[go: up one dir, main page]

CN108139023A - 复合压力容器组件以及制造方法 - Google Patents

复合压力容器组件以及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108139023A
CN108139023A CN201580084272.7A CN201580084272A CN108139023A CN 108139023 A CN108139023 A CN 108139023A CN 201580084272 A CN201580084272 A CN 201580084272A CN 108139023 A CN108139023 A CN 108139023A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lining
pressure container
fiber
middle layer
container component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580084272.7A
Other languages
English (en)
Inventor
赵文平
P.F.克罗特奥
A.E.库塞克
E.Y.孙
J.P.维森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of CN108139023A publication Critical patent/CN108139023A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/04—Protecting sheathings
    • F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/16—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C11/00—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels
    • F17C11/007—Use of gas-solvents or gas-sorbents in vessels for hydrocarbon gases, such as methane or natural gas, propane, butane or mixtures thereof [LPG]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0147—Shape complex
    • F17C2201/0152—Lobes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0147—Shape complex
    • F17C2201/0171—Shape complex comprising a communication hole between chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604—Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0626—Multiple walls
    • F17C2203/0629—Two walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0626—Multiple walls
    • F17C2203/0631—Three or more walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/066—Plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/0673—Polymers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2109—Moulding
    • F17C2209/2118—Moulding by injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2109—Moulding
    • F17C2209/2127—Moulding by blowing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/031—Air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/035—Propane butane, e.g. LPG, GPL
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/012—Reducing weight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/013—Reducing manufacturing time or effort
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/02—Applications for medical applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)

Abstract

一种复合压力容器组件包括并排对齐的第一容器和第二容器。每个容器具有限定相应腔室的衬里。所述组件的第一中间层和第二中间层覆盖相应的衬里，其中所述相应的中间层的部分彼此接触。除了所述中间层部分外，所述容器组件的外层接触并且基本上包封除了所述中间层部分外的两个中间层。

