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CN104254728A - 具有复合物穹顶的ii型压力容器 - Google Patents

具有复合物穹顶的ii型压力容器 Download PDF

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CN104254728A
CN104254728A CN201180076336.0A CN201180076336A CN104254728A CN 104254728 A CN104254728 A CN 104254728A CN 201180076336 A CN201180076336 A CN 201180076336A CN 104254728 A CN104254728 A CN 104254728A
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CN
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flange
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composite
center part
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F·内蒂斯
B·斯班赛
Z·斯班赛
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Blue Wave Co SA
Original Assignee
Blue Wave Co SA
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Publication date
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Abstract

本发明涉及包括复合物穹顶和金属圆柱形中心部分的压力容器，其中穹顶的厚度能够耐受容器中所含流体所施加的压力，但是圆柱形中心部分不能。为了克服该缺陷，用丝状复合物环包覆圆柱形中心部分。还提供了将穹顶与中心部分相连的方法。

Description

具有复合物穹顶的II型压力容器
技术领域
本发明涉及用于装纳和运输压缩流体的II型压力容器，其中所述容器装配有一个或两个复合物穹顶端部。
背景
燃烧石化燃料对环境的有害影响日益受到关注，并引起了对可替代能源的极大兴趣。虽然通过太阳、风、核、地热和其它能源已取得了一些进展，但非常清楚的是，可广泛使用的经济可替代能源特别对于使用高能量的应用而言是难以实现的目标。同时，预计石化燃料将在可预计的将来主导能源市场。在化石燃料中，天然气的燃烧最清洁，因此是能源生产的清楚选择。因此，存在进行运动以尽可能的用天然气补充或取代其它石化燃料例如煤和石油，因为全世界变得更加清楚燃烧石化燃料对环境的影响。不幸的是，大多数的世界天然气气藏都存在于这个星球上偏僻且难以进入的区域。地形和地缘政治因素使可靠地和经济地从这些区域提取天然气变得极端困难。已经评估了使用管线(pipeline)和陆上运输，在某些情况下甚至进行了尝试，但发现是不经济的。有趣的是，地球的大部分的偏僻天然气储存的位置较接近海洋和易于进入海洋的其它水域。因此，从这些偏僻的位置海运天然气似乎是一个显而易见的解决方案。海运天然气的问题主要在于经济性。远洋行驶的容器能够装载仅仅这么多的载货重量，而海运成本反映了这个事实，要计算的运输总重量的成本，即产品的重量加上其中运输了产品的集装箱船的重量。如果相比于装运容器的自重，产品的净重低，则每单位质量的产品的运输成本变得非常昂贵。这对于压缩流体的运输是特别正确的，常规地，在用金属穹顶覆盖的全金属圆柱体中运输压缩流体，所得到的压缩容器相对于所含流体的重量是极重的。由于以下事实加剧了该问题：目前广泛用于海洋运输压缩流体的压力容器是所谓的I型压力容器，所述I型压力容器是由金属圆柱体中心部分和金属穹顶或多个金属穹顶(它们都足够厚以耐受容器中所含压缩流体产生的压力)构成的全金属容器。对于该问题的一个部分解决方案是所谓的II型压力容器，所述II型压力容器是由金属中心部分构成的，该金属中心部分比I型压力容器的金属中心部分薄，并且因此其自身无法耐受容器中所含流体施加的压力。通过向II型压力容器的金属中心部分上施加复合物外包覆来矫正该情形。金属加上复合物仍然明显轻于I型容器。II型压力容器的端部穹顶仍然是全金属，并且其厚度能够耐受当正常使用容器时会经受的压力。
