。在上下文中的基本干燥因此不排除絲/纖維被 水潤濕或浸入水中的情形。該絲狀材料僅在其不以樹脂浸漬的意義上為干燥的。
[0099] 外部聚合物層或涂層可施加在干絲狀材料上以用于這些干絲的外表面上的環(huán)境 暴露保護或抗性。
[0100] 這些額外的"干燥包裹"壓力容器類型一該干燥包裹可應用于類型2至類型5和 類型7壓力容器形式中的任何一個--也可以以這些新穎方式來使用。
[0101] 用于優(yōu)選壓力容器的一個結構是一種這樣的容器：即，在該容器大部分長度上具 有大體上圓柱形形狀且具有至少一個不銹鋼層作為用于與容器內(nèi)的壓縮流體接觸的第一 層，所述第一層由低碳不銹鋼制成，且所述容器進一步具有由至少一個纖維加固聚合物層 制成的另一外部復合物層，該復合物層不與容器內(nèi)容納的流體接觸。
[0102] 容器具有用于氣體裝載和卸載的至少一開口。通常該開口位于一個端部。一般還 在相對端部處設置開口。處于各端的這些開口可以稱為軸向開口。在使用類型3到類型5 壓力容器的情況下，兩個軸向開口越相似，絲的包裹型式越高效。舉例來說，各個軸向開口 可均為圓形的，且它們可均具有相同直徑。
[0103] 多個壓力容器可布置在模塊或隔室中，且壓力容器可經(jīng)互連以用于裝載和卸載操 作。
[0104] 優(yōu)選地，各個容器全部具有相同的高度、長度或直徑。一些容器可具有不同高度、 長度或直徑以允許這些容器定制配合到在相關載運工具或模塊或隔室內(nèi)為其提供的空間 中。
[0105] 這種或任何其它壓力容器可進一步包括內(nèi)置在內(nèi)襯與復合物層（例如，碳纖維 層）之間的絕緣層。
[0106] 所述絕緣層可為透氣層。
[0107] 所述壓力容器可進一步包括內(nèi)置于金屬內(nèi)襯與纖維層之間的透氣層。
[0108] 所述透氣層可包括玻璃纖維。
[0109] 所述壓力容器可進一步包括連接到透氣層以用于檢測氣體泄漏的氣體檢測器。
[0110] 所述壓力容器的另一構造也可為在其大部分長度上為大體上圓柱形形狀，以及用 于氣體裝載和卸載的至少一個開口。然而，以此構造的壓力容器包括金屬內(nèi)襯、在金屬內(nèi)襯 外部且鄰近于金屬內(nèi)襯的第一纖維層，以及在第一纖維層外部且鄰近于第一纖維層的第二 纖維層。所述第一和第二纖維層由不同材料制成。
[0111] 所述金屬內(nèi)襯可為不可透氣的和/或耐腐蝕的。
[0112] 所述金屬內(nèi)襯可選自以下材料：鋼、不銹鋼、鎳基合金、雙相鋼、鋁、鋁合金、鈦和鈦 合金。
[0113] 所述纖維層中的任一者或兩者可由在金屬內(nèi)襯周圍纏繞的纖維制成。
[0114] 所述第一纖維層可包括碳纖維。
[0115] 所述第二纖維層可包括玻璃纖維。
[0116] 可以以這些方式利用的另一形式的壓力容器具有主體和入口，所述主體限定其中 可儲存壓縮氣體/流體的內(nèi)部空間，所述入口用于將壓縮氣體/流體裝載到所述容器中，所 述容器的主體包括完全且僅由纖維加固型絲纏繞復合材料制成的結構殼，所述材料包括纖 維和對壓力容器的既定內(nèi)含物（即，壓縮氣體或流體）基本上不可滲透的基質(zhì)。
[0117] 優(yōu)選在使用中，壓縮氣體/流體與該結構殼的內(nèi)側直接接觸。
[0118] 優(yōu)選地，該結構殼包括一個圓筒形區(qū)段和兩個終端，在圓筒區(qū)段的每一端有一個 終端，所述圓柱形區(qū)段和終端全部由纖維加固型絲纏繞復合材料制成。
[0119] 優(yōu)選地，所述終端是圓頂狀終端。
[0120] 優(yōu)選地，所述圓頂狀終端具有與容器周圍的纖維的螺旋包裹過程相關的幾何形 狀。
[0121] 優(yōu)選地，復合材料的纖維包括碳纖維、玻璃纖維或商標為Kev丨ari)的纖維中的至 少一者。
[0122] 優(yōu)選地，復合材料的樹脂包括聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、高純 度雙環(huán)戊二烯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂和聚酰亞胺樹脂中的至少一者。
[0123] 制造此復合物壓力容器的方法涉及以下步驟：提供一次性心軸以及在所述一次性 心軸周圍纏繞絲纖維以形成壓力容器的形狀，所述形狀包含入口 /出口。所述入口 /出口 通常是處于該壓力容器端部中的孔口?？纱嬖趦蓚€孔口，每一端部中有一個。所述端部通 常是相對的端部。
[0124] 所述方法通常涉及在復合物固化之后通過所述入口 /出口移除所述一次性心軸 的步驟。
[0125] 優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟：聚集絲纖維以形成帶，然后將其纏繞在所述一次 性心軸周圍。
[0126] 優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟：用樹脂浸漬所述絲纖維，然后將所述纖維纏繞在 所述一次性心軸周圍。
[0127] 優(yōu)選地，在所述纖維已形成為帶之后且通過將所述帶浸沒到一批樹脂中（例如， 樹脂浸漬池中）而浸漬所述纖維。
[0128] 優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟：在復合物圍繞所述一次性心軸的同時使所述復 合物固化至少達到其自支撐的足夠程度。
[0129] 優(yōu)選地，所述方法包括以下進一步步驟：固化所述復合物，并且一旦所述復合物已 固化至少達到其自支撐的足夠程度便移除所述一次性心軸。
[0130] 優(yōu)選地，所述方法包括多階段固化過程以避免/減少復合物中的熱引發(fā)的機械缺 陷。
[0131] 優(yōu)選地，繞絲機適合與具有增加的壁厚度的容器一起使用。
[0132] 優(yōu)選地，所述心軸包括冰，且因此所述心軸的移除過程可包括融化冰。
[0133] 優(yōu)選地，所述心軸包括壓實沙，且因此所述心軸的移除過程可包括將沙搖出容器。
[0134] 所述心軸可包括架子，且因此所述心軸的移除過程可包括收縮所述架子。
[0135] 所述心軸可包括由可溶解化學化合物（例如可溶解于水的化合物）形成的結構， 且因此所述心軸的移除過程可包括將所述結構溶解為液體狀態(tài)。
[0136] 這些壓力容器也可安裝在例如小汽車、卡車、公共汽車、火車、輪船或甚至飛機等 載運工具中。
[0137] 還應注意，這些高壓容器也可應用于非載運工具用途，包括需要容納非燃料的某 種其它氣體的那些用途，例如空氣供應、一般氣體分布應用、醫(yī)療服務、工業(yè)服務、例如水肺 潛水等娛樂服務以及例如滅火器和呼吸設備等緊急服務要求。實際上在加壓鋼制壓力容器 目前所使用的任何情形下改換為本文提供的高壓解決方案中的一者時都會發(fā)現(xiàn)益處。
[0138] 本發(fā)明還設想將上文列出的各種任選或優(yōu)選特征組合為其它類型的壓力容器，且 還設想在所列出應用中使用那些以此修改的壓力容器。
[0139] 根據(jù)本發(fā)明的高壓容器可減少運輸?shù)拿壳Э藲怏w（尤其是CNG)的容器的成本。
[0140] 本發(fā)明的又一優(yōu)點可減少運輸單位體積的氣體（且尤其是CNG)的高壓容器的重 量。
[0141] 本發(fā)明可允許將較少塑料材料用于高壓容器，同時維持其耐腐蝕性。
[0142] 本發(fā)明通過允許安全地運輸較高密度的氣體而不使用復雜工藝設施來冷卻且可 能的液化流體從而實現(xiàn)全部這些目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0143] 圖1A是根據(jù)本發(fā)明的壓力容器的檢修孔或開口區(qū)段的示意性剖視圖；
[0144] 圖1B是根據(jù)本發(fā)明的壓力容器的檢修孔或開口區(qū)段的詳細示意性剖視圖；
[0145] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個方面的高壓容器的示意性剖視圖；
[0146] 圖3、4和5分別從頂側、底側和上方以透視圖示意性說明在模塊或隔室中的多個 容器的布置；
[0147] 圖6A、6B和6C示意性說明在模塊中和在船體中的容器的可能布置；
[0148] 圖7示意性示出穿過船體的截面，示出并排布置的兩個模塊；以及
[0149] 圖8示意性示出頂側管道系統(tǒng)的更詳細視圖。
[0150] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的又一方面的高壓容器的示意性剖視圖；
[0151] 圖10是圖9的容器的壁截面的特寫圖；
[0152] 圖11是根據(jù)本發(fā)明的又一方面的高壓容器的示意性剖視圖；
[0153] 圖12是根據(jù)本發(fā)明的又一方面的高壓容器的示意性剖視圖；
[0154] 圖13是根據(jù)本發(fā)明的潛在氣體泄漏檢測系統(tǒng)的示意性特寫圖；
[0155] 圖14是根據(jù)本發(fā)明的又一方面的高壓容器的示意性剖視圖；
[0156] 圖15和16示出纏繞技術；
[0157] 圖17示出穿過壓力容器的最終實施例的截面圖；
【具體實施方式】
[0158] 本文描述的所有以下實施例設計和設想成能夠在超過200巴、更優(yōu)選超過350巴 或700巴或最優(yōu)選高達1000巴或1050巴的壓力下容納和運輸燃料或氣體，尤其是氣態(tài)燃 料，且尤其是CNG。除非明確規(guī)定，術語"壓力容器"和"高壓容器"經(jīng)常可互換使用，且因此 不嚴格指定各特定容器可承受的壓力差。
[0159] 此外，雖然以下通常所述的壓力容器是用于容納或運輸CNG，但這不排除其容納或 運輸其它氣體和燃料的可能性，且因此本文包含的所有容器設想成能夠用于大量不同燃料 或氣體。
[0160] 最終，所有附圖僅是示意性的且因此未按比例繪制。因此，所示壁厚不是準確的且 可能不具有足夠尺寸來承受所示已聲明的壓力。
[0161] 也稱為纖維加固型塑料的纖維加固型聚合物是復合材料，包括由通常為玻璃纖 維、芳族聚酰胺纖維或碳等纖維加固的聚合物基質(zhì)；所述聚合物通常是環(huán)氧樹脂、乙烯基 月旨、聚酯或另一熱固性聚合物或其混合物。合意地，該聚合物是用于本文所描述的應用或?qū)?施例的合適壓力容器的部件，且將在類型2到類型8的壓力容器中的每一個中找到。
[0162] 本發(fā)明的第一實施例、具體地，在本文檔中稱為類型4高壓容器的實施例涉及一 種具體用于容納或運輸壓縮天然氣的高壓容器。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個方面的高 壓容器10包括：至少一個開口 71、72,其用于氣體裝載和卸載且用于液體排空；非金屬內(nèi)襯 2 ;及至少一個外部纖維層3,其設置在非金屬內(nèi)襯2外側上。通過此布置，內(nèi)襯2可由外部 復合物層3包裹或包圍。
[0163] 內(nèi)部非金屬內(nèi)襯2能夠以液壓方式容納原料氣體，因為為內(nèi)襯選擇合適的熱塑性 或熱固性材料以使得其由于微結構性質(zhì)而不透氣。由于這些材料中的空間布置和/或化學 親和性，天然氣分子無法穿過內(nèi)襯。用于內(nèi)襯的合適材料包含聚合物，例如高密度聚乙烯 (HDPE)和高純度聚雙環(huán)戊二烯（DCPD)。然而，能夠以液壓方式容納原料氣體的其它材料是 已知的，且由此可以改為使用所述材料。
