CN101918748B - 用于圆柱压力容器的末端接头以及压力容器 - Google Patents
用于圆柱压力容器的末端接头以及压力容器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101918748B CN101918748B CN200980104445.1A CN200980104445A CN101918748B CN 101918748 B CN101918748 B CN 101918748B CN 200980104445 A CN200980104445 A CN 200980104445A CN 101918748 B CN101918748 B CN 101918748B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cylindrical wall
- outer cylindrical
- center
- end fitting
- pressurized container
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 5
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 3
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 3
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002990 reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- XGVXKJKTISMIOW-ZDUSSCGKSA-N simurosertib Chemical compound N1N=CC(C=2SC=3C(=O)NC(=NC=3C=2)[C@H]2N3CCC(CC3)C2)=C1C XGVXKJKTISMIOW-ZDUSSCGKSA-N 0.000 description 1
Images
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
-
- 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
- F17C2201/0104—Shape cylindrical
-
- 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
- F17C2201/0133—Shape toroidal
-
- 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
- F17C2203/0614—Single wall
- F17C2203/0619—Single wall with two layers
-
- 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
- F17C2203/0639—Steels
-
- 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
- F17C2209/00—Vessel construction, in particular methods of manufacturing
- F17C2209/22—Assembling processes
- F17C2209/221—Welding
-
- 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
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
- F17C2223/0107—Single phase
- F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
-
- 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
- F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
- F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
- F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
-
- 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
- F17C2260/011—Improving strength
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
Abstract