但问题仍然存在，由于货物总体经济性，即使是II型压力容器仍然重于运输流体例如压缩天然气(CNG)所希望的重量的。本发明用复合物端部穹顶代替金属穹顶的形式为该问题提供解决方案。
发明内容
因此，本发明的一个方面涉及一种压力容器，其包括：
拉长的、金属空心圆柱形中心部分，所述拉长的、金属空心圆柱形中心部分具有近端、远端和壁，所述壁的厚度不足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；以及
复合物穹顶，所述复合物穹顶具有顶点、圆形截面基底和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力，其中：
所述复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的近端相连；以及
用丝状复合物环包覆圆柱形中心部分。
在本发明的一方面中，丝状复合物包括选自下组的丝状材料：玻璃丝、碳丝、芳香族聚酰胺丝、超高分子量聚乙烯及其组合。
在本发明的一个方面，丝状复合物包含聚合物基质。
在本发明的一个方面，聚合物基质包括二环戊二烯聚合物制剂。
在本发明的一个方面，二环戊二烯聚合物制剂包含至少92％纯的二环戊二烯。
在本发明的一个方面，复合物穹顶在壁的内表面上还包括渗透阻隔层。
在本发明的一个方面，压力容器还包括第二复合物穹顶，所述第二复合物穹顶具有顶点、圆形截面基底和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力，其中所述第二复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的远端相连。
在本发明的一个方面，复合物穹顶在壁的内表面上还包括渗透阻隔层。
本发明的一方面是一种制备压力容器的方法，其包括：
提供拉长的、金属空心圆柱形中心部分，所述拉长的、金属空心圆柱形中心部分具有近端、远端和壁，所述壁的厚度不足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；
提供复合物穹顶，所述复合物穹顶具有被穹顶顶点限定的近端、被圆形截面基底限定的远端和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；
将聚合物复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的近端相连；以及
用丝状复合物环包覆圆柱形中心部分。
在本发明的一方面中，丝状复合物包括选自下组的丝状材料：玻璃丝、碳丝、芳香族聚酰胺丝、超高分子量聚乙烯及其组合。
在本发明的一个方面，在上述方法中，丝状复合物包含聚合物基质。
在本发明的一个方面，在上述方法中，聚合物基质包括二环戊二烯聚合物制剂。
在本发明的一个方面，在上述方法中，二环戊二烯聚合物制剂包含至少92％纯的二环戊二烯。
在本发明的一个方面，在上述方法中，将圆形截面基底与圆柱形中心部分的近端相连包括：
形成复合物穹顶，该复合物穹顶具有被圆形截面基底终止的圆柱形基底扩大部分，其中：
圆柱形基底扩大部分具有外直径，该外直径允许将其插入到空心圆柱形中心部分中；
沿圆周绕着圆柱形基底扩大部分的外表面形成半圆形槽，该槽具有预先选定的直径；
沿圆周绕着圆柱形中心部分的内表面形成半圆形槽，该槽具有与圆柱形基底扩大部分的槽相同的直径；
沿圆周绕着圆柱形基底扩大部分的外表面或者圆柱形中心部分的内表面中的一个形成额外的槽，所述槽设置在该表面中的半圆形槽和圆形截面基底或圆柱形中心部分的近端之间；
在所述额外的槽中插入密封物；
将圆柱形基底扩大部分插入圆柱形中心部分的近端中，直至半圆形槽对齐以形成圆形截面圆周腔；
形成从圆柱形中心部分的外表面延伸的圆形截面内腔，直至其与圆周腔相交，内腔的直径与所述腔的直径基本相同；