[0164] 優(yōu)選地，內(nèi)部內(nèi)襯2在氣體（優(yōu)選為CNG)運輸、裝載和卸載階段期間不具有結構 上的目的。
[0165] 非金屬內(nèi)襯2應當是防腐蝕的且能夠載運非處理或未加工的氣體，即原料CNG。如 果非金屬內(nèi)襯2由熱塑性聚合物制成，那么可優(yōu)選使用能夠耐碳氫化合物腐蝕的聚乙烯或 類似塑料。
[0166] 此些內(nèi)襯的制造優(yōu)選通過旋轉模制來實現(xiàn)。舉例來說，用裝入量或注射量的材料 填充受熱中空模具。隨后使其緩慢旋轉（通常圍繞相對于彼此垂直的兩條軸線），因此致使 軟化的材料分散且粘附到模具的壁。為了維持整個內(nèi)襯的厚度均勻，模具在整個加熱階段 期間持續(xù)旋轉，并且還要在冷卻階段期間避免下垂或變形。
[0167] 如果非金屬內(nèi)襯2由熱固性樹脂制成，那么可優(yōu)選使用能夠耐碳氫化合物腐蝕的 聚酯、環(huán)氧樹脂、基于聚雙環(huán)戊二烯的樹脂或類似塑料。該內(nèi)襯的制造也可以通過旋轉模制 來完成。舉例來說，用未硬化的熱固性材料填充中空模具，且隨后使其緩慢旋轉，從而致使 未硬化的材料分散且粘附到模具的壁。
[0168] 應了解，由于熱固性化合物粘性較低，僅繞一條軸線旋轉可為足夠的，對于后一實 施例尤其如此。
[0169] 為了維持整個內(nèi)襯的厚度均勻，通常模具將在硬化階段（通過催化劑）期間持續(xù) 旋轉。這也可幫助避免下垂或變形。
[0170] 此構造還允許罐能夠載運多種氣體，例如直接來自鉆井的原料氣體，包括：原料天 然氣，例如經(jīng)壓縮的原料天然氣--原料CNG或RCNG，或H 2或C02或經(jīng)處理的天然氣（甲 烷）；或者原料天然氣或部分處理的天然氣，其例如具有高達14%摩爾的C0 2份額、高達 1，OOOppm的H2S份額，或H2和C02氣體雜質(zhì)，或其它雜質(zhì)或腐蝕性物質(zhì)。然而，優(yōu)選用途是 CNG運輸，其為原料CNG、部分處理的CNG或清潔的CNG--經(jīng)處理達到可交付給例如商業(yè)、 工業(yè)或住宅等最終用戶的標準。
[0171] CNG可以包括以可變比率混合的各種潛在組成部分，這些組成部分中一些是呈其 氣相，而其它的呈液相，或是兩者的混合。這些組成部分通常包括以下化合物中的一或多 個：C 2H6、C3H8、C4H1Q、C 5H12、C6H14、C7H 16、C8H18、C9+ 碳氫化合物、C02 和 H2S，與潛在呈液體狀態(tài) 的甲苯、柴油和辛烷，以及其它雜質(zhì)/物質(zhì)。
[0172] 非金屬內(nèi)襯2可以設置成使得在纖維3的纏繞期間非金屬內(nèi)襯2僅必須承載由 于制造所致的應力，而在氣體的加壓運輸期間的結構性支撐將由外部復合物層3承擔或提 供。
[0173] 非金屬內(nèi)襯2的內(nèi)部表面可有利地由內(nèi)部涂層1涂覆，以便增強可滲透性和耐腐 蝕性。參見圖1B中的任選虛線，其僅示出內(nèi)部表面的一部分。其在實際中位于整個表面上， 但在此僅為了說明性目的而示出。
[0174] 非金屬內(nèi)襯2的內(nèi)部涂層1可以是具有特定低可滲透性性質(zhì)的樹脂制特殊薄層， 或是薄金屬層。在使用金屬的情況下，薄保護層1的沉積可優(yōu)選地涉及催化劑，該催化劑能 夠提供有機（聚合）襯底與選定的低可滲透性金屬之間的化學結合，或該催化劑涉及溶液， 所述溶液包括優(yōu)選金屬的鹽、絡合劑和還原劑。
[0175] 外部復合物層3將通常為纖維加固型聚合物（基于玻璃纖維的復合物，或碳/石 墨纖維，或芳族聚酰胺纖維），且將其提供為加固件。該復合物層成形成基本上完全包裹容 器10 (包括容器的端部端部部的大部分）并且在服使用期間提供結構性用途。
[0176] 如果使用玻璃纖維，那么可優(yōu)選但不限于使用E玻璃纖維或S玻璃纖維，這些玻璃 纖維優(yōu)選地具有1，500MPa或更高的建議極限強度和/或70GPa或更高的建議楊氏模量。如 果使用碳纖維，那么可優(yōu)選但不限于使用碳紗，所述碳紗優(yōu)選具有3, 200MPa或更高的強度 和/或230GPa或更高的楊氏模量。優(yōu)選每條碳紗具有12, 000、24, 000或48, 000條絲。
[0177] 復合物基質(zhì)可優(yōu)選為熱固性或熱塑性的聚合樹脂，且更精確來說，如果是熱固性 的，那么其可為環(huán)氧樹脂基樹脂。
[0178] 高壓容器10可進一步包括內(nèi)置于非金屬內(nèi)襯2與纖維層3之間的透氣層。有利 地，所述透氣層包括玻璃纖維。高壓容器10可進一步包括連接到透氣層以用于檢測氣體泄 漏的氣體檢測器。
[0179] 外部復合物層3的最外部可進一步例如根據(jù)NGV2-2007或其它國際認可的標準和 測試程序來使用具有高耐火性的樹脂進行浸漬，，以便保護容器10免于發(fā)生火災。此樹脂 可為熱固性的，例如酚醛聚合物。
[0180] 參見圖2,在罐端部端部11和/或12中的至少一者處的開口 71和/或72可采取 噴嘴的形式，其也由復合材料制成，優(yōu)選地，其中，加固纖維為碳或石墨，且樹脂基質(zhì)是環(huán)氧 樹脂基的。
[0181] 復合物排氣口的制造可涉及所謂的閉模成型技術。
[0182] 復合物排氣口可一體形成在復合物壓力容器結構中，使得纖維在壓力容器頭部上 的纏繞力引發(fā)排氣口處于壓縮狀態(tài)，排氣口位于纏繞復合物與內(nèi)襯之間。
[0183] 復合物排氣口可在外表面中具有能夠直接連接位于工藝管線或燃料管線中的閥、 管和其它部件的螺紋孔，而在壓力容器形狀外部不具有零件，因此減少容納壓力容器自身 所需的空間。
[0184] 替代于復合物排氣口，金屬排氣口可為優(yōu)選的，對于要經(jīng)受高于300巴的壓力的 實施例尤其如此。這是因為壓縮應力可使得復合物排氣口的使用過于復雜或不能實行，原 因是需要使排氣口尺寸過大以允許預期水平的壓縮應力。
[0185] 在所述非金屬內(nèi)襯2上制造外部復合物層3的過程優(yōu)選涉及纏繞技術。這可潛在 地在生產(chǎn)時間方面帶來高效率。而且，其可潛在地提供纖維定向上的良好精度。此外該技 術可提供良好的質(zhì)量重復性。
[0186] 纏繞設備需要適合于處置與現(xiàn)有應用相比較大和/或較重的容器。此纏繞設備需 要較大軸承、加固軸桿和另外的適配件以確保可充分支撐所需的厚側壁。
[0187] 加固纖維優(yōu)選通過后張力在心軸上纏繞。心軸由非金屬內(nèi)襯2構成。非金屬內(nèi)襯 2因此構成用于此技術的陽模。有利地，在纖維已經(jīng)預先浸漬在樹脂中之后執(zhí)行纏繞。浸漬 過的纖維因此優(yōu)選在所述非金屬內(nèi)襯2上成層沉積，直到達到針對給定直徑的所需厚度為 止。
[0188] 由于本發(fā)明的容器使用時所處的壓力大大高于目前使用的任何設計，因此復合物 層3厚度必須比目前的設計更厚。所需復合物層3的厚度可使用所屬領域的技術人員已知 的通常方法來計算，前提是要考慮具有厚壁的影響。
[0189] 層3的增加的厚度存在若干問題，這些問題已在先前被視為妨礙具有此設計的容 器10在商業(yè)上的應用。
[0190] 較厚區(qū)段花費較長時間來固化，且這經(jīng)常導致層3的某些深度固化，而其它深度 未固化。這又導致熱感應應力，這是不可接受的。
[0191] 為了減少熱感應應力的發(fā)生，可單獨或組合使用若干方法。在本實施例中，在絲纏 繞之前加熱正在浸漬的樹脂。如下文闡釋，這經(jīng)常是針對熱塑性樹脂而做的，然而對于熱固 性樹脂不是通常實踐，且溫度也不同于熱塑性樹脂的標準實踐。
[0192] 以所屬領域的技術人員已知的常規(guī)方法進行加熱（例如，在圍繞心軸進行實際纏 繞之前加熱纖維穿過的一批樹脂），且將其加熱到的溫度對于正使用的樹脂是特定的。這意 味著浸漬過的纖維將沉積在心軸（非金屬內(nèi)襯2)上，同時樹脂已經(jīng)開始固化過程。這減少 了壁的中部以不同于表面的速率固化的厚壁效應。
[0193] 另外，將復合物層3在若干階段中纏繞且固化，其中每一階段使厚度增加一定量， 該增加的厚度可隨后固化，同時積累可接受的低量熱應力。此漸進式的方法消除了同時固 化較大厚度的復合物的需要。
[0194] 最終，容器不僅在纏繞過程期間旋轉，而且也在固化過程期間旋轉。這確保未經(jīng)固 化的樹脂不會由于重力而在任何地方移動或積累。積累樹脂對于厚結構來說風險相當大。
[0195] 由于本發(fā)明涉及基本上被完全包裹的高壓容器10,因此在生產(chǎn)過程中可優(yōu)選使用 用于纖維的多軸十字頭。
[0196] 優(yōu)選地，該過程還包括以結構性外部復合物層3來覆蓋高壓容器10的大部分端部 (11，12)。
[0197] 如果使用熱固性樹脂，那么可使用浸漬籃來浸漬纖維，然后用纖維繞非金屬內(nèi)襯2 的周圍進行實際纏繞。隨后如上所述，加熱浸漬過的纖維來作為所述方法的部分，以減少容 器的厚復合物層3中的熱感應應力。
[0198] 如果使用熱塑性樹脂，那么在如上文提到的纖維沉積之前可加熱樹脂，以便恰好 在到達心軸之前熔化樹脂，或可在纖維作為復合材料沉積在金屬內(nèi)襯上之前用熱塑性樹脂 浸漬纖維。在沉積纖維之前再次加熱樹脂，以便恰好在纖維和樹脂復合物到達非金屬內(nèi)襯 2之前熔化樹脂。隨后可以在如上所述的階段中施加和固化該復合物。
[0199] 另外，如關于本發(fā)明的第一實施例所述，多種方法可用以減少可能會在厚復合物 層中積累的熱應力，這對于承受高得多的壓力來說是必要的。
[0200] 由于本發(fā)明的容器使用時所處的壓力大大高于目前使用的任何設計，因此復合物 層厚度必須比目前的設計厚。所需復合物層的厚度可使用所屬領域的技術人員已知的通常 方法來計算，前提是要考慮具有厚壁的影響。
[0201] 層的增加的厚度存在若干問題，這些問題已在先前被視為妨礙具有此設計的容器 在商業(yè)上的應用。
[0202] 較厚區(qū)段花費較長時間來固化，且這經(jīng)常導致層的某些深度固化，而其它深度未 固化。這又導致熱感應應力，這是不可接受的。
[0203] 為了減少熱感應應力的發(fā)生，可單獨或組合地使用若干方法。在本實施例中，在絲 纏繞之前加熱正在浸漬的樹脂。如下文闡釋，這經(jīng)常是針對熱塑性樹脂而做的，然而此對于 熱固性樹脂不是常用實踐，且溫度也不同于熱塑性樹脂的標準實踐。
[0204] 以所屬領域的技術人員已知的常規(guī)方法進行加熱，且將其加熱到的溫度對于正使 用的樹脂是特定的。這意味著浸漬過的纖維將沉積在心軸上，其中樹脂已經(jīng)開始固化過程。 這減少了壁的中部以不同于表面的速率固化的厚壁效應。
[0205] 另外，將復合物層在若干階段中纏繞且固化，其中每一階段使厚度增加一定量，該 增加的厚度可隨后固化，同時積累可接受的低量熱應力來。此漸進式的方法消除了同時固 化較大厚度的復合物的需要。
[0206] 最終，容器不僅在纏繞過程期間旋轉，而且也在固化過程期間旋轉。這確保未經(jīng)固 化的樹脂不會由于重力而在任何地方移動或積累。這對于厚結構來說風險相當大。
