CN104105919A - 滚塑成型方法 - Google Patents

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G·博加明
G·卡里尼
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P·雷东迪
A·希尔瓦格尼
V·N·托马瑟利
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Abstract

本发明涉及一种滚塑成型的方法，其中加热结构结合到模具中。本发明的另外方面涉及包含加热元件的用于滚塑成型的模具。在一个实施例中，该模具是用于运输以及储存压缩天然气的压力容器。该加热元件可以结合到压力容器中，或者可以在滚塑成型工艺的持续时间内放置成与压力容器接触。

Description

滚塑成型方法
技术领域
本发明涉及一种借助于滚塑成型的工艺制备模制物体的方法。更确切地说，本发明涉及使用经加热材料的此类方法的使用以及容器的制备，使得这些容器适合于使用此类方法容纳或运输压缩天然气(CNG)。
本发明要求PCT/EP2011/071789的“Type-4 Tank for CNG Containment(用于CNG容纳的类型4储罐)”、PCT/EP2011/071805的“Multilayer PressureVessel(多层压力容器)”，以及PCT/EP2011/071793的“Inspectable Containersfor the Transport by Sea of Compressed Natural Gas,Fitted with a Manholefor Internal Access(装有用于内部进入的检修孔的用于压缩天然气的海运的可检查容器)”的优先权，这些PCT案中的每一者的全部内容以引用的方式全文并入本文中。那些现有申请中揭示的压力容器的特征与本发明相关且相容。
背景技术
滚塑成型或转动成型的工艺涉及制备中空模具以及将可凝固材料引入到该模具中。可凝固材料能够流动，并且模具进行旋转使得可凝固材料在模具内部流动，最终提供给模具的内表面加衬的层。可凝固材料随后凝固并且模具被移除，从而提供符合模具的形状的物体。在某些工艺中，保留模具作为所产生的结构的一部分。
聚合物可以提供可凝固材料，但此类材料确实必须得到加热，以使它们流动或凝固，或者两者皆有。此处的缺点在于需要在整个模具上加热材料以确保在整个模具中材料的恒定性能。当模具相对较小时，这不会引起太多担忧。在此类情况下，使模具旋转的旋转设备可以被容纳在烤箱或类似加热设备中，该烤箱或类似加热设备随后将不仅加热模具，而且也加热旋转设备的多个部分。
然而，当模具较大时，模具以及旋转设备的加热变得特别低效。此外，模具的移动的程度越大，在此类布置中将需要加热的空间也越大。因此，此类已知布置产生显著的低效率，特别是在模具较大时。
另外，模制物体的长度与直径之间的比率越大，越需要或希望在工艺期间对模具的温度进行精确地控制。
滚塑成型成较大模具的特定应用涉及压力容器的制造以及制备，尤其是用于压缩天然气(CNG)等加压气体的储存以及运输的那些压力容器。
通过滚塑成型的使用的压力容器的制造以及制备形成当前申请人的专利申请案的主题，该专利申请案与本申请案在同一天提交且名称为“Polymeric Coated CNG Tank and Method of Preparation(涂覆有聚合物的CNG储罐以及制备的方法)”。此申请案的全部内容以引用的方式全文并入本文中。
发明所要解决的技术问题
本发明旨在克服或减轻已知的滚塑成型方法的缺点中的至少一者。
确切地说，本发明的一个目的是提供更加节能的滚塑成型方法。
本发明的另一目的是提供与一种滚塑成型方法一起使用的模具。
本发明的另一目的是提供一种制造用于加压容器的耐腐蚀涂层/层的方法，该容器适合于借助于滚塑成型来运输CNG气体。
发明内容
根据本发明，提供了一种滚塑成型方法，该方法包含：
提供模具组件，包括模具以及加热元件；
将聚合物放置在模具内；
通过激活加热元件来加热模具以便由此加热聚合物；以及
移动模具以便利用聚合物的层给模具的内表面加衬，该聚合物由此形成用于模具的衬套。
优选地，在使用中加热元件布置成与模具接触。
本发明的另一方面涉及一种滚塑成型方法，该方法包含：
提供结合有加热元件的模具，该加热元件与模具接触；
将聚合物放置在模具内；
通过激活加热元件来加热模具以便由此加热聚合物；以及
移动模具以便利用聚合物的层给模具的内表面加衬，该聚合物由此形成用于模具的衬套。
加热元件可以结合到模具中或模具上。优选地，加热元件通过结合到模具中与模具接触。
在某些实施例中，加热元件形成模具的壁的一部分，其中该壁界定在滚塑成型工艺期间被加衬的中空部。
加热元件可以(例如)至少在模具的加热期间放置成与模具的表面接触。
在一些实施例中，加热元件可以放置成与模具的外表面和/或内表面接触。
加热元件可以是细长的或可以包含细长部件，在该情况下优选的是，细长加热元件或细长部件的大部分放置成与模具的表面接触。
在一个实施例中，细长加热元件放置成在其大部分长度上进行接触。类似地，在另一实施例中，细长部件放置成在其大部分累计长度上与模具接触。
