CN106536381A - 气体储存结构及制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种气体储存结构包括：容器，以及由所述容器支撑的连续盘管，所述连续盘管包括：由薄壁管道和限定所述连续盘管的端部的厚壁管道形成的主要部分，所述连续厚管具有比所述薄壁管道更厚的壁厚，所述厚壁管道在焊接接头处焊接到所述主要部分，以使将所述厚壁管道的内径与所述主要部分的内径相连通，并且所述厚壁管道连接到所述容器上，同时主要部分没有到容器上的任何刚性连接件，刚性连接件例如为焊接。

Description

气体储存结构及制造方法
技术领域
本发明涉及气体存储结构及其制造方法，特别是用于压缩天然气的存储和运输的方法。
背景技术
气体和液体有时必须从生产地点运输到某个地点来使用，该气体例如为工业气体。
天然气通常必须从生产地点运输到消费地点。有已知的运输天然气的方法，例如包括如通过管道穿过水体、作为液化天然气(LNG)的船运和作为压缩(非液化)天然气(CNG)的船运。
运输成本总是一个因素。然而，在生产现场产生的气体流量小的情况下，必须特别考虑成本。在一些地层仅产生少量天然气中，这种情况对于天然气来讲是真实的。
本受托人已经提出了气体输送结构，例如在US 5,839,383中所描述的体输送结构，但本受托人已经寻求改进。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种气体储存结构，其包括：容器和由所述容器支撑的连续盘管道，所述连续盘管道包括：第一端，相对端和在所述第一端和所述相对端之间的管道的中间长部，以及其中，所述第一端由厚壁管道形成，所述厚壁管道的壁厚比所述管道的中间长部的壁厚厚，所述厚壁管道焊接在所述容器上，所述相对端由第二厚壁管道形成，所述第二厚壁管道的壁厚比管道的中间长部的壁厚厚，所述第二厚壁管道焊接在所述容器的焊接连接处，以及管道的中间长部没有与容器任何刚性连接以使管道的中间长部由于其内部的压力和温度的变化而自由地膨胀和收缩。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造气体存储结构的方法，所述方法包括：焊接邻近卷筒状容器的中心芯的连续管道的厚壁端；将所述连续管道的厚壁端和中间长部围绕所述中心芯缠绕以将所述连续管道布置成多层的多包裹；以及将连续管道的厚壁末端焊接到容器上，其中，中间长部具有比厚壁端和厚壁末端的壁厚薄的壁厚，并且中间长部没有与容器任何刚性连接以使中间长部能够由于在其内部的压力和温度的变化而膨胀和收缩。
应当理解为从以下详细描述中，本发明的其它方面对于本领域技术人员将变得显而易见，其中，通过说明的方式来示出和描述本发明的各种实施例。如将认识到的，在所有不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明能够用于其它和不同的实施例，并且能够在各种其它方面对本发明的若干细节进行修改。因此，将附图和详细描述认为成本质上是说明性的而不是限制性的。
附图说明
参考附图，在附图中通过示例的方式而非限制的方式详细地示出了本发明的几个方面，其中：
图1示出了适于通过船运输气体的根据本发明的示例性盘绕的连续管道气体存储结构；
图2示出了根据本发明的实施例的缠绕在容器中的连续管道的部分切除和剩余部分的透视图；
图3是连续管道的一个缠绕布置的示意图；
图4是通过五个彼此堆叠的卷筒容器的横截面，其中连续管道缠绕在每个卷筒上(不是示出所有的管道)；
图5A是根据本发明的一个实施例的容器的底部的俯视图；
图5B是沿I-I线通过图5A容器的截面图；
图6A是通过容器的基部的径向截面图；
图6B是通过垂直于图6A的截面的容器的底部的截面图；
图6C是容器的基部的径向视图；
图7是图5B的容器的侧壁的侧面正视图；
图8A是连续管道和容器之间的连接的俯视图；
图8B是沿图8A中的II-II线的剖视图，图8A示出了沿着管道连接的附加的转向管道；
图9A是连续管道和容器之间的另一连接的俯视图；
图9B是沿图9A中的III-III线的剖视图；
图9C是沿图9A中的IV-IV线的剖视图；以及
图10是沿厚壁管道和薄壁管道之间的接合部接合的管道的长轴方向的剖视图。
具体实施方式
下面的描述和其中描述的实施例通过示例或示例的说明来提供，和通过本发明的各个方面的原理的特定实施例来提供。提供这些实施例是为了对本发明在其各个方面的原理和目的的解释而不是限制。在说明书中，类似的部件在整个说明书和附图中用相同的相应附图标记进行表示。附图不一定按比例绘制，并且在一些情况下，为了更清楚地描绘某些特征，可能夸大了比例。
已经发明了气体存储结构。气体存储结构可以用于输送气体，并且在这种情况下可以将气体存储结构安装在载体上。