[0207] 高壓容器10可優(yōu)選具備至少一個開口 71和/或72,所述開口用于將氣體裝載和 卸載以及將液體排空。開口 71和/或72可定位于容器10的任一端部11、12處，但如圖2 所示，優(yōu)選地，在底端12處設置開口 72。有利地，該開口可為用于連接到管道系統(tǒng)的12英 寸（30cm)的開口。
[0208] 高壓容器10還在頂端11處具有開口 71，且有利地，該開口的形式為至少18英寸 (45cm)寬的檢修孔6,例如為具有已密封蓋或可密封蓋的一個檢修孔（或更優(yōu)選地，24英寸 (60cm)的檢修孔）。優(yōu)選地，根據(jù)ASME (美國機械工程師學會）標準來設置該孔。優(yōu)選地， 開口 71設置有封閉裝置73 (見圖1A)，該封閉裝置例如通過用插銷固定而允許在氣體運輸 期間對開口進行密封封閉，但允許當容器10在不使用時例如由人移除封閉裝置并且通過 開口/檢修孔6爬入容器中而進行內(nèi)部檢驗。
[0209] 圖3說明在模塊或隔室40中的多個容器的有利布置。高壓容器10可布置在船體 (見圖7)中處于模塊或隔室40中，且各個容器10可例如經(jīng)由管道系統(tǒng)61互連以進行裝載 和卸載操作。在優(yōu)選的構造中，此些模塊或隔室40具有四個邊緣（是四邊形）且含有多個 容器10。所選容器的數(shù)目將取決于容器直徑或形狀以及模塊或隔室40的大小。此外，模塊 或隔室的數(shù)目將取決于用于容納模塊或隔室40的船體的結構約束。不需要所有模塊或隔 室都具有相同大小或形狀，且同樣它們不需要容納相同大小或形狀的高壓容器，或相同數(shù) 目的高壓容器。
[0210] 本發(fā)明的此方面--多個容器的布置--可應用于根據(jù)本發(fā)明的高壓容器所描 述的實施例中的任一個或根據(jù)本發(fā)明的任何其它高壓容器。
[0211] 容器10可在模塊或隔室內(nèi)呈規(guī)則陣列一在所示實施例中為4x7陣列。在同一 模塊（即，具有不同大小的高壓容器）或在不同大小的模塊中也可以預期其它陣列大小，且 可選擇或設計這些布置方式以適當?shù)嘏浜显诖w中。
[0212] 出于外部檢驗能力的原因，優(yōu)選地，模塊或隔室40內(nèi)的各個容器10之間的距離為 至少380mm或更優(yōu)選地，為至少600mm。這些距離還允許當裝載有加壓氣體時用于容器膨脹 的空間--當裝載時容器的體積可膨脹2%或更多（且周圍溫度的改變也可致使容器改變 其體積）。
[0213] 優(yōu)選地，也是出于外部檢驗能力原因，和/或為了允許容器膨脹，各模塊或隔室40 之間，或者靠外部的容器10A與模塊或隔室40的壁或邊界40A之間，或者相鄰模塊或隔室 40的鄰近的靠外部的容器之間（例如在無實體壁分離相鄰的模塊或隔室40的情況下）的 距離為至少600mm或更優(yōu)選地為至少lm。壓力容器之間的較遠距離還考慮到在貨船船體泄 漏的情況下由于超過350巴或700巴或最優(yōu)選地高達1000巴或1050巴的較高操作壓力所 致的增加的焦耳-湯姆遜效應（氣體膨脹和溫度下降）。
[0214] 仍參見圖3,每一行（或列）的各個高壓容器由用于裝載和卸載操作的管道系統(tǒng) 60互連，該管道系統(tǒng)例如經(jīng)由優(yōu)選12英寸（30cm)開口 72從每一容器10的底部12開始， 再例如經(jīng)由電動閥到達主集管。
[0215] 這些主集管可包括各種不同壓力水平，例如其中的三者（高--例如1000巴， 中--例如600巴或400巴和低--例如250巴或120巴），并包括一個吹除集管和用于惰 性目的的一個氮氣集管。
[0216] 還如圖3所示，容器10優(yōu)選垂直安裝，并優(yōu)選安裝在專用支撐件或托架上，或通過 皮帶綁到適當位置中。支撐件（未圖示）固持容器10,以避免各容器相對于彼此的水平位 移。夾具、托架或其它常規(guī)高壓容器保持系統(tǒng)可用于此目的，這些保持系統(tǒng)例如是緊固每一 容器的主圓筒的箍環(huán)或條帶。
[0217] 支撐件可設計成例如通過具有一些彈性而適應容器膨脹。
[0218] 如果各個容器10是垂直安裝的，那么它們在由船運動導致的隨動動態(tài)負載中較 不關鍵。而且，垂直布置允許在必要時更容易地將單個容器放置在模塊或隔室40中--不 需要首先從上方移除其它容器便可以將這些容器提升出來。此構造也可潛在地允許快速的 安裝時間。將容器10安裝在垂直位置中還允許冷凝液體在重力的影響下下落到底部，由此 可以使用例如每一容器10的底部處的12英寸開口 72從容器卸載。
[0219] 有利地，氣體的卸載也從容器10的底部進行。
[0220] 由于管道和閥60的大部分朝向模塊40的底部安裝，整個布置的重心也在較低位 置中，這尤其對于提高在海上或在氣體運輸期間的穩(wěn)定性是推薦或優(yōu)選的。
[0221] 模塊或隔室40優(yōu)選保持在受控環(huán)境中，其中氮氣占據(jù)容器10與模塊的壁40A之 間的空間，因此減少火災危險。或者，發(fā)動機所排放的氣體由于其成分中富含co 2而可用于 此惰化功能。
[0222] 通過最大化個別容器10的大小，例如通過將其制成（例如）直徑高達6米且長度 高達30米，可減少用于容納相同總體積的容器10的總數(shù)量，其又允許減少連接和管道間的 復雜性，且因此減少可能的泄漏點的數(shù)目，所述泄漏點通常發(fā)生在例如焊接、接頭和歧管等 較弱位置中。優(yōu)選的布置方式要求至少2m的直徑。
[0223] 使用與氣體儲存相同的互連概念，可留出用于液體儲存（例如冷凝物）的一個專 用模塊。各個模塊40因此潛在地全部連接在一起以允許將此液體從其它模塊40分配到該 專用模塊--船通常具有多個模塊40。
[0224] 進出氣體儲存管道可有利地通過閥連接歧管與計量、加熱和/或吹除系統(tǒng)和清掃 系統(tǒng)中的至少一者聯(lián)接。這些系統(tǒng)可優(yōu)選地由分布式控制系統(tǒng)（DCS)遠程激活。
[0225] 管道直徑優(yōu)選如下：
[0226] 18英寸，用于專用于CNG裝載/卸載的三個主集管（低、中和高壓）。
[0227] 24英寸，用于吹除CNG管線。
[0228] 6英寸，用于將惰性氣體饋給模塊的管。
[0229] 10英寸，用于吹除惰性氣體管線。
[0230] 10英寸，用于專用于可能的液體裝載/卸載的管。
[0231] 如國際規(guī)程、標準和規(guī)則所預見的，所有模塊可優(yōu)選地配備足夠的滅火系統(tǒng)，。
[0232] 優(yōu)選為CNG的運輸氣體通常處于超過200巴、且潛在地超過350巴、600巴、700巴 或800巴、且潛在地峰值達到1000巴或1050巴的壓力。
[0233] 除了如第一特定實施例所描述的高壓版的類型4壓力容器以外，其它形式的壓力 容器也可符合本發(fā)明。這些其它形式的壓力容器包括可稱為類型5、類型6、類型7和類型8 壓力容器的那些壓力容器。還可能應用這些各種不同壓力容器類型的其它經(jīng)修改版本。但 具體來說，除了以上第一實施例，本發(fā)明還可應用于類型3、類型5、類型6、類型7和類型8 的壓力容器。
[0234] 可用的壓力容器的類型概括如下：
[0235] 類型1 :全鋼壓力容器，其中金屬用作用于容納的結構；
[0236] 類型2 :復合物環(huán)向包裹鋼罐，具有結構鋼制的頭部（圓頂）和混合材料制的主體 (鋼+纖維加固型聚合物，所述纖維加固件在環(huán)向區(qū)段中），所述混合材料處于負載共享的 狀態(tài)中；
[0237] 類型3:金屬內(nèi)襯與非金屬結構化外包裹物。金屬內(nèi)襯僅用于容納流體。非金屬 外部結構化外包裹物在優(yōu)選布置中由纖維加固型聚合物制成，其它非金屬外包裹物也是可 以的。
[0238] 類型4 :非金屬內(nèi)襯與非金屬結構化外包裹物。非金屬內(nèi)襯（例如熱塑性或熱固 性聚合物內(nèi)襯）僅用于容納流體。非金屬外部結構化外包裹物在優(yōu)選布置中也可由纖維加 固型聚合物制成。
[0239] 類型5 :完全非金屬結構（無單獨內(nèi)襯），其中非金屬結構在襯底上形成，在制造過 程完成之后該襯底被移除。
[0240] 類型6 :鋼制主體區(qū)段與配裝的復合物頭部或圓頂。壓力容器具有結構鋼主體區(qū) 段和通過密封接頭配裝到所述區(qū)段的纖維加固型聚合物頭部或圓頂；
[0241] 類型7 :復合物環(huán)向包裹的鋼制主體與配裝的復合物頭部或圓頂?shù)?。這類壓力容 器具有鋼制并由纖維加固型聚合物環(huán)向包裹的混合的主體區(qū)段（其中材料處于負載共享 狀態(tài)），和通過密封接頭配合到所述區(qū)段的纖維加固型聚合物制頭部或圓頂。
[0242] 類型8 :由非金屬內(nèi)襯與非金屬結構外包裹物形成的近球體形壓力容器（類似于 以上類型4壓力容器，但具有特定的近球體形狀）。這些壓力容器具有非金屬內(nèi)襯（例如熱 塑性或熱固性聚合物），其僅用于容納流體。非金屬外部結構化外包裹物在優(yōu)選布置中通常 由纖維加固型聚合物制成。
[0243] 由此，如適合于高壓用途的類型4壓力容器，類型3、類型5、類型6、類型7或者類 型8壓力容器也符合本發(fā)明，所述壓力容器用于儲存或運輸優(yōu)選為CNG的高壓氣體，且與相 等大小的已批準的類型1壓力容器和相等大小的已批準的類型2壓力容器兩者相比具有顯 著增加的最大承壓能力。該最大承壓能力超過200巴，優(yōu)選超過350或700巴，且更優(yōu)選高 達1000或甚至1050巴。
[0244] 類型6壓力容器包括復合物制的圓頂端和鋼制圓柱形區(qū)段。雖然可在此類容器的 制造期間使用根據(jù)本發(fā)明的方法以增加其最大承壓能力，但圓柱形區(qū)段與圓頂區(qū)段之間的 結合將提供應力集中，因此限制最大潛在承壓能力。由此，將不進一步論述此類型的壓力容 器。
[0245] 相關管理機構通常將重量和氣體容量指派給特定壓力容器或壓力容器的特定設 計以作為其"經(jīng)認證"特性。這是因為壓力容器通常必須在投入使用之前進行認證。
[0246] 與之前一樣，優(yōu)選地，壓力容器具有由相對于要儲存或運輸?shù)娜剂匣旧蠟槎栊?的材料（即，當與所述燃料接觸時其將往往不會腐蝕）形成的內(nèi)壁或內(nèi)表面。舉例來說，該 壓力容器可具有至少AISI316不銹鋼所具有的耐腐蝕性質(zhì)或者根據(jù)ISO 15156,該壓力容 器可基本上耐h2s或優(yōu)選耐h2s。
[0247] 如上文闡釋，能夠承受高壓力的容器需要較厚的壁區(qū)段?？墒褂盟鶎兕I域的技術 人員眾所周知的傳統(tǒng)方法來設計金屬或復合物結構以承受這些負載和相關聯(lián)的應力-- 前提是考慮到提供具有厚壁的影響。
[0248] 與使容器適合于高壓力相關聯(lián)的大多數(shù)問題是在制造過程中而不是在設計階段 遇到的。由此，可能需要定制的制造設備和工藝。
[0249] 可能不適合于高壓力應用的標準設備的實例是繞絲機。由此，心軸繞絲機可能需 要修改和加固以允許設備承受由增加的壁厚度帶來的額外扭曲和重量。繞絲機的潛在問題 同樣適用于與本發(fā)明相關聯(lián)的所有實施例的制造。