一种用于圆柱体高压容器的末端接头，由所有具有薄壁的组件制成，因而三倍于这类眼里容器的实际直径。所述末端接头包括：圆环壳，限定一个孔；中心设置的片，用于关闭所述孔，且包括管和中心末端接头以及结构部件。在第一实施例中，所述结构部件包括：所述管的一端的薄片焊接到所述容器的外部圆柱形壁。在第二实施例中，所述结构部件是片，将所述管连接到外部圆柱形壁。在第三实施例中，所述片将在圆环壳之外的外部圆柱形壁连接到所述压力容器的外部圆柱形壁的延展部分。所述中心末端接头可以是半圆球体或椭圆形。
Description
本发明要求申请日为2008年2月8日、申请人为詹斯·科尔斯戈德的第61/065,197号美国临时专利申请的优先权。
本发明的背景技术
本发明总体上涉及用于压力容器的末端接头的装置与方法。
圆柱压力容器具有的环向压力是纵向压力的两倍。因此，已有一些技术用于加压容器，通过由纤维在环向应用强化塑料加强容器在环向的压力。通过这些技术，可获得具有较低重量的压力容器。
末端接头通常是由半球帽或椭圆形帽组成。这些末端接头也可以由可在环向加强圆柱压力容器的材料来加强。加强末端接头的应用会在关于合适的几何构型和质量的方面产生特定问题。对末端接头的加强是困难和昂贵的过程。
因此，许多加强的圆柱压力容器是配合非加强的末端接头。当压力高且圆柱压力容器的直径大时，半球帽或椭圆形帽的材料厚度将变大，这样的帽很难加工且较昂贵。
这样的压力容器的一个例子是由加拿大纽芬兰的流动管道公司产销的罐。这种罐是设计为在约23 MPa压力下保持压缩的天然空气。它的直径是915mm，由钢制成，由玻璃纤维增强塑料在环向加强。钢壁厚度为约35 mm，允许半球形末端接口由同样的钢材按同样的厚度制成，以便安全地保持压力，而未加固。
图1显示了现有技术中的圆柱压力容器6的截面图，该容器6是在一个平面内，包含对称的旋转轴，该容器6包括金属圆柱缸1，在其外部由一层加强体2来强化，该层加强体可以是玻璃纤维增强塑料。该压力容器是配合半球形的末端接头4，该末端接头4由同样用于该圆柱缸1的材料制成。该末端接头4还具有与圆柱缸1同样厚度的壁。加强层2使压力容器6仅在环向增强。如果该加强层2能耐受在压力容器6内的50%内部压力，则金属圆柱缸1将会有同样的环向和纵向的应力，这些应力依次等同于在半球形末端帽4内的拉伸应力。加强层2可以是缠绕在压力容器6的圆柱形延展部分3上，以便确保弱点不会再末端帽4与圆柱体1之间的焊缝5上发展。
目前天然气在压力容器内保存的规则要求：切断阀，以及用于个别罐或压力容器的安全装置。如果所用的压力容器的直径为36英寸或40英寸，则仅需要一个切断阀和一个安全装置。例如，如果一个人想要存储九倍于存储在36英寸直径的压力容器的天然气，他将需要9个罐，每个都带有安全装置和切断阀。具有108英寸直径的单个压力容器将可以存储九倍于存储在36英寸直径的压力容器的天然气，而这样的罐仅需要单独的切断阀和单独的安全装置，在目前的规则中。虽然这将有利于采用这么大直径的罐在高压下存储天然气，以便减少与安全装置和气阀联接的罐的数目，但实际上避免这样的罐，以及受限于高昂的成本。例如，执照一个108英寸直径的端接头是极其昂贵的。实际上，在世界上的许多地方都不能制造这样一种末端接头，因为它需要特定重量的装备和特殊的操作。
采用较厚的材料用于压力容器的末端帽的困难还将根据另一类的圆柱压力容器来说明，该类圆柱压力容器是通过高强度钢丝在外部加强的。这些钢丝可以是以一个放置角度来放置的，以致它们也在纵向加强该罐。这类罐可以有特定薄钢壁。这又产生了在具有非常厚壁的传统末端接头的应力连续性问题。
[0011]可以看出，需要低成本和实际有效的装置和方法，以用于大直径的高压容器，尤其用于基本上圆柱形的容器。
发明内容
在本发明的一个方面，提供了一种用于圆柱压力容器的末端接头，所述压力容器具有外部圆柱形壁，所述末端接头包括：圆环壳，限定一个孔；中心设置的片，该片包括管和中心末端接头，所述中心放置的片关闭所述孔；以及结构部件，将中心设置的片和/或圆环壳连接到外部圆柱形壁或者连接到外部圆柱形壁的延展部分。
在本发明的另一个方面，提供了一种用于圆柱压力容器的末端接头，所述压力容器具有外部圆柱形壁，所述末端接头包括：圆环壳，包括中央边缘，限定所述中央边缘的向内的孔；中心设置的片，该片关闭所述孔；以及一系列内部结构部件，从所述圆环壳或者从所述中心设置的片延展到外部圆柱形壁。
在本发明的再一个方面，提供了一种用于圆柱压力容器的末端接头，所述压力容器具有外部圆柱形壁，所述末端接头包括：圆环壳，包括：中央边缘，限定所述中央边缘的向内的孔；中心设置的片，关闭所述孔，所述中心设置的片包括管和中心末端接头；以及一系列板，将所述管连接到外部圆柱形壁。
在本发明的又一个方面，提供了一种用于圆柱压力容器的末端接头，所述压力容器具有外部圆柱形壁，所述末端接头包括：圆环壳，限定一个孔；外部圆柱形壁在所述圆环壳之外的延展部分；中心设置的片，包括管和中心末端接头，所述中心设置的片关闭所述孔；以及一系列板，连接所述中心设置的片与外部圆柱形壁的延展部分。
在本发明的还一个方面，提供了一种压力容器，包括：圆柱体金属容器；第一末端帽；以及第二末端帽；所述第一末端帽与第二末端帽的至少一个帽包括：圆环壳，限定一个孔；中心设置的片，关闭所述孔，并包括管和中心末端接头；以及结构部件，连接圆环壳和/或将中心设置的片连接到外部圆柱形壁或者连接到外部圆柱形壁的延展部分。
