CN116097030A - 压力容器内衬、压力容器以及方法 - Google Patents

Abstract

一种压力容器的分段式内衬，所述压力容器包括该分段式内衬以及设于该分段式内衬周围的外层，所述分段式内衬包括：至少两个内衬段，其中，每一内衬段均包括内部网络结构；以及至少两个盖帽段，其中，所述至少两个盖帽段和至少两个内衬段用于组装成所述分段式内衬。

Description

压力容器内衬、压力容器以及方法

技术领域

本发明涉及一种压力容器的内衬，包括该内衬的压力容器，以及压力容器内衬及保形压力容器的制造方法。

背景技术

作为一种可再生能源，近年来，氢在已成为具有前景的候选能源。与电池技术相比，由于氢具有固有优势，因此其在运输行业中的应用尤为受到极大关注。例如，与电池技术相比，储氢系统的加氢时间更快且重量更轻。

氢可以以下三种状态储存：借助吸附或吸收材料的固态储存；低温液态储存；以及高压气态储存。在汽车应用领域，除其他要求之外，还要求有高的体积能量密度和重量能量密度。在固态储存设备和液态储存设备中，往往需要设置温度管理及控制系统。此类系统会增大储存系统的复杂度和重量，并减小其有效能量密度。因此，压缩氢气系统成为该行业中的首选。

压缩氢气系统的储存压力极高。例如，ISO14687-2和ISO12619-1:2014标准要求的表压为700巴。其他标准要求的压力为300巴、350巴以及500巴。高压无疑能够提高压缩气体的体积能量密度以及重量能量密度。然而，在高压下，容纳压缩气体的压力容器必须进行额外加固，以确保其机械强度。此类加固往往会导致容器厚度增大，从而导致重量和总体积增大，进而可能会使得压力容器的总体能量密度有所下降。

除了氢的极高易燃性之外，高压一般还会带来重大的安全风险。在运输领域，这一风险还会因压力容器与乘客的接近程度而变得更加复杂。此外，常规压力容器基于圆柱形或圆球形设计，此类设计不但难以操作，而且容易翻滚。因此，此类形状的压力容器往往需要通过支撑结构将压力容器固定到位。

图1A所示为现有技术中的常规压力容器100。压力容器100包括由外覆物104环绕的内衬102(以虚线示出)。压力容器限定出用于容纳气体的容积106。图1B为沿AA'的截面图，该图示出了常规压力容器100的双壁结构。内衬102为非结构性构件，用于作为容纳气体的屏障。外覆物104为结构性构件，用于承受加压气体的作用力。常规压力容器100的两端一般盖有半球形端盖。图中未示出半球形端盖。在复合材料柱罐的开发中，图1A和图1B所示构造称为“III型”或“IV型”。III型柱罐的内衬102为金属类内衬，如铝或铝合金，外覆物104一般为对角包裹式纤维增强复合材料。IV型柱罐的内衬102为热塑性内衬，外覆物104为纤维增强复合材料。由于纤维的各向异性特质，绕丝工艺较为复杂，而且高度依赖于包裹角度和绕制图形。这种制造方法必然使得III型和IV型复合材料压力容器仅限于圆柱形或圆球形等简单形状。

US-A-2016061381公开一种压力容器，该压力容器具有用于降低施加于压力容器外覆物上压力的内部支撑结构。该支撑结构的内部连接件主要连接至中央支撑件。US-A-2016061381公开一种隔间式或蜂窝式设计。该设计中，将每个开孔连接至中央支撑件的开孔可限制过流能力，从而降低容器外部损坏导致的爆炸风险。

US2006/0261073公开一种压力容器内衬，该内衬包括管状主干以及封闭该主干相对两端的封头板。该内衬中设有加固壁，用于提高针对纵向作用力的抵抗强度。

发明内容

根据本发明第一方面，提供一种压力容器的分段式内衬，所述压力容器包括该分段式内衬以及设于该分段式内衬周围的外层，所述分段式内衬包括：至少两个内衬段，其中，每一内衬段均包括内部网络结构；以及至少两个盖帽段，其中，所述至少两个盖帽段和至少两个内衬段用于组装成所述分段式内衬。

所述至少两个内衬段可包括设于相对的各开口端的互锁部分，这些互锁部分在形状上既可相同也可互补。所述至少两个盖帽段可包括互锁部分，该互锁部分与所述至少两个内衬段的互锁部分在形状上既可相同也可互补。如此，所述盖帽段和内衬段即可用于通过所述互锁部分进行组装。所述互锁部分可通过粘合剂粘合和/或焊接固定到位。

每一内衬段和盖帽段均可以为单个模制件。

所述内衬段的外表面所限定的该分段式内衬的截面形状为正方形或圆角正方形中的一种。此外，也可以为其他形状。

所述分段式内衬的内部网络结构可包括：包括多个第一支撑构件的第一组支撑构件，其中，每一所述第一支撑构件延伸跨过所述内衬段的内部拐角。可选地，还包括：包括多个第二支撑构件的第二组支撑构件，其中，每一所述第二支撑构件延伸于延伸跨过所述内衬段的相邻拐角的两个所述第一支撑构件之间。可选地，还包括：包括多个第三支撑构件的第三组支撑构件，其中，每一所述第三支撑构件延伸于两个相邻第二支撑构件之间，以形成正方形或圆角正方形截面。可选地，还包括：包括多个第四支撑构件的第四组支撑构件，其中，每一所述第四支撑构件径向延伸于所述内衬段的内表面所限定的面与所述第三组支撑构件形成的所述正方形或圆角正方形的顶点之间。可选地，其中，所述第四组支撑构件中的每一所述支撑构件将一个或多个所述第二支撑构件平分。可选地，还包括：包括多个第五支撑构件的第五组支撑构件，其中，每一所述第五支撑构件径向延伸于所述内衬段的内部拐角与一个或多个所述第一支撑构件之间。可选地，其中，所述第五组支撑构件中的每一所述支撑构件将一个或多个所述第一支撑构件平分。

所述分段式内衬的内部网络结构可一体式地形成于所述内衬段的壁体厚度内，而且可选地，其中，所述内衬段的壁体厚度沿其拐角棱最大，沿其每一面的中心最小。所述内衬段壁体厚度的变化可限定出截面形状基本上与所述内衬段壁体外表面类似的容积。所述内部网络结构可包括位于所述内衬段每一拐角棱上的一个或多个开孔。可选地，所述一个或多个开孔为部分圆周孔。

根据本发明第一方面，提供一种压力容器，包括：上述分段式内衬；以及设于该分段式内衬周围的外层。

所述外层可包括灌注树脂的编织碳纤维布或碳纤维缠绕的外覆物。

根据本发明第一方面，提供一种制造上述分段式内衬的方法，包括：注塑成型或模铸所述至少两个内衬段和所述至少两个盖帽段；以及将各段组装在一起。

将各段组装在一起可包括粘合剂粘合或焊接。

所述分段式内衬可例如通过增材制造法制造。所述分段式内衬可通过电子方式表示为设计文件的形式。设计文件或计算机辅助设计(CAD)文件为一种配置文件，该文件编码了产品形状的表面或体积构造当中的一种或多种。也就是说，设计文件代表产品的几何形状安排或形状。

一旦获得设计文件后，可将设计文件转换成一组计算机可执行指令，这些指令在由处理器执行时，使得处理器控制增材制造设备根据设计文件中指定的几何形状安排制造产品。所述转换操作可将设计文件转换成待由增材制造设备依次形成的片或层。所述指令(也称几何形状代码或“G码”)可针对特定增材制造设备进行校准，并且可精确指定制造过程中每一阶段所要形成的材料位置和材料量。

增材制造设备可根据所述计算机可执行指令进行控制，以指示该增材制造设备打印出内衬的一个或多个部分。这些部分既可打印为已组装的形式，也可打印为未组装的形式。例如，内衬各段可(作为一组未组装部件)分别打印，然后将其组装在一起。或者，不同部分也可以以已组装的形式打印。

附图说明

以下结合附图，仅以举例方式描述本发明的一些实施方式。附图中：

图1所示为现有技术中已知的一种例示压力容器；

图2A为一种例示内衬的透视示意图；

图2B为一种例示内部网络结构的示意图；

图3A为一种例示压力容器的透视示意图；

图3B为图3A压力容器的平面示意图；

图4所示为一种例示压力容器的模拟结果；

图5所示为一种例示内部网络结构；

图6A至图6D所示为一种内部网络结构的例示中央部分；

图7所示为一种例示保形压力容器；

图8所示为一种例示内部网络结构；

图9所示为一种例示内部网络结构；

图10所示为一种例示内部网络结构；

图11所示为一种例示内部网络结构；

图12所示为一种例示内部网络结构；

图13A和图13B所示为一种分段式内衬；

图14A和图14B所示为一种压力容器的模拟结果；

图15A至图15D所示为一种例示内部网络结构；

图16所示为一种例示内部网络结构；

图17A至图17C所示为内衬段之间的互锁配接装置。

具体实施方式

本发明提供一种解决现有技术的上述一项或多项问题的内衬和压力容器。本发明还提供一种分段式内衬和分段式压力容器。

图2A所示为本发明圆柱形压力容器的一种例示内衬200。该内衬包括外表面202，该外表面环绕由相互连接的支撑构件构成的内部网络204，下称“内部网络”204。为了清楚起见，图示实施例中未示出圆柱形压力容器外表面202的端部。

本发明内衬200具有多种功能。内衬200的外表面202的功能在于基本上不允许压力容器内容纳的气体渗透而过，而内衬200的内部网络结构204的功能在于向压力容器壁202，302提供支撑。如此，与如图1内衬等常规设计相比，本发明内衬200能够在容纳加压气体的同时，减小压力容器壁202，302的应力。这一结果已通过可行性模型得到验证，下文将对此进行详细描述。