[0250] 心軸且尤其是如本申請案中揭示的一次性心軸也可能必須定制以承受由較厚壁 區(qū)段帶來的較大力。在使用單獨金屬內(nèi)襯或非金屬內(nèi)襯的情況下，可能不需要單獨心軸，因 為內(nèi)襯自身可足夠強以充當心軸。每一情況將必須個別地分析，因為與增加內(nèi)襯厚度使得 其可充當心軸相比，使用如本文描述的一次性心軸可能更有效。而且，這些問題同樣適用于 與本發(fā)明相關聯(lián)的所有實施例的制造。
[0251] 優(yōu)選地，復合物通過多階段固化過程而固化。使用用于厚復合物區(qū)段的單階段固 化過程會有損害機械性能的風險。性能降低的一個原因是由于熱殘余應力，該熱殘余應力 通常是由于復合物的基質(zhì)與纖維之間的熱膨脹特性差異所致。使用多階段固化過程減少了 此效應的影響。
[0252] 可以在本發(fā)明的實施例中的任一者內(nèi)運輸?shù)钠渌剂项愋桶訅?液態(tài)氫、 LNG、GTL (天然氣制油）和LPG (液化石油氣）。
[0253] 現(xiàn)在參見其余附圖，將描述其它合適的高壓容器的實例。
[0254] 圖9和10的高壓容器是類型3高壓容器且由內(nèi)部金屬內(nèi)襯與外部復合物層（200) 制成，所述內(nèi)襯為至少能夠以液壓方式或流體方式容納例如CNG(20)等原料氣體（壓縮天 然氣）的第一層（100)。所述高壓容器能夠處置超過200巴或優(yōu)選350巴或700巴或甚至 更優(yōu)選高達1000或1050巴的氣體。
[0255] 作為第一層（100)的所述金屬內(nèi)襯不需要在CNG (20)運輸期間以提供結構性目的 的形式而設置。然而，優(yōu)選其應當至少是耐腐蝕的。優(yōu)選材料是不銹鋼或某種其它金屬合 金。
[0256] 此構造還允許罐能夠載運其它氣體，這些氣體例如具有高達14%摩爾的C02份額、 高達1.5%摩爾的H 2S份額的天然氣（甲烷），或!12和0)2氣體。然而優(yōu)選用途是CNG運輸。
[0257] CNG可以包含以可變的比率混合的各種潛在組成部分，一些是呈其氣相而其它的 呈液相，或兩者的混合。這些組成部分將通常包括以下化合物中的一或多者：C 2H6、C3H8、 C4H1(i、C5H12、C6H 14、C7H16、C8H18、C 9+碳氫化合物、C02和H2S，與潛在呈液體狀態(tài)的甲苯、柴油和 辛燒。
[0258] 該不銹鋼優(yōu)選為奧氏體不銹鋼，例如AIS1304、314、316或316L (其中碳的百分比 含量較低）。如果使用某種其它金屬合金，那么其優(yōu)選為鎳基合金或鋁基合金，例如具有耐 腐蝕性的鎳基合金或鋁基合金。
[0259] 形成第一層（100)的金屬內(nèi)襯優(yōu)選僅需要強到足以承受由容器的制造過程帶來 的應力以使自身不收縮，該應力例如為在纖維纏繞期間強加于其上的應力。這是因為在 CNG(20)的加壓運輸期間的結構性支撐將改為由外部復合物層（200)提供。
[0260] 使用至少一個纖維層的外部復合物層（200)是纖維加固型聚合物。該復合物層 可例如基于玻璃纖維或碳/石墨纖維或芳族聚酸胺纖維或其組合。外部復合物層用作加 固件，其完全包裹壓力容器（10)，包含容器端部（11，12)，且在使用期間為容器提供結構強 度。在使用玻璃纖維的情況下，優(yōu)選但不限于使用E玻璃纖維或S型玻璃纖維。然而優(yōu)選 地，玻璃纖維具有1，500MPa或更高的建議抗拉強度和/或70GPa或更高的建議楊氏模量。 在使用碳纖維的情況下，優(yōu)選但不限于使用碳紗，所述碳紗優(yōu)選具有3, 200MPa或更高的抗 拉強度和/或230GPa或更高的楊氏模量。優(yōu)選每條碳紗具有12, 000、24, 000或48, 000條 絲。
[0261] 復合物基質(zhì)優(yōu)選為熱固性或熱塑性的聚合樹脂。如果是熱固性，那么其可為環(huán)氧 樹脂基的樹脂。
[0262] 在所述金屬內(nèi)襯（第一層（100))上制造外部復合物層（200)的過程優(yōu)選涉及纏 繞技術。這可潛在地在生產(chǎn)時間方面帶來高效率。而且，其可潛在地提供纖維定向上的良 好精度。此外，該技術可提供良好的質(zhì)量可重復性。
[0263] 纏繞設備需要適合于處置與現(xiàn)有應用相比較大和/或較重的容器。此纏繞設備需 要較大軸承、加固軸桿和另外的適配件以確?？沙浞种嗡璧暮駛缺凇?br>
[0264] 加固纖維優(yōu)選通過后張力在心軸上纏繞。心軸通常為內(nèi)襯。該內(nèi)襯因此構成用于 此技術的陽模。纏繞過程通常在纖維已經(jīng)預先浸漬在樹脂中之后進行。浸漬過的纖維因此 優(yōu)選在所述金屬內(nèi)襯上成層沉積，直到達到針對給定直徑的所需厚度為止。
[0265] 由于本發(fā)明優(yōu)選涉及基本上完全被包裹的高壓容器（10)，因此在制造過程中可優(yōu) 選使用用于纖維的多軸十字頭。
[0266] 該過程優(yōu)選包括以結構性外部復合物層（200)來覆蓋壓力容器（10)的端部（11， 12)的大部分。
[0267] 在使用熱固性樹脂的情況下，在纖維沉積之前可使用浸漬籃--用于在繞金屬內(nèi) 襯（100)實際纏繞纖維之前浸漬纖維。
[0268] 在使用熱塑性樹脂的情況下，在纖維沉積之前可加熱樹脂，以便恰好在到達心軸 之前熔化樹脂，或在纖維作為復合材料沉積在金屬內(nèi)襯上之前用熱塑性樹脂浸漬纖維。在 沉積纖維之前再次加熱樹脂，以便恰好在纖維和樹脂復合物到達金屬內(nèi)襯（100)之前熔化 樹脂。
[0269] 另外，如關于本發(fā)明的第一實施例所述，多種方法可用以減少可能會在厚復合物 層中積累的熱應力，這對于承受高得多的壓力來說是必要的。
[0270] 由于本發(fā)明的容器使用時所處的壓力大大高于目前使用的任何設計，因此復合物 層厚度將必須比目前的設計厚。所需復合物層的厚度可使用所屬領域的技術人員已知的通 常方法來計算，前提是要考慮具有厚壁的影響。
[0271] 層的增加的厚度存在若干問題，這些問題已在先前被視為妨礙具有此設計的容器 在商業(yè)上的應用。
[0272] 較厚區(qū)段花費較長時間來固化，且這經(jīng)常導致層的某些深度固化，而其它深度未 固化。這又導致熱感應應力，這是不可接受的。
[0273] 為了減少熱感應應力的發(fā)生，可單獨或組合地使用若干方法。在目前實施例中，在 絲纏繞之前加熱正在浸漬的樹脂。如下文闡釋，這經(jīng)常是針對熱塑性樹脂而做的，然而此對 于熱固性樹脂不是常用實踐，且溫度也不同于熱塑性樹脂的標準實踐。
[0274] 以所屬領域的技術人員已知的常規(guī)方法進行加熱，且將其加熱到的溫度對于正使 用的樹脂是特定的。這意味著浸漬過的纖維將沉積在心軸（金屬內(nèi)襯）上，其中樹脂已經(jīng) 開始固化過程。這減少了壁的中心以不同于表面的速率固化的厚壁效應。
[0275] 另外，將復合物層在若干階段中纏繞且固化，其中每一階段使厚度增加一定量，該 增加的厚度可隨后固化，同時積累可接受的低量熱應力。此漸進式的方法消除了同時固化 較大厚度的復合物的需要。
[0276] 最終，容器不僅在纏繞過程期間旋轉，而且在固化過程期間旋轉。這確保未經(jīng)固化 的樹脂不會由于重力而在任何地方移動或堆積。這對于厚結構來說風險大得多。
[0277] 壓力容器（10)設置有用于氣體裝載和卸載的開口（120)(此處設置有帽體或連接 器）。該開口被設置成連接到管道系統(tǒng)--例如，燃料管線/通氣調(diào)節(jié)器等。
[0278] 所述容器還在頂端（11)處具有開口 31。然而，這是可選的--其可以優(yōu)選具有完 全圓頂狀的第二端部。
[0279] 多個壓力容器（10)可布置在模塊或隔室中，且各壓力容器可例如經(jīng)由管道系統(tǒng) 互連以例如用于裝載和卸載操作。
[0280] 用于固持壓力容器的支撐件可例如通過具有一些彈性或通過將容器安裝在其端 部而設計成適應容器膨脹，由此圓柱形區(qū)段可徑向地膨脹而無限制。
[0281] 接著參見圖11，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的另一容器10。該容器10由能夠進行液 壓或流體容納的內(nèi)部金屬內(nèi)襯200制成。金屬內(nèi)襯200的內(nèi)側在內(nèi)部涂覆有非金屬層110， 例如聚合物層，其能夠容納例如CNG。所述金屬內(nèi)襯200不需要以在CNG運輸、裝載和卸載 期間提供結構性目的的形式設置。
[0282] 金屬內(nèi)襯200在內(nèi)部涂覆有非金屬耐腐蝕層110且所述內(nèi)襯能夠載運壓縮氣體。 優(yōu)選材料可為具有薄聚合物非金屬層110的、碳鋼涂覆的金屬內(nèi)襯200,該聚合物非金屬層 例如為環(huán)氧樹脂、HDPE (高密度聚乙烯）或PVC (聚氯乙烯）。優(yōu)選地，所述材料具有50MPa 或更高的抗拉強度。優(yōu)選地，所述材料具有3GPa或更高的楊氏模量。優(yōu)選地，所述材料能 夠基本上是化學惰性的。優(yōu)選地，所述材料能夠防止多種化學成分（包含氯化物）的腐蝕。
[0283] 此構造還允許容器10能夠載運其它氣體，這些氣體例如具有高達14%摩爾的C02 份額，高達1. 5%摩爾的H2S份額的天然氣（甲烷），或H2或C02氣體。然而優(yōu)選用途是載 運 CNG。
[0284] CNG可以包含以可變的比率混合的各種潛在組成部分，一些是呈其氣相而其它的 呈液相，或兩者的混合。這些組成部分將通常包括以下化合物中的一或多者：c 2h6、c3h8、 c4h1(i、c5h12、c6h 14、c7h16、c8h18、c 9+碳氫化合物、co2和h2s，與潛在呈液體狀態(tài)的甲苯、柴油和 辛燒。
[0285] 金屬內(nèi)襯200優(yōu)選僅需要強到足以承受由容器的制造過程帶來的機械應力，該機 械應力例如是在正施加外部纖維層300時強加于該金屬內(nèi)襯上的應力。這是因為在氣體的 加壓運輸期間的結構性支撐將改為由外部纖維層300提供。
[0286] 如果金屬內(nèi)襯200由碳鋼制得，那么碳鋼可選自API (美國石油學會）5L X42或 X60或ASTM(美國材料測試協(xié)會）A516,其具有350MPa或更高的優(yōu)選抗拉強度。
[0287] 外部纖維層300可優(yōu)選選自基于碳/石墨纖維的纖維加固型聚合物，有利地，所述 纖維層完全包裹容器10 (包含容器端部）且在使用期間提供結構性貢獻。
[0288] 如果在外部纖維層300中使用碳纖維，那么優(yōu)選但不限于使用具有3, 200MPa或更 高的優(yōu)選抗拉強度和/或230GPa或更高的優(yōu)選楊氏模量的碳紗。每條碳紗可有利地具有 12, 000、24, 000 或 48, 000 條絲。
[0289] 復合物基質(zhì)優(yōu)選為熱固性或熱塑性的聚合樹脂。更精確地，如果使用熱固性樹脂， 那么優(yōu)選其應當是環(huán)氧樹脂基的樹脂，或者為乙烯基酯樹脂或聚酯樹脂。這還允許實現(xiàn)成 本減少。
[0290] 由于包括碳/環(huán)氧樹脂復合物的外部纖維層300與用于金屬內(nèi)襯200的鋼一樣是 導電的，因此有利的是，提供具有隔離性質(zhì)的額外復合絕緣層以避免可能的電耦合。