加热元件可以包含电导体。在另外的实施例中，加热元件可以包含用于加热过的流体的管道。该流体可以是(例如)水或油。
模具的移动可以包含通过旋转设备进行的模具的旋转。
旋转设备可以包含加热元件，使得当模具安装在旋转设备中时，加热元件放置成与模具接触。
聚合物可以是对于将通过结合有与本发明的实施例一起使用的模具的压力容器来储存和/或运输的燃料或流体基本上耐腐蚀的。优选地，聚合物相对于将储存或运输的燃料或流体是基本上惰性的，即，当与该燃料或流体接触时，它将倾向于不发生腐蚀。为了被认为相对于将储存或运输的燃料或流体是基本上惰性的，聚合物可以具有至少AISI316不锈钢的相对于将储存或运输的燃料或流体的耐腐蚀特性。举例来说，此耐腐蚀程度可以相对于其中的预期污染中的一者或多者来确定，一种此类污染是H2S等通常侵蚀性化合物的预期水平，例如，在H2O的存在下。确定材料是否被认为相对于将储存或运输的燃料或流体是基本上惰性的另一模式是确定材料或内壁是否是实质上耐H2S的，即，基本上耐H2S的，或优选地耐H2S的。一种用于确定这一点的方法是根据ISO15156来确定材料性能是否等效于金属合金。
然而，应意识到，随着聚合物通过制造工艺的各个阶段而进展，聚合物的特征可能发生改变。上述耐腐蚀特征是在聚合物结合到压力容器中并且准备好使用，或在使用中时确定的特征。
在某些实施例中，聚合物是热塑性聚合物并且在此情况下，加热聚合物的步骤在移动模具的步骤之前发生。在另外的实施例中，聚合物是热固性聚合物并且在此情况下，加热聚合物的步骤在移动模具的步骤之后发生。
热塑性聚合物可以选自包含以下项的组：高密度聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯。热固性聚合物可以选自包含以下项的组：环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂以及聚环戊二烯树脂。
模具可以是具有金属壁的压力容器，其中在压力容器移动之后，聚合物衬套粘附到该壁的内表面上。在此情况下，在该工艺已经完成之后，很可能不从模具中移除衬套。然而，在滚塑成型的其它实施例中，可以移除衬套并且甚至可以重新使用模具。
压力容器可以由选自包含以下项的组的材料或材料的组合形成：碳钢、碳钢合金、不锈钢、不锈钢合金、铝、铝基合金、镍、镍基合金、钛或钛基合金。
用作模具的压力容器可以具有以下可选特征中的一者或多者：
它可以在其大部分长度上为大体上圆柱形形状；
它可以具有10:1或更小的长度与直径比；以及
它可以具有在1.5米与3.5米之间的内径。
本发明进一步涉及一种通过滚塑成型产生物体的方法，该方法包括以下步骤：提供模具、加热模具以及通过使用旋转设备来使模具旋转，使得利用聚合物来覆盖模具的内表面并且随后使聚合物凝固，其中加热模具并不导致旋转设备的加热。
本发明进一步涉及根据本文中描述的方法中的任一者制造的压力容器。
本发明进一步涉及一种使用如本文中描述的至少一个压力容器在岸上或海上储存或运输气体(确切地说是压缩天然气)的方法。
本发明进一步涉及用于运输气体(确切地说是压缩天然气)的运载工具，该运载工具包含通过使用如本文中描述的方法构造的至少一个容器。
本发明进一步涉及包含由导热材料形成的中空结构的用于滚塑成型的模具，该模具具有内表面以及外表面，其中在滚塑成型期间，聚合物的衬里粘附到内表面上，该模具进一步包含或结合有加热元件。
加热元件可以与模具的外表面接触。
加热元件可以结合到模具的中空结构中。
加热元件可以是导电的或可以包含用于加热过的流体的管道或由该管道组成。
本发明进一步涉及在滚塑成型工艺期间用于使模具旋转的设备，该设备包含用于安装模具的托架，其中该托架适合于移动以便由此在滚塑成型期间移动模具，该托架包含加热结构，当模具安装在托架中时，该加热结构将放置成与模具接触，当在滚塑成型期间安装在托架中时，该加热结构对模具进行加热。
模具可以是压力容器并且托架可以适合于以可移除方式容纳压力容器。
加热结构可以包含电导体或用于加热过的流体的管道或由该电导体或管道组成。
CNG装载和卸载过程和设施取决于与气体源位置以及有关气体的组成相关联的若干因素。
就用于连接到船舶上的设施(浮标、平台、码头等……)而言，需要提高灵活性并且将基础设施成本最小化。通常，通过考虑以下标准而做出使用何种设施的选择：
·安全性；
·可靠性和规则性；
·深测特征水深度和移动特征；以及
·船舶操作：接近性和操纵。
典型的平台包含与海床相连的用于收集气体的基础设施。
码头是用于连接到船舶上(装载或卸载)的另一个典型的解决方案，当气体源在岸上时该码头得到应用。气体管线从其中气体被处理和压缩成如同CNG的合适装载压力的处理厂延伸到码头并且用于装载和卸载操作。机械臂从码头延伸到船舶。
码头是一个相对完善的解决方案。然而，建造新码头是昂贵且耗时的。码头还需要大量的空间并且(具体地说)在保护区中以及对于海上交通具有相对较高的环境影响。
利用浮标的解决方案可以如下分类：
·CALM浮标；
·STL系统；
·SLS系统；以及
·SAL系统。
悬链锚腿系泊(CALM)浮标尤其适合于浅水。该系统基于使船舶系泊到在水面上漂浮的浮标上。该系统的主要部件是：具有一体式转塔的浮标、转环、管道系统、公用设施、一个或多个软管、用于连接到船舶上的缆索、包括链条和连接到海床上的锚的系泊系统。该系统还包含连接到海床上的柔性立管。这种类型的浮标需要用于将缆索以及管道系统连接到船舶上的辅助/服务船只的支持。