将直径逐渐小于内腔和腔的直径的挠性丝通过内腔插入并进入腔中；以及
通过腔推进丝，直至其基本穿过腔的整个圆周。
在本发明的一个方面，在上述方法中，密封物选自下组：O型密封圈、唇形密封物、杯型密封物、V型密封物、孔型密封物和面密封物。
在本发明的一个方面，在上述方法中，挠性丝选自：钢、钛、铝和镍基合金。
在本发明的一个方面，在上述方法中，将复合物穹顶与圆柱形金属管相连包括：
形成具有穹顶凸缘的复合物穹顶，所述穹顶凸缘从圆形截面基底向外圆周地延伸，所述凸缘具有绕着凸缘圆周设置的多个通孔；
形成具有中心部分凸缘的圆柱形中心部分，所述中心部分凸缘从圆柱形中心部分的近端向外圆周地延伸，所述中心部分凸缘包括绕着凸缘圆周设置的多个通孔；其中：
穹顶凸缘包括表面，该表面可以与中心部分凸缘的表面毗邻放置；以及
当凸缘毗邻时，通孔对齐；
在中心部分的近端中形成圆周腔，该腔设置在中心部分厚度内；
在圆周腔中插入密封物；
将穹顶凸缘与中心部分凸缘毗邻放置，使得穹顶凸缘中的通孔与中心部分凸缘的那些通孔对齐；以及
用穿过对齐的通孔设置的扣件将穹顶凸缘与中心部分凸缘相连。
在本发明的一个方面，扣件包括螺母和螺栓组件。
在本发明的一个方面，在上述方法中，将复合物穹顶与圆柱形金属管相连包括：
形成具有穹顶凸缘的复合物穹顶，所述穹顶凸缘从圆形截面基底圆周地向外延伸，所述穹顶凸缘具有远表面和近表面，所述远表面平行于穹顶基底，所述近表面从穹顶外表面处的凸缘起点向凸缘的外边缘逐渐变细；
形成具有中心部分凸缘的圆柱形中心部分，所述中心部分凸缘从圆柱形中心部分的近端圆周地向外延伸并与其平行，其中，所述中心部分凸缘长于穹顶凸缘；
在穹顶凸缘或中心部分凸缘中形成圆周腔；
在腔中插入密封物；
将穹顶凸缘与中心部分凸缘毗邻放置；
提供具有截面的单独的金属环形环，所述截面具有近表面、下表面和上表面，所述近表面与穹顶凸缘表面中的锥形相反地逐渐变细，并且长度与穹顶凸缘中的近表面锥形基本相同，所述下表面从逐渐变细的表面开始平行于中心部分凸缘表面的点开始向外延伸，所述上表面从逐渐变细的表面结束平行于下凸缘表面的点开始向外延伸；
将穹顶凸缘与中心部分凸缘毗邻放置；
将金属环形环放置在穹顶上，使得其下表面与中心部分凸缘表面毗邻，并且其逐渐变细的表面与穹顶凸缘逐渐变细的表面毗邻；以及
将环形环与中心部分凸缘相连。
在本发明的一个方面，在上述方法中，将环形环与中心部分凸缘相连包括将两者焊接在一起。
在本发明的一个方面，在上述方法中，将环形环与中心部分凸缘相连包括在环形环和中心部分凸缘中形成通孔，其中当环形环与中心部分凸缘毗邻时，通孔对齐，并使用插入到通孔中的扣件将环形环与中心部分凸缘相连。
在本发明的一个方面，在上述方法中，扣件包括螺母和螺栓组件。
在本发明的一个方面，将环形环与中心部分凸缘相连包括使用多个C形夹。
在本发明的一个方面，在上述方法中，复合物穹顶包括嵌入聚合物基质中的纤维材料。
在本发明的一方面，在上述方法中，纤维材料选自下组：玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维及其组合。
在本发明的一个方面，聚合物基质包括二环戊二烯聚合物制剂。
在本发明的一个方面，二环戊二烯聚合物制剂包含至少92％纯的二环戊二烯。
发明详述
附图简要说明
提供的这些附图仅是出于帮助理解本发明的目的。它们并不旨在或解释为以任何方式对本发明范围进行限制。
应注意的是，在一些附图中，显示各个部件的表面是间隔开的，而下文的描述表明这些表面是毗邻的，即相互接触的。应理解的是，在附图中将这些表面显示为间隔开的目的是为了更容易地看出和理解这些表面之间的关系。还应注意的是，在所有附图中，都没有将金属中心部分显示为被丝状复合物环包覆。应理解的是，此类环包覆是本发明的压力容器的一个整体部分，因此从附图中省略，同样仅仅是为了简化它们并使得本发明更可辨识的。
图1显示本发明的压力容器，其具有复合物穹顶和金属圆柱形中心部分，其中心部分如上文所指出的那样，还会包括复合物环包覆。显示穹顶和中心部分通过下文所述方法中的一种接合在一起，即通过使用插入穿过中心部分和穹顶上的凸缘的外部扣件。应理解的是，这仅是连接穹顶和中心部分的一种方式，并不以任意方式限制本发明。