内衬200的内部网络204以及外表面202限定出用于容纳流体的容积206。优选地，容积206内部互通。本领域技术人员应该理解，在一些实施例中，所述流体包括加压气体，如氢气、氮气、氧气、沼气、天然气、氨气或任何其他气体。本领域技术人员应该理解，在其他实施例中，所述流体包括加压液体，如液氢、液氮、液氧、液态沼气、液氨、液态天然气或任何其他加压液体。对于后一情形，不言而喻的是，可以在相应压力/温度相图定义的任意压力和温度下形成以液态储存的气体。

内衬200的外表面202包括用于仅以可忽略不计的泄漏量容纳所盛流体的材料。也就是说，该材料几乎不允许所盛流体渗透而过。例如，如果所述流体为加压氢气，则内衬不允许氢气渗透而过。因此，外表面的功能与常规压力容器的内衬102类似，但不完全相同。

优选地，内部网络204和外表面202形成一体。也就是说，内部网络204和外表面202形成为单个部件。在其他实施例中，内部网络204和外表面202可分别单独形成，并通过连接步骤组合在一起。

图2B为图2A所示由相互连接的支撑构件204构成的内部网络的部分放大图。如图2所示，内部网络204为四面体或金刚石立方晶格结构。参考图2A和图2B，该内部网络例如包括如下特征：

·由在第一组接触点处与外表面202键合或以其他方式永久性机械

接触的一个或多个构件208组成的第一组构件；

·由在第二组接触点处与外表面202键合或以其他方式永久性机械

接触的一个或多个构件208组成的第二组构件；

·其中，分别由一个或多个构件208组成的第一和第二组构件与由一个或多个构件208组成的第三组构件键合或以其他方式永久性机械接触，其中，外表面202上的第一组接触点和外表面202上的第二组接触点之间存在连续路径；以及

·其中，分别由一个或多个构件208组成的第一、第二及第三组构件形成周期性或准周期性晶格结构。

图2B所示内部网络结构204为基于四面体(金刚石立方)结构的三维周期性结构。该周期性结构的形式不限于此。按照发明人的设想，内部网络204的具体晶格结构可随操作要求而变。内部网络结构204可扩展至任何形式的布拉维(Bravais)晶格，如三斜晶格、单斜晶格、斜方晶格、四方晶格、立方晶格、三方晶格及六方晶格当中的任何一种。其中，在适用情况下，这些结构的底心、体心及面心形式也处于设想范围内。如此，第一类内部网络结构204模仿自然界中已知的物理原子结构。

支撑构件208可以为支撑杆、支撑片、支撑板、支撑面板等，而且可包括一个或多个开孔。这些开孔可以为在支撑构件208内限定出开口的通孔，也可为支撑构件边缘上的开孔。在后一情形中，所述开孔使得支撑构件208的外侧部分比例发生改变。支撑构件208的长度和宽度取决于内部网络结构204的尺寸和几何形状、内衬200外表面202的几何形状、内部压力以及晶胞尺寸。在图示实施例中，支撑构件208的尺寸为1mm及40mm。

图3A所示为一种例示压力容器300。压力容器300包括容纳于外覆物302内的内衬200。例示压力容器300用于在高压下操作，所述高压例如为300巴以上或350巴以上，譬如500巴或700巴以上。压力容器300的例示尺寸如下：半径50～250mm；长度250～2000mm。

由相互连接的支撑构件构成的内部网络204为压力容器300提供结构增强效果，从而在实现一种提高压力容器表压的途径的同时，还有可能改善压力容器，尤其汽车应用中储氢容器的重量能量密度和/或体积能量密度。

在操作过程中，或者当压力容器300至少部分充入加压气体时，加压气体会在压力容器壁202，302上施加静水压力。一般情况下，该静水压力大于外部压力(压力容器外部的压力)，因此对压力容器产生外推作用力。根据牛顿第三定律，在平衡状态下，为了抵消所述内部静水压力，压力容器必须施加与该静水压力大小相等且方向相反的作用力。这一恢复力由弹性应变产生，而该弹性应变又会导致压力容器壁202，302产生内部应力。在表压大于零的情况下，所述弹性应变为拉伸应变。当内部压力增大时，压力容器壁202，302的拉伸应力随之增大，直至构成压力容器壁202，302的材料塑性失效，或以其他方式失效。在压力容器，尤其用于容纳氢气等高度易燃气体的压力容器技术领域，不允许形成塑性或发生塑性失效。出于这一原因，压力容器仅在弹性范围内操作，而且对于本申请的下文而言，这表示，外覆物302须在弹性范围内操作。

如上所述，内部网络204包括：分别由在第一和第二组接触点处与外表面202键合或以其他方式永久性机械接触的一个或多个构件208构成的第一和第二组构件；以及通过与第三组构件208机械连接而限定于第一和第二组接触点之间的连续路径。在该情形中，加压气体施加的静水压力还施加至内部网络104上。对于远离内衬200外表面202的内部网络204区域(即边缘效应可被忽略的区域)而言，内部压力向构成内部网络204的构件208施加静水压缩应力。然而，与此同时，内部压力向压力容器壁202，302施加使其膨胀的作用力，而内部结构204也必须相应地通过弹性应变发生膨胀。取决于内部压力的大小以及内部网络204的结构，应力张量分量的总和可以为张力，从而提高压力容器壁202，302的有效刚度。相应地，由于部分弹性应变被内部网络结构204“吸收”，因此压力容器壁202，302的弹性应变减小。进一步地，由于可假设压力容器壁202，302的刚度不变(处于弹性范围内)，在给定的内部压力下，压力容器壁202，302的应力减小。如此，可以在不增大外覆物302厚度的情况下，提高压力容器300的内部压力。

需要强调的是，为了使内部网络结构204的构件208发生弹性应变和应力，与压力容器的外覆物302相比，构件208受到一定的约束。也就是说，内衬200外表面202上的第一组接触点当中的至少一点与第二组接触点当中的至少一点之间存在连续路径304。此类路径304示于图3B(示意图，且未按比例绘制)。如此，构件208能够通过散去应变(并从而散去应力)而使压力容器300外覆物302中应力以所需方式减小，而非随外覆物302自由移动。

图3A所示压力容器300用于可行性研究，以展示上述应力减小原理。

该可行性研究为在ANSYS软件包中进行的模拟，其中，做出如下假设：

·刚度保持不变；

·线性弹性材料模型；

·不考虑瞬态或惯性效应；

·内部网络结构204、外表面202以及外覆物302之间的接触点传递负荷力；以及

·压力容器内存在内部压力(外部压力设为零，即压力为表压)。

在可行性研究中，以下参数设为常数：

·圆柱形压力容器的半径为0.1米；

·圆柱形压力容器的长度为5个“晶格图案”单元；

·内部网络结构204和外表面202的杨氏模量、泊松比及密度分别为3.5GPa、0.35及1150kgm^-3(与热塑性塑料一致)；

·外覆物302的杨氏模量、泊松比及密度分别为90GPa、0.05及1900kgm^-3(与特性均匀且各向同性的碳纤维一致)；

·构件208的宽度；以及

·内部网络结构204采用周期性金刚石立方结构模型，该金刚石立方结构的每一重复单元构成一个“晶格图案”单元。

在可行性研究中，通过变化以下参数，形成不同构造的压力容器300：

·构件208的长度；

·碳纤维外覆物302的厚度；

·内衬200外表面202的厚度；以及

·圆柱形压力容器300的内部压力。

每一构造的参数值示于表1。

图4所示为每一构造相对于X₇的应力/应变减小百分比(y轴)结果。X₇为常规“IV型”压力容器。主要结果总结如下。

·从X1～X3及X4～X6可见，增加内部网络结构可降低外覆物302和内衬200外表面202的环向应力，且减小这些部件202，302的径向变形。

·X1与X2相比可见，增大构件208的长度可降低应力/应变减小量。

·X1与X3相比可见，增大外覆物302厚度可降低外覆物302及内衬200外表面202环向应力的减小量，但会增大径向变形的减小量。

·X3与X5相比可见，增大内衬200外表面202厚度可增大外覆物302环向应力的减小量，但降低内衬200外表面202环向应力的减小量。也就是说，增大外表面202厚度可减小外覆物302的环向应力，但增大外表面202的环向应力。

·X3与X5(70MPa)相比可见，在弹性范围内，压力的增大并不会显著影响应力/应变减小量。

表2和表3所示为每一种压力容器构造模型中部件质量和体积的贡献量。

表4所示为35MPa表压下内衬200外表面202以及外覆物302的最大径向变形量和平均环向应力计算结果。

通过比较表2至表4中X1与X0的结果以及X3与X7的结果，可以估算内部网络结构204对重量能量密度和体积能量密度的影响。为了清楚起见，X0和X7表示常规“IV”型复合材料压力容器，X1和X3具有分别等效的物理特性。其区别在于，X1和X3还包括图2B所示金刚石晶格结构，以作为内部网络204支撑结构。

X1与X0比较结果

X1比X0重大约70个百分点。X1的储气容积206比X0小大约9个百分点。X1的径向变形、外表面202环向应力及外覆物302环向应力分别减小2.4、2.3及1.8个百分点。

X3与X7比较结果

X3比X7重大约70个百分点。X3的储气容积仅为X7的91％。与X7相比，X3的径向变形、外表面202环向应力及外覆物302环向应力分别下降约3％、8.5％及6.8％。