水下转塔装载系统(STL)包含用于大浪条件的连接和断开装置。该系统是基于系泊到海床上的漂浮浮标的(浮标将在准备进行连接的海面下方的平衡位置中漂浮)。当连接到船舶上时，浮标被向上拉动且紧固到船舶内部的匹配锥体上。该连接使得船舶船体围绕浮标转塔自由旋转。该系统还包含连接到海床上的柔性立管，但是需要船舶内部的专用空间来实现该连接。
水下装载系统(SLS)由连接到装载/卸载立管上的安装在海床上的转环系统以及声学应答器组成。漂浮软管的连接可以在没有支持船只的情况下容易地执行。借助于拾起的绳索，该柔性立管可以被提起并且随后连接到船舶上的对应连接器上。
单锚装载(SAL)包含系泊设备和具有单根系缆的流体转环、用于流体传送的柔性立管以及用于锚定到海床上的单个锚。油轮通过将系缆和立管从海床中一起拉在并且朝向船只向上拉动而连接到该系统上。随后系缆得到紧固并且立管连接到船只上。
本发明的实施例的优点
根据本发明的方法可以使压力容器的生产的单位成本得到降低。
此外，本发明可以使得将更少的塑料材料用于压力容器，同时维持其耐腐蚀性。
附图说明
图1是图示一种制备本发明的一个实施例的压力容器的方法的过程图；
图2是图示一种制备本发明的另一实施例的压力容器的方法的过程图；
图3是用于操作根据本发明的一个实施例的一种方法的滚塑成型机的示意图；
图4是图3的转动成型机的平面图；
图5是用于加热与图4的转动成型机一起使用的压力容器的托架的示意性图示，该托架处于打开构造中；
图6是替代地处于围绕压力容器的闭合状态中的图5的托架的示意性图示，该托架安装在电路中；
图7和图8是金属压力容器的示意性截面图示；
图9和图10是压力容器的示意性截面图示，该压力容器已经经历了制备过程；以及
图11和图12是结合到压力容器中的加热元件的布置的示意性图示。
具体实施方式
本发明的实施例涉及滚塑成型的工艺，其中通过移动模具的过程(例如，借助于旋转)用聚合物给模具加衬。需要对模具进行加热，以便使聚合物流动或者在聚合物已经流动成所需的形状后使它凝固。
本发明的某些实施例尤其适用于压力容器的制备，以便通过滚塑成型或转动成型的工艺使得它们适合于、或更加适合于CNG的运输或储存中的任一者或两者，例如，以允许在更长的时间周期内的运输或储存。在此类实施例中，压力容器可以充当模具，在此情况下，模制物体形成用于压力容器的衬套并且在完成该过程后不会被移除。
举例来说，充当中空模具的预先存在的压力容器(该压力容器的一个或多个实例在下文得到更详细的描述)填充有一定装填或射流重量的聚合物。该压力容器随后缓慢旋转(通常围绕相对于彼此垂直的两条轴线)，因此使得材料分散并且粘到模具的壁上。有可能使用热塑性聚合物或者热固性聚合物。
本发明的实施例参考压力容器的制造以及制备来描述。然而，应理解，本发明并不限于此；而是在许多其它物体的制造、制备以及维修中得到应用。
图1图示了根据本发明的第一实施例的一种方法10的过程图，其中利用了热塑性聚合物。在初始步骤12处，提供了压力容器。在本发明的实施例中，所提供的压力容器是预先存在的具有金属外壁的圆柱形压力容器。在下文中参考图7到图10对此类压力容器进行更加详细的描述。有利的是，本发明的实施例能够采用现有的压力容器并且以具有成本效益的方式使其对CNG储存以及运输是安全的。确切地说，通过转动成型工艺的使用，现有压力容器可以适合于CNG的储存以及运输。
在以下步骤中，即在步骤14，压力容器(例如)以下文参考那些附图更加详细描述的方式装载到转动成型机中，该转动成型机的实例更加详细地在图3到图6中示出。
在步骤16中，在此实施例中包含预定量的热塑性聚合物的聚合物的射流通过压力容器中提供的开口插入到压力容器中。
不同的实施例涉及不同热塑性聚合物的使用。举例来说，取决于压力容器的既定用途和成本以及其它生产考虑，可以使用高密度聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯中的任一者。
在步骤18处开始对该射流的加热。在此实施例中，通过对压力容器进行加热来加热聚合物的射流。压力容器所加热到的温度水平以及温度升高将取决于所使用的聚合物的组成以及容器的结构材料的热特性。此外，加热容器直到聚合物的粘度已经充分改变至使聚合物均匀流动，如步骤20中所确定。如果粘度已经充分改变，那么该过程将前进到步骤22。如果需要另外的加热，那么该过程将在步骤20与18之间循环直到粘度已经充分改变以使它在压力容器中流动。
在本发明的实施例中，压力容器包括用于在加热期间确定或估计聚合物的粘度的传感器。此传感器的最简单的布置包含(例如)位于容器的端部处的观测端口，通过该端口，观测者可以观察在压力容器的移动期间该聚合物的射流的行为。在另外的实施例中，使用了用于测量或估计粘度的其它已知传感器，例如照相机或温度传感器等实验数据提供者。
在本发明的一个替代实施例中，取决于压力容器的组成以及聚合物的组成，在步骤18处将压力容器加热预定时间。在下文中对此加热发生所用的方式进行更加详细的描述。