本发明的这些和其他特征、方面和优势，将根据以下的附图、说明和权利要求来得到更好的理解。
附图简要说明
图1是现有技术中在外部加强的圆柱压力容器的一端的纵向截面图；
图2是本发明所述的显示末端接头以及在外部加强的圆柱压力容器的一端的纵向截面图；
图3是在图2中所示的压力容器的截面图，通过显示结构部件的区域切穿，该结构部件将纵向力从本发明所述的末端接头传送到压力容器的金属圆柱缸；
图4是在外部加强的圆柱压力容器的一端的纵向截面图，显示了本发明所述的末端接头的第二实施例；
图5是在图4中所示的压力容器的截面图，通过显示结构部件的区域切穿，该结构部件将纵向力从图4所示的末端接头传送到压力容器的金属圆柱缸；
图6是在外部加强的圆柱压力容器的一端的纵向截面图，显示了本发明所述的末端接头的第三实施例；以及
图7是在图6中所示的压力容器的截面图，显示结构部件将纵向力从所述末端接头传送到压力容器的金属圆柱缸。
本发明详述
以下是关于执行本发明的目前最好的预期模式的细节描述。本说明书不应被视为任何限制，它仅是用于说明本发明的总体原理的目的，因为本发明的范围是由所附的权利要求来最好地定义的。
本发明总体上为金属压力容器提供了一种薄壁末端接头，该容器可被用于存储天然气或其他高压气体。高压是指压力范围从8-25 Mpa或更高，例如高度40 Mpa。该压力容器可以在外部加强，例如，通过玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料，或高强度金属丝。本发明可为薄壁金属圆柱压力容器提供末端接头，可使得该压力容器在环向和纵向都得到增强。此外，本发明可提供一种大直径圆柱压力容器。本发明所述的末端接头可由圆环薄壁壳（例如，由钢制成）与传统的末端接头在该圆环壳的中心孔的结合来形成。来自部分的圆环壳和来自传统的末端接头的纵向力可由内部结构部件传输到压力容器的圆柱壁。
与现有技术相比，高压气体罐的直径通常可以是36或40英寸，采用本发明所述的末端接头的压力容器的直径可以是以实际方式制成的大直径，例如，3米或更大。与现有技术相比，本发明所述的末端接头可使该压力容器更轻，相对于它的容积，与现有技术的压力容器相比。与现有技术相比，末端接头4（参见图1）的组件具有传统的厚度，而本发明所述的末端接头29的组件的厚度可以降低，因而可容易地和廉价地制造。再进一步与现有技术相比，现有技术需要将昂贵的剪切引入到末端接头4（参见图1）以便在压力容器内检查，在本发明所述的末端接头中，压力容器的内部检查可通过在线28处切开中心末端接头23来实现，如图2所示。
图2显示了圆柱压力容器10的在一个平面内切开的纵向截面图，该平面包含圆柱压力容器10的旋转对称轴。该压力容器10是由金属圆柱缸11组成，由一层增强物12在圆柱缸11的外部加强，该增强物12可以是由高强度金属丝（未示出）制成，螺旋地缠绕在该圆柱缸11上。该增强层12能在环向和纵向同时加强圆柱缸11。该增强层终止在相对于圆柱缸11的圆柱形延展部分13，以便有效地覆盖包含在压力容器10内的压力的圆柱缸11的整个外表面。
压力容器10的金属圆柱缸11在这里有时是指压力容器10的外部圆柱形壁11，无论金属圆柱缸11是否由增强层12来加强。
所述的末端接头29可以包括：具有孔H的圆环壳20，和中心设置的片26，覆盖或帽盖在住圆环壳20中的孔H。圆环壳20可以具有一个中心边缘20A。该中心设置的片26可包括一个管或多个管，例如管21和管22，以及中心末端接头23。管21可以这样区别于管22：管21可包含在压力容器10内，并具有大于管22的壁的厚度。虽然在图2中，中心末端接头23是半球形，该中心末端接头23也可以是其他形状，包括椭圆形。
假设该壳11的直径是标准直径，例如108英寸。则圆环壳20可从36英寸直径的标准180度的弯曲管（未示出）在对称平面切出，然后端对端焊接。该焊接物将有108英寸的外直径和36英寸直径的孔。在圆环壳内的孔H是36英寸，这允许标准的36英寸管22插入，以36英寸中心末端接头23来完成末端接头29。对于管22的中心末端接头23可以是半球形（如图所示）或者椭圆形（未示出）。
在压力容器19内部的压力可以在末端接头29的所有部件上施加压力，例如，半球形中心末端接头23和圆环壳20。该半球形中心末端接头23将力通过管22传送到在压力容器10内的管21。该圆环壳20可以焊接到管21，而管22可以焊接到管21。通常，管21不具有标准直径，因为它的外径必须是管22的外径加上圆环壳20的壁厚度的两倍。在末端接头29的直径的内部2/3处压力所产生的纵向力被传送到管21，而在末端接头29的直径的外部1/3处所产生的纵向力被直接传送到圆柱缸11。因为来自内部压力的纵向力是与凸出区域成比例的，它可以这样计算：总纵向力的(2/3)2 = 4/9被传送到管21，而其余的(1 - (2/3)2) = 5/9被直接传送到圆柱缸11。
如图2所示，在管21内的纵向力包括：来自末端接头29的总纵向力的4/9通过管21传送到圆柱缸11，管21被纵向切分为许多个切片24，这样可弯向圆柱缸11，且这样可通过采用片段25焊接到圆柱缸11的内部，该片段25可平行于圆柱缸11的表面。通过这个装置，来自末端接头29的总纵向力被传送到圆柱压力容器结构，该结构包括圆柱缸11和增强层12。片段25可以是圆柱缸11的延伸部分，和形成圆柱缸的一部分，和/或内部结构部件24的一部分。