图2显示具有复合物穹顶和金属圆柱形中心部分的本发明的压力容器，其中通过丝将穹顶和中心部分保持在一起，所述丝穿过由穹顶表面中的和中心部分表面中的半圆形槽形成的圆形截面腔。
图3显示具有复合物穹顶和金属圆柱形中心部分的本发明的压力容器，其中通过具有通孔的凸缘的方式将穹顶与中心部分相连，在所述通孔中放置扣件。
图4显示具有复合物穹顶和金属圆柱形中心部分的本发明的压力容器，其中通过环形环的方式将穹顶与中心部分相连，所述环形环与中心部分上的凸缘相连并覆盖穹顶上的凸缘，从而将穹顶与中心部分固定住。
讨论
应理解的是，对于本说明书和所附权利要求书，任意涉及本发明的任意方法的单数形式包括复数，反之亦然，除非另有明确说明或者从上下文毫无疑义地明确得到。
本文所用任意近似术语，例如但不限于，接近、约、约为、基本上以及基本等，表示通过近似术语修饰的词或短语不必须精确地是书写的值，但是可以相对于该书写的值发生一定程度的变化。其变化程度将取决于会产生的变化有多大，并且本领域技术人员意识到修饰的版本仍具有未被近似的术语修饰的词或短语所具有的性质、特性和能力。通常来说，但考虑到前面的讨论，本文通过近似的术语修饰的数值可相对于所列出的值变化±10％，除非另有明确说明。
术语“近”和“远”仅仅表示构建体的相对端，并用作将一个对象相对于另一对象进行定向的方法，例如本发明的凸起部(boss)相对于容器内衬定向。通常来说，将哪一端指定为近端以及远端完全是任意的，除非另有明确相反表述。
本文所用“毗邻”指的是相邻的两个表面，并且它们直接接触或者没有另一材料的中间层的话它们会直接接触。
本文所用“优选”、“优选地”或者“更优选”等涉及当提交本专利申请时它们存在的优先选择。
本文所用“不可透过”或“不透”指的是一种物质使其基本上无法使流体以任意显著程度渗透进入第一物质形成的表面中的性质。
本文所用“惰性”指的是一种物质使得由该物质形成的表面对于可与该表面接触的流体的任意组分具有化学不起反应性的性质。
本文所用“流体”指的是气体、液体或者气体和液体的混合物。例如，当天然气从地下提取出来并运输到加工中心时通常是气体和液体污染物的混合物，但不限于此。出于本发明的目的，此类混合物会构成流体。
本文所用“复合物”指的是两种或更多种不同但是结构上互补的物质，例如金属、陶瓷、玻璃和聚合物，它们结合在一起以产生在任意单独组分中不存在的结构或功能性质。
本文所用“丝状复合物”或“纤维复合物”指的是由嵌入基质材料和/或用基质材料浸渍的丝状或纤维材料构成的复合物。
本文所用“聚合物丝状复合物”或“聚合物纤维复合物”指的是这样一种丝状或纤维复合物，其中，嵌有丝状或纤维材料的基质和/或浸渍了丝状或纤维材料的基质包含聚合物。
目前优选用于制造本发明的穹顶的复合物是聚合物纤维复合物，目前优选用于对本发明的压力容器的中心部分进行环包覆的复合物是聚合物丝状复合物。聚合物基质可以是已知的或者发现具有与用于高应力环境(例如本发明的压力容器)相适应的性质的任意聚合物。
虽然热塑性聚合物、热塑性弹性体、热固性聚合物及其组合可用作用于制备本发明的穹顶的复合物的基质聚合物，但是目前优选的是热固性聚合物，其能够展现出比其他类型的聚合物明显更好的机械性质、耐化学性、热稳定性和总体耐用性。
大多数热固性塑料或树脂的一个特别优势是它们的前体单体或预聚物通常趋于在环境条件的压力和温度下具有较低的粘度，并因此可非常容易地引入纤维或丝中，或者与它们结合。
热固性聚合物的另一优势是它们通常可等温地进行化学固化，即在与将它们与纤维/丝结合相同的温度(可以是室温)下进行化学固化。
合适的热塑性聚合物包括，但不限于：环氧树脂聚合物、聚酯聚合物、乙烯基酯聚合物、聚酰亚胺聚合物、二环戊二烯(DCPD)聚合物及其组合。
目前优选的是二环戊二烯聚合物。如本文所使用，“二环戊二烯聚合物”指主要包括即包括大于或等于85％二环戊二烯单体的聚合物。单体含量的其余部分则可以包括其它反应性乙烯单体。
目前还优选的是在用于制造本发明的穹顶的预聚物制剂中的二环戊二烯的纯度为至少92％，目前优选的为至少98％。
本文所用“预聚物制剂”这样一种掺混物，其包括固化前的至少92％纯二环戊二烯与一种或多种反应性乙烯单体、聚合引发剂或固化剂再加上任意其他所需的添加剂的掺混物。