在步骤22处，压力容器旋转。压力容器的旋转导致热塑性聚合物在压力容器的内表面上流动并且由此利用热塑性聚合物的衬套来给内表面加衬。以此方式，压力容器形成用于聚合物的衬套的模具，因为模具的内表面的形状被赋予给了聚合物。
应意识到，使压力容器旋转以确保聚合物的衬套的均匀厚度的最有效方式将取决于许多因素，例如压力容器的形状以及在旋转期间聚合物的粘度。在一个实施例中，压力容器仅围绕其纵向轴线旋转。在另一实施例中，压力容器在至少一个额外的方向上额外地旋转，例如位于垂直于其纵向轴线处的一个或多个方向。
在步骤24中，测量衬套的厚度以确保衬套或压力容器的所需部分、或衬套或压力容器的所有部分都具有均匀或所需厚度，或满足预定的厚度范围，例如在5与50mm之间。因此，在以下步骤中，即步骤26判定衬套是适当均匀的还是未基于在步骤24中所得到的测量值的。如果在步骤26确定衬套不是适当均匀的或不满足关于厚度的替代标准，那么该过程将返回到步骤24以在压力容器已经经受进一步旋转之后得到另一测量值。
衬套的厚度以及分布可以通过在压力容器的一端处的物理检查来确定，例如，通过x射线/断层摄影术，通过超声波测试或以其它已知方式。
一旦在步骤26处确定衬套是适当均匀的或在适当的厚度公差内，则该过程就将前进到步骤28，其中聚合物的加热停止。这使得聚合物凝固。有利的是，在此实施例中，旋转在凝固过程期间继续以促进衬套维持均匀厚度等。在另一实施例中，加热的停止可能伴随有主动冷却以减少该过程的总时间。
一旦热塑性聚合物已经凝固，该过程就前进到步骤30，其中旋转停止。在图示的实施例中，旋转在预定时间之后停止。在另一实施例中，传感器确定聚合物的状态以确定它何时已凝固，并且一旦热塑性聚合物已经凝固到足够的程度，旋转就停止。
在以下步骤中，即步骤32，从转动成型机中移除压力容器。在某些实施例中，随后在压力容器上执行例如清洁等另外的精加工步骤。该过程随后在步骤34处结束。
图2图示了另一实施例，其中使用热固性聚合物来代替图1中图示的实施例的热塑性聚合物。在许多方面中，图2的工艺类似于图1的工艺。当开始该工艺时，在步骤52中提供压力容器；将容器装载到转动成型机中(步骤54)；以及将在此情况下由热固性聚合物组成的射流装载到压力容器中。除使用热固性聚合物来代替热塑性聚合物之外，步骤52、54和56类似于图1的工艺的步骤12、14和16。应意识到，可以使用任何适当的热固性聚合物。确切地说，可以使用环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂或聚环戊二烯树脂。
为了促进热固性聚合物的固化工艺，在此实例中在步骤55处，可以将催化剂添加到该次射流中。
在此实施例中，热固性聚合物射流以液体状态引入到压力容器中。因此，在步骤58中，以上文参考图1所描述的方式，容器旋转并且此旋转导致热固性聚合物在容器的内表面上扩散并且粘附到其上，该容器因此充当用于聚合物的模具。
取决于树脂系统配方(基于热固性的聚合物或聚合物的混合，或催化剂的效果)，可能需要加热来开始、完成或辅助“固化”反应，即，将材料转化成其固态的聚合作用。其中几乎确定需要加热的实例是利用环氧树脂系统。因此，在容器旋转的同时，在步骤60处对所形成的衬套的厚度以及均匀度进行测量或估计。随后，一旦在步骤62处确定衬套足够均匀和/或已经达到所需厚度，就在步骤64处加热压力容器。热固性聚合物的加热导致聚合物凝固。在此实施例中，容器在步骤64加热预定时间周期，并且随后在步骤66处停止。在下文中对此加热发生所用的方式进行更加详细的描述。
在另一实施例中，利用适当的传感器来测量聚合物的特性，并且一旦确定聚合物已经充分凝固，加热就停止。加热的停止可以伴随有制冷。
一旦加热已经停止，容器的旋转就在步骤68处停止并且在步骤70处从转动成型机中移除容器。根据此实施例，该工艺在步骤72处结束。
为了在整个衬里中维持适当均匀的厚度，优选的是，模具在加热阶段期间的所有时刻继续旋转，并且以避免下垂或变形，在冷却阶段期间亦是如此。
应了解，绕仅一条轴线的旋转可能是足够的，尤其是对于图2的实施例，这是由热固性化合物的较低粘度引起的。尽管如此，双轴线或多轴线旋转仍是优选的。
为了在整个衬里中维持均匀厚度，模具通常将在硬化阶段(例如，通过与催化剂的反应)期间的所有时刻继续旋转。这也可以有助于避免下垂或变形。
任选地，上文所描述的任何工艺都可能包括沉积金属涂层的最终步骤，尤其是当非金属衬里由pDCPD(聚双环戊二烯)组成时。在名称为“ConstructComprising Metalized Dicyclopentadiene Polymer and Method for ProducingSame(包含金属化双环戊二烯聚合物的构造及其生产方法)”的共同待决申请案PCT/EP2011/071811中描述了沉积此涂层的合适的工艺，该申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
图3到图12图示了与根据本发明的实施例的方法一起使用的设备的多种构造。
图3是优选的转动成型机80的侧视图。该机器包含基底82，支承臂84连接到基底上。支承臂84相对于基底82枢转并且枢转的程度由液压活塞86来控制。旋转笼88连接在支承臂84远离基底82的端部处。
笼88的内表面可以配备有加热托架(例如，参见图5)。
