專利名稱：加壓流體罐、特別是液化氣體罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加壓流體、特別是一種大于1Ma、通常大于5MPa的高壓流體用罐。
特別，但并不是限定的，本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橐夯瘹夤?，尤其是汽車用的液化丙烷氣體罐。
背景技術(shù)：
靠近人群或敏感物體，或者處于有限空間內(nèi)的加壓罐會(huì)導(dǎo)致安全問題。通常解決方法在于使用大而重的容器。此外，能夠適當(dāng)承受內(nèi)壓的此種容器的最佳形狀經(jīng)常受到安裝場(chǎng)所的限制，特別是在汽車中。這將占據(jù)車輛內(nèi)大量有效容積。此外，安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，裝配有此種罐的車輛禁止接近公路隧道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種克服上述缺點(diǎn)的高壓流體罐，為此，本發(fā)明的罐包括多個(gè)平行地連接到至少一集管的基本管件和適于響應(yīng)其內(nèi)壓力下降以將任一基本管件隔開的封閉機(jī)構(gòu)。
最好是，基本管件由管構(gòu)成。
本發(fā)明的首要優(yōu)點(diǎn)在于，可很容易地適用于有效空間。承受壓力的能力是由每個(gè)基本管件的斷面和壁厚決定的，而與整體罐的整個(gè)形狀無關(guān)。因此使用不同長度的基本管件或罐的布置為，每排數(shù)量不同的多排基本管件，或者將基本管件分組成不同的互聯(lián)分組件，能將罐體容積分布在有效空間內(nèi)。這樣的選擇對(duì)于汽車是特別有利的，確保不破壞套罐的有效容積。
此外，由于其積木化設(shè)計(jì)，罐體制造簡(jiǎn)單并且成本低。尤其是基本管件的應(yīng)用，因該基本管件是管的形式，由于是相同的管子，當(dāng)切割成所需長度時(shí)，可用于制造任何形狀和任何體積的罐體。
此外，這樣的基本管件體現(xiàn)出遏制外壓的能力，特別是因基本管件內(nèi)壓力相對(duì)下降的情況，而這種能力對(duì)于無特殊結(jié)構(gòu)和尺寸的任何復(fù)雜形狀的容器是所不能具有的。
本發(fā)明的基本管件也能夠使用各種材料，例如，金屬，金屬合金，或復(fù)合材料。復(fù)合材料可以由碳纖維、“Kevlar”(注冊(cè)商標(biāo))或玻璃纖維加強(qiáng)，它們可具有如環(huán)氧樹脂的樹脂基。
此外，尤其是有關(guān)壁厚的必要條件要求，對(duì)于每個(gè)基本管件，要比提供同樣容積單體罐的條件寬松，并且與單體罐相比重量可大大地減輕。
本發(fā)明罐的另一優(yōu)點(diǎn)在于安全。由于封閉機(jī)構(gòu)，一個(gè)基本管件的損害并不危害整個(gè)罐及其容量，這樣在泄漏時(shí)，對(duì)環(huán)境的破壞有限。當(dāng)僅僅一個(gè)基本管件損壞，流體緩慢流動(dòng)并且只少量流體溢出，則使用上的某種限制如禁止接近公路隧道這樣的要求不再適用。
最好是，封閉機(jī)構(gòu)為如柔性隔膜形式閥，它安裝在與一個(gè)集管連接的每個(gè)基本管件的各端，根據(jù)所述基本管件中壓力相對(duì)集管中壓力的下降，閥關(guān)閉基本管件的端部。上述的柔性隔膜可安裝在與多個(gè)基本管件端部連接的一個(gè)集管上，從而為基本管件所公有。
罐帶有覆蓋至少罐的每個(gè)暴露表面的保護(hù)屏。
保護(hù)屏最好具有一個(gè)帶套結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由剛性蓋片材和泡沫或蜂窩形式的蜂窩狀材料的厚底層制成。例如為復(fù)合材料的蓋片材能夠部分吸收沖擊或投射物能量，并能夠?qū)⒉⒉晃盏哪芰總魉偷奖椴荚诠薜妮^大區(qū)域的泡沫材料上，以避免底部結(jié)構(gòu)變形。要被吸收而實(shí)際并不損壞整個(gè)罐的沖擊大小由保護(hù)屏的尺寸決定。
附圖簡(jiǎn)介本發(fā)明的罐的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在下面參照附圖的非限定的說明中更加顯而易見，其中，

圖1和2分別示意地示出本發(fā)明罐的一個(gè)實(shí)施例的端視圖和側(cè)視圖，