因此，可行性研究的结果证实，内衬200使得压力容器壁202，302产生的应力和应变减小。然而，该初步研究的结果表明，图2B所示例示内部网络结构204的应力减小量并未超出质量和总储气容积206的损失量。然而，需要强调的是，以上实验数据为可行性研究，并不代表优化设计结构。无论如何，X3与X7的比较结果表明，应力减小量超出容积减小量具有极大的可能性(9％比8.5％)。

图5所示为非周期性内部网络结构500的一部分。该非周期性内部网络结构在仿生学上受自然界中的分形结构或“树状”结构的启发，但仍然包括基于图2A所示内部网络结构204的分层或渐变结构。在一些实施例中，以非周期性内部网络结构500替代压力容器300中的周期性内部网络结构204。在以所述非周期性内部结构替代图2A中的周期性内部结构204的实施例中，内衬200外表面202的形状可不一定非得为(但可以为)圆柱形或圆球形。在内衬200外表面202形状不为圆柱形或圆球形的实施例中，可采用其他形状，如扁球体、椭圆体、圆角立方体或圆角矩形立方体。一般情况下，非周期性内部网络结构500包括如下特征：

·由在第一组接触点处与外表面202键合或以其他方式永久性机械接触的一个或多个构件502组成的第一组构件；

·由在第二组接触点处与外表面202键合或以其他方式永久性机械接触的一个或多个构件502组成的第二组构件；

·其中，外表面202上的第一组接触点和外表面202上的第二组接触点之间存在连续路径，该连续路径包括一个或多个节点512；以及

·其中，局部支撑构件数量密度沿连续路径变化。局部支撑构件数量密度定义为给定局部体积内支撑构件的数目。局部体积定义为半径介于一个和五个支撑构件长度的球形体积，其中，支撑构件长度为支撑构件的最大尺寸。

内部网络结构500包括多个径向延伸支撑构件502。在一些实施方式中，径向延伸支撑构件502的数目随距压力容器的中心点504的距离增大。内部网络结构500中设置节点512的目的正在于此。在一些实施例中，压力容器的中心点504为压力容器的容积的中心504。在一些实施例中，中心点504为压力容器的质心。取决于压力容器的总体几何形状，质心与容积中心可彼此重合。

在图5所示例示内部网络结构500中，径向延伸支撑构件502的数目在内部网络结构500中的各节点512处呈阶梯状增大。各阶梯示于例示内部网络结构500的旁侧。支撑构件502数目在各节点512处以乘数因子增大。例如，图5中的乘数因子等于三。这一描述并不对乘数因子的大小构成限制。各节点之间的间隔长度等于支撑构件502的长度。

每一节点512处以乘数因子“生出”的支撑构件相互间隔一定角度。在一些实施例中，各支撑构件等角度间隔。在一种实施例中，当乘数因子为四时，各支撑构件之间的角度可以为109.5度。

如图5所示，节点512限定出离散容积506，508，510。在每一离散容积506，508，510中，构件的数量密度大致恒定。在图示实施例中，离散容积506，508，510为圆形/球形。更一般性而言，离散容积506，508，510可不为圆形。这一情形尤其为压力容器形状包含至少一条圆对称轴的情形。更一般性而言，离散容积506，508，510所限定的区域取决于压力容器的总体形状，其中，压力容器的形状可不包含圆对称轴。在此类情形中，压力容器的形状使得“事实上为”周期性的内部网络结构204中产生应力/应变分布。因此，该非周期性结构限定出“划定”应力/应变增大区域的相应容积506，508，510。如此，更一般性而言，这些离散容积506，508，510的形状类似于能够产生周期性内部网络结构204的“事实上的”应力/应变分布。因此，这些容积506，508，510限定出内部网络结构500的分层结构中的层次级别。在一种实施例中，离散容积506，508，510的数目可以为三，各容积的乘数因子可分别为1，100及1000。然而，本发明对层次级别的数目或乘数因子无任何限制。

在一些实施例中，各容积506，508，510可包括实质上为如图2所示的周期性结构内部网络结构204。在各容积之间的交界(506，508)，(508，510)处，所述内部网络结构可以为准周期性结构。在这些实施例中，支撑构件502可在每一容积506，508，510中具有不同截面。

构造这一内部网络结构500的动机在于，发明人意识到，周期性内部网络结构204中最外层的支撑构件208所发生的应力和应变大于更内层构件208所发生的应力和应变。其原因至少部分在于支撑构件208，502与内衬200外表面202的接触点处产生的局部应力集中。因此，在图5所示结构中，通过采用乘数因子大于一的节点512，增大内衬200外层202上的接触点数目。通过增大内衬200外表面202上接触点的数目，可增大负荷的总分布面积，从而减少应力集中。此外，在图5所示内部网络结构500中，通过增大周围紧邻的支撑构件502的数目，可以散去高应力/应变接触点处更为局部的应力和应变，从而将图5所示非周期性内部网络结构500的“事实上的”应力集中分布摊平。

如此可见，增大内衬200外表面202邻近区域内支撑构件502的数量密度为减少此类区域内应力集中的一种途径，而采用渐变或分层结构为实现这一点的一种途径。在渐变结构中，内部网络结构中支撑构件的数量密度可连续变化。在分层结构中，内部网络结构中支撑构件的数量密度可阶梯式变化。一般而言，可以通过使支撑构件的数量密度具有变化而散去最有可能发生失效的高应力区域的应力。数量密度可以以多种不同的方式变化，以产生渐变或分层结构。

如上所述，增加支撑构件数量密度的一种可选方式为采用乘数因子大于一的节点。如此，可以通过随距中心点504距离的增大而增大乘数因子，可以使支撑构件的数量密度产生渐进变化，从而获得支撑构件502(分支)变得越来越复杂且分布得越来越细密的“树状”结构。另一种可选方式为缩短支撑构件502的长度，以减小相邻节点之间的距离，从而增大局部节点密度。通过使距内衬200外表面202更近的支撑构件具有更短的长度，可以使支撑构件的数量密度产生渐进变化。换句话说，通过缩短支撑构件502的长度，可增加中心点504与内衬200外表面202之间的节点数，从而增加分支点。另一种可选方式为增大节点密度。另一种可选方式为增大从给定节点512分出的相邻支撑构件502之间的角度。通过改变这一角度，可以使支撑构件502所限定的连续路径更长且更为曲折盘绕，从而增大中心点506与内衬200外表面202之间的节点数。

上述(上一段落所述)可选方式还可增大局部支撑构件密度。此外，还可通过改变支撑构件502的截面(宽度和/或高度)，以使得局部支撑构件密度产生渐进变化。这一可选方式可在周期性内部网络结构204中产生渐变结构。在一些实施例中，可通过缩小支撑构件502朝向内衬200外表面202一侧的截面，使局部支撑构件密度产生渐进变化。任何上述用于增大支撑构件的数目和/或局部密度的可选方式可以任何方式进行组合。例如，当缩小支撑构件502靠近内衬200外表面202一侧的截面时，则可相应增大靠近该表面202的节点密度。

如上所述，内部网络结构204，500中支撑构件208与内衬200外表面202之间的接触点处存在应力集中分布。因此，在周期性内部网络结构204中，这些应力集中部位(内衬200外表面202的接触点)最容易发生失效，而内部网络的内部区域的总体应力较小，较不容易失效。因此，内部网络结构的内部区域至少部分在结构上为冗余区域。通过采用渐变或分层结构，可以部分消除这种结构上的冗余，从而可能同时增大压力容器300的体积能量密度和重量能量密度。提高压缩氢气等储存气体的体积能量密度和重量能量密度正是氢动力车辆等汽车应用领域的努力目标。上述渐变或分层结构在提高此类能量密度方面可能尤为有效。

一般情况下，应力/应变分布可至少随下列因素变化：支撑构件的数量密度或体积密度(局部密度)的变化方式；支撑构件208，502的长度；支撑构件208，502的截面(宽度和高度)；以及相对于外表面202形状的支撑构件208，502几何形状。

总之，与图2A所示等周期性结构相比，采用分层或渐变结构至少具有如下可能存在的优势：

·减少内衬200外表面202接触点处的应力集中(通过将负荷分散至外表面202的更大区域，并且使更大比例的支撑构件502位于此类高应力区域附近)；

·有可能减小内部结构500的总质量(通过消除最内层容积506，508中的结构性支撑构件202)；

·有可能增大给定压力下能够储存的气体总体积(通过消除或减少最内层容积506，508中的结构性支撑构件202)。

在其他实施例中，可通过在空间上改变构成内部网络结构204，500的材料的刚度或其他机械特性，进一步“摊平”内衬200的内部网络结构204，500的外缘处的“事实上的”应力/应变分布。与图5中通过沿朝向内衬200外表面202的方向增大支撑构件502的数目而提高此类区域附近的内部结构500有效刚度的原理类似，还可通过在空间上改变构成网络500的材料，控制内部结构500的刚度。也就是说，每一核心容积506，508，510均可含有具有给定柔顺性的材料。不同核心容积506，508，510的柔顺性可不同——沿朝向外表面202的方向增大。经设想，此类柔顺性渐变可与周期性或非周期性渐变或分层的内部结构204，500构造组合使用。内部网络结构204，500中的此种材料刚度变化还可进一步增大储存气体的体积能量密度和重量能量密度。

图6A至图6D所示为用于实现图5所示非周期性结构500当中的一种或多种的压力容器的中心点504处的例示结构。类似地，所得的每种周期性结构500均设想为用于替代图2所示内衬的周期性结构204。