图1和图2的工艺可采用的类型的压力容器90以可移除方式安装在笼88中。在优选布置中将是这样，压力容器90的外表面放置成与加热托架等加热元件接触。
压力容器90具有纵向轴线96并且笼88布置成使压力容器围绕纵向轴线96在箭头94的方向上旋转。此外，笼88相对于支承臂84布置成在箭头92的方向上旋转，由此使压力容器90也在此方向上旋转。应意识到，在另外的实施例中，压力容器90可以在其它方向而非图3中图示的方向上或在除所图示的方向外的其它方向上旋转。
图4是图3的转动成型机80的俯视图或平面图。
如上文所描述，不管使用热塑性聚合物(图1)还是热固性聚合物(图2)，都涉及加热模具的步骤。在本发明的优选实施例中，模具的加热通过对放置成与模具接触的加热元件进行加热来实现。这增加了将热量传递到模具的效率。一般来说，这继而引起对聚合材料的以及滚塑成型工艺的更加恒定且精确的温度控制。加热元件可以替代地是模具的一体部分。
图5图示了用于压力容器的托架100，该压力容器以上文参考图1到图4所描述的方式充当模具。托架100由网状物组成，该网状物由平行于彼此而放置的多个线102与也平行于彼此而放置但基本上垂直于线102的多个交叉线104组成。线102在它们进行接触的地方附接到交叉线104上。其它定向或布局也是可使用的。
在此图示的实施例中，该网状物形成为两个半部108以及110，该半部相对于一者围绕沿着托架100纵向延伸的铰链106枢转。替代地，可以存在超过两个部分，每个部分布置成相对于其相邻部分枢转，或以另外的方式布置成围绕模具接合在一起。
在其它实施例中，网状物甚至可以是可缠绕在模具周围的柔性包裹物。
线102以及104中的每一者优选地是具有相对较高电阻的电导体，使得当电流经过其中时，产生热量。
线102以及104优选地都沿着托架100的边缘112以及114电连接到彼此上，使得它们形成单个电路。
在此优选实施例中，托架进一步包含两个电端子116以及118。如图所示，这些电端子可以布置在托架100的对应的边缘112以及114上并且在托架的相反远端处。当安装托架时，电端子116以及118随后将接近模具的纵向轴线。这促进了托架的连接，因为在靠近模具的纵向轴线的区域中，由旋转造成的问题得到了消除或最小化。
在另一实施例中，托架在压力容器的端部上延伸。
在一个实施例中，电端子位于靠近旋转轴线处，至少参考如从旋转轴线中测量的模具的大小。通过将端子定位在不存在或存在相对较小的旋转移动处，促进了端子的连接。
在使用中，托架100安装在图3中图示且上文所描述的转动成型机80的旋转笼88的内表面中。当安装在旋转笼88中时，托架100的端子116以及118连接到电路上。
图6示意性地图示了安装在图3的转动成型机80的旋转笼88中的压力容器90。在此图中仅示出了转动成型机80的托架100。此外，为了图示的目的，图示了在托架100与压力容器90之间的空间。然而，实际上，所有或大部分托架将与压力容器90接触。
端子116连接到电路150上，该电路还连接到端子118上。电路150进一步包含电源，该电源在此实施例中是电池140，该电池在此以直流电(DC)的形式充当电路的电源，但在一个替代实施例中也可以使用交流电(AC)。
如图所示，电路进一步包含控制装置142、电流表144以及电压表146。通常提供电流表144以及电压表146以将关于电路的信息提供给用户或控制器。控制装置142包括可变电阻器148，该可变电阻器可以由用户或控制器用来控制输送到托架100的电流。
如先前所提及，包含托架100的线具有电阻，该电阻是这样的，当电流经过其中时，产生热量。完成这一步所用的方式将取决于托架的尺寸，以及所需产生的热量的量。
控制装置142可以包含用户操作的面板以及可变电阻器148，用户可以使用该可变电阻器来控制电路的行为并且由此控制压力容器90的加热以及冷却。
温度也可以被测量、显示给用户并且由用户控制(实现这一步的对应的元件未示出，但它们是相关领域中的技术人员熟知的)。
在此实施例中，控制装置142包含可变电阻器148，用户使用该可变电阻器来控制电路的总电阻并且因此控制流过托架100的电流，该电流将控制托架的温度。应意识到，在某些实施例中，控制装置142可以向用户示出上文参考图1和图2的工艺所描述的多个传感器的输出。
通过使加热元件与模具(即，在上文所描述的工艺中的压力容器)的外表面接触或者通过将加热元件结合到模具自身中，可以将加热元件放置成与压力容器或其它模具接触。
在图示的实施例的情况下，应意识到，加热元件与模具之间的直接接触不必沿着加热元件的整个长度，前提是热量可以在加热元件与模具之间有效地传递。此外，因为当模具插入、旋转以及移除时，加热元件相对于模具移动，因而加热元件与模具之间的接触程度将发生变化。因此，当加热元件是细长的或包括细长部件时，细长加热元件的较大部分或细长加热元件的多个部件与模具接触即是足够的。
图5中图示的托架等托架的使用，或其中使加热元件与压力容器发生接触的其它布置，尤其很好的适合于重新利用压力容器以用于CNG的运输和/或储存，因为托架(例如)可以经制备和尺寸设置成与现有容器相配。