Description

复合压力容器组件以及制造方法
关于联邦政府资助研究或开发的声明
本发明是在政府支持下根据针对ARPA-E低成本混合材料和制造适形CNG罐的DE-AR0000254协议作出的。政府享有本发明的某些权利。
背景技术
本公开涉及压力容器组件，并且更具体地，涉及混合式复合压力容器组件。
压力容器可以充当各种消费者、商业和工业过程的储存介质(例如，气体)。为了在给定容积内为任何操作储存足够质量的气体，将气体储存在高压下。传统上，压力容器具有典型的球形或圆柱形设计，其将应力均匀地分布容纳周边中。不幸的是，这种罐不能有效地利用分配的空间。例如，球形容器填充立方体空间的效率为约百分之五十二，并且圆柱形容器填充矩形容积的效率为大约百分之七十。相对于真正的矩形容积，通常符合矩形容积的压力容器的较新的改进填充所述空间的效率可以为约百分之九十。
用于支持高内压的非球形/圆柱形压力容器的设计比较复杂，包括可变曲率外表面和用于传递机械载荷的内部结构。高适形容器的较大尺寸和复杂形状使得制造具有挑战性。另外，制造需要始终提供可靠、高容积、轻质且低成本的构造。
发明内容
根据本公开的一个非限制性实施方案的复合压力容器组件包括：第一容器，所述第一容器包括限定第一腔室的第一衬里和基本上包封第一衬里的第一中间层；第二容器，所述第二容器包括限定第二腔室的第二衬里和基本上包封所述第二衬里的第二中间层，并且其中第一容器和第二容器并排地对齐，其中第一中间层的一部分与第二中间层的一部分接触；以及外层，所述外层接触并且基本上包封除了第一中间层和第二中间层的所述部分之外的第一中间层和第二中间层。
除了上述实施方案之外，第一衬里和第二衬里中的每一者包括凸台，所述凸台具有至少一个内壁和至少一个弯曲壁，并且其中第一中间层和第二中间层的所述部分覆盖相应的内壁。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，第一衬里和第二衬里中的每一者包括设置在凸台的端部处的多个端盖。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，第一衬里和第二衬里由可成形的结构聚合物材料制成。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，第一衬里和第二衬里选自包括吹塑和注塑的组。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，第一衬里和第二衬里是金属的。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，复合压力容器组件包括多个接合部，所述多个接合部设置在第一衬里和第二衬里的弯曲壁和内壁的相应端部相交处以分布应力。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，多个接合部是Y形接合部并且由与外层相同的材料制成。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，多个接合部各自包括除了120度外的并且视内壁和中间层的相邻部分的有效刚度而定的优化角度。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，第一中间层和第二中间层由树脂和选自包括以下各项的组的材料制成：连续纤维包裹物、卷绕长丝、自动化纤维铺放、编织物以及连续和非连续纤维的混合物。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，外层由喷涂的短切纤维和树脂制成。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，中间层和外层的树脂选自包括环氧树脂和乙烯基酯的组。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，中间层和外层包括由从包括碳、玻璃和芳纶的组中选择的材料制成的纤维。
根据另一非限制性实施方案的一种制造复合压力容器组件的方法包括：用至少第一连续纤维包裹第一衬里；用至少第二连续纤维包裹第二衬里；将第一衬里和第二衬里并排放置，使得至少第一连续纤维和第二连续纤维的一部分彼此接触；以及在除了所述部分外的至少第一连续纤维和第二连续纤维上施加非连续纤维和树脂。
除了前述实施方案之外，所述方法还包括用非连续纤维和树脂来填充多个Y形接合部。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，所述方法包括：将组件放置在压力模具中；以及对第一衬里和第二衬里进行内部加压以热形成压力容器组件。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，所述方法包括对塑料进行吹塑以产生第一衬里和第二衬里。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，喷涂施加非连续纤维和树脂。
在替代方案中或除此之外，在前述实施方案中，非连续纤维和树脂是片状成型料。
根据另一非限制性实施方案的一种制造复合压力容器组件的方法包括：用至少第一连续纤维包裹第一衬里；用至少第二连续纤维包裹第二衬里；将第一衬里和第二衬里并排放置，使得至少第一连续纤维和第二连续纤维的一部分彼此接触；在除了所述部分外的至少第一连续纤维和第二连续纤维上施加非连续纤维；将组件放置在模具中；用液态树脂注射模具以浸渍至少第一连续纤维、至少第二连续纤维和非连续纤维；以及施加热量以使液态树脂固化。
除非另有明确指示，否则前述特征和元件可以以各种组合非排他地进行组合。鉴于以下描述和附图，这些特征和元件以及它们的操作将更显而易见。然而，应理解，以下描述和附图意图在本质上是示例性的而并非限制性的。
附图说明
从以下对所公开的非限制性实施方案的具体实施方式中，各种特征对于本领域技术人员而言将变得显而易见。随附具体实施方式的附图可以简述如下：
图1是根据本发明的示例性实施方案的被构造成存储加压流体的压力容器组件的透视图；
图2是压力容器组件的衬里的分解透视图；
图3是衬里的横截面；
图4是施加了中间层的衬里的透视截面图；
图5是压力容器组件的透视截面图；以及
图6是与预成型的固化模具结合的压力容器组件的透视图。
具体实施方式参考附图通过实例的方式来解释本发明的实施方案以及优点和特征。
具体实施方式
现在参考图1，示出被构造成存储高压流体的压力容器或罐组件20的实例。可以存储在压力容器20内的示例性流体包括，但不限于，例如压缩天然气(CNG)、氢气、丙烷、甲烷、空气和液压流体。压力容器组件20通常可以包括两个侧翼容器22、24和至少一个内部容器26(例如，所示的五个相同的内部容器)，所述至少一个内部容器接合到侧翼容器22、24并设置在它们之间。每个容器22、24、26通常可以是细长的，而压力容器组件20的总体构造通常是矩形形状，但是从本文中的描述可以理解，可以设想其他形状。