[0291] 此絕緣層可有利地由嵌入在環(huán)氧樹脂中的玻璃纖維制成，因此匹配于外部層的樹 脂。關于玻璃纖維，優(yōu)選但不限于使用E玻璃纖維或S玻璃纖維。然而優(yōu)選地，玻璃纖維具 有1，OOOMPa或更高的建議抗拉強度和/或70GPa或更高的楊氏模量。
[0292] 或者，如圖12中所示，將聚合物涂層用作絕緣層4可以是有用的。在此實施例中， 該絕緣層位于內(nèi)襯200與纖維層300之間。絕緣層4可有利地選自例如環(huán)氧樹脂、HDPE (高 密度聚乙烯）或PVC (聚氯乙烯）等材料。優(yōu)選地，所述涂層具有50MPa或更高的抗拉強度 和/或3GPa或更高的楊氏模量。
[0293] 通常僅必須承載壓縮應力的絕緣層4可具有多孔特性，即在鋼內(nèi)襯泄漏的情況下 該絕緣層4為可透氣的。絕緣層4則可有利地進一步包括一體形成的氣體檢測裝置，該裝 置能夠在在內(nèi)部內(nèi)襯200泄漏的情況下發(fā)出警報。圖13示意性示出了到此裝置的連接，所 述裝置可一體形成到容器的壁中?？梢酝ㄟ^向位于該裝置附近的接收單元進行無線傳輸而 操作此裝置。
[0294] 在所述金屬內(nèi)襯200 (第一層）上制造外部復合物層300的過程優(yōu)選涉及纏繞技 術。這可潛在地在生產(chǎn)時間方面帶來高效率。而且，其可潛在地提供纖維定向上的良好精 度。此外，該技術可提供良好的質(zhì)量可重復性。
[0295] 纏繞設備需要適合于處置與現(xiàn)有應用相比較大和/或較重的容器。此纏繞設備將 需要較大軸承、加固軸桿和另外的適配件以確?？沙浞种嗡璧暮駛缺?。
[0296] 加固纖維優(yōu)選通過后張力在心軸上纏繞。心軸通常為內(nèi)襯。該內(nèi)襯因此構成用于 此技術的陽模。纏繞過程通常在纖維已經(jīng)預先浸漬在樹脂中之后進行。浸漬過的纖維因此 優(yōu)選在所述金屬內(nèi)襯上成層沉積，直到達到針對給定直徑的所需厚度為止。
[0297] 由于本發(fā)明優(yōu)選涉及基本上完全被包裹的壓力容器10,因此在制造過程中可優(yōu)選 使用用于纖維的多軸十字頭。
[0298] 該過程優(yōu)選包含以結構性外部復合物層300來覆蓋壓力容器10的端部11、12的 大部分。
[0299] 在使用熱固性樹脂的情況下，在纖維沉積之前可使用浸漬籃--用于在繞金屬內(nèi) 襯200實際纏繞纖維之前浸漬纖維。
[0300] 在使用熱塑性樹脂的情況下，在纖維沉積之前可加熱樹脂，以便恰好在到達心軸 之前熔化樹脂，或在纖維復合材料沉積在金屬內(nèi)襯上之前以熱塑性樹脂浸漬纖維。在沉積 纖維之前再次加熱樹脂，以便恰好在纖維和樹脂復合物到達金屬內(nèi)襯200之前熔化樹脂。
[0301] 另外，如關于本發(fā)明的第一實施例所述，多種方法可用以減少可能會在厚復合物 層中積累的熱應力，這對于承受高得多的壓力來說是必要的。
[0302] 由于本發(fā)明的容器使用時所處的壓力大大高于目前使用的任何設計，因此復合物 層300厚度將必須比目前的設計厚。所需復合物層300的厚度可使用所屬領域的技術人員 已知的通常方法來計算，前提是要考慮具有厚壁的影響。
[0303] 層300的增加的厚度存在若干問題，這些問題已在先前被視為妨礙具有此設計的 容器10在商業(yè)上的應用。
[0304] 較厚區(qū)段花費較長時間來固化，且這經(jīng)常導致層300的某些深度固化，而其它深 度未固化。這又導致熱感應應力，這是不可接受的。
[0305] 為了減少熱感應應力的發(fā)生，可單獨或組合地使用若干方法。在目前實施例中，在 絲纏繞之前加熱正在浸漬的樹脂。如下文闡釋，這經(jīng)常是針對熱塑性樹脂而做的，然而此對 于熱固性樹脂不是常用實踐，且溫度也不同于熱塑性樹脂的標準實踐。
[0306] 以所屬領域的技術人員已知的常規(guī)方法進行加熱，且將其加熱到的溫度對于正使 用的樹脂是特定的。這意味著浸漬過的纖維將沉積在心軸（內(nèi)襯200)上，其中樹脂已經(jīng)開 始固化過程。這減少了壁的中心以不同于的速率固化到表面的厚壁效應。
[0307] 另外，將復合物層300在若干階段中纏繞且固化，其中每一階段使厚度增加一定 量，該增加的厚度可隨后固化，同時積累可接受的低量熱應力。此漸進式方法消除了同時固 化較大厚度的復合物的需要。
[0308] 最終，容器不僅在纏繞過程期間旋轉，而且在固化過程期間旋轉。這確保未經(jīng)固化 的樹脂不會由于重力而在任何地方移動或堆積。這對于厚結構來說風險大得多。
[0309] 壓力容器10可設置有用于氣體裝載和卸載以及液體排空的開口 7 (在此設置有帽 體或連接器）。所述開口可定位于容器10的任一端部11、12處。
[0310] 還示出了在另一端部11處具有第二開口 6的容器10。這是可選的--圓頂端可 改為完全圓形的。
[0311] 接著參見圖14,該圖示出了用于本發(fā)明既定目的的高壓容器的又一實施例。所述 容器由能夠液壓或流體容納原料氣體的內(nèi)部金屬內(nèi)襯111制成。不需要以在CNG運輸、裝 載和卸載階段期間提供結構性目的的形式設置所述金屬內(nèi)襯111。
[0312] 金屬內(nèi)襯111應為耐腐蝕的且能夠容納CNG。優(yōu)選地，所使用材料是不銹鋼、鋁或 其它耐腐蝕金屬合金。
[0313] 在使用不銹鋼的情況下，優(yōu)選但不限于使用例如AISI 304、314、316或316L(具有 低碳百分比）等奧氏體不銹鋼。
[0314] 在使用其它金屬合金的情況下，推薦但不限于使用能夠耐腐蝕的鎳基合金或鋁基 合金。
[0315] 此構造還允許容器能夠載運其它氣體，例如具有高達14%摩爾的C02份額和/或 高達1. 5%摩爾的H2S份額的天然氣（甲烷），以及還有例如H2和/或C02氣體。然而優(yōu)選 用途是載運CNG。
[0316] CNG可以包含以可變的比率混合的各種潛在組成部分，一些是呈其氣相且其它的 呈液相，或兩者的混合。這些組成部分將通常包括以下化合物中的一或多者：c 2h6、c3h8、 c4h1(i、c5h12、c6h 14、c7h16、c8h18、c 9+碳氫化合物、co2和h2s，與潛在呈液體狀態(tài)的甲苯、柴油和 辛燒。
[0317] 內(nèi)襯111優(yōu)選僅需要強到足以承受由容器的制造過程帶來的應力，該應力例如是 在纖維纏繞期間強加于該內(nèi)襯上的應力。在氣體的加壓運輸期間的結構性支撐將改為由外 部復合物層222、333提供。
[0318] 根據(jù)所說明實施例，圍繞內(nèi)襯111的第一纖維層222是基于碳/石墨的纖維加固 型聚合物。所述纖維層基本上完全包裹容器（包含容器的端部的大部分）且布置成在使用 期間提供結構性貢獻。該纖維層優(yōu)選但不限于使用優(yōu)選具有3, 200MPa或更高的抗拉強度 和/或230GPa或更高的優(yōu)選楊氏模量的碳紗，。有利地，所述每條碳紗具有12, 000、24, 000 或48, 000條絲。
[0319] 根據(jù)所說明實施例，第二纖維層333具有隔離和保護功能。在使用中該纖維層會 與外部環(huán)境直接接觸。出于這些提到的原因，第二外部纖維層333可優(yōu)選為基于玻璃纖維 的聚合物或纖維加固型聚合物，原因是其在侵蝕性和海洋環(huán)境中具有惰性特征，并且因其 低導熱率而具有隔離性質(zhì)。優(yōu)選但不限于使用E玻璃纖維或S玻璃纖維。優(yōu)選地，所述纖 維具有1，OOOMPa或更高的建議抗拉強度和/或70GPa或更高的建議楊氏模量。
[0320] 無論所考慮的復合物層如何，復合物基質(zhì)優(yōu)選為熱固性或熱塑性的聚合樹脂。更 精確地，如果使用熱固性的聚合樹脂，那么該復合物基質(zhì)可為環(huán)氧樹脂基的樹脂，或者為乙 烯基酯樹脂或聚酯樹脂。這允許與其它可能布置（包含傳統(tǒng)鋼布置）相比的成本減少。
[0321] 在所述金屬內(nèi)襯111上制造外部復合物層222、333的過程優(yōu)選涉及纏繞技術。這 可潛在地在生產(chǎn)時間方面帶來高效率。而且，其可潛在地提供纖維定向上的良好精度。此 外該技術可提供良好的質(zhì)量可重復性。
[0322] 纏繞設備需要適合于處置與現(xiàn)有應用相比較大和/或較重的容器。此纏繞設備將 需要較大軸承、加固軸桿和另外的適配件以確?？沙浞种嗡璧暮駛缺?。
[0323] 加固纖維優(yōu)選通過后張力在心軸上的來纏繞。心軸通常為內(nèi)襯。該內(nèi)襯因此構成 用于此技術的陽模。纏繞過程通常在纖維已經(jīng)預先浸漬在樹脂中之后進行。浸漬過的纖維 因此優(yōu)選在所述金屬內(nèi)襯上成層沉積，直到達到針對給定直徑的所需厚度為止。
[0324] 由于本發(fā)明優(yōu)選涉及基本上完全被包裹的壓力容器10,因此在制造過程中可優(yōu)選 使用用于纖維的多軸十字頭。
[0325] 該過程優(yōu)選包含以結構性外部復合物層222、333來覆蓋壓力容器10的端部11、12 的至少大部分。
[0326] 在使用熱固性樹脂的情況下，在纖維沉積之前可使用浸漬籃--用于在繞金屬內(nèi) 襯111實際纏繞纖維之前浸漬纖維。
[0327] 在使用熱塑性樹脂的情況下，在纖維沉積之前可加熱樹脂，以便恰好在到達心軸 之前熔化樹脂，或在纖維復合材料沉積在金屬內(nèi)襯上之前以熱塑性樹脂浸漬纖維。在沉積 纖維之前再次加熱樹脂，以便恰好在纖維和樹脂復合物到達金屬內(nèi)襯之前熔化樹脂。
[0328] 另外，如關于本發(fā)明的第一實施例所述，多種方法可用以減少可能會在厚復合物 層中積累的熱應力，這對于承受高得多的壓力來說是必要的。
[0329] 由于本發(fā)明的容器使用時所處的壓力大大高于目前使用的任何設計，因此復合物 層厚度將必須比目前的設計厚。所需復合物層222、333的厚度可使用所屬領域的技術人員 已知的通常方法來計算，前提是要考慮具有厚壁的影響。
[0330] 層222、333的增加的厚度存在若干問題，這些問題已在先前被視為妨礙具有此設 計的容器10在商業(yè)上的應用。
[0331] 較厚區(qū)段花費較長時間來固化，且這經(jīng)常導致層222、333的某些深度固化，而其 它深度未固化。這又導致熱感應應力，這是不可接受的。
[0332] 為了減少熱感應應力的發(fā)生，可單獨或組合地使用若干方法。在目前實施例中，在 絲纏繞之前加熱正在浸漬的樹脂。如下文闡釋，這經(jīng)常是針對熱塑性樹脂而做的，然而對于 熱固性樹脂不是常用實踐，且溫度也不同于熱塑性樹脂的標準實踐。
[0333] 以所屬領域的技術人員已知的常規(guī)方法進行加熱，且將其加熱到的溫度對于正使 用的樹脂是特定的。這意味著浸漬過的纖維將沉積在心軸上，其中樹脂已經(jīng)開始固化過程。 這減少了壁的中心以不同于表面的速率固化的厚壁效應。
[0334] 另外，將復合物層222、333在若干階段中纏繞且固化，其中每一階段使厚度增加 一定量，該增加的厚度可隨后固化，同時積累可接受的低量熱應力。此漸進式的方法消除了 同時固化較大厚度的復合物的需要。
[0335] 最終，容器不僅在纏繞過程期間旋轉，而且在固化過程期間旋轉。這確保未經(jīng)固化 的樹脂不會由于重力而在任何地方移動或堆積。這對于厚結構來說風險大得多。