关于重新利用压力容器，除那些已经提到的案例之外，与本发明一起使用的其它合适的容器在PCT/EP2011/071797、PCT/EP2011/071794、PCT/EP2011/071798、PCT/EP2011/071786、PCT/EP2011/071810、PCT/EP2011/071809、PCT/EP2011/071808、PCT/EP2011/071815、PCT/EP2011/071813、PCT/EP2011/071812、PCT/EP2011/071807、PCT/EP2011/071801、PCT/EP2011/071817，以及PCT/EP2011/071791中揭示。这些额外的案例的全部内容连同其它已经提到的案例以引用的方式并入本文中。
在图示的实施例中，已经使加热元件与模具(例如，压力容器)的外表面发生接触。在替代实施例中，可以使加热元件与模具的内表面发生接触。这存在以下缺点：在滚塑成型工艺期间加热元件将被覆盖；但具有以下优点：需要较少的电力来加热聚合物，因为聚合物不需要消散通过模具壁的材料。
在替代布置中，加热元件结合到模具自身中。再次使用其中压力容器构成模具并且可采用图1和图2的方法的实例，加热元件可以结合到压力容器的壁(通常是外壁)中，而非提供为与图5和图6的托架100等模具的外表面接触。图7和图8图示了根据此类替代布置的压力容器170的一个实例。其它布置也是可能的。
在此图示的实例中，容器170具有顶端172以及底端174。底端具有通常用于连接到管道系统(未示出)上的装载/卸载开口176。在此优选布置中，装载/卸载开口是12英寸(30cm)的开口。此外，顶端具有检修孔178，例如，以便使操作者进入压力容器的内部。
容器170进一步包含钢制圆柱形主体180，以及钢制端部172、174。
在此实施例中，检修孔178或者装载/卸载开口176可以用于在上文参考图1和图2所描述的制备压力容器的方法期间引入聚合物的射流。
参考图8，检修孔盖180布置成关闭检修孔178并且在此实例中，该检修孔盖布置成向下用螺栓拴在检修孔178的带凸缘端部上，该螺栓延伸穿过在容器170的颈部184的自由端上向外延伸的凸缘182。检修孔或装载/卸载开口可以用于在加热以及旋转之前将聚合物放置在容器170中。检修孔可以用于转动成型工艺之后的检查以确保聚合物衬套已经均匀分布并且衬套已经凝固。用于检修孔的合适的布置在共同待决的申请案PCT/EP2011/071793中揭示并且论述，主张对该申请案的优先权，并且该申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
在图7和图8的实施例中，颈部184的特征为界定检修孔的开口大小的内壁186。如图所示，该内壁186竖直地布置在容器的优选用途中(例如，当安装在船舶中时)，但在大部分转动成型工艺期间它可以旋转。
检修孔的带凸缘端盖188此处示出为与容器170的主体的颈部部分单独形成，并且此处它焊接到该颈部部分的端壁上。然而，有可能将端盖188锻造到颈部部分上，因此成为端部172的一体部分。
图7和图8的压力容器170适合于与图3中图示的滚塑成型设备80一起使用。因此，压力容器170可以经特别制造以与滚塑成型设备80一起使用，反之亦然。
为了促进在滚塑成型的工艺期间压力容器170的加热，容器170包括加热元件。在此实施例中，加热元件包含嵌入在容器170的钢制圆柱形主体180中的电导体194。
如图8中图示，电导体180可以缠绕通过钢制圆柱形主体180并且在两个电端子190以及192中终止，在图8中仅图示了两个电端子中的一者。在使用期间，端子190以及192连接到电路上，例如图6中图示的电路150。
尽管不同形状以及大小的压力容器可以与本发明的实施例的工艺一起使用，但已发现在其大部分长度上为大体上圆柱形的压力容器具有以下优点：在本发明的实施例的工艺期间，围绕压力容器的纵向轴线的旋转利用聚合物涂覆容器的整个内表面。因此，压力容器可以通过仅围绕单个轴线旋转由非金属衬套来制备，这与需要围绕超过一个轴线的旋转的布置相比是更加简单的布置。此外，已发现具有10:1或更小的长度与直径的比并且其中容器(10)的内径在1.5米与3.5米之间的压力容器尤其适合于通过本文中所描述的工艺来制备。使用已知方法加热与其宽度相比具有较大长度的容器是低效的。
接下来参考图9和图10，示出了在经受图1或图2中图示的滚塑成型工艺之后的图7和图8的压力容器170。一旦压力容器170已经经受这些滚塑成型的工艺中的任一者，非金属衬里或衬套200覆盖或涂覆钢制圆柱形主体180的内表面。
在与本发明的实施例一起使用的容器170等压力容器中，钢制圆柱形主体180是金属结构元件，因为它由金属制成并且支承容器的结构。电导体194等加热元件结合到此结构元件中。在替代实施例中，使加热元件与结构元件发生接触。
有利的是，金属材料具有预先存在的结构，该结构形成模具以将形状提供给所产生的衬套。
在图示的实施例中，金属结构元件提供了容器的外壳。在另外的实施例中，结构元件可以替代地或另外为容器提供内部结构元件，例如通过提供外部覆盖物。
应意识到，一般来说模具或压力容器或结构元件(确切地说)可以由选自包含以下项的组的材料或材料的组合组成：碳钢、碳钢合金、不锈钢、不锈钢合金、铝、铝基合金、镍、镍基合金、钛或钛基合金。
再次参考图9和图10，内部非金属衬里200能够液压容纳未加工气体，因为选择合适的热塑性或热固性材料用于衬里，使得它由于其微结构特性而对气体不可渗透。由于这些材料中的空间布置和/或化学亲和力，天然气分子不能通过衬里。