在图6A中，非周期性内部网络结构500的中央部分601包括位于第一非周期性结构500的根部602与第二非周期性结构500的根部603之间的连接面605。一般而言，非周期性结构500的根部为可供构成支撑构件502所形成的所有连接路径的点或支撑构件502。在一些实施例中，连接面605由将第一非周期性结构的根部602与另一根部603抵接的机械结构形成，并限定出键合界面。在其他实施例中，第一和第二非周期性结构包括一体成型部件，而且连接面605构成根部602，603的相交面。在这些构造中，如果第一和第二非周期性结构相同，则连接面可构成对称面。在其他实施例中，包含根部602，603的非周期性结构可不相同。

在图6B中，非周期性内部网络结构500的中央部分610包括供非周期性网络结构500的一个或多个根部612机械连接或抵接的盘体或板体611。在一些实施例中，根部612和盘体611构成一体成型部件。在其他实施例中，构成非周期性结构500和盘体611的根部612分别单独制造，并通过机械连接工艺连接在一起。在一些实施例中，盘体611还包括一个或多个开孔613。这些开孔减小了中央部分610的总质量，且增大了用于容纳气体的总容积。

在图6C中，内部网络结构500的中央部分620包括供一个或多个根部622机械连接或抵接的球体621、圆柱体或扁球体。在一些实施例中，根部622和球体621构成一体成型部件。在其他实施例中，构成非周期性结构500和球体621的根部622分别单独制造，并通过机械连接工艺连接在一起。在一些实施例中，球体621还包括一个或多个开孔623。这些开孔减小了中央部分620的总质量，且增大了用于容纳气体的总容积。

中央部分610，620的其他形状，如椭圆体或变形圆柱体，也在设想范围之内。中央部分610，620形状的所有此类普通变形形式均处于本领域技术人员的认知范围内。

在图6D中，内部网络结构500的中央部分630包括供一个或多个根部632机械连接或彼此抵接的环体或环形中央支撑构件631。在一些实施例中，根部632和中央支撑构件631构成一体成型部件。在其他实施例中，构成非周期性结构500和中央支撑构件631的根部632分别单独制造，并通过机械连接工艺连接在一起。如图所示，环形中央支撑构件631限定出环孔633。该孔减小了中央部分的总质量，且增大了供根部632与中央部分630机械键合或抵接的表面积/容积之比。

图7所示为例示保形压力容器700。保形压力容器700可具有设计为与所需空间匹配的一般形状。也就是说，传统压力容器的形状固定为圆柱体或圆球体，但对于保形压力容器700而言，形状为可供控制的参数，而且设想为可由压力容器待在操作过程中置于其内的空间固定。例如，在汽车应用技术领域，保形压力容器可设计为与车辆内的任意空间相匹配。在一些实施例中，取决于操作环境中的可用空间，保形压力容器700可以为圆柱形或圆球形容器。

压力容器700包括外覆物302和内衬200。内衬200包括具有图6A至图6D所示中央部分601，610，620，630当中任何一种的非周期性内部网络结构500。在此类实施例中，内衬200外表面202的形状基本上与外覆物302形状对应。如上所述，内衬200通过基本上不允许加压气体渗透而过的外表面202层而容纳加压气体，且通过内部网络结构500的结构设计减小压力容器300外覆物302的应力。该例示保形压力容器用于在高压下操作，所述高压例如为300巴、350巴、500巴或700巴。保形压力容器700的例示尺寸为处于50～2000mm范围内的宽度、长度和高度。保形压力容器700的总体宽度、长度及高度可由特定用途限定，例如由车辆内的可用空间限定。在一些情形中，压力容器300，700的总体尺寸还可能受制造方法的限制。例如，在一些增材制造方法中，部件的物理尺寸可能受限于设备的物理尺寸或工作区域的物理尺寸。例如，在光聚合(如大桶光聚合)等立体光刻方法中，常规系统在体积上受限于树脂容器或大桶的尺寸。出于这一原因，尺寸大于500mm的大型压力容器300，700可能需要通过注塑成型等常规方法制造。

由于非周期性内部网络结构可以散去应力集中，因此可以采用非常规形状的压力容器700。由于非常规形状的压力容器700可根据操作环境要求定制，因此可将压力容器700制成保形压力容器。按照本领域技术人员的现有认知，不应采取“拐角状”的结构特征702。这是因为，这些特征会引入令人不可接受的应力集中，从而会导致灾难性事故。然而，上述非周期性内部网络结构能够散去此类应力集中，并允许制成包括不规则形状在内的保形压力容器，以例如与车辆的内部空间相匹配。如上所述，通过增大高应力区域附近的支撑构件502的数量密度，可以散去此类应力集中。一般而言，此类应力集中发生于具有最小有效曲率半径的区域周围。因此，增大具有较小有效曲率半径的区域附近的支撑构件502的数量密度似乎为一种减小应力集中影响的合理途径。然而，例如如下文中图14B所示，应力集中还可发生于内衬表面的其他部分(这些部分可不具有较小的有效曲率半径)，如各面的中心区域。应力的最大值源自于非圆形截面内衬的应力及应变模式(例如由弯曲应力、环向应力、拉伸应力的集中所致)。对于此类具有更高应力的区域，可以令内部网络结构向其提供更大的支撑力。此类高应力/应变区域的确切位置取决于内衬的截面形状。上述支撑结构用于通过将部分应力/应变分散于内部网络结构内(例如，通过控制此类高应力区域附近的局部刚度，或增大支撑结构内构件的数量密度，或通过本文所述的任何其他方式)而减轻此类应力集中区域的应力。如此，通过内部网络结构内应力的重新分布，可减小此类区域的最大应力及应变。

根据定义，能将圆柱形压力容器包于其内的立方体必然具有更大的容积。因此，立方体保形压力容器700具有用于容纳加压气体的额外容积。在实际使用中，虽然会损失一定的容积增大效果，但是可将压力容器700的拐角部分圆化，以减少应力集中。在该情形中，立方体形状的保形压力容器所实现的容积增大效果仍并非可有可无。举例而言，对于标称截面积为1×1且标称长度为3的矩形立方体而言，与能够包于该立方体内且两端均设置半球形端盖的最大圆柱形压力容器相比，该矩形立方体的容积增大38％。因此，此类保形压力容器为能量储存技术领域提供了一种增大压力容器重量能量密度及体积能量密度的可行途径。

内部网络结构204，500还可提高发生灾难性事故(如车辆碰撞)时的安全性。在常规压力容器100情况下，一旦外覆物104受损，则加压气体会因爆炸而从容器中快速释放。这种快速释放会对压力容器产生非常大的作用力，往往会导致压力容器获得动能，并最终事实上变成一颗炮弹。与此相比，在压力容器具有内部网络结构204，500的情况下，由于内部网络结构的容积内部互通且形成曲折盘绕的路径，因此使得加压气体的释放速度降低。通过这种方式，当压力容器受损后，气体会以更慢的速度释放。通过延长气体释放所需的总时间，可以减小这一过程中产生的总作用力，并降低压力容器导致损害的几率。此外，在灾难性事故中，常规圆柱形压力容器的破裂机制与本申请中描述的压力容器300，700不同。在常规圆柱形压力容器的情形中，外覆物104的破裂面通常直接沿容器的纵轴延伸，而且蔓延速度较快，从而导致单次爆炸。与此相反，在内衬200含有内部网络结构204，500的压力容器的情形中，故障以更为可控的方式发生——气体以按顺序发生的多个阶段释放。与汽车防撞缓冲区通过塑性变形耗散能量的方式一致，在破裂的初始阶段，内部网络结构204，500能够消散外覆物302中蓄积的部分弹性/塑性能量，从而使破裂的蔓延速度变慢(此外，由于容器内压力的释放，此过程甚至可能以稳定的方式进行)，并使得能量通过依次发生的破裂阶段以比常规情形更慢的速度释放。如此，使得本发明内衬的安全性进一步提高。

与常规的圆柱形或圆球形压力容器相比，保形压力容器至少具有如下优点：

·更不易翻滚；

·无需额外的支撑结构或外覆物来防止此类翻滚；

·具有增大重量能量密度的可能性(考虑其支撑结构)；

·具有增大体积能量密度的可能性(考虑其支撑结构)；

·能够堆叠设置，从而节省空间；

·能够定制设计，从而“符合”受限空间的要求；以及

·在灾难性事故(如碰撞事故)发生时，有可能实现更高的安全性。

一般情况下，保形压力容器700的内部网络结构为渐变结构。在其他实施例中，渐变可以为阶梯状渐变，从而形成分层结构。“拐角状”结构特征702附近区域703内支撑构件502的数量密度、角度、宽度、长度及几何形状与远离此类结构特征702的区域704不同。经设想，在必要时，可在此类区域702，703之间设置第三区域，以确保此类区域702，703的相互“匹配”。此类区域可限定出分层系统的不同层次级别。在一些实施例中，上述特性可在区域702，703内连续变化。在其他实施例中，上述特性在区域702，703内保持恒定，此两类区域702，703之间设置将两者连于一起的连接区域，上述特性在该连接区域内连续变化。

在一些实施例中，根部612，622位于中央部分的盘体/球体611，621上，以将该分层非周期性结构引向具有局部更高应力/应变的区域702。

经设想，此类此类区域703，704由应力阈值限定。也就是说，针对给定表压，“事实上的”周期性结构202内的应力分布可通过计算获得。“事实上的”周期性结构的应力大于给定阈值的部分构成区域703。在一些实施例中，所述应力可以为冯·米塞斯(Von Mises)应力或特雷斯卡(Tresca)应力，而上述阈值为构成“事实上的”周期性结构202的材料的屈服应力。此外，如果所述应力低于第二阈值(如预先确定的所述屈服应力的一部分)时，则其限定出另一区域。在一些实施例中，区域704内的应力小于第一阈值。在其他实施例中，区域704内的应力小于第一和第二阈值。根据以应力限定的此类区域，可对非周期性结构500的结构进行调整，以使能够更佳地散去更高的应力。例如，根据发明人的设想，可采用非周期性结构500实现这一效果。非周期性结构500的确切形式和结构可通过对上述应力区域703，704进行迭代计算且对该结构进行相应修改的方式得到优化。经设想，此类优化能够针对给定的外部形状和表压，最大程度地减小质量或容积。