[0336] 壓力容器10具有用于氣體裝載和卸載的開口 7(在此設置有帽體或連接器）。該 開口用于連接到管道系統(tǒng)。
[0337] 所述容器10還在另一端部11處具有開口 6。該設置是可選的，且該端部也可改為 完全圓頂?shù)摹?br>
[0338] 以下提出了作為本發(fā)明的幾個實例：
[0339] 1.耐腐蝕金屬內(nèi)襯，由AISI 316不銹鋼制成，所述AISI 316不銹鋼具有至少 500MPa的抗拉強度和低于或等于0. 08%的碳含量，由基于碳纖維的結構復合物外包裹，所 述結構復合物具有3, 200MPa或更高的抗拉強度和230GPa或更高的優(yōu)選楊氏模量，有利地 每條碳紗有12, 000、24, 000或48, 000條絲，以及第二外部層，其由未加固環(huán)氧樹脂制成，具 有至少80MPa的抗拉強度并由于絕緣原因而具有大約0. 2W · πΓ1 · Γ1的導熱率。
[0340] 2.耐腐蝕金屬內(nèi)襯，由AISI 316不銹鋼制成，所述AISI 316不銹鋼具有至少 500MPa的抗拉強度和低于或等于0. 08%的碳含量，由基于碳纖維的結構復合物外包裹，所 述結構復合物具有3, 200MPa或更高的抗拉強度和230GPa或更高的優(yōu)選楊氏模量，有利地 每條紗碳有12, 000、24, 000或48, 000條絲，以及第二外部玻璃纖維基復合物層，其具有E 玻璃纖維或S玻璃纖維，其具有1，OOOMPa或更高的建議抗拉強度和70GPa或更高的建議楊 氏模量，以環(huán)氧樹脂浸漬，并因用于絕緣而具有大約〇. 2W · πΓ1 · Γ1的導熱率。
[0341] 3.耐腐蝕金屬內(nèi)襯，由基于碳纖維的結構復合物外包裹，所述結構復合物具有 3, 200MPa或更高的抗拉強度和230GPa或更高的優(yōu)選楊氏模量，有利地每條碳紗有12, 000、 24, 000或48, 000條絲，以及第二外部玻璃纖維基復合物層，其具有E玻璃或S玻璃纖維，其 具有1，OOOMPa或更高的建議抗拉強度和70GPa或更高的建議楊氏模量，以環(huán)氧樹脂浸漬， 并因絕緣具有大約〇. 2W · πΓ1 · Γ1的導熱率，以及由未加強環(huán)氧樹脂制成的第三外部層，所 述第三外部層具有至少80MPa的抗拉強度并因絕緣具有大約0. 2W · πΓ1 · Γ1的導熱率。此 構造還允許容器具有較高熱穩(wěn)定性，從而給予運輸氣體較低的溫度梯度。
[0342] 本發(fā)明的另一形式的壓力容器是"類型3"容器。該容器具有由復合的纖維加固型 材料制成的外部結構層和可較薄的內(nèi)部金屬內(nèi)襯。該外部復合材料提供容器的結構強度， 而內(nèi)部內(nèi)襯提供用于容納氣體的不可滲透層。內(nèi)襯一般由具高度化學抗性的金屬制成。然 而，內(nèi)襯的目的不僅是提供適合于與氣體接觸的層，而且是提供上面可形成復合材料的襯 底。形成所述復合材料的方式是圍繞內(nèi)襯纏繞其纖維。因此，該內(nèi)襯設計成能夠承受纖維 纏繞應力。
[0343] 形成具有化學抗性的此內(nèi)襯的一種方法是沿著邊緣將一或多個金屬片線焊在一 起。雖然可卷起單個金屬板并隨后沿著共同接縫進行接合，但是通常是將多個以類似方式 彎曲的金屬板焊接在一起以形成內(nèi)襯?；蛘?，可以通過擠壓制造該管。隨后執(zhí)行環(huán)向區(qū)段 與圓頂端之間的進一步焊接。所述圓頂端可通過旋壓成形工藝或在具有小半徑（例如，小 于lm)的情況下通過沖壓工藝形成，這些工藝是工業(yè)中眾所周知的。
[0344] 隨后通常將焊接處磨光以給予一定光潔度。
[0345] 應強調(diào)，這些方法使得需要大量焊接處，所述焊接處中的每一者存在許多潛在失 效點，這是因為焊接線在其強度/耐用性性質(zhì)方面通常比金屬板自身更弱，原因是在焊接 工藝的熱沖擊期間或之后材料可發(fā)生結構性改變。鑒于此，制造合適的內(nèi)襯需要專門技能、 材料、時間與例如焊接設備和專業(yè)的夾持設備等合適的設備，而這都會增加所涉及的成本。
[0346] 參見圖15至圖17,在本文公開的本發(fā)明的又一實施例中，可能在已完成的容器內(nèi) 去除內(nèi)襯。以下方法是可用于本文所公開的容器中的任一者的一般技術，而不論是否存在 內(nèi)襯。事實上，當存在內(nèi)襯時使用以下方法仍存在益處，因為內(nèi)襯將不需要在結構上強到足 以承受扭曲纏繞力，且因此可使用更薄的內(nèi)襯。
[0347] 為了制造適合于容納CNG或其它氣體或燃料的無內(nèi)襯容器，提供圖15中說明的方 法。
[0348] 在所述方法中，提供多個卷軸31、32、33、34，每一者容置一卷選定纖維，例如碳纖 維或芳族聚酸胺纖維或商標為Kevlar?的纖維。在一個實施例中，卷軸容納所選定纖維的 各個單絲。在其它實施例中，可卷繞纖維的紗，或可將纖維捆綁為纖維束、繩或索或編織物。 可替換地，可將纖維紡織為緞帶或窄材料片（纖維織物），其包括扁平纖維或織網(wǎng)。
[0349] 隨后將單一的纖維、紗、纖維束、繩或窄纖維緞帶饋給卷帶機35。所述卷帶機將實 際上為一維的這些多個"纖維"布置成單個帶37。所述帶將仍相對窄，但此時為較寬或二維 的形式，即其比離開卷軸31、32、33、34時的個別"纖維"更寬。
[0350] 可將所述帶視為實際上基本平行布置的"纖維"，所述纖維沿著帶的長度主要以并 列的方式延伸，即橫向于或垂直于行進方向延伸。
[0351] 隨后將帶27浸沒到樹脂中，例如浸沒到浸漬池38中的一批樹脂內(nèi)。合適的樹脂 可為例如聚酯樹脂、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、雙環(huán)戊二烯樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂 和聚酰亞胺樹脂。根據(jù)其在受熱或冷卻時的表現(xiàn)，這些樹脂可大體上分類為熱塑性樹脂或 熱固性樹脂。熱塑性樹脂可在其已固化之后再加熱且軟化，而熱固性樹脂一旦固化便無法 再加熱以在不造成永久損壞的情況下使其軟化，即，其在正常制造溫度下不會熔化。另一方 面，熱固性樹脂允許提供較高的硬度和較高的一般機械性能，并允許在樹脂固化之前具有 總體較低的粘性（這些優(yōu)點通常允許較好或較快的纏繞/制造過程以及對復合纖維的更 好浸漬）。因此應注意到，熱固性樹脂和熱塑性樹脂均可適合于此方法，前提是所選擇的樹 脂配制為化學上耐CNG且基本上或?qū)嶋H上完全對CNG或在容器的所需工作壓力下使用的任 何其它氣體的組成部分不可滲透。這些組成部分將最可能包括以下化合物中的一或多者： C2H6、C3H8、C4H 1Q、C5H12、C6H14、C 7H16、C8H18、C9+ 碳氫化合物、C02 和 H2S，以及潛在呈液體狀態(tài)的 甲苯、柴油和辛烷。
[0352] 隨后將用樹脂浸漬過的帶39饋給機械頭40,所述機械頭負責在心軸45周圍纏繞 浸漬過的帶（此時在圖中由附圖標記41示出）?？墒褂酶鞣N方法在心軸周圍纏繞浸漬過的 帶。然而，簡單方式是采用一維地（即，沿著平行于心軸的線）來回移動的機械頭40,所述 機械頭在心軸45旋轉時遞送帶41。優(yōu)選地，纏繞過程涉及螺旋和環(huán)向纏繞。螺旋纏繞是圍 繞心軸的幾何學頭部（端部）且圍繞開口進行。環(huán)向纏繞是僅沿圓周方向在圓柱形區(qū)段上 進行。環(huán)向區(qū)段可布置成使得例如在纏繞的厚度方面其容納的纖維量是頭部的纖維量的近 似兩倍。
[0353] 另外，如關于本發(fā)明的第一實施例所述，多種方法可用以減少可能會在厚復合物 層中積累的熱應力，這對于承受高得多的壓力來說是必要的。
[0354] 由于本發(fā)明的容器使用時所處的壓力大大高于目前使用的任何設計，因此復合物 層厚度將必須比目前的設計厚。所需復合物層的厚度可使用所屬領域的技術人員已知的通 常方法來計算，前提是要考慮具有厚壁的影響。
[0355] 復合物層的增加的厚度存在若干問題，這些問題已先前被視為妨礙具有此設計的 容器在商業(yè)上的應用。
[0356] 較厚區(qū)段花費較長時間來固化，且這經(jīng)常導致層的某些深度固化，而其它深度未 固化。這又導致熱感應應力，這是不可接受的。
[0357] 為了減少熱感應應力的發(fā)生，可單獨或組合地使用若干方法。在本實施例中，在絲 纏繞之前加熱浸漬樹脂。如下文闡釋，這經(jīng)常是針對熱塑性樹脂而做的，然而此對于熱固性 樹脂不是常用實踐，且溫度也不同于熱塑性樹脂的標準實踐。
[0358] 以所屬領域的技術人員已知的常規(guī)方法中進行加熱，且將其加熱到的溫度對于正 使用的樹脂是特定的。這意味著浸漬過的纖維將沉積在心軸上，其中樹脂已經(jīng)開始固化過 程。這減少了壁的中部以不同于表面的速率固化的厚壁效應。
[0359] 另外，將復合物層在若干階段中纏繞且固化，其中每一階段使厚度增加一定量，該 增加的厚度可隨后固化，同時積累可接受的低量熱應力。此漸進式的方法消除了同時固化 較大厚度的復合物的需要。
[0360] 最終，容器不僅在纏繞過程期間旋轉，而且也在固化過程期間旋轉。這確保未經(jīng)固 化的樹脂不會由于重力而在任何地方移動或堆積。這對于厚結構風險來說大得多。
[0361] 在現(xiàn)有技術類型3容器的成形過程中，心軸將采取內(nèi)襯的形式。然而，根據(jù)圖15 到17的實施例，心軸改為采取一次性心軸的形式，即一旦復合物層或復合層壓物已在心軸 上產(chǎn)生，便可從容器的內(nèi)部區(qū)域消除或移除的心軸。所述心軸因此需要能夠承受纏繞帶期 間的纏繞應力，以及在層堆積時的層壓應力--層壓指通過在心軸上來回連續(xù)纏繞帶以穿 過另一先前纏繞的帶層而使各帶層逐漸堆疊于彼此之上從而使復合物纏繞的厚度增長的 過程。該纏繞過程因此形成多個螺旋的或卷繞的（即，環(huán)向）帶層以便提供基本上均勻或 平坦的表面。
[0362] 在圖16的實施例中，一次性心軸47由壓實沙制成。在此預期其它一次性心軸也 是可用的，這些一次性心軸例如為可膨脹支架狀布置或編織物或氣球或諸如冰或粘土殼等 其它實心布置，，以及其它可收縮的結構。
[0363] 圖16僅示出呈松散纏繞形式且在完成所需的全部繞線數(shù)之前的纏繞帶，且這是 僅用于說明纏繞的原理--實際上其會抵靠心軸47進行緊密纏繞，且該帶的繞線將被覆蓋 許多次以便形成容器的形狀。
[0364] 一旦在一次性心軸47上制成纖維加固型復合材料的覆層從而形成所需材料厚 度，便可從容器的中部移除沙。這可例如通過例如借助于機電搖動器對已完成的部件施加 振動來實現(xiàn)。由搖動器產(chǎn)生的振動將破碎壓實沙，所述沙隨后能夠例如通過該容器的一端 中的孔口將沙倒出或沖洗出而從容器的內(nèi)部被移除。所述孔口在纏繞過程期間在容器的端 部形成（或保留）。實際上，孔口通常保留或形成于該容器的兩端。這些孔口不僅允許移除 沙，而且它們也最終允許在使用期間將CNG裝載到容器中和從容器卸載。
[0365] 容器的端部在心軸的圓頂形端部上成形，但僅達到足以在該處留下孔口的程度。
[0366] 圖16示出了在一次性心軸周圍纏繞用樹脂浸漬過的帶51時所述帶的大體軌跡。 心軸47具有CNG壓力容器的內(nèi)部體積的形狀，在此情況下為具有兩個圓頂形端部或末端的 圓筒。