在所示出的实施例中，非金属衬里200由高密度聚乙烯组成。在一个替代实施例中，非金属衬里200由聚氯乙烯组成。然而，应意识到，任何热塑性聚合物都可以用于形成非金属衬里200，特别是当容器根据图1的工艺制备时。
一般来说，非金属衬里200应该是耐腐蚀的并且能够运载未处理或未加工的气体，例如，未加工的CNG。
当非金属衬里200由热塑性聚合物制成时，使用聚乙烯或能够耐碳氢化合物腐蚀的类似塑料可能是优选的。
在一个替代实施例中，例如，当容器根据图2的工艺或类似的工艺来制备时，非金属衬里200由热固性聚合物组成。
在本发明的优选实施例中，内部衬里200不具有在CNG运输、装载以及卸载阶段期间的结构性目的。
本文中所描述的容器的设计以及构造可以使得制成能够运载多种气体的压力容器，或者可以制成可以经调适以能够运载多种气体的压力容器，这些气体例如，直接来自钻井的未加工气体，包括未加工天然气(例如当压缩时的未加工CNG或RCNG)、或H2、或CO2，或经加工天然气(甲烷)，或未加工或经部分加工的天然气，例如，具有高达14％摩尔的CO2配额、高达1000ppm的H2S配额，或H2以及CO2气体杂质，或其它杂质或腐蚀性的物质。然而，优选的用途是CNG运输，即，加工到可传递至最终用户(例如，商业、工业或住宅)的标准的未加工CNG、经部分加工的CNG或纯净的CNG的运输。
CNG可以包括具有可变混合比率的各种可能组成部分，一些呈气相并且另一些呈液相，或这两者的混合。那些组成部分通常将包含以下化合物中的一者或多者：C2H6、C3H8、C4H10、C5H12、C6H14、C7H16、C8H18、C9+碳氢化合物、CO2和H2S，外加可能的呈液态的甲苯、柴油和辛烷以及其它杂质/物质。
另外的实施例
下文提供了根据本发明的实施例构造的容器的另外的实例。这些以及在上述预提交的申请案中提及的压力容器中的任一者可以通过将加热元件放置成与外表面接触、或通过将此类加热元件结合到压力容器的壁中来制备。
实例1
在金属结构22上的热塑性层200，例如高密度聚乙烯HDPE，具有在0.9与1.1g/cm3之间的密度，至少15MPa的抗张强度。热塑性层2通过如上文所说明的多轴线转动成型来产生。
实例2
在金属结构22上的热固性层200，例如高纯度聚环戊二烯pDCPD，具有在0.9与1.1g/cm3之间的密度，至少45的抗张强度。热固性层2通过如上文所说明的单轴线转动成型机来产生。
实例3
在金属结构22上的热固性层200，例如高纯度聚环戊二烯pDCPD，具有在0.9与1.1g/cm3之间的密度，至少45MPa的抗张强度，并且根据国际标准(ISO)15156，聚合物层的金属内部涂层1能够耐H2S腐蚀。热固性衬里通过如上文所说明而产生的单轴线转动成型机来产生。
图9和图10中图示的布置的加热元件194以螺旋形式结合到钢制圆柱形主体180中。然而，应意识到，本发明的实施例并不限于此。
图11和图12图示了替代实施例，其中加热元件通过结合到压力容器的圆柱形侧壁中而与模具接触。
图11图示了具有网格形加热元件222的压力容器220，该加热元件由以类似于图5中图示的托架100的电导体的布置的方式上覆电导体形成。在压力容器220的布置中，加热元件222的电导体结合到容器220的钢制圆柱形主体224中。加热元件222具有两个端子226以及228，这些端子用于将电流传递经过加热元件222。
也可以设想出加热元件的另外的布置。相邻导体之间的间距可以根据被加热的模具的拓扑结构和/或根据所使用的金属的热特性以及所获得的模具的形状来改变。确切地说，倾向于辐射出更多热量的具有较大表面积与体积比的模具的各部分可以实现加热元件在各部分的较大集中。
在所示出的加热元件的布置中，电导体提供热源给模具(例如压力容器)。然而，其它加热元件可以使用其它热源。图12图示了呈具有钢制圆柱形壁242的压力容器240形式的模具。管道246结合到钢制圆柱形壁中。管道246具有入口248以及出口250。在使用中，入口248以及出口250连接到加热回路上，该加热回路使用水或油等流体来将热量从热源传递到压力容器240。
如由箭头252所图示，在使用中，热流体被引入到管道246中并且通过出口250离开，如由箭头254所表示。以此方式，可以加热模具。
应意识到，尽管图12中图示了用于管道246的螺旋布置，但许多其它布置也是可能的。举例来说，用于加热过的流体的管道可以替代地布置成平行管道或布置成此类管道的网格。
毫无疑问技术人员将想到许多其它有效的替代方案。应理解，本发明不限于所描述的实施例并且在不脱离在此所附权利要求书的精神和范围的情况下涵盖对本领域的技术人员显而易见的修改。

Claims (32)

1.一种滚塑成型的方法，所述方法包含：
提供模具以及与所述模具接触的加热元件；
将聚合物放置在所述模具内；
通过激活所述加热元件来加热所述模具以便由此加热所述聚合物；以及