假设圆柱缸11和圆环壳20是由同样的强度材料制成。在这个例子中，圆柱缸11可被设计为传送仅1/3的环向力，而增强层12传送2/3的环向力。这将使压力容器11比现有技术的压力容器（例如，图1所示的压力容器）更轻。包括层12的丝线（未示出）的适当铺设角度也将确保在纵向的力平衡。
可选择地，替代从管21延展的结构部件24，结构部件24可从圆环壳20的边缘延展，并可焊接到圆环壳20的边缘。结构部件24可被延展到圆柱缸11的内部，并可被焊接到圆柱缸11的内部。
图3显示了在图2中所示的压力容器10的截面30-30。该截面30-30显示了圆柱缸11和增强层12。该截面30-30穿过管21的切片24切开，显示片段25的末端被焊接到圆柱缸11。
图4显示了在一个平面的截面图，该平面包含圆柱压力容器10的旋转对称轴，该容器类似于在图2中所示的压力容器10，除了该实施例的以下特征：纵向力从末端接头29传送到圆柱缸11
在这个实施例中，中心设置片26，尤其是中心设置片26的特定管21，与图2相比，可进一步穿过压力容器10延展，通过管21传输的纵向力可被作为剪切力穿过板41和焊缝42、43传送到圆柱缸11。在所有其他方面，该实施例与在图2中 所示的实施例相同。
在所有三个实施例中，当圆柱缸11未被增强时（关于前两个实施例，即使在一些例子中，当该圆柱缸11被增强时），中心末端接头23与圆环壳20的壁厚度都低于压力容器10的外部圆柱形壁11的厚度。例如，在孔H约为圆柱缸11的直径宽度的三分之一时，圆环壳20的厚度和中心末端接头23的厚度可以是外圆周壁11的厚度的三分之一。仅作为一个举例，当孔H是比圆柱缸11的直径的三分之一的宽度增大或减小时，圆环壳20或中心末端接头23的厚度可减少到小于圆柱缸11的直径的三分之一，或可增大到约外部圆柱形壁11的厚度的一半。
虽然已经描述了焊缝42、43与板41和外部圆柱形壁11分离，焊缝42、43也可认为是板41和/或圆柱缸11的延展部分，因而形成它们的一部分。
图5显示了在图4中所示的压力容器10的截面45-45。该截面45-45显示了圆柱缸11和增强层12。截面45-45穿过板41切开，显示了9个板41。然而，剪切板的数量取决于压力容器10的具体设计，并可从在该图中所示的方式作相当的变化。板41 可被在焊缝43焊接到管21，并在焊缝42焊接到圆柱缸11。
图6显示了在一个平面的截面，该平面包含压力容器10的旋转对称轴，该容器10未在外部增强。图6还显示了末端接头29的第三个实施例，用于将纵向力从末端接头29传输到圆柱壳11。在这个例子中，该圆柱壳11必须被设计用于全环应力，它是纵向应力的两倍。根据本发明所述的圆环壳20可以被制成承受在圆柱缸11的末端的应力，该应力是在圆柱缸11的纵向应力的40%至60%，也仅有该圆柱缸11的约1/3的壁厚度。在这个例子中，实施例一（参见图2至图3）或实施例二（参见图4至图5）的应用，导致在末端接头29和圆柱缸11之间的壁厚度的大改变，导致应力集中在圆柱缸11和末端接头29的接合处。在这第三个实施例中，末端接头29可包括在圆环壳之外相对于圆柱缸11的延展，这类似于在图2和图4中所示的延展13。然后，在本实施例中，外部圆柱形壁11的延展13可提供一个装置来传输作用在末端接头29上的部分纵向力到圆柱缸11。通过圆环壳20的壁厚度和圆柱缸延展13的壁厚度与圆环壳20的直径和半球形中心末端接头的直径的按比例配合，在圆柱缸延展13的纵向应力与在圆环壳20的应力可被等于在圆柱缸11的纵向应力。
图6显示了圆环壳20通过焊缝61焊接到圆柱缸11，并显示了圆柱缸延展13通过焊缝61焊接到圆柱缸11。这样，通过成功地焊接不同的组件到压力容器10上，末端接头29可被适合于压力容器10。可选地，在被加入到压力容器之前，通过在合并焊缝61和60为单个环焊缝，可制造并完成末端接头29。虽然已经分别描述了焊缝60和61，它们也可被认为是它们被焊接部位的延展，并形成该部位的一部分。
在这个实施例（参见图6和图7）中，部分纵向力通过管21传输，而管60被作为剪切通过板56传输，焊缝57和58对应于外部圆柱形壁延展13。在这个实施例中，结构部件是在压力容器的外部，因而更为便于检查。在图6所示的发明中，板56不需使其与圆环壳20接触。
图7显示了在图6中所示的压力容器10的截面55-5。该截面55-55显示了圆柱延展13。该截面55-55穿过板56，显示了9个这样的板56。然而，剪切板的数量将取决于压力容器10的具体设计，并可从在本图所示的设计进行相当的改变。板56在焊缝58被焊接到管60，并在焊缝57被焊接到圆柱缸延展13。
本发明也提供了一种压力容器，其特征在于包括：通常圆柱金属容器，第一帽；以及第二帽，该处第一帽与第二帽的至少一个帽包括：限定一个孔的圆环壳；中心设置的片，关闭该孔，并包括管和中心末端接头；以及结构部件，将圆环壳或者中心设置片连接到外部圆柱形壁或者链接到外部圆柱形壁的延展部分。
当然，需要明确的是，关于本发明的示范性实施例的前述相关描述，以及可能产生的任何改变，都不会脱离本发明的精神和范围，定义在所附的权利要求中。
Claims (1)