[0367] 從起點或第一自由端50開始將用樹脂浸漬過的帶51供應到心軸47上。在圖16 中，該帶的起點50定位成靠近一次性心軸47的左圓頂。
[0368] 在心軸圍繞其縱軸自旋時，機械帶遞送頭縱向（平行于所述軸線）移動以便產(chǎn)生 圍繞心軸47的纖維環(huán)或圓53 (成卷或螺旋）。這些環(huán)或圓維持相對于沿心軸的所述圓柱形 部分的軸線的基本上恒定的角度。
[0369] 當所述遞送頭到達心軸47的第一（右）端時，包裹特性改變。舉例來說，在該遞 送頭到達心軸47的右端時，該遞送頭減慢，同時心軸47的旋轉也減慢。環(huán)或圓的角度因此 可改變。此外，在纏繞減慢時，在心軸內(nèi)產(chǎn)生扭力，且這些扭力是已經(jīng)產(chǎn)生的纏繞力（纏繞 力趨于從外向內(nèi)壓縮心軸）之外的力。所述扭力由心軸的沖量產(chǎn)生，并且在容器較大且旋 轉速度快速變化的情況下可相當大。當制作如本發(fā)明中的適合于承受高壓的容器時此些問 題變得尤其相關。高壓容器需要比標準設計更厚的壁，因此大大增加施加于心軸上的扭力。 然而，這些額外扭力也會在心軸采取內(nèi)襯的形式的布置中出現(xiàn)，且同樣一直是已知的內(nèi)襯 上纏繞技術所存在的問題，由此已采取措施來滿足使這些內(nèi)襯比最終所需情況更強且因此 更重的需要，以防止它們由于包裹而變形。然而，當使用本發(fā)明的一次性心軸時，這些較重 心軸不會為最終產(chǎn)品帶來問題，因為一次性心軸不會保留在已完成容器內(nèi)。
[0370] 在處置與現(xiàn)有應用相比較大和/或較重的容器時將也需要考慮纏繞設備自身?？?能的是，所述纏繞設備會需要更大的軸承、加固軸桿和另外的適配件以確保所要求的厚側 壁和心軸可以得到充分的支撐。
[0371] 具有填充結構/心軸或具有徑向部件的結構的另一優(yōu)點是與傳統(tǒng)內(nèi)襯相比對扭 曲纏繞力潛在地具有更好的特性，所述傳統(tǒng)內(nèi)襯通常是薄壁式接近且具有較小的材料截 面。
[0372] 本發(fā)明的此方面因此提供優(yōu)于現(xiàn)有技術的相當大的優(yōu)點。
[0373] 通過該用于心軸的壓實沙解決方案，在處置額外扭力上也幾乎不會存在問題。這 是因為壓實沙可以制成對這些負載具有顯著堅固性。用于心軸的其它解決方案也可提供這 些優(yōu)點。舉例來說，由可破壞、可溶解或可熔化材料（包含壓實沙、蠟、冰、粘土、石膏和許多 其它顆?；蚍蹓m但可壓實的材料）形成的實心心軸可設計成使得其不會容易扭曲變形。同 樣，可破裂的粘土內(nèi)襯或例如氣球或編織物或支架狀布置等可收縮的結構或其它可收縮架 子可制成為使得它們強到足以承受這些力，但仍可通過孔口移除。這些架子甚至可以支撐 例如壓實沙墊或冰墊等布置，由此使得心軸顯著輕于實心心軸。
[0374] 返回到纏繞復合物的過程，一旦纖維到達心軸的第一端部，便將其繞位于所述端 部處的、心軸的圓頂周圍進行纏繞，但是要在所述端部留出容器的孔口部分，使其不被覆 蓋，且隨后使其通過大體上對角越過心軸47的主體的又一卷繞路徑54朝向心軸的另一端 返回。此路徑通常具有與前一卷圈不同的角度，但這是可選的，且其甚至可以被充分成角 度，以不形成圍繞該容器的圓柱形區(qū)段的完整環(huán)。優(yōu)選地，其環(huán)繞少于容器的圓周的一半， 且甚至更優(yōu)選地，其環(huán)繞甚至少于容器的圓周的三分之一或可能四分之一，然后朝向朝第 一端穿經(jīng)的線翻轉回來，通常該翻轉的角度與第一次描述的、朝向該第一端的穿行的角度 相同。
[0375] 心軸的旋轉速度以及遞送頭40的移動速度也在心軸的第二端處受控制--減少。 此外，非常類似于在第一端處，在所述第二端處在心軸的圓頂周圍纏繞該帶，同時也在所述 第二端留出用于容器的孔口。
[0376] 當纏繞操作結束時，切割帶并且形成帶52的第二自由端。該第二自由端容置于已 經(jīng)纏繞在心軸周圍的纖維層上。
[0377] 此時容器準備好在需要的情況下進行固化（或"熱浸"）。
[0378] 在固化結束時，可以例如通過用于壓實沙的振動技術或通過拆除架子等適當方式 來移除一次性心軸。
[0379] 本文僅示意性地說明以上過程。
[0380] 應注意，若干帶層需要纏繞在心軸周圍直到最終獲得所要厚度，例如幾毫米或幾 厘米。對于給定容器所需的實際厚度取決于目標壓力容納能力，也取決于已完成的容器的 直徑?？墒褂贸Ｒ?guī)環(huán)向應力分析來確定這些所要尺寸，因為纖維的強度和纏繞的角度全部 是已知的。重要的是考慮具有厚壁的影響且考慮剪應力，對于與本發(fā)明一樣的高壓情形尤 其如此。
[0381] 也可使用多軸繞絲機來實施本發(fā)明的方法。舉例來說，可使用二軸繞絲機或三軸 繞絲機。這些繞絲機是纖維遞送頭可分別在平面中或者二維空間或三維空間中移動的機 器。甚至已知的是，繞絲機的頭部可以通過多達五個軸線而進行移位和轉動。
[0382] 此外，心軸自旋可以圍繞的軸線的數(shù)目可為二、三或更多，而不是如上所述僅為一 個（縱向）軸線。
[0383] 所使用的機器取決于所需容器的設計，即該容器的大小和形狀。
[0384] 圖17中可見用上文說明的制造過程獲得的最終產(chǎn)品的實例。在此圖中，容器64 完全且僅僅由纖維加固型復合材料62的結構部分制成。該容器通過纏繞在一次性心軸周 圍而制成，具有直接與CNG接觸的內(nèi)表面63。結構性復合物自身因此能夠在容器內(nèi)容納 CNG一一不需要內(nèi)襯或內(nèi)部涂層（但在需要時可從容器內(nèi)部有益地施加涂層）。
[0385] 因此已描述各種不同形式的壓力容器。
[0386] 本文描述的壓力容器可載運多種氣體，例如直接來自鉆井的原料氣體，包括原料 天然氣，例如當經(jīng)壓縮時--原料CNG或RCNG，或H 2或C02或經(jīng)處理天然氣（甲烷），或者 原料天然氣或部分處理天然氣，其例如具有高達14%摩爾的C0 2份額、高達1，OOOppm的H2S 份額，或H2和C02氣體雜質(zhì)，或其它雜質(zhì)或腐蝕性物質(zhì)。然而優(yōu)選用途是高壓力CNG運輸， 其為原料CNG、部分處理的CNG或清潔CNG--經(jīng)處理達到可交付給例如商業(yè)、工業(yè)或住宅 等最終用戶的標準。
[0387] CNG將通常處于超過200巴、且優(yōu)選超過350巴或700巴、且優(yōu)選高達1000巴的壓 力。
[0388] CNG可以包含可變的比率混合的各種潛在組成部分，這些組成部分中一些是呈其 氣相而其它的呈液相，或兩者的混合。這些組成部分通常包括以下化合物中的一或多者： C2H6、C3H8、C4H 1(I、C5H12、C6H14、C 7H16、C8H18、C9+ 碳氫化合物、C02 和 H2S，與潛在呈液體狀態(tài)的甲 苯、柴油和辛烷，以及其它雜質(zhì)/物質(zhì)。
[0389] 上文僅借助于實例描述了本發(fā)明。在所附權利要求書的范圍內(nèi)可對本發(fā)明做出細 節(jié)上的修改。
[0390] 實例：
[0391] 1.由碳或石墨纖維和熱固性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊二烯的樹 脂）制成的復合物壓力容器，所述碳或石墨纖維具有3200MPa或更高的強度和230GPa或更 高的楊氏模量，每條紗具有12000、24000或48000條絲，所述容器通過外包裹大體為圓柱形 形狀的、由粘土制成的一次性心軸而獲得。
[0392] 2.由碳或石墨纖維和熱固性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊二烯的樹 脂）制成的復合物壓力容器，所述碳或石墨纖維具有3200MPa或更高的強度和230GPa或更 高的楊氏模量，每條紗具有12000、24000或48000條絲，所述容器通過外包裹由冰制成的一 次性心軸而獲得。
[0393] 3.由碳或石墨纖維和熱固性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊二烯的樹 脂）制成的復合物壓力容器，所述碳或石墨纖維具有3200MPa或更高的強度和230GPa或更 高的楊氏模量，每條紗具有12000、24000或48000條絲，所述容器是通過外包裹由可化學蝕 刻的材料制成的心軸而獲得。
[0394] 4.由E玻璃纖維或S玻璃纖維和熱固性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊 二烯的樹脂）制成的復合物壓力容器，所述纖維具有1500MPa或更高的強度和65GPa或更 高的楊氏模量，所述容器是通過外包裹由可機械拆卸的模塊制成的球形心軸而獲得，且一 旦拆解便可通過容器的入口/出口孔將單個部件或模塊拉出容器。
[0395] 5.由E玻璃纖維或S玻璃纖維和熱固性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊 二烯的樹脂）制成的復合物壓力容器，所述纖維具有1500MPa或更高的強度和65GPa或更 高的楊氏模量，所述容器是通過在石膏制成的一次性心軸上外包裹纖維絲而獲得。
[0396] 6熱塑性內(nèi)襯2,其例如為高密度聚乙烯--HDPE，具有0. 9g/cm3至1. lg/cm3之間 的密度、至少30MPa的抗拉強度，以基于碳或石墨纖維加固的復合物結構3進行外包裹，該 外包裹優(yōu)選使用具有3, 200MPa或更高的強度和230GPa或更高的楊氏模量的碳紗，每條紗 具有12, 000、24, 000或48, 000條絲；以及熱固性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊 二烯的樹脂）。熱塑性內(nèi)襯2通過在本發(fā)明的說明書中所闡釋的多軸旋轉模制工藝而制成。
[0397] 7.熱固性內(nèi)襯2,其例如為高純度聚環(huán)戊二烯--pDCPD，具有0. 9g/cm3至1. lg/ cm3之間的密度、至少65MPa的抗拉強度，以基于碳或石墨纖維加固的復合物結構3進行外 包裹，該外包裹優(yōu)選使用具有3, 200MPa或更高的強度和230GPa或更高的楊氏模量的碳紗， 每條紗具有12, 000、24, 000或48, 000條絲；以及熱固性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚 雙環(huán)戊二烯的樹脂）。熱固性內(nèi)襯2是通過在本發(fā)明的說明書中闡釋的單軸旋轉模制機而 制成。
[0398] 8.熱固性內(nèi)襯2,其例如為高純度聚環(huán)戊二烯--pDCPD，具有0. 9g/cm3至1. lg/ cm3之間的密度、至少65MPa的抗拉強度，以基于碳或石墨纖維加固的復合物結構3進行外 包裹，該外包裹優(yōu)選使用具有3, 200MPa或更高的強度和230GPa或更高的楊氏模量的碳紗， 每條紗具有12, 000、24, 000或48, 000條絲；以及熱固性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚 雙環(huán)戊二烯的樹脂）；以及根據(jù)國際標準（ISO) 15156的能夠耐H2S的、所述內(nèi)襯的金屬內(nèi)部 涂層1。熱固性內(nèi)襯通過在本發(fā)明的說明書中闡釋的單軸旋轉模制機制成。