参考图7，保形压力容器的非圆形截面限定出另一区域705，该区域为与常规圆形截面压力容器相比能够充入加压气体的额外容积。在常规设计中，区域705应对应于不用于盛放气体的支撑结构。通过这种方式，保形压力容器700有可能会实现体积能量密度的增大。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，可能存在无数种内部网络结构204，而“实际”采用哪种设计是一项取决于操作条件、环境、制造路线及此类路线的商业成本的复杂问题。由于这些设计必然存在的可变性，因此不可能将其以书面形式全部涵盖。上文中已详细描述了内部网络结构204的一般用途及作用，本领域技术人员根据本文描述应该理解的是，上述具体设计并不构成限制。

图8至图12所示为一些其他例示内部网络结构800，900，1000，1100，1200。在一些实施例中，这些附图中示出的例示内部网络结构800，900，1000，1100，1200仅代表内部网络结构的一部分。一般而言，通过扩展内部网络结构800，900，1000，1100，1200的相应图案，可以增大内部网络结构800，900，1000，1100，1200的径向尺寸。

内部网络结构800，900为内部网络结构500的改进形式。在这些非周期性结构中，内衬200外表面202附近的区域具有更大的支撑构件密度。在内部网络结构800，900中，通过调节支撑构件502的长度，增大支撑构件的密度。通过这种方式，可获得曲折盘绕且相互连接的结构。内部网络结构900尤其示出了缩短支撑构件502长度对局部支撑构件密度的作用。如此类结构800，900所示，离内衬200外表面202越近，局部支撑构件密度越大。换句话说，距内衬中心点504的距离越远，局部支撑构件密度越大。

在例示内部网络结构1000中，支撑构件502在每一节点512处得到加固。在每一节点512处进行加固的动机在于，防止此类节点512处发生过早失效。显然，由于每一节点用于将给定应力状态的一个支撑构件502连接至另一支撑构件502，因此节点512处的应力状态(冯·米塞斯应力)可更为复杂且总体上更大。通过加固内部网络结构1000内的支撑构件502，可使得此类节点512承受更大的应力。节点512当中的一部分可与内衬200的外表面202相接触。在一些实施例中，加固可包括改变支撑构件的厚度和/或宽度，上述任何其他内部网络结构204，500，800，900同样如此。在其他实施例中，构成加固节点区域的材料可比支撑构件502的其与部分具有更大的刚度和/或更大的屈服应力。相应地，加固节点区域可由不同材料制成，或者可含有不同比例的加固填料。

内部网络结构1100为网络结构204，502，800，900，1000，1200的另一种实施例。在该实施例中，互通容积206并不由支撑构件502限定，而是由内部体1102中的一系列“气泡”1101或相互连通的开孔限定而成。气泡1101形成于内部体1102中。内部体1102可替代图2中的内部网络结构204。此类“气泡”1101可形成晶格排列结构，如上文所述的任何布拉维晶格结构。也就是说，气泡1101周期性排列，而且事实上处于布拉维晶格的晶格点上。在一些实施例中，气泡由额外的气泡通道相互连通(图中未示出)。在其他实施例中，对于加压气体而言，内部体1102可基本上为多孔结构。例如，作为分子最小的气体，氢气可以相对不受阻碍地扩散通过多孔内部体1102。或者，“气泡”1101可形成能够纳入保形压力容器700内的非周期性结构或渐变结构。在这些实施例中，保形压力容器700的外覆物302附近(如图7中的区域703)可具有更小的局部气泡体积密度，以散去该区域的应力集中。更一般性而言，从内部体的中心点1103至外覆物302附近区域，局部体积密度可在内部体1102内连续变化，或者呈阶梯状变化。在进一步的其他实施例中，局部气泡密度可基本均匀分布或呈伪随机分布。

气泡内部网络结构1100具有以下一项或多项特征：

·内部体1102包括一个或多个开孔1101；

·所述一个或多个开孔1101限定出容积；

·所述容积用于容纳加压气体，该气体能够经扩散通过内部体或扩散通过所述一个或多个开孔1101之间的一个或多个互连通道的扩散过程，

从一个气泡传递至另一气泡。

在一些实施例中，内部网络结构1100可包括泡沫状结构。该泡沫状结构可优选为开孔结构。也就是说，内部网络结构1100中的一个或多个气泡1101当中的各个气泡均相互连通。

内部网络结构1200为另一例示支撑结构设计。内部网络结构1200包括一个或多个径向延伸支撑构件502，支撑构件502包括一个或多个开孔1201。此类开孔1201确保支撑构件502之间容纳气体的容积相互连通。在一些实施例中，径向延伸支撑构件502可以为支撑片、支撑板、支撑杆或支撑面板。图6中的任何中央支撑结构均可与此类型的内部网络结构相结合。

对于上述任何一种内部网络结构204，500，800，900，1000，均可通过以下至少一个或多个过程步骤，确定其优化结构。该优化结构进可针对给定表压，最大程度增大压力容器的重量能量密度、体积能量密度或质量。在下述实施例中，采用迭代方法最大程度减小优化内部网络结构的质量。1)确定包括压力容器工作表压及总体形状和尺寸在内的操作条件和环境。

2)确定支撑构件208的形状。在一些实施例中，支撑构件208可以为支撑杆、支撑片、支撑板、支撑面板等，而且可包括一个或多个开孔。

3)确定支撑构件208的尺寸，确定压力容器外覆物302的厚度，以及内衬200外表面的厚度。该厚度可根据这些部件的成本与内部网络结构204成本的比较结果预先设定。这些厚度应该小于同样工作表压下相应常规压力容器100的相应厚度。

4)根据任何布拉维晶格类型，计算周期性内部网络结构204的质量和容积。布拉维晶格的选择预计会对优化结构与其他结构的总体比较结果具有影响。其中，可对不同布拉维晶格类型进行比较研究。

5)在一种实施方式中，在有限元模型模拟软件包中生成弹性范围内的模型。

6)将模型网格化，并施加任何有关的边界条件。

7)计算压力容器的包括压力容器壁202，302和支撑构件208在内的所有元件的应力和应变。

8)判断压力容器的外覆物302是否屈服(应力高于屈服应力)。如果未发生屈服，则减小厚度后，重复步骤4)。

9)计算应力和应变处于弹性范围内且应力小于屈服应力乘以“f”的“事实上的”容积，其中，“f”小于1。

10)计算应力和应变大于屈服应力的“事实上的容积”。如果无任何应力大于屈服应力的容积，则增大支撑构件208的尺寸(以减小支撑构件密度)后，重复上述步骤3)。

11)在应力和应变大于屈服应力的“事实上的容积”的情况下，通过“k1”因子增大支撑构件密度，其中“k1”大于1。其中，可通过在内部网络结构204的每一适用节点处，将所述乘数因子增大至最接近整数，增大支撑构件密度。如上所述，还可通过其他方式增大支撑构件密度。上述任何方式均可用于内部网络结构的迭代计算。

12)在应力和应变大于屈服应力的“事实上的容积”的情况下，通过“k2”因子减小支撑构件密度，其中“k2”大于1。其中，可通过在内部网络结构204的每一适用节点处，将所述乘数因子减小至大于零的最接近整数，减小支撑构件密度。如上所述，还可通过其他方式减小支撑构件密度。上述任何方式均可用于内部网络结构的迭代计算。

13)以修改后的结构替代布拉维结构后，自步骤5)开始重复，直至支撑构件208和压力容器外覆物302不再发生屈服，且质量和/或容积得到最大程度的减小。为了避免疑义，步骤12)用于增大质量且减小容积，而步骤13)用于减小质量且增大容积。由此可知，每次迭代均可增大或减小质量和容积。

本发明可概括为如下编号条项：

1.一种压力容器的内衬，所述压力容器包括所述内衬以及设于该内衬周围的外层，所述内衬包括：限定出封闭容积的表面；以及设于所述封闭容积内的内部网络结构，其中，所述内部网络结构包括限定出连续路径的多个连接支撑构件。所述内衬可减小传递至所述压力容器外层内的环向应力，并形成不允许所述压力容器内容纳的气体渗透而过的屏障。通过将所述内衬纳入所述压力容器，可提高该压力容器的重量能量密度和体积能量密度。所述内部网络结构可基于周期性结构或非周期性结构。

2.条项1的所述内衬，其中，所述内衬表面及内部网络结构限定出用于容纳流体的互通容积。

3.条项1至2当中任何一项的所述内衬，其中，所述连续路径包括一个或多个节点，所述节点限定出供一个支撑构件连接至至少一个其他支撑构件的点，从而使得所述至少一个其他支撑构件的数目限定出乘数因子。多个接触点可与所述内衬相对两侧的内衬表面相接，此类接触点通过所述连续路径当中的一条或多条彼此机械连通。