圖3詳細(xì)地示出圖1和2的罐中基本管件是如何連接到集管上的視圖，圖4和5示意地示出圖1和2的罐中封閉基本管件的封閉件的剖視圖，圖6示出本發(fā)明的罐裝配有保護(hù)其免遭沖擊和投射物的保護(hù)屏的剖視圖，圖7示意地示出本發(fā)明罐處于多個(gè)部分的一個(gè)實(shí)施例的視圖。
最佳實(shí)施例下面將對(duì)制造高壓液化氣體罐、特別是用于汽車的LPG罐加以說明。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到，所描述的原理可直接應(yīng)用到加壓氣體或液體罐的其他應(yīng)用，例如，在工業(yè)場(chǎng)所的包含有毒物質(zhì)的罐或包含鹵素氣體的罐。
圖1和2示出罐10由與集管30平行地連接的多個(gè)基本管件20形成。
多個(gè)管件20疊排相互平行地設(shè)置，也就是以“捆扎”形式配置。所有管件均具有相同的直徑和相同的壁厚。作為例子，這些管件由鋼類金屬制成，或者由復(fù)合材料如碳纖維加強(qiáng)的環(huán)氧樹脂或“Kevlar”(注冊(cè)商標(biāo))制成。
每一排管件20的長度和管件數(shù)量應(yīng)選定為以最佳方式占據(jù)適于套住罐的如車輛構(gòu)造下方的容積。在圖1和2中，可適用容積的范圍為點(diǎn)劃鏈線限定的區(qū)域。可直接看到，用基本管件以積木形式組成的罐特別適用于各種形狀的罐。
每個(gè)管件20兩端各與集管30相連。在圖示例中，每個(gè)集管30為管件形式，給定管件排中的基本管件20全部都連接到所述集管30上。另外的集管32，34在罐兩端的每一端相平行地互聯(lián)集管30。集管32，34與管道36連接，管道36將罐10與使用出口連接，并將罐10與填充入口(未示出)連接。
借助于連接件22，基本管件20的每一端與集管30連接，連接件22擰緊或焊接到基本管件20端部22a上并且擰緊或焊接到集管30的相對(duì)端。連接件22的相對(duì)端22b插入集管30中一段短距離，從而該端部伸進(jìn)管內(nèi)部(見圖3，4和5)。
盡管所述的集管是排列在基本管件的每個(gè)端部，自然也可以僅僅在管件的一端僅僅提供一排集管，此時(shí)另一端被封閉。
此外，取代所使用的、管件自身平行地與集管32，34互聯(lián)形式的集管30，在罐每端的每個(gè)集管組件可由經(jīng)過管件所有排的波形管構(gòu)成，或者可以由空心端板構(gòu)成。此種情況下，端板可由兩個(gè)隔開的平行壁形成，這兩壁以圍繞著其壁周緣的氣密相聯(lián)，壁之一上有穿入基本管件連接件的孔。
圖4和5示出一個(gè)柔性隔膜40，如因斷裂或損壞導(dǎo)致碰撞或投射物沖擊，使任何基本管件內(nèi)壓力下降時(shí)，隔膜40構(gòu)成封閉基本管件20的封閉機(jī)構(gòu)。
在圖示例中，隔膜40為沿著集管30全長延伸的柔性材料帶，它的表面垂直于與集管相關(guān)排基本管件20的軸線。結(jié)果，隔膜40構(gòu)成一排中所有管件20共享的封閉機(jī)構(gòu)。隔膜40的端部如通過粘合劑或通過機(jī)械方式固定到集管30的閉端。
舉例來說，柔性隔膜40由纖維加強(qiáng)的合成橡膠構(gòu)成的復(fù)合材料制成。在正常工作中，隔膜40并不變形，并可自由地接近與集管30相連的管件20(圖4)。因?yàn)楦裟げ⒉粚⒓?0分成兩個(gè)以密封狀態(tài)相互隔離的縱長容積，在隔膜的兩面保持相同的壓力。
在基本管件20內(nèi)壓力突然下降時(shí)(圖5)，隔膜40自動(dòng)地變形并且封閉相應(yīng)于所述管件的連接件22端部22a。如果基本管件在其每個(gè)端部都與集管組件連接，則在基本管件的兩端都發(fā)生上述同樣的現(xiàn)象。結(jié)果，罐的出故障部分與罐其他部分快速隔離，流體的損耗非常有限，其他部分可以連續(xù)地使用，。
使用柔性隔膜的優(yōu)點(diǎn)在于其低成本和可靠性，從而不需要移動(dòng)部件。盡管如此，也可以使用其他形式的封閉機(jī)構(gòu)，例如，與各基本管件的每端相聯(lián)系的單向閥，而單向閥可選擇承受最小的返回力，在相應(yīng)的基本管件中無壓力下降時(shí)，該返回力保持單向閥打開。
正如已描述的，所使用的基本管件的每一個(gè)的直徑相當(dāng)小，通常小于5cm，或者甚至小于1cm，管件能夠承受相當(dāng)高的壓力，同時(shí)所使用的壁厚并不很厚。例如，管件由碳/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料制成，其外徑為8mm，壁厚為1mm，可承受的內(nèi)壓為100Mpa。