如本文所使用，反应性乙烯单体指小分子，其包含至少一乙烯键(-C＝C-)、能在本文所述的用于DCPD聚合的优选条件下与DCPD反应且在DCPD预聚物配方的所需工作温度下是可流动的液体。即，将选定数量的反应性乙烯单体与DCPD共混，得到预聚物配方，在选定的制造温度下，该预聚物配方比纯DCPD粘度更小。因此，更适合沉积在模具中以形成本发明的穹顶。
通常来说，任意类型的丝状材料可用于产生本发明的聚合物复合物。此类材料包括但不限于，天然(丝绸、麻、亚麻等)、金属、陶瓷、玄武岩和合成聚合物纤维和纤丝。
目前优选的材料包括玻璃纤维，通常称作纤维玻璃、碳纤维、芳族聚酰胺纤维，最著名的是商品名以及超高分子量聚乙烯，例如(霍尼韦尔公司(Honeywell Corporation))和(皇家DSM N.V公司)。
可以用本领域已知的任意技术来制造本发明的聚合物复合物穹顶。具体地，对于二环戊二烯树脂，反应注射成型(RIM)是目前优选的一种制造技术。
“环包覆”指以圆周方式绕着容器内衬卷绕丝状材料。本发明的压力容器的圆柱形中心部分被环包覆，以增加中心部分的强度，以耐受正常使用条件下容器中的压缩流体所施加的压力。
如图1示意性所示是包括复合物穹顶和金属中心部分的压力容器。压力容器包括拉长的、圆柱形中心部分1和聚合物复合物穹顶5。圆柱形中心部分1是由金属，例如但不限于，不锈钢、碳钢、铁或铝制造的，而穹顶5是由上文所述的复合物制造的。圆柱形中心部分1的壁15的厚度10使得其不能够耐受在正常使用时，压力容器中所含压缩流体所施加的内部压力。为此，向金属中心部分施加丝状复合物外包覆，以提供所需的强度。所需的强度是根据美国机械工程师协会(ASME)、挪威船级社(DNV)、美国商务标准(ABS)以及国际标准化组织(ISO)所提出的标准确定的。通常来说，这些组织提供的是含一定压力下的流体的容器所允许耐受的特定应力极限。取决于用于制造压力容器的材料(出于本发明的目的，是金属、复合物外包覆和复合物穹顶)，本领域技术人员能够容易地确定金属以及外包覆和复合物穹顶材料的厚度。另一方面，穹顶5的壁13的厚度20足以耐受在正常使用时，压力容器中所含压缩流体所施加的内部压力。虽然如图2所示的圆柱形中心部分1的壁15的厚度10和穹顶5的壁13的厚度20表明这两者的厚度是相同的，但是这并不是通常的情况，特别是对于基于II型的压力容器，并且附图并不旨在也不应该理解成表示该情况。通常来说，厚度20会显著大于厚度10。在图1中，显示利用扣件9，通过凸缘11和13将复合物穹顶与金属中心部分相连。这在图3中更详细的显示。图1和3显示了一种可以连接穹顶和中心部分的方式，但是这并不以任意方式表示限制并且也不应如此理解。在说明书以及附图2和4中描述了连接穹顶和中心部分的其他方式。
在正常使用时会与容器中的加压流体发生接触的穹顶5的表面可包括渗透阻隔层25，该层包含对于容器中所含特定流体是不可透过且惰性的材料。此类材料包括但不限于，金属、陶瓷和聚合物。可以使用的聚合物包括聚乙烯和二环戊二烯聚合物，但是本领域技术人员也能容易地辨识其它聚合物。
如图2所示，可以将本发明的复合物穹顶与圆柱形金属中心部分相连。在图2中，穹顶5由穹顶形部分18和圆柱形基底扩大部分22构成。基底扩大部分22具有外直径27，该外直径27允许使得其插入到中心部分1中，如图所示。基底扩大部分22的外表面32包括圆周半圆形槽30，中心部分1的内表面35包括互补的圆周半圆形槽40。将基底扩大部分22插入到中心部分1中，直至两个表面中的半圆形槽对齐，形成圆周的圆形截面腔。基底扩大部分22的外表面32或者中心部分1的内表面含有额外的槽45，其可以是任选的形状。在附图中，槽45显示位于基底扩大部分22的外表面32中。在将基底扩大部分22插入到中心部分1中之前，将密封物放置在槽45中，从而完全地密封穹顶5与中心部分1的相交处。在图2中未示出密封物。
本文所用“密封物”指的是会有效地将两种环境相互隔离的材料。在压力容器的情况下，将外部环境与容器中所含的加压流体隔离。密封物是由挠性且对于要在容器中运输的流体是不可透过和惰性的材料制造的。此类材料包括但不限于，氟橡胶(Viton)、BUNA、硅、特氟龙(Teflon)、不锈钢和其他材料。
中心部分1的壁50还包括内腔55，其从外表面60到半圆形槽40穿过厚度10，使得内腔截断当槽30和40对齐时形成的半圆形截面腔70。一旦槽对齐，将挠性金属丝80插入内腔55中，并前进进入到圆形截面腔70中，直至其完全绕着腔70穿过。丝的厚度防止其在正常使用压力容器时，在所含流体产生的压力下发生剪切断。