参考图2和图3，每个容器22、24、26可以包括相应的衬里28、30、32。每个衬里28、30、32可以限定用于流体存储的相应腔室34、36、38的边界，并且可以互连(未示出)。侧翼端部衬里28、30可以包括相应的凸台46、48，其中凸台46由相对的端盖50、52封闭并且凸台46由相对的端盖54、56封闭。每个凸台46、48可以是周向连续的并且基本上是圆柱形的。内部衬里32可以包括凸台58，其中凸台58由相对的端盖59、61封闭。凸台58可以是周向连续的。衬里28、30、32可以由能够提供必要的结构支撑、重量、操作特性、成本限制和特定应用所需的其他参数的任何材料和厚度制成。衬里材料的实例可以包括钢或其他金属组合物和塑料，诸如，热塑性塑料、热固性塑料或者其他可成形的结构聚合物材料。衬里28、30、32可以进一步为吹塑塑料或注塑塑料。
参考图3，相应的侧翼衬里28、30的凸台46、48可以基本上相同并且布置成使得第一侧翼衬里28的凸台46相对于相对的侧翼衬里30的凸台48旋转约一百八十(180)度(即，布置为彼此的镜像)。每个侧翼凸台46、48可以包括大致圆柱形的外部部分或外壁60和内部部分或内壁62。内壁62可以基本上是平面的并且可以横向地跨在圆柱形外壁60的第一端64和第二端66之间。在一个实施方案中，内壁62与圆柱形外壁60的端部64、66一体地形成。圆柱形外壁60的曲率的至少一部分由半径R限定。在一个实施方案中，外壁60的与内壁62相对的部分包括如由半径R所限定的大致为二百四十(240)度角的圆形形状或曲线。因此，侧翼凸台46、48的总高度等于圆柱形外壁60的半径R的长度的两倍。垂直内壁62大致平行于垂直平面P并且与其间隔开，所述垂直平面P包括限定外壁60的曲率的半径R的原点。在一个实施方案中，如果Y形接合部为约一百二十(120)度，那么内壁62与平行的垂直平面P之间的距离为大约半径R的长度的一半。因此，侧翼凸台46、48通常具有等于外壁60的曲率半径R的长度的约1.5倍的宽度。
所示出的内部凸台58包括第一内侧壁68和第二内侧壁70，所述第一内侧壁和第二内侧壁可以在直径方向上彼此相对、基本上垂直地布置(即，按照图3的透视图)并且彼此分开一段距离。在一个实施方案中，内部凸台58的宽度大致等于端部凸台46、48的曲率半径。第一内侧壁68和第二内侧壁70的厚度可以相同并且可以等于侧翼凸台46、48的内壁62的厚度。第一外壁72在第一内侧壁68的第一端74与第二内侧壁70的第一端76之间延伸。类似地，第二外壁78在第一内侧壁68的第二端80与第二内侧壁70的第二端82之间延伸。
第一外壁72和第二外壁78的曲率可以由半径R的大体上六十（60）度角的圆形形状或曲线来限定。在一个实施方案中，内部凸台58的曲率半径R与侧翼凸台46、48的曲率半径R基本上相同。因此，第一弯曲壁72与第二弯曲壁78之间的距离是曲率半径R的长度的两倍，并且因此基本上等于侧翼凸台46、48的高度。
参考图4，容器22、24、26各自包括基本上覆盖相应衬里28、30、32的中间层84、86、88。中间层84可以是包裹衬里的凸台和端盖以获得结构强度和分布内部应力的连续纤维包裹物或预浸料(即，具有树脂的纤维)。可替代地，中间层84、86、88可以包括包裹相应衬里28、30、32的编织物。主要加强物(即，纤维或编织物)可以由碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维制成。用于粘合连续纤维的基质材料或树脂可以包括环氧树脂、乙烯基酯以及可以被纳米增强的其他树脂体系。进一步设想和理解的是，层84、86、88可以包括其他材料和/或工艺，包括自动化纤维铺放、卷绕长丝和/或连续和非连续纤维的混合物。
当复合容器组件20被至少部分地组装时，侧翼凸台46的内壁62与内部凸台58的内侧壁68相对并靠近。中间层84的覆盖内壁62的部分可以直接邻近中间层88的覆盖侧壁68的部分。此外，如果例如施加预浸料的话，中间层84的覆盖内壁62的部分可以接合到中间层88的覆盖侧壁68的部分。类似地，侧翼凸台48的内壁62与内部凸台58的内侧壁70相对并靠近。中间层86的覆盖内壁62的部分可以直接邻近并粘附到中间层88的覆盖侧壁70的部分。
参考图5，复合容器组件20可以包括通常覆盖并包封中间层84、86、88的外层90。外层90可以在中间层84、86、88接合之后施加。外层90可以是可喷涂施加的非连续(例如，短切)纤维和树脂的混合物(即，喷涂短切纤维/树脂)或者可以是片状成型料(SMC)。主要加强物(即，短切纤维)可以由长度为约一(1)英寸(2.5 cm)的碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维制成。用于粘合短切纤维的树脂可以包括环氧树脂、乙烯基酯以及其他可以被纳米增强的树脂体系。
复合容器组件20还可以包括多个接合部92，其中每个接合部定位在外壁60、72、78的相应端部、侧壁68、70的端部和内壁62的端部通常相交的地方。每个接合部92通常可以是Y形(即，三角星形)并且可以由与外层90相同的材料制成。
由于在中间层84、86、88中使用连续纤维，所以与整个组件由短切纤维制成的情况相比，容器组件20的重量更轻。然而，内部结构侧壁68、70和内壁62与具有连续纤维和短切纤维的混合物的外壁60、72、78具有不同的机械性质。对于混合式复合壁结构的这个实施方案，内部结构侧壁68、70和内壁62可以比混合式外壁60、72、78具有更高或更低的有效刚度，并且因此接合部92将需要优化的角度，所述优化的角度与一般来自均质材料的约一百二十(120)度不同。接合部92的角度和内壁厚度将基于具体的材料性质和混合式壁结构进行优化。
参考图6，在施加外层90之后，可以将复合压力容器组件20放置在预成型的压力模具94中。一旦在适当的位置，便可以对由相应的衬里28、30、32限定的腔室40、42、44进行加压并且允许中间层84、86、88和外层90的树脂在加热下固化。进一步预期和理解的是，可以对外层应用其他固化方法，例如高压釜或烘箱。
复合压力容器组件20可以提供具有高能量储存密度的一个或多个轻质储存罐。该方法使得能够在需要的地方(例如，接合部92)容易地添加增强复合材料。混合式连续和短纤维的使用可以进一步使容器组件重量最小化。由于容器组件20处于非圆柱形形状，因此该组件将向给定空间提供最高的适形性。此外，与金属罐相比，复合结构还将提供耐腐蚀性。
虽然参考示例性实施方案描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变并且可以进行等效物替换。另外，可以应用各种修改来使本公开的教示适于特定情况、应用和/或材料而不脱离其实质范围。因此，本公开不限于本文公开的特定实例，而是包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (20)