一种特别适于在船上运输大量压缩气体的气体存储结构包括由大致连续管道的线圈提供的大的存储容积。由于在气体存储结构之间需要较少的互连设备，因此使用用于气体存储的超长的连续管道导致显着地降低成本。
根据本发明，提供了一种由连续管道形成的气体存储结构。优选地，将连续管道装入或盘绕在容器中。在本发明的一个方面中，连续管道缠绕成多层，每层具有多个环。然而，连续管道可以以各种构造分布在容器内。可以用于盘管道的容器将用于多种功能。第一，容器可以用作用于缠绕管道的转盘。第二，该容器可以用作用于提升管道的装置。第三，容器可以允许控制连续管道周围的气体。
当每个包括容纳连续管道的容器的结构彼此堆叠时，上部结构的重量可以由下部容器的壁来承载。这会防止管道的下层必须承受来自上述结构的重量的挤压力。
在本文中，将管道的环定义为指自身折回的管道的长部，以使在管道内行进的流体能超过90°旋转。在此，将管道的层定义为一组彼此横向间隔开并且占据环的管道，该环的厚度近似等于管道中的一个管道的直径。在操作中，层可以是水平的、垂直的或者其间的任何角度。
应该理解为，在操作流体输送压力和温度下，用于制造在实施本发明中使用的连续管的材料是可延展的且不脆的，并且存储在连续管道内的气体不能透过所述材料。还将理解，虽然管道的超长部的是理想的，可能需要在长管道段的端部之间进行中间连接以便于制造，中间连接例如通过内嵌(即对接、偏置等)焊接连接。连续管道可以由任何正常等级的钢制成，例如X70钢，但是钢管也可以在所有焊接完成后进行淬火和回火以增加强度。
虽然以前的气体存储结构是已知的，但是已经对本文所述的结构进行开发来用于改善先前已知的结构的性能。
在图1中示出了多个气体存储结构11。在后面的图中更详细地示出示例性的气体存储结构11。
参考图2，本发明的气体存储结构11通过在容器12内分配或卷绕连续管道10而制成。将管道10卷绕成多层，每层由管道的多个环形成。将气体存储在连续管道10中。连续管道10中允许气体流入或流出管道10的任何开口(例如在管道的一端或两端处)设置有阀，开口例如在管道的一端或两端处，阀例如为图1中的阀21。阀允许把连续管道10密封以用于气体的存储和运输。
容器12具有基部14、外部存储侧壁16、内部存储侧壁18和顶部20。在该示出的实施例中，容器以卷(即卷筒)的形式成形以及内侧壁18形成中心的基本圆柱形的芯部(或毂部)，基部和顶部形成与内侧壁18的端部相连接的端部凸缘。基部和顶部从内侧壁径向向外延伸。基部和顶部基本上彼此平行地延伸。因此，容器12提供了支撑件，连续管道10可以卷绕到支撑件中，其中，管道缠绕在由基部和顶部20之间的内侧壁18形成的芯部上。
连续管道10可以以多层盘绕在容器12中，每层包括围绕由内侧壁18形成的芯部的多个环或包覆物。管道可以围绕内侧壁18缠绕，因此，基部14、内壁18和外壁16来支撑连续管道10。图3示出了可能的卷绕布置的简单示例，其中，随着管道缠绕在围绕芯部的第一层中及然后缠绕在覆盖第一层的第二层中，进行该卷绕。在此所示，另外的层围绕管道的下层的周围缠绕，该管道已经在由内侧壁18形成的芯部的周围缠绕。例如使用管张紧器来使管道在基部14和顶部20之间来回地卷绕。通常把这种类型的绕组称为“卷式”绕组或“软管卷盘”。
以这种方式，通过把管围绕由内壁18限定的中心芯缠绕而将连续管10安装在容器12中，从位于内侧的管的第一端开始，并且以终止于外部的连续管的相对端23结束。连续管道10的许多层可以缠绕在芯上。最终，在端部23终止的最后一个线圈可以选择为与基座14或与顶部20相邻，以使在容器中缠绕的管道的数量最大化，并且可能与用于连接到外部管道的方便的终止位置相邻近，等。在一具体实施例中，卷绕最后的线圈以使将端部23定位在低侧，从而使端部23可以直接地搁置在底座14上来用于支撑。
重力导致管道10的上部的卷绕物的重量压到其下面的管道的包覆物上(根据重力)，但是可以使用不受这种负载不利地影响的管道。可以容易地从管道强度计算中识别适当的管道。作为该结构的比例的示例，可以将6英寸外径的管道缠绕在具有大外径、横跨壁18的10英尺的直径及从底部到顶部的高度约10英尺的容器中，例如该容器的外径为40英尺。这种结构可以包含9英里数量级的连续管道的长度。管道外径在1英寸和10英寸之间是最有用的。
在载体上或载体中使用，通常堆叠容器12。例如，在图4中示出堆积五个容器12的堆叠。在该堆叠中，容器的壁16、18可以支撑它们上方的任何结构的重量。可以以各种方式中的任何一种来构造容器12，只要容器能够满足以下：(i)支撑和容纳连续管10和(ii)在管道周围提供密闭的气氛。也可以将容器12形成为被提升以使管道更易地用于处理和装载，例如装载到诸如船的载体上。
如图5A到图7进一步所示，容器侧壁可以包括柱。例如，侧壁18可以由柱52形成，并且在外侧，侧壁16可以由柱53形成。容器12的基部14还包括梁56。梁56可以径向定向，例如，连接径向对准的内柱52和外柱53。容器的顶部20还可以包括梁57，梁57可以在内部的柱52和外部的柱53之间延伸。柱52、53和梁56、57可以采用各种形式，例如工字梁、箱梁、层压板等。
柱52可在其端部处连接有环梁54a、54b，并且柱53可在其端部处连接有环梁55a、55b。可以改变容器的形状以用于一个或多个目的。将内壁18形成为具有圆形横截面的圆柱体以便于容纳卷绕的盘管10。圆形的圆柱形内壁向内支撑管道线圈10，并且通过内壁基本上恒定地支撑管道。这与有角度的内壁相比，其中在内壁上可能存在局部压力点，其中，在局部压力点处，管道抵靠内壁的角形部分(即角部)。
外壁也可以是圆形和圆柱形。然而，在一具体实施例中，外壁16通过梁55a、55b的形成和柱53的放置来形成角圆柱形以使容器在平面图中形成为多边形。例如，参考图5A，外壁16可以在平面图中成形为八边形以使容器具有外部三维形状，可以将三维形状限定为八边形棱柱。已经发现用于结构11的外部多边形壁有利于构造和安装。
优选地，将容器12的基部14、侧壁16和侧壁18以及顶部20密封以便是气密的。这种气密密封为容器12提供了关于由连续管10或容器12或两者承载的流体的储存功能。例如，当旨在容纳要输送的气体的管道10布置在容器的内部，容器壁的气密结构允许容器在管道的周围用干燥惰性气体来填充，干燥惰性气体例如为氮气。
如果从管道10发生漏气，容器可构造成容纳漏气。据信，如果在连续管道10中发生泄漏，则该泄漏最初很小。一旦检测到泄漏，可以立即排空连续管道10的受影响的线圈并且修复泄漏。如果泄漏快速增长到显着的尺寸，则压力将在容器12内上升。例如，容器12的壁可以承受显著的过压条件而不失效。备选地或附加地，容器的壁可以提供可折叠面板，在容器12内的压力达到其可能损坏容器12的壁的一些其他部分的水平之前，将该可折叠面板设置为打开状态。可以通过通风管道17引导来自这种快速泄漏的气体流并通过被认可高度的通风竖管将该气体流排出。除非出现过压状况，管道17可以在其中具有阀以保持容器气密。相信监管机构将认为加压气体的这种双重存储是非常安全的从而使得对于管道安全系数相比爆裂低的值可以在管理部门批准的情况下使用，其中气体储存在管道10中，同时管道容纳在气密容器12中。
在一实施例中，例如，选择管道10来适应高达8000psi的压力气体，但通常存储介于约2000psi至4000psi之间压力的气体。容器12形成为气密的，但是如果压力超过约25psi，通过管线和管道17来释放压力。
在一实施例中，例如，壁16、18和基部14可以包括密封的板58、59以防止容器中的流体通过那些壁泄漏。容器12还可以包括在操作期间密封的顶板60。然而，如果容器旨在安装在如图4所示的堆叠中，堆叠中的下部容器的顶部密封可以由上述容器包括梁和板58的基部14提供，只有最上部的容器具有安装的顶板60。无论如何，然而成形的顶部密封完成了用于容器的流体密封外壳。
板58、59、60可以包括各种形式的加强肋61a、61b以提高它们保持能力和强度的压力。
如上所述，使用卷式绕组，将管道10的一端22定位到靠近内壁18，在内壁18处开始缠绕且将相对端23置于靠近外壁16，在外壁16处结束缠绕。已经提出了对气体存储结构的连续管道10进行各种改进。例如，端部22、23都可以连接到外部管上，或者端部中的一个或另一个可以是封闭的。端部23也可以具有一定量的能量以使管道展开，其中，端部23作为连续管道10的缠绕长部的自由端。此外，如果容器12旨在是气密的，端部22、23穿过容器12的壁的出口点可能需要与避免在这些点处的泄漏相适应。
在一实施例中，例如，只有连续管道10的一个端部是打开的以用于装载和卸载气体。例如，在所示的实施例中，仅仅将邻近外壁16的端部23连接来用于气体的装载和卸载。因此，端部23连接到外部管66，并且定位阀21来控制通过端部23和管道66到达/从歧管67的流入和流出。
与内壁18相邻的端部22是可以收缩的以使不容易通过其中发生气体装载和卸载。端部22例如包括封盖端70。在一个实施例中，端部22可以完全闭合。然而，在所示的实施例中，封盖端70包括诸如用于接纳冲洗管线72的接头的连接件，其直径远小于管道10的直径。冲洗管线72可以连接到封盖端70上，借此允许流体冲洗管道10。冲洗管线72可包括阀74以控制通过冲洗管线72的流体流动。尽管示出阀74靠近端部70，但是际上阀实可以距离管10的端部有一些距离。冲洗管线72可连接到用于载体的气体存储结构的冲洗系统。
作为另一实施例，连续管道10可以安装在容器中以更好地适应管道的膨胀和收缩。例如，当管道中的气体的压力或温度升高时，管道可能膨胀，并且当气体卸载或温度降低时，管道可能收缩或松弛。为了更好地适应膨胀和收缩，只有将管道10的端部22、23连接到容器上，而连续管道10的端部之间的中间长部10a保持没有与容器任何刚性连接。这确保了端部之间的中间长部没有任何侏儒固定连接的刚性连接，固定连接例如为夹具或特别是焊接连接。固定连接当然不包括与容器的简单接触，这种接触将在中间长部的某些点处和容器之间发生。由于管道与容器没有刚性连接，管道10整体上大部分是自由膨胀的，例如当管道用气体加压时，管道10在排空时能大部分自由收缩，而不会在管道中产生局部应力。在这样做时，可以最小化管道和容器之间的刚性连接点，其可以产生相当大的应力并且可能成为故障点。气体存储结构可以包括连续盘管10的第一端22和容器12之间的刚性连接件68以及在相对端23和容器12之间的另一刚性连接件69，而在第一端和相对端之间的管道的中间长部10a没有到容器的任何刚性连接和固定连接，固定连接如为焊接。因此，中间长部可以自由地滑动和移动，例如，线圈可以相对于彼此滑动，并且线圈可以沉降并且脱离与其他线圈的刚性连接并且没有到容器的刚性连接。
可以加强端部22、23以进一步使管道故障最小化，同时适应线圈的膨胀和收缩，同时适应在线圈管道中促使其展开的挤压力。由于适于卷绕的管道可以是相对薄的壁，因此在固定到容器上时，管道有时不能承受膨胀和收缩的应力。因此，在一个实施例中，管道包括在中间长部10a的每一端上连接的加强端管道75、76。例如，端部22、23各自通过将较厚壁的管道连接到用于管道的端部之间的中间部10a的薄壁管道来得到加强。例如，管道75、76可以分别在端部22、23处采用，端部22、23具有比管道的中间长部10a更厚的壁。管道75、76可以在各自的流体密封接头78、79处通过熔合、焊接、连接器等连接方式到中间管道10a的端部以使管道10和管道75、76的内径都基本上对齐并连通。已经发现焊接例如对接焊接提供可靠的接头。在一实施例中，如图10所示，管道75可以通过在焊接接头78处的对接焊接连接到管道10a。这使得管道10a的内径ID1与管道75的内径ID2相连通。管道可以基本上轴向对准地连接，以使管道的长轴x通过连接管道是一致的。管道75是比管道10a更厚壁的管道。例如，管道75的壁厚可以是管道10a的壁厚的1.5至3倍。朝向管道75的接合端75a，管道75的壁可以形成为厚度中的锥度，以避免在接头78处形成突然的台阶。锥形可以是渐进的。例如，斜率可以在1：3至1:10之间。虽然图10中的锥形长度75b在管道75的内壁上，如果需要，锥形可以沿着外表面。在焊接管道10a、75之后，可以研磨焊缝以减少外表面的突起。管道75、76具有适于在连接部68、69处管道连接到容器的壁厚。例如，具有比盘绕管道10a更厚的壁的管道75、76能够更好地适应连接应力和焊接而不失效。在一实施例中，可以仅将在管道10和容器12之间的连接部68、69处的刚性连接(例如焊接)放置在厚壁管75、76和容器之间。
在一实施例中，例如在图8A和8B中的连接部68处所示，采用焊接连接将端部22处的管道固定到容器12上。在所示的实施例中，将支架80安装在容器12上。例如，支架80可以包括支柱82和长加强件83，长加强件83在一端连接到容器的一个或多个结构梁或柱，例如连接到下环梁54b上。支柱82和加强件83在另一端形成管支撑区域86。管道75可以例如经由焊接部87连接在管支撑区域86处。
面板58、59可以抵靠支架80来密封以确保容器12的气密特性。如图所示，如果端部22连接到冲洗管线72或其它管道，则管道75或冲洗管线可以穿过面板59中的开口，并且可以对面板和管道或管线之间的接口在密封件88处密封，再次确保容器保持气密性。在这样的实施例中，将管道75延伸穿过面板59可能是有用的，因为管道的厚壁可以容易地接受焊接以形成密封件88。
支架80可以沿着环形梁54b延伸并且可以在基部14和壁18的角部中形成管支撑区域86。管支撑区域86可以形成为遵循壁18的曲率。因此，管道75在管支撑区域86中的连接将管75也放置在基部14和壁18的角部中。因此，放置管道75以围绕壁18形成第一线圈的一部分。可以弯曲管道75以配合到区域86中并且还能遵循壁18的曲率。由于将管道75布置在基部14和壁18之间的角部中以及管道75相对于壁18的相应的曲率，管道75得到良好地支撑以使连接上的应力最小化。可以沿着管道75在支架80和接头78之间的长度来保持管道75的曲率以使接头得到很好地支撑、将接头很好地设置在角部处并且使接头抵靠壁18上来得到支撑。因此，接头78趋于仅受到沿其轴线x的力而不是受到侧向力。
管道17可以相对地短，例如，横跨小于壁18的圆周的25％，或可能小于壁18的圆周的10％。因此，中间管道10a可以围绕壁18缠绕，以在连接接头78之后完成管道的第一环，中间管道10a在接头78的另一侧上延伸并且是薄壁的和为更柔性的管道。管道75可以具有与管道10a基本相似的外径以使管道75、10a均匀地缠绕在一起，及管道10a的长轴通过接头78与轴线x平行。特别地，管道75可以充分地容纳与容器中的管道10a的其它包覆物基本相同的面积以使管道相邻的包覆物与管道75并排以及通过接头78，管道相邻的包覆物例如为那些沿着(如图8B所示的管道10a)或在顶部上的包覆物。
支架80将管道75连接到容器12上，并且支架80可以形成以确保在容器中的管道10紧密地且均匀地包覆。例如，支架80可以形成以从管道的包裹的干涉中缩回。例如，支柱82和长加强件83在管道75和相邻壁之间延伸，以及没有凸部的基部结构通过至少约90°的角度α来增加围绕基部结构的暴露的外表面的管道的有效直径。为实现这一点，例如，支架结构，例如长加强件83a,被设置以从相邻的壁表面不超过垂直地延伸，并且支架结构具有大致沿着管外表面的切线连接到管道75的表面，在该外表面上，该管道75将与管10a的相邻的包裹相接触。因此，支架不会阻止在管道75的旁边或在管75上的管道10a紧密包裹。
连续管道10和容器12之间的连接件69示出了便于制造并为气体存储结构提供良好性能和耐久性的另一连接件。参考图9A至9C，连接件69使连续管道免于受到促使管道展开的力，并且连接件69使连接克服在与外部管道66的连接中内在力而稳定。
连接件69包括连接器90，连接器90直接与管道接合并使管道保持不释放管道的卷筒中的能量，该能量将使管道径向向外移动并且由此展开。
如上所述，在连接件69处，厚壁管76可以在接头79处连接到管道的中间长部10a。连接器90接合厚壁管76，并且连接器90固定到容器12上。
可以把连接器90形成为带子，该带子具有管道覆盖带部件90a和紧固锚固部件90b。带部件90a延伸以限定开口90c，该开口90c尺寸以适应管道76的外径。连接器90持久地固定在管道76和容器12之间。例如，连接器90可以通过开口90c和管道76的外表面之间的焊缝90d固定到管道上，并且焊缝90e还可以将连接器90固定到容器12上。
连接器90固定管76以抵抗(i)轴向运动、(ii)上升和(iii)横向运动。如将参考以下公开将更好地理解，连接器90主要用于固定管道76以防止沿着管道的长轴移动。气体的装载和卸载趋向于使管道轴向移动(即相对于连接器90轴向拉/推)，并且连接器90阻止该移动。
如图所示，连接器90的带部件90a实际上可以由一个或多个腹板形成，图中示出两个腹板，腹板固定到多个紧固部件90b上，把紧固部件90b形成为基本上与管道76的长轴线轴相对准的直立壁。带部件90a是唯一的部件，为了简单和持久性，将管道76焊接到该部件上。
把连接器90定位成将管道76固定在路径P中，在缠绕最后一圈管之后，连续管10沿着该路径在卷筒和管张紧器T之间延伸。因此，管道不需要重新定向到完整的连接件69。
可以将连接器90固定在容器12上的各个位置。例如，在空间A中，连接器90可以位于壁16的内部。然后，如果需要更多的空间，连接件69可以位于容器的延伸部上以便于连接到外部管道上或便于检查或修理的通道，例如连接件69位于从基部14处延伸的平台91上，基部14从壁16向外。平台91可以包括下支撑框架91a，下支撑框架91a限定或支持支撑表面91b和上框架91c。支撑表面91b通常在与面板58相同的平面上延伸，以使管道得到完全地支撑并且可以沿着路径P保持管道的对准。虽然管道10必须延伸通过壁16以连接到外部管道66，但应注意确保保持容器的气密特性。因此，应当将密封件定位在管道10和容器壁之间，在此处，管道从密封容器中穿出。尽管这可以在各种位置实现，但是密封件最好设在厚壁管和容器之间，因为可以采用可靠的密封方法而不会对管道造成不确定的损坏，例如采用焊接，如果要对薄壁中间管道10a进行焊接时可能发生该损坏。此外，如果密封件靠近带制成，则可以约束管道以使振动运动不会削弱密封件。因此，在一实施例中，平台91由外壳92包围，外壳92使在其内部的围绕连接器90的腔室密闭。外壳92可以包括形成表面91b的面板和在上框架91c上的面板，并且可以通过围绕管道76的密封件93在外壳92和管道76之间来完成。例如，密封件93可以是焊接部，因为焊接提供可靠且坚固的密封。管道76是厚壁的管道并且可以选择管道76以与焊接相适应。连接器90可以位于密封件93和管道10a的卷筒之间，以使放置有密封件93的管道76保持很好地稳定。
管道76可以延伸以形成外部管道66或连接到外部管道66。
连接件69还可包括保持器94以在管道从卷筒上的盘管的缠绕布置中露出时稳定管道。保持器94可以靠近管线圈，例如设在管线圈和连接器90之间，并且因此保持器94可以是容器12和管道10之间的第一保持结构以在卷绕之后，可能在没有管道物理接触下将管道保持在适当位从而减轻对管道的损害。例如，保持器94可以是包括顶部上覆带94a和连接器腿的带状构件，连接器腿例如为具有突片94b的侧角。顶部带94a的尺寸设置成适应待固定的管道的外径以及适合待固定的管道的外径。紧固凸片94b将带94a固定到容器12。突片94b可以通过耐用方式固定到容器上，紧固方式为例如紧固件或焊接件。可以形成带94a以避免损坏管道并避免与带形成刚性连接。例如，带94a的内表面和侧边缘可以形成平滑部和/或可以内衬有比钢更软的缓冲材料94c，缓冲材料94c例如为弹性体材料，弹性体材料例如是氯丁橡胶。
保持器设置为在路径P中将管道的中间长部固定，在缠绕最后一圈管道之后，管道沿着该路径在卷筒和管道张紧器T上的管道的供应器之间延伸。期望管道不重新指向完全的连接件69上。实际上，在缠绕最后一圈管道之后和切割管道之前，当管道保持在卷筒和管道张紧器之间延伸时，可以放置保持器94。
在管道离开卷筒之后，保持器94可以在管道和容器之间提供第一稳定器和定位构件，以及如果是这样的话，应当把保持器94形成为承受显着的侧向负载，特别是沿着箭头L的方向的负载。当管道的卷筒中的能量导致管道展开时，侧向负载将施加到保持器94上。因此，突片94b应得到牢固地固定。
然而，当管道松弛时，保持器94可允许管道的一些拉回，例如可能导致管道沿管道的长轴相对于容器移动。
保持器94还可以使侧向应力远离接头79，因此，可以把接头79形成为定位在保持器94中，例如在顶带下方，或者在连接器90和保持器94之间的空间中。
因此，可以把保持器94形成为保持薄壁管道10a而不损坏薄壁管道10a，以及在这种情况下，在保持器和管道10a之间没有刚性连接，如直接的焊接连接，但反而保持器94简单地将管道保持在容器上的位置中。尤其，在端部23处的连接免于在容器12和薄壁的中间管道10a之间的焊接连接。
在一实施方式中，保持器94用于使管道保持静止，同时使接头79连接到管道76上并且直到安装连接器91为止。
本发明的气体储存结构可以通过一种方法来制造，其中，连续管在一端连接到容器上，连续管道围绕内壁18缠绕，然后连续管道在其末端连接到容器上。在一具体实施例中，连续管道包括厚壁的第一端、厚壁的另一端以及第一端和另一端之间的中间长部，中间长部具有比厚壁管道薄的壁。厚壁管道连接到容器上，而中间长部不通过焊接连接到容器上，以及可能不通过任何刚性方式连接到容器上。在该气体储存结构中，连续管道的主要部分是中间长部。
在一种方法中，使用容器，该容器形成为具有端壁和在端壁之间形成芯的内壁的卷筒。如果使用具有垂直导向的芯的轴线的容器，可以认为端壁是基部和顶部。
如通过焊接将厚壁管道的长部连接到中间管道的第一端，焊接例如为对接焊接。厚壁管道经由连接件连接到容器的内壁。该连接可以通过焊接。在一实施例中，厚壁管道在邻近内壁的角部处连接，该角部在内壁和端壁中的一个之间。在一实施例中，厚壁管道在内壁和基部之间的角部处连接。
在一实施例中，厚壁管道具有沿其长度的曲线，该曲线基本上与沿着内壁的曲率相匹配，并且厚壁管道连接到内壁，厚壁管道的曲线延伸基本上遵循内壁的曲率。在一实施例中，在邻近内壁的角部中处于支撑位置，容器中的厚壁管道的连接位于厚壁管道和中间管道之间的接头。厚壁管道在连接之前可以弯曲，并且可以在连接之前形成接头。
然后将中间管道在内壁的周围缠绕，中间管道具有从角部朝向相对的端壁中的一个端壁沿厚壁管道的第一缠绕，把这个称为软管卷盘。中间管道可以沿着厚管道缠绕，并在接头处与厚壁管道的外表面和中间管道的外表面直接接触。
中间管道的卷绕在端壁(即基部和顶部)之间来回连续，中间管道的其他层缠绕在下面的层上，直到容器中充分地填充有一卷连续管道，连续管道的主要部分是中间管道。可以在连续管道沿着供应器和容器之间的路径P移动中间管道来实现该卷绕。例如如图5A和9A的箭头R所示，这可以包括转动容器以从管道张紧器T中拉动管道。沿着路径从管道张紧器到容器来拉动管道。应该认识到该路径将会随着容器内填充管道来移动，但是图9A中所示的一条路径P是该卷筒的最终路径。
缠绕中间管道之后，该管道连接到容器上。为实现这一点，厚壁端管道可以接合到中间管道的端部。厚壁管道和中间管道的端部之间的接头可以通过焊接来形成，例如通过对接焊接来形成。厚壁管道通过刚性连接件连接到容器上。刚性连接件可以通过焊接形成。在一实施方式中，制成刚性连接件以使管道沿着卷筒和张紧器之间的路径保持基本对准，使得不需要重定向管道或弯曲管道以在刚性连接件中形成或保持。在一具体实施方式中，最后卷绕中间管道沿着基部或顶部行进，并且形成该连接件以将管道保持在平行于基部的平面中，使得不需要重定向管道或弯曲管道。
在一实施例中，首先保持管道以使其稳定，然后在管道和容器之间形成刚性连接件。在一实施例中，保持该管道的第一步为固定中间管道尤其防止侧向移动，以及刚性连接件束缚该厚壁端管道。保持的第一步使用除了焊接以外的方式来固定中间管道，因为焊接可能削弱或损害薄壁的中间管道。在一实施例中，保持管道包括在中间管道上稳固带子，可能包括不使用在带子和管道之间的焊接情况下将带子放置在管道上以及包括将带子固定在容器上。例如，这可以包括将管道放置在侧角部之间的带子的开口中并将带子沿着管道连接到容器上，例如将带子的腿连接在容器上。在一实施例中，带的侧角部和突片与带子的顶部分开安装，以及首先将侧角部和突片连接到容器上，然后将顶部固定在侧角部以防止管道从带子上抬起。可以使连接缓冲以防止管道对带子的磨损，因为磨损可能损坏薄壁管道。
在中间管道和厚壁管道之间的接头的形成可以延迟到保持该管道之后，使得在中间管道和厚壁管道之间的接头的形成期间使管道稳定。然后，该厚壁管道可以刚性地连接到容器上。
当切割中间管道时，如箭头L所示，切割力使管道侧向地移动。保持器94的安装防止了这种侧向运动并且使中间管道稳定。保持器94不具有与中间管道的刚性连接，保持器94可允许中间管道朝向卷筒向后拉到一定程度。因此，切口相对于保持器位置的放置应当允许一定量的轴向运动而管道不会完全从保持器中拉出，轴向运动例如为拉回运动。然而，不需要限制该拉回，以及实际上允许该拉回，因为在形成刚性连接之前拉回可以释放一些在中间管道中的轴向压力。
中间管道和端管道之间的接头可以(i)在保持器中放置，例如位于保持器的下方，(ii)在带子内得到保护，或者(iii)放置在保持器94和连接件90之间使得接头保持稳定，例如放置横向载荷。
刚性连接件90可以安装在从容器的外壁延伸的平台上。因此，该方法可以包括在容器上安放平台以接收到连接器上的刚性连接件。
该方法可包括形成关于管道卷筒气密的容器。这可以包括用气密外壳包围管道卷筒。在一实施例中，这包括围绕从机壳出来的任何管道创建密封。如果厚壁管道或冲洗管线从外壳突出，这可能需要在第一端。在另一实施例中，封装管道卷轴可包括围绕刚性连接件90安装外壳。在一实施例中，安装外壳包括围绕端管道密封，在密封处，端管道从外壳突出，该密封邻近连接件90并且与卷筒在连接件90的另一侧上。
在一实施例中，外壳可以分阶段安装以允许在终端处进行连接操作的通道。例如，在形成接头之后可以安装第一连接件的设定位置和平台的外边缘之间的平台的一部分以确保在中间管道的所有侧上有用来形成接头的通道。
端厚壁管道可以连接到适于将气体装载和卸载到连续管道的外部管道上。这可以包括弯曲端管道。
任何安全可运输的气体可以使用本发明的气体存储装置来运输，该气体例如为天然气以及可以例如是压缩或液化天然气的形式。
在另一实施例中，本发明的气体存储结构可以放置在驳船中并且与压缩机一起停泊在附近的城市，并连接到主要气体供应管道以在高峰需求的时段期间提供气体供应。在低需求量的时期期间，可以补充该储存结构。储存装置还可以放置在地上或地下的建筑物中以提供相似的功能，例如用于发电厂的天然气的储存或用于城市的民用燃气的储存。在更小的尺寸中，本发明的储存装置可以用于在CNG加油站中储存用于汽车的压缩的天然气(CNG)。
提供对所公开的实施例的先前的描述是为了使本领域任何技术人员能够制作或使用本发明。在不脱离本发明的精神和范围情况下，对那些实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，且本文定义的一类的原理可以应用到其他实施例中。因此，本发明不旨在限于本文所示的实施例，而是符合与权利要求的全部范围相一致，其中，除非特别地如此陈述，对单数中的元素的参考不旨在意味着“一个且仅一个”，而是“一个或多个”，单数例如为冠词“a”或“an”的使用。各种实施例的要素的所有结构和功能的等同物旨在由权利要求的要素包含，由贯穿本公开所描述的各种实施例对于本领域普通技术人员来讲是已知的或稍后是已知的。此外，不管这样的公开是否在权利要求中明确地叙述，本文中没有公开的旨在奉献给公众。除非使用短语“用于…的装置”或“用于…的步骤”来明确地记载该要素，否则不能根据35USC 112第六段的规定对权利要求的元素进行限制。

Claims (19)

1.一种气体储存结构，包括：
容器，以及
由所述容器支撑的连续盘管，所述连续盘管包括：
第一端、相对端和位于所述第一端和所述相对端之间的管道的中间长部，
以及其中，所述第一端由厚壁管道形成，所述厚壁管道具有比所述管道的中间长部更厚的壁厚，所述厚壁管道焊接在所述容器上；
所述相对端由第二厚壁管道形成，所述第二厚壁管道具有比所述管道的中间长部更厚的壁厚，所述第二厚壁管道在焊接连接部处焊接到所述容器上；以及
所述管道的中间长部没有到所述容器上的任何刚性连接件，使得所述管道的中间长部由于内部压力和温度的变化而能自由地膨胀和收缩。
2.如权利要求1所述气体储存结构，其中，覆盖所述第一端和所述相对端中的一端，所述第一端和所述相对端中的另一端是打开的以向所述连续盘管将装载和卸载到气体。
3.如权利要求1或2所述的气体储存结构，其中，所述容器形成为卷筒，以及所述第一端连接到所述卷筒的芯上，所述第一端沿其长度具有基本上遵循所述芯的圆周表面曲率的曲率。
4.如权利要求3所述的气体储存结构，其中，在所述芯和所述卷筒的基部之间的角部中焊接所述第一厚壁管道，以及所述管道的中间长部围绕所述芯缠绕，将所述管道的中间长部的缠绕件定位在所述厚壁管道的旁边和上方。
5.如权利要求1至4中任一项所述的气体储存结构，其中，所述第二厚壁管道通过焊接接头连接到所述管道的中间长部，以及还包括保持器，其将述管道的中间长部保持在所述容器上的位置，所述焊接接头放置在邻近所述保持器并位于所述焊接连接部和所述保持器之间。
6.如权利要求5所述的气体储存结构，其中，所述保持器没有到所述中间管道的任何焊接点，以及所述保持器包括缓冲表面，所述管道的中间长部抵靠在所述缓冲表面上。
7.如权利要求1所述的气体储存结构，其中，所述容器是卷筒以及所述管道的中间长部围绕以多层布置的多个环中的所述卷筒的中心芯卷绕，并且所述第一端连接到所述卷筒的芯上；
所述第一端沿其长度具有基本上遵循所述中心芯的圆周表面曲率的曲率，以及在所述中心芯和所述卷筒的基部之间的角部中焊接所述第一端的厚壁管道，所述管道的中间长部围绕所述芯缠绕，将所述管道的中间长部的缠绕件定位在所述厚壁管道的旁边和上方；以及所述第二厚壁管道通过焊接接头连接到所述管道的中间长部，以及还包括保持器，其将述管道的中间长部保持在所述容器上的位置，所述焊接接头放置在邻近所述保持器并位于所述焊接连接部和所述保持器之间，其中，所述保持器没有到所述中间管道的任何焊接点，以及所述保持器包括缓冲表面，所述管道的中间长部抵靠在所述缓冲表面上。
8.如权利要求7所述的气体储存结构，其中，所述厚壁管道和所述管道的中间部具有基本相似的外径。
9.如权利要求7或8所述的气体储存结构，其中，所述第二厚壁管焊接在从所述容器的外多边形壁延伸出的平台上。
10.一种用于制造气体储存结构的方法，其中，所述方法包括：
焊接邻近卷筒状容器的中心芯的连续管道的厚壁端；将所述连续管道的厚壁端和中间长部围绕所述中心芯缠绕，以将所述连续管道布置成在多层多包裹物中的缠绕；以及将所述连续管道的厚壁末端焊接到容器上，其中，所述中间长部具有比所述厚壁端和所述厚壁末端更厚的壁厚，以及所述中间长部没有到所述容器的任何刚性连接，以使所述中间长部能够由于内部压力和温度的变化而膨胀和收缩。
11.如权利要求10所述的方法，还包括：在缠绕之后，将厚壁管道焊接到所述中间长部的端部以形成厚壁末端。
12.如权利要求10或11所述的方法，其中，焊接所述厚壁端包括：将厚壁端焊接在所述中心芯和所述卷筒状的容器的端壁之间的角部，以及其中，所述厚壁端和所述中间长部之间的接头处于所述角部中的支撑位置。
13.如权利要求10到12中任一项所述的方法，其中，缠绕包括沿着所述厚壁端布置所述中间长部的第一包裹物，并且缠绕包括软管卷盘。
14.如权利要求10到13中任一项所述的方法，其中，所述厚壁段具有基本上与所述中心芯的曲率相匹配的弯曲长部，以及焊接包括将所述第一端连接到所述中心芯，所述弯曲长部延伸以遵循所述中心芯的曲率。
15.如权利要求10到14中任一项所述的方法，其中，缠绕包括沿着从所述中间长部的供应器到所述容器的路径拉动所述中间长部，并且还包括在将所述厚壁末端焊接到所述容器之前，将所述中间长部保持在所述容器上的位置。
16.如权利要求15所述的方法，其中，保持约束所述中间长部以防止侧向运动，同时允许所述中间长部沿着其长轴方向相对所述容器运动。
17.如权利要求15或16所述的方法，其中，在缠绕之后，所述中间长部的延伸部从最终缠绕朝向所述供应器延伸，以及所述方法还包括：用带子将所述中间长部的所述延伸部保持到所述容器上；切断所述供应器和所述带子之间的所述延伸部以使所述延伸部由所述带子保持保留；将所述厚壁末端连接到所述延伸部上；以及将所述厚壁末端焊接到所述容器上以形成焊接连接。
18.如权利要求17所述的方法，其中，连接包括在焊接接头处将所述延伸部焊接到所述厚壁末端，所述焊接接头位于所述带子和所述焊接连接部之间。
19.如权利要求18所述的方法，其还包括：用具有所述厚壁末端的一部分的气密外壳封闭所述容器，所述厚壁末端的一部分从所述气密外壳突出，以及所述焊接接头位于所述气密外壳内。
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