這樣，即使對(duì)于高壓流體罐實(shí)質(zhì)上可輕于同樣容量的單體罐。
為了保護(hù)基本管件免遭沖擊和免遭投射物撞擊，希望至少在罐的每個(gè)暴露表面帶有保護(hù)屏。
圖6示出這樣的保護(hù)屏。在該實(shí)施例中，保護(hù)屏包括一層泡沫材料42，特別是環(huán)繞基本管件20和集管束的聚氨基甲酸乙酯泡沫。該層42由如包括由芳族聚酰胺纖維加強(qiáng)的環(huán)氧樹脂基的復(fù)合物制成的剛性殼或結(jié)構(gòu)件44覆蓋。殼44可通過在泡沫42上方覆蓋樹脂浸漬的纖維織物然后聚合樹脂而成。在一變形例中，浸漬的纖維織物可覆蓋在罐插入其中的模具的內(nèi)表面上，用于形成蓋泡沫層。保護(hù)屏也可以由如芳族聚酰胺纖維的纖維殼構(gòu)成，并且蜂窩結(jié)構(gòu)材料的厚度取代和執(zhí)行泡沫材料的功能。
當(dāng)基本管件(和集管)由金屬材料外的材料如復(fù)合材料制成時(shí)，使用保護(hù)屏是特別理想的，因?yàn)檫@樣的材料比金屬經(jīng)常呈現(xiàn)低的抗沖擊和具有小的塑性。
在碰撞或沖擊情況下，剛性殼44將壓力分布在泡沫42的整個(gè)表面。這種壓力分布甚至更廣，而與罐的基本管件接觸的泡沫的后表面無變形。
在上述，假定罐10的形狀復(fù)雜，并作為單組基本管件20加以實(shí)施的。
當(dāng)適于接收罐的間隔空間都沒有提供足以放置罐體容積時(shí)，可以如圖7所示，使罐10成為多個(gè)分組件12，14。每個(gè)分組件包括多個(gè)長度和配置選擇為適用該空間功能的基本管件。分組件12，14通過一個(gè)或多個(gè)管道38聯(lián)接。
權(quán)利要求
1.一種加壓流體罐，其特征在于，包括多個(gè)與至少一個(gè)集管(30，32，34)平行地連接的基本管件(20)，和相對(duì)于其內(nèi)壓力下降將任一基本管件隔開的封閉機(jī)構(gòu)(40)。
2.按照權(quán)利要求1所述的罐，其特征在于，基本管件是管件(20)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的罐，其特征在于，基本管件(20)相互平行設(shè)置。
4.按照權(quán)利要求1-3任一所述的罐，其特征在于，還包括多排基本管件(20)。
5.按照權(quán)利要求4所述的罐，其特征在于，罐由多排具有不同數(shù)目的基本管件(20)制成。
6.按照權(quán)利要求1-5任一所述的罐，其特征在于，具有不同長度的基本管件(20)。
7.按照權(quán)利要求1-6任一所述的罐，其特征在于，包括多個(gè)相聯(lián)的組件(12，14)，每個(gè)均包括多個(gè)基本管件。
8.按照權(quán)利要求1-7任一所述的罐，其特征在于，封閉機(jī)構(gòu)是安裝在與集管(30)相連的每個(gè)基本管件(20)每端的各閥(40)，根據(jù)所述的基本管件中壓力相對(duì)集管壓力的下降，閥封閉基本管件的端部。
9.按照權(quán)利要求8所述的罐，其特征在于，閥是柔性隔膜(40)。
10.按照權(quán)利要求9所述的罐，其特征在于，柔性隔膜(40)安裝在與多個(gè)基本管件(20)連接的集管(30)上，并且為多個(gè)基本管件公有。
11.按照權(quán)利要求1-10任一所述的罐，其特征在于，具有一個(gè)至少覆蓋暴露表面的保護(hù)屏(42，44)。
12.按照權(quán)利要求11所述的罐，其特征在于，保護(hù)屏包括覆蓋復(fù)合材料制剛性殼(44)的泡沫或蜂窩狀材料層(42)。
13.按照權(quán)利要求1-12任一所述的罐，其特征在于，基本管件(20)由復(fù)合材料制成。
全文摘要
一種罐,由平行地連接到至少一個(gè)集管(30,32)的例如管件(20)的多個(gè)基本管件制成,罐包括閥式封閉機(jī)構(gòu),相應(yīng)于其內(nèi)壓力下降,該閥能隔開任一基本管件。
文檔編號(hào)F17C1/00GK1240508SQ97180578
公開日2000年1月5日 申請(qǐng)日期1997年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月13日
發(fā)明者萊昂內(nèi)爾·波內(nèi)特, 帕特里克·雅基耶, 讓－路易斯·夏爾 申請(qǐng)人:航空發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和研究公司