移动所述模具以便利用所述聚合物的层给所述模具的内表面加衬，所述聚合物由此形成用于所述模具的衬套。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热元件结合到所述模具中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热元件至少在所述模具的加热期间放置成与所述模具的表面接触。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加热元件放置成与所述模具的外表面和/或内表面接触。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加热元件包含一个或多个细长部件，所述方法包含将所述细长部件的大部分放置成与所述模具的表面接触。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述细长部件放置成在所述细长部件的大部分长度上与所述模具的表面接触。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述加热元件包含电导体。
8.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，所述加热元件包含用于加热过的流体的管道。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述模具的移动包含所述模具通过旋转设备进行的旋转。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述旋转设备包含所述加热元件，使得当所述模具安装在所述旋转设备中时，所述加热元件放置成与所述模具接触。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述聚合物具有至少与不锈钢相同的耐腐蚀性。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述聚合物是热塑性聚合物，并且其中加热所述聚合物的步骤在移动所述模具的步骤之前发生。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述热塑性聚合物选自包含以下项的组：高密度聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯。
14.根据权利要求1到12中任一项所述的方法，其特征在于，所述聚合物是热固性聚合物。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述热固性聚合物选自包含以下项的组：环氧树脂、聚酯树脂、乙烯基酯树脂以及聚环戊二烯树脂。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，其特征在于，加热所述聚合物的步骤在移动所述模具的步骤之后发生。
17.根据任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述模具是具有金属壁的压力容器，并且在所述压力容器的移动之后，所述聚合物衬套粘附到所述壁的内表面上。
18.根据任何权利要求17所述的方法，其特征在于，所述压力容器由选自包含以下项的组的材料或材料的组合形成：碳钢、碳钢合金、不锈钢、不锈钢合金、铝、铝基合金、镍、镍基合金、钛或钛基合金。
19.一种根据权利要求1到18中任一项制造的压力容器。
20.一种用于滚塑成型的模具，所述模具包含由导热材料形成的中空结构，所述模具具有内表面以及外表面，其中在滚塑成型期间，聚合物的衬里粘附到所述内表面上，所述模具进一步包含加热元件。
21.根据权利要求20所述的模具，其特征在于，所述加热元件与所述模具的所述外表面接触。
22.根据权利要求20所述的模具，其特征在于，所述加热元件结合到所述中空结构中。
23.根据权利要求20到22中任一项所述的模具，其特征在于，所述加热结构包含电导体。
24.根据权利要求20到22中任一项所述的模具，其特征在于，所述加热结构包含用于加热过的流体的管道。
25.一种用于在滚塑成型的工艺期间使模具旋转的设备，所述设备包含用于安装所述模具的托架，其中所述托架适合于移动以便由此在滚塑成型期间移动所述模具，所述托架包含加热结构，当所述模具安装在所述托架中时，所述加热结构将放置成与所述模具接触，当所述加热结构在滚塑成型期间安装在所述托架中时加热所述模具。
26.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述模具是压力容器。
27.根据权利要求25或权利要求26所述的设备，其特征在于，所述加热结构包含电导体。
28.根据权利要求25或权利要求26所述的设备，其特征在于，所述加热结构包含用于加热过的流体的管道。
29.根据权利要求25到28中任一项所述的设备，所述设备包含连接有支承臂的基底，所述支承臂支承所述托架。
30.根据权利要求29所述的设备，其特征在于，所述支承臂相对于所述基底枢转并且所述枢转的程度由液压活塞来控制。
31.根据权利要求29或30所述的设备，其特征在于，旋转笼连接在所述支承臂远离所述基底的端部处。
32.根据权利要求31所述的设备，其特征在于，所述旋转笼的内表面配备有所述托架。
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