1.一种用于圆柱压力容器的末端接头，所述末端接头整体地结合到所述压力容器，所述压力容器具有外部圆柱形壁，所述末端接头包括：
圆环壳，限定一个孔；
中心设置的片，该片包括管和中心末端接头，所述中心设置的片关闭所述孔；以及
结构部件，将中心设置的片和/或圆环壳连接到外部圆柱形壁或者连接到外部圆柱形壁的延展部分；
其中，所述末端接头是这样构造以致通过所述结构部件将来自内部压力的一小部分纵向力被传输到所述外部圆柱形壁或者其延展部分，而来自内部压力的剩余的纵向力被直接传输到所述外部圆柱形壁。
2．根据权利要求1所述的末端接头，其特征在于：所述结构部件是内部结构部件，这些内部结构部件（i）将部分的圆环壳连接到外部圆柱形壁，或者（ii）将圆环壳的圆柱形延展部分连接到外部圆柱形壁，或者（iii）将部分的圆环壳和圆环壳的圆柱形延展部分连接到外部圆柱形壁。
3．根据权利要求1所述的末端接头，其特征在于：所述结构部件是外部结构部件，这些外部结构部件将中心设置的片连接到外部圆柱形壁的延展部分。
4．一种用于圆柱压力容器的末端接头，所述末端接头整体地结合到所述压力容器，所述压力容器具有外部圆柱形壁，所述末端接头包括：
圆环壳，包括中央边缘，限定所述中央边缘的向内的孔；
中心设置的片，该片关闭所述孔；以及
一系列内部结构部件，从所述圆环壳或者从所述中心设置的片延展到外部圆柱形壁；
其中，所述末端接头是这样构造以致通过所述结构部件将来自内部压力的一小部分纵向力被传输到所述外部圆柱形壁，而来自内部压力的剩余的纵向力被直接传输到所述外部圆柱形壁。
5．根据权利要求4所述的末端接头，其特征在于：所述内部结构部件是分裂的。
6．根据权利要求4所述的末端接头，其特征在于：所述内部结构部件是从中央边缘的一个区域延展到外部圆柱形壁。
7．根据权利要求4所述的末端接头，其特征在于：所述中心设置的片包括：管和中心末端接头以及内部结构部件，该内部结构部件从所述管延展到外部圆柱形壁。
8．一种用于圆柱压力容器的末端接头，所述末端接头整体地结合到所述压力容器，所述压力容器具有外部圆柱形壁，所述末端接头包括：
圆环壳，包括：中央边缘，限定所述中央边缘的向内的孔；
中心设置的片，关闭所述孔，所述中心设置的片包括管和中心末端接头；以及
一系列板，将所述管连接到外部圆柱形壁；
其中，所述末端接头是这样构造以致通过所述板将来自内部压力的一小部分纵向力被传输到所述外部圆柱形壁，而来自内部压力的剩余的纵向力被直接传输到所述外部圆柱形壁。
9．一种用于圆柱压力容器的末端接头，所述末端接头整体地结合到所述压力容器，所述压力容器具有外部圆柱形壁，所述末端接头包括：
圆环壳，限定一个孔；
外部圆柱形壁的延展部分，在所述圆环壳之外；
中心设置的片，包括管和中心末端接头，所述中心设置的片关闭所述孔；以及
一系列结构部件，连接所述中心设置的片与外部圆柱形壁的延展部分。
其中，所述末端接头是这样构造以致通过所述结构部件将来自内部压力的一小部分纵向力被传输到所述外部圆柱形壁的延展部分，而来自内部压力的剩余的纵向力被直接传输到所述外部圆柱形壁。
10．根据权利要求9所述的末端接头，其特征在于：所述结构部件将所述管连接到外部圆柱形壁的延展部分。
11．根据权利要求10所述的末端接头，其特征在于：所述的结构部件是板。
12．根据权利要求1、4、8和9的任一权利要求所述的末端接头，其特征在于：所述压力容器是能存储至少8 Mpa的高压范围的气体。
13．一种压力容器，所述压力容器具有外部圆柱形壁，包括：
圆柱体金属容器；
第一末端帽；以及
第二末端帽；
所述第一末端帽与第二末端帽的至少一个帽，整体地结合到所述压力容器，所述的至少一个帽包括：
圆环壳，限定一个孔；
中心设置的片，关闭所述孔，并包括管和中心末端接头；以及
结构部件，连接圆环壳和/或将中心设置的片连接到外部圆柱形壁或者连接到外部圆柱形壁的延展部分；
其中，所述末端帽是这样构造以致通过所述结构部件将来自内部压力的一小部分纵向力被传输到所述外部圆柱形壁或者其延展部分，而来自内部压力的剩余的纵向力被直接传输到所述外部圆柱形壁。
14．根据权利要求13所述的压力容器，其特征在于：所述第一末端帽与第二末端帽都包括：
圆环壳，
中心设置的片，以及
结构部件，将所述圆环壳或中心设置的片连接到外部圆柱形壁或者连接到外部圆柱形壁的延展部分。
15. 根据权利要求13所述的压力容器，其特征在于：所述压力容器是能存储在至少8 Mpa的高压范围的气体。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6519708P | 2008-02-08 | 2008-02-08 | |
| US61/065,197 | 2008-02-08 | ||
| PCT/US2009/000774 WO2009099652A2 (en) | 2008-02-08 | 2009-02-06 | End fitting for pressure vessel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101918748A CN101918748A (zh) | 2010-12-15 |
| CN101918748B true CN101918748B (zh) | 2012-10-31 |