4.条项3的所述内衬，其中，所述乘数因子为常数。此外，所述乘数因子也可变化。

5.条项1至4当中任何一项的所述内衬，其中，所述内部网络的有效刚度沿所述连续路径变化。

6.条项5的所述内衬，其中，通过改变沿所述连续路径的局部支撑构件数量密度，控制所述内部网络有效刚度的变化。

7.条项6的所述内衬，其中，通过改变下列各项中的任何一项或其任意组合，控制所述局部支撑构件数量密度的变化：

i)所述连续路径中相邻节点之间的距离；

ii)所述一个或多个节点的所述乘数因子；以及/或者

iii)每一节点处所述至少一个支撑构件之间的角度。

由于所述局部支撑构件数量密度可以控制，因此所述内衬表面上的接触点数目可以控制。所述接触点数目可决定给定表压下此类接触点处形成的应力集中的大小。

8.条项5的所述内衬，其中，通过改变构成所述支撑构件的材料组成和/或材料，控制所述内部网络有效刚度的变化。

9.条项5的所述内衬，其中，通过改变所述支撑构件的截面积，控制所述内部网络有效刚度的变化。

10.条项5至9当中任何一项的所述内衬，其中，距所述内衬表面越近，所述内部网络沿所述连续路径的有效刚度越大。从所述内部网络结构中心至所述内衬表面上的接触点，有效厚度可呈阶梯状、伪连续式或连续式增大。

11.条项5至10当中任何一项的所述内衬，其中，距所述内衬表面区域越近，有效曲率半径越小，所述内部网络沿所述连续路径的有效刚度越大。

12.条项10或11的所述内衬，其中，增大所述内部网络沿所述连续路径的有效刚度包括以下当中的一者或多者：

i)减小所述连续路径中相邻节点之间的距离；

ii)增大所述一个或多个节点的乘数因子；

iii)增大每一节点处所述至少一个支撑构件之间的角度；

iv)增大所述组成中具有更高刚性的材料的比例；

v)增大所述支撑构件的截面积。

13.条项1至12当中任何一项的所述内衬，其中，该内衬包括聚合物、陶瓷、金属或其复合物。所述内衬可以为单个部件或一体成型部件。

14.条项1至13当中任何一项的所述内衬，其中，所述内部网络结构包括作为填充材料的石墨烯。所述填充材料可用作钢化填料成分。

15.条项1至14当中任何一项的所述内衬，其中，所述表面的形状为圆柱体、球体、扁球体、椭圆体、圆角正方体或圆角矩形立方体之一。所述内衬的形状可设计为在以下各项之间的权衡取舍上达到最优：减小所述内衬的额外质量；减小所述压力容器外层的应力；以及减少形成于所述内衬表面上的应力集中。其中，可采用计算机实现的方法实现这一目的下的优化。该方法可以为迭代方法。所述内衬的形状可设计为与操作环境内的特定空间相匹配。

16.一种压力容器，包括：条项1至15当中任何一项的所述内衬；以及设于该内衬周围的外层。

17.条项16的所述压力容器，其中，所述内衬的容积用于容纳流体，该流体包括压缩气体或液体。所述压力容器的表压可大于300巴、350巴、500巴或700巴。

18.条项17的所述压力容器，其中，所述流体包括氢气、氮气、氧气、天然气、甲烷、氨气、沼气、液氢、液氮、液氮、液态天然气、液氨、液态甲烷或液态沼气之一。

19.条项16至18当中任何一项的所述压力容器，其中，所述外层包括灌注树脂的编织碳纤维布。所述纤维可以为碳纤维。

20.一种增材制造条项1至15当中任何一项的所述压力容器的内衬的方法，包括以下任何一种方法：大桶光聚合；材料喷涂；粘结剂喷涂；直接金属激光烧结；选择性激光烧结；选择性激光烧结；多射流熔融；熔融沉积成型；注塑成型；或失蜡模铸。

21.一种通过以下任何一种方法在包括内部网络结构的内衬周围施加外层而制造具有所述内衬的条项16至19当中任何一项的所述压力容器的方法：树脂灌注；低温模压成型；绕丝；或真空辅助树脂传递模塑。

22.一种计算机程序，包括计算机可执行指令，所述指令在由处理器执行时，使得所述处理器控制增材制造设备制造条项1至15当中任何一项的所述内衬。

23.一种根据条项22的增材制造方法，该方法包括：获得表示产品几何形状的电子文件，其中，所述产品为根据条项1的内衬；以及控制增材制造设备根据所述电子文件中指定的几何形状以一个或多个增材制造步骤制造所述产品。

本发明还涉及一种分段式内衬以及包括该分段式内衬的分段式压力容器。

分段式压力容器100的总体尺寸和形状可根据操作要求变化。总体而言，分段式压力容器100的尺寸可处于50～2000mm范围内，分段式压力容器100的形状可例如构造为与车辆内的任意空间相匹配，或者在形状上构造为可实现堆叠排列。因此，分段式压力容器100可称为“保形压力容器”。

分段式压力容器1300包括外覆物102以及多个互锁内衬段1302，1304，1306，这些内衬段在连接于一起时形成置于外覆物102内的分段式内衬1300的外表面202。内衬段分为如下三种：中央段1302；盖帽段1306；以及中间段1304。

每一种此类内衬段1302，1304，1306均包括至少一个互锁部分1308，1310，该互锁部分用于与相邻内衬段1302，1304，1306的互补互锁部分1308，1310相接合，以使得内衬段1302，1304，1306能够彼此配接。在一种实施例中，互补互锁部分1308，1310分别包括可互锁在一起的互补衬套/凸缘部分。所述本领域技术人员应该理解的是，其他示例包括榫槽结构、齿状结构或任何其他闩锁机构。更一般性而言，互锁部分1308，1310可称为“公头”型或“母头”型。

中央段和中间段1302，1304包括相对的两个开口端，而盖帽段1306包括一个开口端和一个封闭端。封闭端限定出其中的一个分段式内衬端面1312。中央内衬段1302可包括分别位于其各开口端处的相同类型互锁部分1308，1310(即公头/公头或母头/母头)。中间内衬段1304包括分别位于其各开口端处的相反(或互补)类型的互锁部分1308，1310(即母头/公头或公头/母头)。盖帽段1306包括位于其开口端处的单个互锁部分1308，1310(即公头或母头)。因此，分段式内衬1300可由中央内段1302，两个盖帽段1306以及可选的一个或多个中间内衬段1304构成。

每一内衬段1302，1304，1306均包括内部网络结构，该内部网络结构可以为图2、图3、图8至图12或图15至图16所示的任何结构。然而，应该理解的是，此类内部网络结构不旨在构成任何限制，而是仅作为说明性示例。所述分段式内衬中使用的具体内部网络结构可通过基于操作要求(如“保形”压力容器所需符合的尺寸和形状)的优化确定。分段式内衬的外表面202限定出用于储存流体的容积。分段式内衬设想为用于储存氢气，但是也可储存其他流体，如氮气、氧气、天然气、氨气、沼气、甲烷气体、液氢、液氮、液氮、液态天然气、液氨、液态甲烷或液态沼气。分段式压力容器1300用于在300巴、350巴、500巴或700巴等高压下储存流体。

在另一实施例(未图示)中，分段式内衬1300包括两个末端段1306，不包括任何中间或中央内衬段1302，1304。在该结构中，分段式内衬1300类似于分体式“蛤壳”。各末端段1306之间的分割线既可平行于内衬纵轴，也可与其正交。可选地，每一末端段1306包括以下结合图15和图16进一步详细描述的内部网络结构。在“分体式蛤壳”实施例中，各个末端段1306的互锁端部1308，1310彼此互补，从而使得其能够彼此配接。

在图13A中，各中央和中间内衬段1302，1304在与压力容器纵向垂直的平面上彼此紧贴。在另一种例示分段式内衬1320中，如图13B所示，中央和中间内衬段1302，1304在含压力容器纵向的平面内彼此紧贴。在该另一种实施例中，压力容器进一步包括与相邻中间内衬段1304紧贴的其他两个盖帽段1314，此两盖帽段与盖帽段1306形成封闭的分段式内衬1320。

与常规圆柱形或圆球形压力容器设计相比，非圆形截面(如图13A所示的圆角正方形截面)能够储存更大体积的流体。因此，只要效率增大效果不被非圆形形状带来的任何强度下降效果抵消，则便有可能实现体积能量密度和/或重量能量密度效率的提升。设于每一内衬段1302，1304内的内部网络结构均起到针对这一目的的结构支撑作用。

现在参考图14A，该图所示为六边形内衬段1400在内部流体过度加压时的径向变形。图14A所示内衬段1400不包括内部网络结构。为了清楚起见，图中还示出内衬段1400外表面1402的原始形状。该结果为基于有限元分析模拟的已知商用软件包的计算结果。该结果表明，内衬段的各棱1408具有朝内衬段1400轴向中心移动的趋势(即对应于负向径向变形)，而内衬段1400各面中心具有朝远离内衬段1400轴向中心向外移动的趋势(即外弯，对应于正向径向变形)。远离内衬段1400中心的径向变形在内衬段外表面1402的各面中心处达到最大。朝向内衬段中心的径向变形沿内衬段的各棱1408达到最大。此两类位置之间的径向变形连续变化，并在整个内衬段1400的周向上对称。由此可见，当内部过度加压时，包括“尖”棱1408的内衬段具有回复至圆形形状的趋势。

图14B所示为图14A径向变形的相应冯·米塞斯应力。该应力通过已知商用软件包计算而得。结果表明，沿内衬段各棱1408及内衬各面中心的冯·米塞斯应力最大。此类最大值与图14A所示最大正向和负向径向变形相对应。此类最大值之间的冯·米塞斯应力连续变化，并在整个内衬段1400的周向上对称。初步研究结果表明，失效发生于内衬段的各棱1408处。这一结果同样适用于正方形或任何其他非圆形截面的内衬段。