[0399] 9.熱塑性內(nèi)襯2,例如高密度聚乙烯（HDPE)，具有0.9g/cm3至1. lg/cm3之間的密 度和至少30MPa的抗拉強度，以基于具有1，500MPa或更高的建議極限強度和70GPa或更高 的建議楊氏模量的E玻璃纖維或S玻璃纖維的復合物結構3進行外包裹；以及熱固性樹脂 (環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊二烯的樹脂）。熱塑性內(nèi)襯2通過在本發(fā)明的說明書 中闡釋的多軸旋轉模制制成。
[0400] 10.熱固性內(nèi)襯2,例如高純度聚雙環(huán)戊二烯--pDCPD，具有0. 9g/cm3至1. lg/cm3 之間的密度，至少65MPa的抗拉強度，以基于具有1，500MPa或更高的建議極限強度和70GPa 或更高的建議楊氏模量的E玻璃纖維或S玻璃纖維的復合物結構3進行外包裹；以及熱固 性樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊二烯的樹脂）。熱固性內(nèi)襯2通過在本發(fā)明的 說明書中闡釋的單軸旋轉模制機制成。
[0401] 11.熱固性內(nèi)襯2,例如高純度聚雙環(huán)戊二烯--pDCPD，具有0. 9g/cm3至1. lg/cm3 之間的密度，至少65MPa的抗拉強度，以基于具有1，500MPa或更高的建議極限強度和70GPa 或更高的建議楊氏模量的E玻璃纖維或S玻璃纖維的復合物結構3進行外包裹；和熱固性 樹脂（環(huán)氧樹脂基或基于高純度聚雙環(huán)戊二烯的樹脂）；以及根據(jù)國際標準（ISO) 15156能 夠耐H2S的、內(nèi)襯2的金屬內(nèi)部涂層1。熱固性內(nèi)襯2通過在本發(fā)明的說明書中闡釋的單軸 旋轉模制機而制成。
[0402] 無疑，所屬領域的技術人員將想到許多其它有效的替代方案。將了解，本發(fā)明不限 于所描述的實施例，且涵蓋所屬領域的技術人員顯而易見的屬于所附權利要求書的精神和 范圍內(nèi)的修改。另外，與一個特定實施例相關的、所使用的任何方法或技術被視為在經(jīng)必要 修正后適用于其它實施例中的任一者，其全部組合被視為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種高壓容器（10)，用于在超過200巴的壓力下容納或運輸燃料，所述高壓容器 (10)包括： 至少一個開口（7)，用于裝載和卸載氣體以及用于排空液體； 內(nèi)襯（2);以及 至少一個外部纖維層（3)，設置于所述內(nèi)襯（2)的外側上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高壓容器，其特征在于所述內(nèi)襯是非金屬的。
3. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述燃料能夠在超 過350巴的壓力下儲存或運輸。
4. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述燃料能夠在超 過700巴的壓力下儲存或運輸。
5. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述燃料能夠在高 達1000巴的壓力下儲存或運輸。
6. 根據(jù)任一前述權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述內(nèi)襯（2)基本上是化學惰 性的。
7. 根據(jù)權利要求5所述的高壓容器，其特征在于所述內(nèi)襯（2)具有至少與不銹鋼相同 的耐腐蝕性。
8. 根據(jù)權利要求1或2所述的高壓容器，其特征在于所述內(nèi)襯⑵選自以下各項：高 密度聚乙烯、高純度聚環(huán)戊二烯、環(huán)氧樹脂、聚氯乙烯。
9. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述纖維層（3)是 由圍繞所述內(nèi)襯（2)纏繞的纖維制成。
10. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述纖維層（3) 中的所述纖維選自碳纖維、石墨纖維、E玻璃纖維或S玻璃纖維。
11. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述纖維涂覆有 熱塑性樹脂或熱固性樹脂，從而形成復合物層。
12. 根據(jù)權利要求11所述的高壓容器，其特征在于所述纖維在施加于所述內(nèi)襯的外側 之前以樹脂浸漬。
13. 根據(jù)權利要求11或12所述的高壓容器，其特征在于所述纖維涂覆有熱固性樹脂。
14. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述纖維是碳纖 維。
15. 根據(jù)權利要求13或從屬于權利要求13的權利要求14所述的高壓容器，其特征在 于所述熱固性樹脂選自環(huán)氧樹脂基樹脂或基于高純度聚雙環(huán)戊二烯的樹脂。
16. 根據(jù)從屬于權利要求12的、權利要求13到15中任一權利要求所述的高壓容器時， 其特征在于以樹脂浸漬的所述纖維在施加于所述內(nèi)襯的所述外側之前被加熱。
17. 根據(jù)權利要求11到16中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述復合物層 是在多個單獨階段中形成和固化的。
18. 根據(jù)權利要求11到17中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于在所述復合物 層固化的同時所述高壓容器進行旋轉。
19. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于進一步包括設置 在所述內(nèi)襯（2)的內(nèi)側上的金屬內(nèi)部涂層（1)。
20. 根據(jù)權利要求19所述的高壓容器，其特征在于所述金屬內(nèi)部涂層（1)基本上是耐 H2S 的。
21. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其進一步包括內(nèi)置于所述內(nèi) 襯⑵與所述纖維層⑶之間的透氣層（4)。
22. 根據(jù)權利要求21所述的高壓容器，其特征在于所述透氣層（4)包括玻璃纖維。
23. 根據(jù)權利要求21或22所述的高壓容器，其特征在于進一步包括連接到所述透氣層 (4)以用于檢測氣體泄漏的氣體檢測器（5)。
24. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述高壓容器 (10)在其大部分的長度上具有大體圓筒形形狀。
25. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述容器（10)的 內(nèi)徑在0. 5米至5米之間。
26. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述容器（10)的 內(nèi)徑在1. 5米至3. 5米之間。
27. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于進一步包括用于 進入和/或檢查所述容器（10)的內(nèi)部的檢修孔（6)。
28. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述高壓容器具 有在35t/Mscf到100t/Mscf的范圍內(nèi)的重量/氣體容量比。
29. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述高壓容器具 有在13t/Mscf到40t/Mscf的范圍內(nèi)的重量/氣體容量比。
30. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述高壓容器的 結構重量與運輸氣體的重量之間的比率在0. 7到5. 0的范圍內(nèi)。
31. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述高壓容器的 結構重量與運輸氣體重量之間的比率在1. 8到5. 0的范圍內(nèi)。
32. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述高壓容器的 結構重量與運輸氣體重量之間的比率在0. 7到2. 0的范圍內(nèi)。
33. 根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的高壓容器，其特征在于所述高壓容器具 有收縮包裹在所述復合物層上的防水外包裹物。
34. -種模塊或隔室（40)，包括多個根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的能夠檢 查的高壓容器（10)，所述高壓容器互連成用于裝載和卸下操作。
35. -種使用至少一個根據(jù)權利要求1到33中任一權利要求所述的高壓容器或根據(jù)權 利要求34所述的模塊或隔室在陸上或海上儲存或運輸氣體、尤其是壓縮天然氣的方法，所 述氣體容納在所述模塊或隔室的高壓容器內(nèi)。
36. -種制作高壓容器的方法，所述高壓容器適合于在超過200巴的壓力下使用，所述 方法包括： 制造圓柱形內(nèi)襯； 用樹脂浸漬纖維； 在所述內(nèi)襯周圍纏繞浸漬過的所述纖維直到纖維壁達到所要求的厚度；以及 固化浸漬過的所述纖維壁。
37. 根據(jù)權利要求36所述的制作高壓容器的方法，其特征在于在纏繞到所述內(nèi)襯上之 前加熱浸漬過的所述纖維。
38. 根據(jù)權利要求36或37所述的制作高壓容器的方法，其特征在于纖維絲纏繞操作在 多個階段中完成，因此小于所要求厚度（層）的厚度的纖維纏繞到所述內(nèi)襯上且固化，然后 施加并固化另一層，所述過程繼續(xù)下去，直到達到所要求的壁厚度。
39. 根據(jù)權利要求36到38中任一權利要求所述的制作高壓容器的方法，其特征在于在 所述纖維壁或所述層固化的同時旋轉所述高壓容器。
40. -種載運工具，用于運輸氣體、尤其是壓縮天然氣，所述載運工具包括至少一個根 據(jù)權利要求1到33中任一權利要求所述的容器（10)或根據(jù)權利要求34所述的模塊或隔 室（40)。
41. 根據(jù)權利要求40所述的載運工具，其特征在于所述載運工具是船。
42. 根據(jù)權利要求40或41所述的載運工具，其特征在于存在多個高壓容器（10)且所 述多個高壓容器是互連的。
【文檔編號】F17C1/16GK104114931SQ201280069041
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權日:2011年12月5日
【發(fā)明者】F·內(nèi)蒂斯, B·斯班賽, Z·斯班賽, G·博加明, G·卡里尼, D·迪阿梅爾什, G·尼索, P·雷東迪, V·N·托馬瑟利 申請人:藍波股份有限公司