Family
ID=40938030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200980104445.1A Expired - Fee Related CN101918748B (zh) | 2008-02-08 | 2009-02-06 | 用于圆柱压力容器的末端接头以及压力容器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7699187B2 (zh) |
| EP (1) | EP2250424A2 (zh) |
| CN (1) | CN101918748B (zh) |
| AU (1) | AU2009210657A1 (zh) |
| BR (1) | BRPI0905868A2 (zh) |
| CA (1) | CA2714396A1 (zh) |
| WO (1) | WO2009099652A2 (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102386655B (zh) * | 2011-11-11 | 2016-02-17 | 郑州宇通客车股份有限公司 | 一种车用电机控制器预充电控制方法 |
| FR3005040A1 (fr) * | 2013-04-30 | 2014-10-31 | Inguran Llc Dba Sexing Technologies | Dispositif de transport et/ou de stockage comprenant une ampoule isolante a double paroi |
| US9366203B2 (en) * | 2013-09-24 | 2016-06-14 | Fca Us Llc | Conformable high pressure gaseous fuel storage system having a gas storage vessel with fractal geometry |
| US11079018B1 (en) | 2018-11-26 | 2021-08-03 | Joseph F. Foreman | Fluid container with pressure seal |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3050210A (en) * | 1961-09-13 | 1962-08-21 | Union Tank Car Co | Elevated tank |
| US3524780A (en) * | 1967-09-13 | 1970-08-18 | Rohr Corp | Process for the on-site fabrication of a large capacity fiber reinforced resin tank |
| GB2062946B (en) * | 1979-10-16 | 1983-08-10 | Varta Batterie | Closures for galvanic cells |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US696983A (en) * | 1901-02-08 | 1902-04-08 | George A Logan | Gas-capsule. |
| US864884A (en) * | 1906-07-20 | 1907-09-03 | Joseph Capaldi | Vent-cap. |
| US1578194A (en) * | 1925-08-06 | 1926-03-23 | Pauline Edelman | Water and vent box |
| US1818581A (en) * | 1928-07-19 | 1931-08-11 | Eaton Axle & Spring Co | Neck and closure structure |
| US1846506A (en) * | 1929-04-03 | 1932-02-23 | John H Wiggins | Breather type roof for storage tanks for gas and volatile liquids |
| US1870904A (en) * | 1930-08-02 | 1932-08-09 | Fulton Sylphon Co | Attachment of heads to bellows |
| US2238238A (en) * | 1935-11-02 | 1941-04-15 | Jacobs Co F L | Molding fastener |
| US2636640A (en) * | 1951-01-05 | 1953-04-28 | United Carr Fastener Corp | Fastening device |