1.一种复合压力容器组件，所述复合压力容器组件包括：
第一容器，所述第一容器包括限定第一腔室的第一衬里和基本上包封所述第一衬里的第一中间层；
第二容器，所述第二容器包括限定第二腔室的第二衬里和基本上包封所述第二衬里的第二中间层，并且其中所述第一容器和所述第二容器并排地对齐，其中所述第一中间层的一部分与所述第二中间层的一部分接触；以及
外层，所述外层接触并且基本上包封除了所述第一中间层和所述第二中间层的所述部分之外的所述第一中间层和所述第二中间层。
2.如权利要求1所述的复合压力容器组件，其中所述第一衬里和所述第二衬里中的每一者包括凸台，所述凸台具有至少一个内壁和至少一个弯曲壁，并且其中所述第一中间层和所述第二中间层的所述部分覆盖相应的内壁。
3.如权利要求2所述的复合压力容器组件，其中所述第一衬里和所述第二衬里中的每一者包括设置在所述凸台的端部处的多个端盖。
4.如前述权利要求中任一项所述的复合压力容器组件，其中所述第一衬里和所述第二衬里由可成形的结构聚合物材料制成。
5.如权利要求4所述的复合压力容器组件，其中所述第一衬里和所述第二衬里选自包括吹塑和注塑的组。
6.如权利要求1至3中任一项所述的复合压力容器组件，其中所述第一衬里和所述第二衬里是金属的。
7.如权利要求2至6中任一项所述的复合压力容器组件，所述复合压力容器组件还包括：
多个接合部，所述多个接合部设置在所述第一衬里和所述第二衬里的所述弯曲壁和所述内壁的相应端部相交处以分布应力。
8.如权利要求7所述的复合压力容器组件，其中所述多个接合部是Y形接合部并且由与所述外层相同的材料制成。
9.如权利要求8所述的复合压力容器组件，其中所述多个接合部各自包括除了120度外的并且视所述内壁和所述中间层的相邻部分的有效刚度而定的优化角度。
10.如前述权利要求中任一项所述的复合压力容器组件，其中所述第一中间层和所述第二中间层由树脂和选自包括以下各项的组的材料制成：连续纤维包裹物、卷绕长丝、自动化纤维铺放、编织物以及连续和非连续纤维的混合物。
11.如前述权利要求中任一项所述的复合压力容器组件，其中所述外层由喷涂的短切纤维和树脂制成。
12.如权利要求11所述的复合压力容器组件，其中所述中间层和所述外层的所述树脂选自包括环氧树脂和乙烯基酯的组。
13.如权利要求11所述的复合压力容器组件，其中所述中间层和所述外层包括由从包括碳、玻璃和芳纶的组中选择的材料制成的纤维。
14.一种制造复合压力容器组件的方法，所述方法包括：
用至少第一连续纤维包裹第一衬里；
用至少第二连续纤维包裹第二衬里；
将所述第一衬里和所述第二衬里并排放置，使得所述至少第一连续纤维和第二连续纤维的一部分彼此接触；以及
在除了所述部分之外的所述至少第一连续纤维和第二连续纤维上施加非连续纤维和树脂。
15.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括：
用非连续纤维和树脂填充多个Y形接合部。
16. 如权利要求14和15中任一项所述的方法，所述方法还包括：
将所述组件放置在压力模具中；以及
对所述第一衬里和所述第二衬里进行内部加压以热形成所述压力容器组件。
17.如权利要求14至16中任一项所述的方法，所述方法还包括：
对塑料进行吹塑来产生所述第一衬里和所述第二衬里。
18.如权利要求14至17中任一项所述的方法，其中喷涂施加所述非连续纤维和树脂。
19.如权利要求14至17中任一项所述的方法，其中所述非连续纤维和树脂是片状成型料。
20.一种制造复合压力容器组件的方法，所述方法包括：
用至少第一连续纤维包裹第一衬里；
用至少第二连续纤维包裹第二衬里；
将所述第一衬里和所述第二衬里并排放置，使得所述至少第一连续纤维和第二连续纤维的一部分彼此接触；
在除了所述部分之外的所述至少第一连续纤维和第二连续纤维上施加非连续纤维；
将所述组件放置在模具中；
用液态树脂注射所述模具以浸渍所述至少第一连续纤维、所述至少第二连续纤维和所述非连续纤维；以及
施加热量以使所述液态树脂固化。
CN201580084272.7A 2015-11-25 2015-11-25 复合压力容器组件以及制造方法 Pending CN108139023A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2015/062658 WO2017091224A1 (en) 2015-11-25 2015-11-25 Composite pressure vessel assembly and method of manufacturing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108139023A true CN108139023A (zh) 2018-06-08