参考图15A和图15B，此两图为包含内部网络结构1500，1510的内衬段1302，1304的截面图。在图15A中，内部网络结构1500包括第一组支撑构件1514，该组支撑构件1514包括多个第一支撑构件1504。每一支撑构件1504延伸跨过内衬表面202的其中一个内部拐角1508。内部拐角1508相当于三个维度上的拐角边棱，本文其他部分所提及的“拐角”均作此解释。如此，第一组支撑构件1514对内衬段1302，1304的各面1502施加限制，以起到减小其外弯趋势的作用(如图14A和图14B所示)。因此，第一组支撑构件1514具有减小应力和应变或将来自内衬各面1502(尤其来自各面1502的中心)的应力和应变分布至内部网络结构的作用。如此，可将应力和应变分布至更大的面积，从而减少应力集中和过早失效，并使得压力容器内可采用更高的储存压力。

在图15A所示实施例中，内衬截面为正方形，且跨拐角延伸的支撑构件1504设置为与各面形成45度角。更一般性而言，相对于各面1502，跨拐角延伸的支撑构件1504的设置角度可等于内衬表面202内角的一半。

在图15B中，内部网络结构1510包括：

如图15A所示的第一组支撑构件1514；以及

包括多个第二支撑构件1506的第二组支撑构件1516。每一支撑构件1506延伸于跨内衬两个相邻拐角1508延伸的两个第一支撑构件1504之间。

如此，第二组支撑构件1516对第一支撑构件1504施加限制，从而减小其外弯(以与图14A和图14B所示类似方式外弯)趋势，而第一组支撑构件进而对内衬各面1502施加限制。通过这种方式，可有效地将应力和应变从内衬各面1502分布至内部网络结构1510的更大面积。如此，可进一步减少应力集中，以实现更高的储存压力以及提高重量储存效率的可能性。

另一方面，当在内部网络结构中加入更多支撑构件时，将会减小可供流体加压储存的总容积。支撑构件的数目可优化至能够最大程度提高分段式压力容器的重量效率。

图15C所示为优化后的内衬段内部结构纵截面。该内衬段包括互锁部分1308，1310以及内部网络结构1520。如图所示，内部网络结构1520的截面沿内衬段纵轴保持不变。也就是说，内部网络结构1520可易于通过模具挤出成型，或者通过对开模具注塑成型。

图15D所示为优化后的内衬段内部网络结构1520的横截面。优化后的内部网络结构1520包括：

包括多个第一支撑构件1504的第一组支撑构件1514，其中，每一支撑构件1504延伸跨过内衬表面202的其中一个内部拐角1508；

包括多个第二支撑构件1506a，1506b的第二组支撑构件1516，其中，每一支撑构件1506a，1506b延伸于延伸跨过内衬相邻拐角1508的两个第一支撑构件1504之间；

包括多个第三支撑构件1508的第三组支撑构件1518，其中，每一支撑构件1508延伸于两个相邻第二支撑构件1506b之间，并且形成正方形；

包括多个第四支撑构件1512的第四组支撑构件1522，其中，每一支撑构件1512沿径向延伸于内衬段相应面1502的中心与第三组支撑构件1518形成的正方形的顶点之间。可选地，支撑构件1512可将一个或多个所述第二支撑构件1506a，1506b平分；以及

包括多个第五支撑构件1514的第五组支撑构件1524，其中，每一支撑构件1514沿径向延伸于内衬内部拐角1508与一个或多个所述第一支撑构件1504之间。可选地，支撑构件1514可将一个或多个所述第一支撑构件1504平分。

在图15D所示实施例中，第三组支撑构件1518形成正方形，该正方形的各顶点1524指向内衬段各面1502的中心。更一般性而言，当内衬段外表面202形状为轴对称形状时，则第三组支撑构件1518形成的形状基本上类似于内衬段外表面202所限定的形状。

第四和第五组支撑构件1522，1524分别向第二和第一组支撑构件提供径向支持。如上所述，第一支撑构件1504和第二支撑构件1506a，1506b具有外弯趋势(虽然这一趋势分别被第二组支撑构件和第三组支撑构件降低)。在将第一和第二支撑构件1504，1506a，1506b外弯时，必须对径向延伸支撑构件1512，1514施加压力。因此，第四和第五组支撑构件1522，1524分别对第二和第一组支撑构件施加限制，以减小第一和第二组支撑构件1514，1516的最大应力。如此，可将应力和应变更均匀地分布至更大的面积。

现在参考图16，该图所示为另一种内部网络结构1600。该内部网络结构1600并不设置于内衬外表面202所限定的容积内，而是一体式形成于内衬壁1602的一定厚度内。该内部网络结构所构成的内衬壁1602厚度并不均一。更具体而言，内衬壁1602的厚度在拐角棱1608处最厚，在内衬段各面中心处最薄，并且在两者之间单调变化。优选地，该厚度变化所限定出的内部容积的截面形状与内衬段壁的外表面202基本相同。内部网络结构1600包括位于内衬段各拐角棱处的一个或多个开孔1606。所述一个或多个孔1606可以为部分圆周孔。

图17A所示为包括内衬段1302，1304，1306的互补互锁部分1308，1310的例示凸缘接头1700。互锁部分1308，1310在配接状态下限定出密封面1702(即在图17A中部分标示为斜线区域且处于可采用上述连接方法的相邻内衬段1302，1304，1306之间的凸缘)。相应地，图5A中的中间或中央内衬段1302，1304包括内衬套1706。盖帽内衬段1306的互锁部分1310在与相邻内衬段1302，1304的互锁部分1308配接时，限定出外衬套1708，从而形成密封面1702。

图17B所示为内衬段1302，1304，1306之间的另一种凸缘接头1710。凸缘接头1710与图17A所示等同，但区别在于中间或中央内衬段1302，1304包括外衬套1708。相应地，盖帽内衬段1306的互锁部分1310在与相邻内衬段的互锁部分1308配接时限定出内衬套1706，从而形成密封面1702。

图17C所示为内衬段1302，1304，1306之间的又一种凸缘接头1720。在凸缘接头1720中，中间或中央内衬段1302，1304同时包括内衬套1706和外衬套1708，从而限定出凹槽。盖帽内衬段1306的互锁部分1310在与相邻内衬段1302，1304的互锁部分208配接时，限定出“凸齿”1722，从而形成密封面1702。

在图17A至图17C中，密封面1702包括一个台阶1704。然而，在一些实施例中，也可设置多个台阶。在该情形中，内衬段1302，1304，1306的互锁部分1308，1310可包括多个互补台阶。具有台阶形轮廓的密封面1702在流体逸出分段式压力容器1300时形成曲折流路，从而减小泄漏倾向。并通过增大密封处的总表面积而提高密封强度。在一种实施例中，衬套长度可以为25mm。

材料

(分段式)内衬200，1300可包括热塑性或热固性聚合物，如高密度聚乙烯(HDPE)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚醚酮(PEEK)、尼龙(如PA6、PA12)、环氧树脂或其混合物。

在一些实施例中，(分段式)内衬200，1300的内部网络结构204，500，800，900，1000，1100，1200，1500，1510，1520可包括添加物。此类添加物或填料可以为功能性和/或结构性添加物或填料。在一种实施例中，通过添加石墨烯、碳纤维(如短“切”纤维形式的碳纤维)及/或碳纳米管等纳米填料，提高内部结构204，500，800，900，1000，1100，1200，1500，1510，1520的刚度和屈服应力。在一些实施例中，内部网络结构可包括轻金属添加物，如铝或铝合金，钛或钛合金，或者氧化铝等陶瓷。通过这种方式，可使得内部网络结构包括聚合物/金属复合材料或聚合物/陶瓷复合材料。如上所述，在一些实施例中，通过改变支撑构件208，502的刚度，可以实现刚度的渐进变化。产生这一刚度变化的一种可选方式为，改变所述结构性添加物的体积或质量比例。

在其他实施例中，内部网络结构204，500，1500，1510，1520可以为轻金属或陶瓷。可采用的金属包括，但不限于，铝和铝合金。可采用的陶瓷包括，但不限于，氧化铝。

在其他实施例中，可在内部网络结构204，500，800，900，1000，1100，1200，1500，1510，1520中添加吸收或吸附氢气的添加物。通过这种方式，可以增大用于容纳加压气体的有效容积206。此类吸收或吸附氢气的添加物用于在压力下降时，以可控方式释放氢气。

在一些实施例中，(分段式)内衬200，1300的外表面202还包括结构性添加物。经设想，由于内衬200外表面202较薄，因此所述添加物优选不会影响内衬200外表面202对于所盛气体的渗透性。

在加压气体为氢气的实施例中，构成(分段式)内衬200，1300的材料不容易发生氢脆。更一般性而言，该材料的选择可取决于一系列其他因素，如：该材料的成本、密度、刚度及屈服应力。利用阿什比(Ashby)图表，通过比刚度或其等效参数的优化而对材料进行选择为本领域技术人员的一种已知做法。

在气泡或泡沫内部网络结构1100中，内部体1102可包括发泡热固性材料、金属泡沫或陶瓷泡沫。所述热固性材料可以为环氧树脂。所述金属可以为铝或钛的轻质合金。所述陶瓷可以为氧化铝、氧化锆或其他轻质陶瓷。在上述实施例中，可通过添加各种材料的补充发泡剂而促进发泡过程。

压力容器300，700的外覆物302可包括以丝状或带状缠绕的热固性纤维增强复合材料(FRC)、压模成型FRC、树脂灌注碳纤维或热固性塑料真空辅助树脂传递模塑(VARTM)碳纤维。所述复合材料丝或带可包括碳纤维(如沥青基碳纤维或T1000)、芳纶纤维或硼纤维。所述树脂可包括环氧树脂、氰酸脂、聚氨酯、聚酯、乙烯基酯、酚醛树脂、呋喃或聚酰胺中的任何一种。