将本发明的压力容器的复合物穹顶与圆柱形金属中心部分相连的一种替代方法包括使得穹顶150在圆形截面基底105处形成凸缘100。也为圆柱形中心部分190提供了凸缘125。为凸缘100和凸缘125提供多个通孔115和110。中心部分190的近表面130还在其中形成了槽120。将密封物(未示出)插入槽120中，并将凸缘100与凸缘125毗邻放置，密封物使得容器的内部部分与外部完全隔离。然后使用插入通孔110和115中的扣件来连接凸缘。在一个目前优选的实施方式中，扣件包括螺母和螺栓组件，这是本领域技术人员众所周知的。复合物穹顶5150还在其可能与压力容器内所含的流体接触的所有表面上包括不可渗透的阻隔层140。
如图4所示是将复合物穹顶与金属中心部分相连的另一个方法。在图4中，形成的穹顶155具有凸缘200。凸缘200具有逐渐变细的表面205。圆柱形中心部分195具有凸缘220，其在表面210中具有槽225。环形环230也具有逐渐变细的表面即表面235，其与表面205相反地逐渐变细，使得当逐渐变细的表面相互毗邻时，环形环230的下表面240与凸缘220的上表面210毗邻。为了组装压力容器，将密封物置于槽225中，并且将穹顶155的凸缘200与中心部分195的凸缘220毗邻放置。然后将环形环230放在穹顶155上，直至表面240与凸缘220的表面210毗邻，并且逐渐变细的表面235与逐渐变细的表面205毗邻。然后可以将凸缘220的表面210与环形环230的表面240焊接。作为替代，环形环230可以含有多个通孔250，并且凸缘220可以含有多个通孔260，其中，当表面210与表面240毗邻放置时，通孔对齐。然后可以通过扣件装置的方式将环形环230与凸缘220固定，所述扣件装置包括但不限于使用通孔的螺母和螺栓组件。
如果希望的话，可以省略通孔250和260，如果还希望不将环形环230与凸缘220焊接的话，可以通过绕着环形环230的圆周设置的多个C型夹的方式将环形环230与凸缘220固定。
如同之前的那样，穹顶155还可在其可能与压力容器内所含的流体接触的所有表面上包括不可渗透且惰性的阻隔层270。
本发明的含复合物凸起部的压力容器的一个目前优选的用途是用于装纳和传输天然气，通常称作“压缩天然气”或者简称为“CNG”。
可同时作为纯净气体和“原料气”，在本发明的容器中容纳和运输CNG。原料气体指的是支架来自油井且未经过加工的天然气。当然，原料气含有天然气(甲烷)本身，但是还可包含有液体，例如冷凝物、天然汽油和液化石油气。还可存在水，以及还可存在其它气体，其为气态或溶于水中，例如氮气、二氧化碳和硫化氢。它们中的部分可能其自身是反应性的，或者当溶于水中可能是反应性的，例如二氧化碳和硫化氢，当它们溶于水中时产生酸。此类酸对于构成本发明的压力容器的中心部分的金属可能是有害的。在此类情况下，可以通过施涂一层惰性材料层来保护与原料气体接触的中心部分的内表面。惰性材料可以包括但不限于，环氧化物聚合物或者DCPD聚合物。当然，当运输除了原料气体之外的流体时，金属中心部分的内表面可以包括保护层，并且确定此类保护层是否是需要的或者至少会是有益的是本领域技术人员的公知常识。
因此，上面完全通过举例的方式已经描述了本发明。可对本发明做出细节改进，这落在所附权利要求书的范围内。本文所述的压力容器可运载各种气体，例如直接来自钻井的原料气体，包括原料天然气，例如当压缩时，原料CNG或者RCNG，或者H2或CO2，或者加工的天然气(甲烷)，或者原料或部分加工的天然气，例如CO2允许最高至14摩尔％，H2S允许最高至1000ppm，或者H2和CO2气体杂质，或者其他杂质或腐蚀性物质。但是，优选的用途是CNG运输，原料CNG、部分加工的CNG或者干净的CNG加工成标准可运输至终端用户，例如商用、工业用或民用。
CNG可以以各种混合物比例包括各种潜在的组分部分，部分是它们的气相，其他是液相，或者两者的混合。那些组分部分通常包括下述化合物中的一种或更多种：C2H6、C3H8、C4H10、C5H12、C6H14、C7H16、C8H18、C9+烃、CO2和H2S，以及潜在的液相甲苯、柴油和辛烷，和其它杂质/物质。