Family

ID=54884393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580084272.7A Pending CN108139023A (zh) 2015-11-25 2015-11-25 复合压力容器组件以及制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180347755A1 (zh)
EP (1) EP3380777B1 (zh)
CN (1) CN108139023A (zh)
BR (1) BR112018008525A2 (zh)
WO (1) WO2017091224A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11137112B2 (en) 2015-11-25 2021-10-05 Raytheon Technologies Corporation Composite pressure vessel assembly with an integrated nozzle assembly
CN114667407A (zh) * 2019-08-30 2022-06-24 奈普奥私营有限公司 压力容器
CN115769018A (zh) * 2020-06-17 2023-03-07 法国全耐塑料新能源公司 具有增强元件的复合材料压力容器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2623549A (en) * 2022-10-19 2024-04-24 Univ Strathclyde Pressure vessel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5577630A (en) * 1995-02-02 1996-11-26 Thiokol Corporation Composite conformable pressure vessel
WO2000005535A1 (fr) * 1998-07-22 2000-02-03 Guy Negre Reservoir de fluides, sous haute pression, notamment d'air comprime ou d'autre gaz
CN1353801A (zh) * 1999-05-03 2002-06-12 阿利安特技术系统公司 多腔压力容器的端部封盖、压力容器及装有该压力容器的机动车
CN104254437A (zh) * 2012-04-27 2014-12-31 考特克斯·特克斯罗恩有限公司及两合公司 热塑性材料的挤压吹塑成型燃料箱及其制备方法
CN107257899A (zh) * 2014-10-07 2017-10-17 联合工艺公司 复合压力容器组件及制造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5441219A (en) * 1993-05-27 1995-08-15 Martin Marietta Corporation Method for attaching metallic tubing to nonmetallic pressure vessel, and pressure vessel made by the method
US6787007B2 (en) * 2002-09-23 2004-09-07 Bechtel Bwxt Idaho, Llc Polymeric hydrogen diffusion barrier, high-pressure storage tank so equipped, method of fabricating a storage tank and method of preventing hydrogen diffusion
US7971740B2 (en) * 2004-07-06 2011-07-05 Honda Motor Co., Ltd. Pressure vessel
KR101271454B1 (ko) * 2011-02-21 2013-06-10 (주)서원에스엠 공기혼합분사를 이용한 유리섬유 강화수지 저장탱크의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 유리섬유 강화수지 저장탱크