制造方式

压力容器200，700的制造方式包括四个主要步骤。分段式压力容器1300可进一步包括如下所述的连接步骤。

i)结构优化

第一步骤为通过模拟对内部网络结构进行优化，以最大程度减小给定形状及内部工作表压下的质量。该优化可基于迭代技术。还可采用其他形式的优化，如重量能量密度和体积能量密度的优化。与上文所述一致，通过内部网络结构的结构优化，可改善将应力从内部网络结构内的“高”应力区域向“低”应力区域的重新分布，从而使各内衬元件的均匀化，以防止应力集中处发生过早失效。如此，可减小施加于外覆物及内衬表面上的应力。

ii)制造内衬200或内衬段1302，1304，1306

在第二步骤中，可通过增材制造方法制造优化后的内衬200(具有内部网络结构204，500，800，900，1000，1100，1200)。在其他实施例中，制造方法也可采用网状成形等常规工艺。在其他实施例中，制造方法也可采用减材制造方法。在一些此类实施例中，制造方法可包括发泡剂。

内衬段1302，1304，1306可通过增材制造、注塑成型或模铸方式制造。其中，可利用本领域技术人员已知的制造技术，在每一内衬末端段1306上添加一个或多个阀口。

增材制造

增材制造的确切选择至少部分取决于内衬200的材料选择。增材制造包括，但不限于，立体光刻(大桶光聚合)、材料喷涂、粘结剂喷涂、粉床熔融(直接金属激光烧结(DMLS)、选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)、多射流熔融(MJF)、电子束熔化(EBM))、长丝挤出工艺(熔融沉积成型(FDM))。网状成形制造方法包括，但不限于，注塑成型、失蜡模铸或熔模铸造。

注塑成型

在一些实施例中，可通过注塑成型制造内部网络结构。这一制造方式可对增材制造途径无法实行或较为耗时的大型内部网络结构204，500，800，900，1000，1200的制造尤为有利。大型内部网络结构204，500，800，900，1000，1200为所含尺寸大于500mm的内部网络结构。例如，在FDM方法中，部件尺寸受光栅设备的作用范围以及加热台尺寸(一般小于500mm)的限制。分段式内衬段1302，1304，1306也可通过注塑成型，尤其对开模具成型技术制造。

挤出成型

在一些实施例中，中间和/或中央内衬段可通过挤出成型制造。随后，可通过本领域技术人员已知的任何减材制造技术制造互锁部分1308，1310。

减材制造

内部网络结构1200可通过选择性地去除材料，而非通过增材制造途径制造。在一些实施例中，内部网络结构1200可通过在注塑成型工艺制造的板502中钻孔的方式制造。此类减材制造方法包括钻机、车床等的CNC(计算机数字控制)。

发泡工艺

在一些实施例中，内部网络结构1100可形成泡沫。此类泡沫可通过产生开孔结构的发泡工艺途径制造。该发泡工艺途径可包括发泡剂。对于聚合材料，发泡剂可以为化学试剂。该化学试剂可用于合成聚合物，并生成作为反应副产物的气体。在其他实施例中，所述发泡剂可包括氩气等惰性气体。在后一种情形中，可通过在空间上控制所述气体的局部流量而形成气泡密度大小不同的区域，从而使得中心处的气泡直径较大或密度较低，而且泡沫密度朝内衬200外表面202的方向逐渐降低，以使得气泡沿此方向逐渐变小。发泡剂可与任何适用的增材制造途径结合使用。此外，所述泡沫也可在模塑成型工艺中产生，并因而可形成减材制造方法中的准备步骤。

iii)通过连接内衬段形成分段式内衬

在分段式内衬的情形中，在内衬段1302，1304，1306制造后，将互补互锁部分1308，1310配接，并通过粘合剂粘合或焊接将密封面1702密封，从而将各内衬段连接于一起。粘合剂粘合同时适用于聚合物类和金属类内衬段202，204，206，400。焊接适用于金属类内衬段202，204，206，400。除此之外，也可采用本领域技术人员已知的其他连接方法。

iv)制造外覆物(外包围层)302

在第三步骤中，通过碳纤维增强树脂复合材料或其他增强纤维制作内衬200或分段式内衬的外覆物302。在一些实施例中，通过绕丝法施加碳纤维增强树脂。其中，可使用本领域技术人员已知的合适机械控制缠绕角度及张力。或者，也可通过以树脂灌注细丝编织物后在真空下固化的方式形成外覆物302。此外，也可通过自动纤维铺放形成外覆物。可选方式包括：用于树脂浸渍的绕丝干纤维/条带预成型件，或预浸渍的纤维/条带预浸料。

在其他实施例中，可施加预先制备的编织碳纤维布，并通过树脂灌注工艺或低温模压成型工艺，将其与(分段式)内衬200，1300的外表面202粘合。在后一种工艺中，对两块预先制备的编织碳纤维布进行预浸渍后，在固化过程中使用高压釜将其粘合在一起。在一些实施例中，可以上述任何丝状或带状材料替代碳纤维布。

分段式内衬的优点在于，分段式内衬1300的长度可根据操作要求调节，而且不(像常规内衬一样)受限于制造设备的物理尺寸。此外，在模铸和注塑成型情形中，仅需有限数量的模具便可制造任意长度的内衬1300。

v)气阀集成

在通过注塑成型法或增材制造法制造内衬的过程中，可通过包覆成型或嵌件成型制造金属阀口，如用作气体入口/出口的极孔凸头。

压力容器300，700，1300的末端段1306可集成一个或多个阀。在分段式情形中，可选地，在注塑成型过程中，将一个或多个阀模制于末端段1306内。或者，可以在外覆物形成步骤之前或之后，利用本领域技术人员已知的方法，装入一个或多个阀。

压力容器内容纳的流体可以为氢气、氮气、氧气、甲烷、天然气、氨气、沼气、液氢、液氮、液氮、液态天然气、液氨、液态甲烷或液态沼气。

以上已结合例示实施方式，对本发明进行了详细描述。在不脱离权利要求所限定的本发明范围的情况下，还可进行修改。本说明书中公开或阐释的每一技术特征均可单独，或者以与本文中公开或阐释的任何其他技术特征以合适方式组合的形式，并入本发明。

Claims (18)

1.一种压力容器的分段式内衬，所述压力容器包括所述分段式内衬以及设于所述分段式内衬周围的外层，其特征在于，所述分段式内衬包括：

至少两个内衬段，其中，每一所述内衬段均包括内部网络结构；以及

至少两个盖帽段，

其中，所述至少两个盖帽段和所述至少两个内衬段用于组装成所述分段式内衬。

2.根据权利要求1所述的分段式内衬，其特征在于，每一所述内衬段和所述盖帽段均为单个模制件。

3.根据权利要求1或2所述的分段式内衬，其特征在于，所述内衬段的外表面所限定的截面形状为正方形或圆角正方形中的一种。

4.根据权利要求3所述的分段式内衬，其特征在于，所述内部网络结构包括：

包括多个第一支撑构件的第一组支撑构件，其中，每一所述第一支撑构件延伸跨过所述内衬段的内部拐角。

5.根据权利要求4所述的分段式内衬，其特征在于，所述内部网络结构还包括：

包括多个第二支撑构件的第二组支撑构件，其中，每一所述第二支撑构件延伸于延伸跨过所述内衬段的相邻拐角的两个所述第一支撑构件之间。

6.根据权利要求5所述的分段式内衬，其特征在于，所述内部网络结构还包括：

包括多个第三支撑构件的第三组支撑构件，其中，每一所述第三支撑构件延伸于两个相邻第二支撑构件之间，以形成正方形或圆角正方形的截面。

7.根据权利要求6所述的分段式内衬，其特征在于，所述内部网络结构还包括：

包括多个第四支撑构件的第四组支撑构件，其中，每一所述第四支撑构件径向延伸于由所述内衬段的内表面限定的面与由所述第三组支撑构件形成的所述正方形或圆角正方形的顶点之间。

8.根据权利要求7所述的分段式内衬，其特征在于，所述第四组支撑构件中的每一所述支撑构件将一个或多个所述第二支撑构件平分。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的分段式内衬，其特征在于，所述内部网络结构还包括：

包括多个第五支撑构件的第五组支撑构件，其中，每一所述第五支撑构件径向延伸于所述内衬段的内部拐角与一个或多个所述第一支撑构件之间。

10.根据权利要求9所述的分段式内衬，其特征在于，所述第五组支撑构件中的每一支撑构件将一个或多个所述第一支撑构件平分。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的分段式内衬，其特征在于，所述内部网络结构一体式地形成于所述内衬段的壁体厚度内。

12.根据权利要求11所述的分段式内衬，其特征在于，所述内衬段的壁体厚度沿其拐角棱最大，沿其每一面的中心最小。

13.根据权利要求11至12中任一项所述的分段式内衬，其特征在于，所述内衬段的壁体厚度的变化限定出一内部容积，所述内部容积的截面形状基本上与所述内衬段的壁体的外表面相似。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的分段式内衬，其特征在于，所述内部网络结构包括沿所述内衬段的每一拐角棱布置的一个或多个开孔。

15.根据权利要求14所述的分段式内衬，其特征在于，所述一个或多个开孔为部分圆周孔。

16.一种压力容器，其特征在于，包括：

根据权利要求1至15中任一项所述的分段式内衬；以及

设于所述分段式内衬周围的外层。

17.根据权利要求16所述的压力容器，其特征在于，所述外层包括灌注树脂的编织碳纤维布或碳纤维缠绕的外覆物。

18.一种制造根据权利要求1至15中任一项所述的分段式内衬的方法，其特征在于，包括：

注塑成型或模铸所述至少两个内衬段和所述至少两个盖帽段；以及

将各段组装在一起。

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