| US2753088A (en) * | 1956-01-18 | 1956-07-03 | Bradley Container Corp | Container |
| US3009602A (en) * | 1957-05-11 | 1961-11-21 | Consilia Fiduciaire | Aerosol bomb |
| NL133405C (zh) * | 1965-12-15 | |||
| US3537938A (en) * | 1967-09-13 | 1970-11-03 | Rohr Corp | Apparatus for fabricating a large capacity cylindrically shaped tank of fiber reinforced resin |
| US4091962A (en) * | 1977-07-20 | 1978-05-30 | Trw Inc. | Panel hole closure |
| SU821108A1 (ru) * | 1979-03-26 | 1981-04-15 | Ангренский Завод "Резинотехника" | Устройство дл удалени аэрозол из РАбОчЕй зОНы ТРубОпРОВОдА |
| US4318491A (en) * | 1980-04-07 | 1982-03-09 | Nelson Richard E | Toroidal pressure vessel |
| US4307818A (en) * | 1981-02-18 | 1981-12-29 | American Sterilizer Company | Closure for a pressurized chamber |
| US4467936A (en) * | 1981-07-15 | 1984-08-28 | American Sterilizer Company | Closure for a pressurized chamber |
| US4790472A (en) * | 1984-10-11 | 1988-12-13 | Allied Signal Inc. | Methods for manufacturing a toroidal pressure vessel |
| DE69524431T2 (de) * | 1995-08-10 | 2002-08-01 | Osaka Shipbuilding | Deckelanordnung für druckbehälter |
| US5636761A (en) * | 1995-10-16 | 1997-06-10 | Dispensing Containers Corporation | Deformation resistant aerosol container cover |
| JPH10148490A (ja) * | 1996-11-19 | 1998-06-02 | Calsonic Corp | 熱交換器用タンクへのパイプ接続構造 |
| JPH1191843A (ja) * | 1997-09-16 | 1999-04-06 | Maruichi Valve Co Ltd | 注入と取出しを可能にしたエアゾール充填弁 |
-
2009
- 2009-02-06 EP EP09707522A patent/EP2250424A2/en not_active Withdrawn
- 2009-02-06 AU AU2009210657A patent/AU2009210657A1/en not_active Abandoned
- 2009-02-06 BR BRPI0905868-0A patent/BRPI0905868A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2009-02-06 CN CN200980104445.1A patent/CN101918748B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-02-06 CA CA2714396A patent/CA2714396A1/en not_active Abandoned
- 2009-02-06 WO PCT/US2009/000774 patent/WO2009099652A2/en active Application Filing
- 2009-02-06 US US12/322,824 patent/US7699187B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3050210A (en) * | 1961-09-13 | 1962-08-21 | Union Tank Car Co | Elevated tank |
| US3524780A (en) * | 1967-09-13 | 1970-08-18 | Rohr Corp | Process for the on-site fabrication of a large capacity fiber reinforced resin tank |