本发明的这些和其他特征可独立或结合使用，这落在权利要求和/或本发明的范围内。
上面完全通过举例的方式已经描述了本发明。许多其他替代实施方式对于本领域技术人员是已知的，这落在所附权利要求书的范围内。

Claims (27)

1.一种压力容器，其包括：
拉长的、金属空心圆柱形中心部分，所述拉长的、金属空心圆柱形中心部分具有近端、远端和壁，所述壁的厚度不足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；以及
复合物穹顶，所述复合物穹顶具有顶点、圆形截面基底和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力，其中：
所述复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的近端相连；以及
用丝状复合物环包覆圆柱形中心部分。
2.如权利要求1所述的压力容器，其特征在于，丝状复合物包括选自下组的丝状材料：玻璃丝、碳丝、芳香族聚酰胺丝、超高分子量聚乙烯及其组合。
3.如权利要求1或2所述的压力容器，其特征在于，丝状复合物包含聚合物基质。
4.如权利要求3所述的压力容器，其特征在于，所述聚合物基质包括二环戊二烯聚合物制剂。
5.如权利要求4所述的压力容器，其特征在于，所述二环戊二烯聚合物制剂包含至少92％纯的二环戊二烯。
6.如权利要求1所述的压力容器，其特征在于，复合物穹顶在壁的内表面上还包括渗透阻隔层。
7.如权利要求1所述的压力容器，所述压力容器还包括第二复合物穹顶，所述第二复合物穹顶具有顶点、圆形截面基底和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力，其中所述第二复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的远端相连。
8.如权利要求7所述的压力容器，其特征在于，复合物穹顶在壁的内表面上还包括渗透阻隔层。
9.一种制造压力容器的方法，其包括：
提供拉长的、金属空心圆柱形中心部分，所述拉长的、金属空心圆柱形中心部分具有近端、远端和壁，所述壁的厚度不足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；
提供复合物穹顶，所述复合物穹顶具有被穹顶顶点限定的近端、被圆形截面基底限定的远端和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；
将聚合物复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的近端相连；以及
用丝状复合物环包覆圆柱形中心部分。
10.如权利要求9所述的压力容器，其特征在于，丝状复合物包括选自下组的丝状材料：玻璃丝、碳丝、芳香族聚酰胺丝、超高分子量聚乙烯及其组合。
11.如权利要求9或10所述的压力容器，其特征在于，丝状复合物包含聚合物基质。
12.如权利要求11所述的压力容器，其特征在于，所述聚合物基质包括二环戊二烯聚合物制剂。
13.如权利要求12所述的压力容器，其特征在于，所述二环戊二烯聚合物制剂包含至少92％纯的二环戊二烯。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将圆形截面基底与圆柱形中心部分的近端相连包括：
形成复合物穹顶，该复合物穹顶具有被圆形截面基底终止的圆柱形基底扩大部分，其中：
圆柱形基底扩大部分具有外直径，该外直径允许将其插入到空心圆柱形中心部分中；
沿圆周绕着圆柱形基底扩大部分的外表面形成半圆形槽，该槽具有预先选定的直径；
沿圆周绕着圆柱形中心部分的内表面形成半圆形槽，该槽具有与圆柱形基底扩大部分的槽相同的直径；
沿圆周绕着圆柱形基底扩大部分的外表面或者圆柱形中心部分的内表面中的一个形成额外的槽，所述槽设置在该表面中的半圆形槽和圆形截面基底或圆柱形中心部分的近端之间；
在所述额外的槽中插入密封物；
将圆柱形基底扩大部分插入圆柱形中心部分的近端中，直至半圆形槽对齐以形成圆形截面圆周腔；
形成从圆柱形中心部分的外表面延伸的圆形截面内腔，直至其与圆周腔相交，内腔的直径与所述腔的直径基本相同；
将直径逐渐小于内腔和腔的直径的挠性丝通过内腔插入并进入腔中；以及
通过腔推进丝，直至其基本穿过腔的整个圆周。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述密封物选自下组：O型密封圈、唇形密封物、杯型密封物、V型密封物、孔型密封物和面密封物。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述挠性丝选自：钢、钛、铝和镍基合金。
17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将复合物穹顶与圆柱形金属管相连的方法包括：
形成具有穹顶凸缘的复合物穹顶，所述穹顶凸缘从圆形截面基底向外圆周地延伸，所述凸缘具有绕着凸缘圆周设置的多个通孔；
形成具有中心部分凸缘的圆柱形中心部分，所述中心部分凸缘从圆柱形中心部分的近端向外圆周地延伸，所述中心部分凸缘包括绕着凸缘圆周设置的多个通孔；其中：
穹顶凸缘包括表面，该表面可以与中心部分凸缘的表面毗邻放置；以及
当凸缘毗邻时，通孔对齐；
在中心部分的近端中形成圆周腔，该腔设置在中心部分厚度内；
在圆周腔中插入密封物；
将穹顶凸缘与中心部分凸缘毗邻放置，使得穹顶凸缘中的通孔与中心部分凸缘的那些通孔对齐；以及
用穿过对齐的通孔设置的扣件将穹顶凸缘与中心部分凸缘相连。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述扣件包括螺母和螺栓组件。
19.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将复合物穹顶与圆柱形金属管相连的方法包括：
形成具有穹顶凸缘的复合物穹顶，所述穹顶凸缘从圆形截面基底圆周地向外延伸，所述穹顶凸缘具有远表面和近表面，所述远表面平行于穹顶基底，所述近表面从穹顶外表面处的凸缘起点向凸缘的外边缘逐渐变细；
形成具有中心部分凸缘的圆柱形中心部分，所述中心部分凸缘从圆柱形中心部分的近端圆周地向外延伸并与其平行，其中，所述中心部分凸缘长于穹顶凸缘；
在穹顶凸缘或中心部分凸缘中形成圆周腔；
在腔中插入密封物；
将穹顶凸缘与中心部分凸缘毗邻放置；
提供具有截面的单独的金属环形环，所述截面具有近表面、下表面和上表面，所述近表面与穹顶凸缘表面中的锥形相反地逐渐变细，并且长度与穹顶凸缘中的近表面锥形基本相同，所述下表面从逐渐变细的表面开始平行于中心部分凸缘表面的点开始向外延伸，所述上表面从逐渐变细的表面结束平行于下凸缘表面的点开始向外延伸；
将穹顶凸缘与中心部分凸缘毗邻放置；
将金属环形环放置在穹顶上，使得其下表面与中心部分凸缘表面毗邻，并且其逐渐变细的表面与穹顶凸缘逐渐变细的表面毗邻；以及
将环形环与中心部分凸缘相连。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，将环形环与中心部分凸缘相连包括将两者焊接在一起。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，将环形环与中心部分凸缘相连包括在环形环和中心部分凸缘中形成通孔，其中当环形环与中心部分凸缘毗邻时，通孔对齐，并使用插入到通孔中的扣件将环形环与中心部分凸缘相连。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述扣件包括螺母和螺栓组件。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，将环形环与中心部分凸缘相连包括使用多个C型夹。
24.如权利要求1所述的压力容器，其特征在于，所述复合物穹顶包括嵌入聚合物基质中的纤维材料。
25.如权利要求24所述的压力容器，其特征在于，所述纤维材料选自下组：玻璃纤维、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维及其组合。
26.如权利要求25所述的压力容器，其特征在于，所述聚合物基质包括二环戊二烯聚合物制剂。
27.如权利要求26所述的压力容器，其特征在于，所述二环戊二烯聚合物制剂包含至少92％纯的二环戊二烯。
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