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5577630A (en) * 1995-02-02 1996-11-26 Thiokol Corporation Composite conformable pressure vessel
WO2000005535A1 (fr) * 1998-07-22 2000-02-03 Guy Negre Reservoir de fluides, sous haute pression, notamment d'air comprime ou d'autre gaz
CN1353801A (zh) * 1999-05-03 2002-06-12 阿利安特技术系统公司 多腔压力容器的端部封盖、压力容器及装有该压力容器的机动车
CN104254437A (zh) * 2012-04-27 2014-12-31 考特克斯·特克斯罗恩有限公司及两合公司 热塑性材料的挤压吹塑成型燃料箱及其制备方法
CN107257899A (zh) * 2014-10-07 2017-10-17 联合工艺公司 复合压力容器组件及制造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李顺林，等，主编: "《复合材料结构设计基础》", 30 November 1993, 武汉工业大学出版社 *
邢丽英: "《先进树脂基复合材料自动化制造技术》", 30 June 2014, 航空工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11137112B2 (en) 2015-11-25 2021-10-05 Raytheon Technologies Corporation Composite pressure vessel assembly with an integrated nozzle assembly
CN114667407A (zh) * 2019-08-30 2022-06-24 奈普奥私营有限公司 压力容器
CN115769018A (zh) * 2020-06-17 2023-03-07 法国全耐塑料新能源公司 具有增强元件的复合材料压力容器
CN115769018B (zh) * 2020-06-17 2023-11-03 法国全耐塑料新能源公司 具有增强元件的复合材料压力容器
US12066150B2 (en) 2020-06-17 2024-08-20 Plastic Omnium New Energies France Composite pressure vessel with reinforcement element

Also Published As

Publication number Publication date
EP3380777B1 (en) 2021-10-13
EP3380777A1 (en) 2018-10-03
BR112018008525A2 (pt) 2018-10-30
WO2017091224A1 (en) 2017-06-01
US20180347755A1 (en) 2018-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11898701B2 (en) Composite pressure vessel assembly and method of manufacturing
CN108692179B (zh) 一种复合容器组件及制造方法
US10907768B2 (en) Composite pressure vessel assembly and method of manufacturing
KR102611739B1 (ko) 폴캡 강화 압력용기
CN108139023A (zh) 复合压力容器组件以及制造方法
CN108139021B (zh) 复合压力容器组件及制造方法
CN108139022A (zh) 具有集成喷嘴组件的复合压力容器组件
JP2020175564A (ja) 高圧タンクの製造方法
US11926109B2 (en) Method of manufacturing a composite vessel assembly
JP2022028240A (ja) 高圧タンクの製造方法
US10913210B2 (en) Mold-less curing method of manufacturing a composite vessel assembly
CN117651824B (zh) 加强型压力容器
KR102744010B1 (ko) 최적화된 외부 복합 구조체를 갖는 압력 용기
CN108351071A (zh) 具有集成加热元件的复合压力容器组件
BR102018002478B1 (pt) Conjunto de recipiente composto, e, método para fabricação
JP2024525825A (ja) 圧力容器のためのボスアセンブリ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180608

RJ01 Rejection of invention patent application after publication