| GB2062946B (en) * | 1979-10-16 | 1983-08-10 | Varta Batterie | Closures for galvanic cells |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009099652A2 (en) | 2009-08-13 |
| AU2009210657A1 (en) | 2009-08-13 |
| BRPI0905868A2 (pt) | 2015-06-30 |
| CA2714396A1 (en) | 2009-08-13 |
| CN101918748A (zh) | 2010-12-15 |
| US7699187B2 (en) | 2010-04-20 |
| WO2009099652A3 (en) | 2010-03-04 |
| EP2250424A2 (en) | 2010-11-17 |
| US20090200317A1 (en) | 2009-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101918748B (zh) | 用于圆柱压力容器的末端接头以及压力容器 | |
| Yu et al. | A review of the design and analysis of reinforced thermoplastic pipes for offshore applications | |
| US7722088B2 (en) | Light and reinforced undersea coaxial pipe element | |
| US20140034180A1 (en) | System for relieving stress at pipe connections using external sleeve | |
| EA026574B1 (ru) | Композитная труба | |
| CN101205994A (zh) | 带有易焊接接头结构的内衬耐蚀金属复合管道 | |
| JP2017512286A (ja) | 圧力容器 | |
| CN103753833B (zh) | 纤维复合材料承压壳体接管或开孔补强方法 | |
| CN110985771A (zh) | 一种玄武岩纤维增强复合管 | |
| EP2532930B1 (en) | Metal composite pressure cylinder | |
| US6604761B1 (en) | Coupling device for two pipes made of composite material based on a thermoplastic | |
| CN203948808U (zh) | 连续纤维增强非粘接复合柔性管 | |
| CN105402606B (zh) | 一种钢套筒柔性止裂器 | |
| CN206617670U (zh) | 一种uhmwpe钢骨架复合输油管 | |
| EP1015801A1 (en) | High weeping strength polymer-glass ribbon composite laminates for fluid containment | |
| CN102261564B (zh) | 一种天然气管道延性断裂止裂方法 | |
| CN205557528U (zh) | 设置环槽的海上风电机组基础灌浆套管连接结构 | |
| CN202946799U (zh) | 带有外螺纹厚壁不锈钢接头的玻璃钢内衬不锈钢复合管 | |
| Zhang et al. | Analytical study of the strength of adhesive joints of riser pipes | |
| CN105443046B (zh) | 一种合成纤维柔性连续抽油杆 | |
| CN215410604U (zh) | 整体式纤维金属复合管与复合油管 | |
| Erofeev et al. | Calculation of pipeline pressure testing for the reduction of residual stress in tee joints | |
| CN2584989Y (zh) | 耐蚀金属衬里多壳层复合管 | |
| CN102606731A (zh) | 玻璃钢压力容器 | |
| Bobba et al. | Fluid flow analysis of E-glass fiber reinforced pipe joints in oil and gas industry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121031 Termination date: 20150206 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |