CN1688490A - 多层压力容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种多层压力容器(10)，由至少一个单层的柔性材料薄片(100)构建，薄片具有一个近似纵向中线，将所述薄片分成一个内部(130)和一个外部(110)，所述内部具有一个内表面(190)、一个外表面(180)、一个边缘(195)、一个接缝余量(200)以及一个宽度(140)，所述外部具有一个内表面(160)、一个外表面(150)、一个边缘(165)、一个接缝余量(170)以及一个宽度(120)，所述外部的所述宽度大于所述内部的所述宽度。一个主接缝(250)在近似中线且接近所述外部边缘和所述内部边缘处将所述外部和所述内部结合到所述柔性材料薄片上。所述柔性材料薄片被缠绕成大体上连续的近似720度缠绕卷，以形成具有可能的根据使用者选择的多个流体通道的一个圆柱形容器主体。所述主接缝(250)被隐藏。

Description

多层压力容器及其制造方法
技术领域
本发明大体上涉及用于运输或存储气体的装置以及像柱、梁、杆及其类似物那样的结构元件。更具体地，本发明涉及通过内部气体压力配置在耐用条件中的轻重量可充气结构件。再具体地，本发明涉及一种多层压力容器，适于用来储存和运输气体，尤其更加适于用作可充气承载元件。还公开了一种制造该装置的方法。
背景技术
作为定义，压力容器包括具有高于外部大气压的内部压力的那些容器。这种容器包括容纳流体的那些结构，也就是流体存储罐，以及运输流体的结构，比如软管。已经知道柔性而不是刚性材料的结构压力容器与刚性材料系统相比其质量和存储容积减少。然而，正是结构材料技术的相对近期的发展提出了由可充气的而不是刚性材料构成的柱、梁、杆、桁架及其类似物。这个进步仍然变成完全可预料的，预期的使用领域继续迅速扩张。
在可充气结构件的制造中，给设计和材料选择提供信息的主要的结构需要包括：(1)总体压缩屈服；(2)梁的硬度和自然频率；以及(3)梁的弯曲屈服。设计参数包括：(1)管的半径；(2)管厚度；(3)管长度；(4)弹性模量；以及(5)材料密度。已经设计出拥有足够的理想结构特性来在不同领域使用的可充气结构件。可充气结构件甚至被设计用在极端的和奇异的环境中，最显著的是太空中。
举个例子，正如S.L.Veldman和C.A.J.R.Vermeeren在《航空和航天工程中的可充气结构-概述》(2001年4月)中所提到的，可充气圆柱梁能够支撑一些系统，像太阳阵列系统、望远镜的反射镜、遮阳板和太阳帆、桁架系统及其类似物。它们也可以使用在永久的和临时的充气空间环境中，甚至在救援车和再入飞行器中。作者提出在这种应用中，小质量、低存储容积和配置简单是减少大量成本的要素。
更传统的应用广为人知，其范围跨越多种可能的领域，包括柱、梁、吊杆、桁架、支柱、悬臂、掩体、线性执行部件、梯子、天线、桅杆、连框等等。明显的优势在于潜在的结构可以以相对收缩或扁平的状态被运输到构建地点，可能在卷轴上或者在架子上，并且可以然后被使用和安装成一个结构。如果被刚性化，它可以保持相对持久；如果不是刚性的，它可以被折叠以再次运输和储存。
柔性结构件的优势早在1968年就被发现了，当时授予加拿大人Peter Isaac美国专利3,364,623。他的专利公开了一种由硬弹性材料制成的可充气结构件，平常它是柔性的并且能够在卷轴上存储，但是当充气以后就变得因膨胀而坚硬。结构件以柔性状态存储于卷曲状态，并且可以以悬臂方式在除了卷轴没有其它引导的情况下从卷轴上进给到刚性状态。结构件在从卷轴松开以后能够承载拉伸、压缩或者弯曲负载。
稍后一些，尽管没有显著地变得更成熟，在1985年授予Boxmeyer的美国专利4,514,447阐释了这个技术，该专利提出了一种轻的、可充气的结构件，具有一个大体上的管形且在两端都密封，包括一个内衬来保持充气时的内部压力。内衬覆有细丝加强阵列结构，该结构包括高拉伸强度的浸树脂细丝。未充气的结构件可以在压缩状态下装载。树脂阵列的处理通过在低温下存储压缩的结构件来抑制。使用之前，结构件通过流体而充气并且被加热，以能够对树脂阵列进行处理。
通过可充气柔性材料并用树脂材料涂敷或硬化的这种刚性结构件的制造方法在更早的时候被Ross的美国专利3,138,506所提出，该专利公开了一种制造硬化纤维材料物体的方法，包括以下步骤：提供具有间隔的纤维壁以及连接这些间隔壁的带子的柔性物件；将纤维物件充气；在整个充气的物件上提供树脂粘合纤维材料；以及将树脂带硬化，同时物件被充气以将材料拉伸。
前面的专利反映了发明者所关注的领域的当前技术状态。参考并讨论这些专利旨在履行申请人坦白信息的义务，对与本发明在不同国家局的权利要求的审查相关的信息进行公开。然而，敬请注意上述专利单独或其结合都没有公开、教导、展示这里所述和所要求保护的本发明或者也没有使得本发明显而易见。
此外，正如已经理解的，Boxmeyer和Ross所教导的结构件都需要的不仅仅是气动压力来提供期望的结构特性，而且在硬化以后它们不能被折叠以存储和运输。而且Isaac的结构件可以由柔性材料制成，但是制造过程必需使用管，上边元件和下边元件通过铰接与管连接并固定。因此，Isaac所示的装置的结构肯定已经包括一个压力容器，也就是管的物件的准备件。
因此，理想的是提供一种由柔性材料构造的压力容器，该容器适于多种用途，范围从用作充气后的结构件到用作充气且构建成软管或过滤器时的流体运输工具。更加理想的是这种元件能够折叠以容易地进行存储和运输。最后，构建这种压力容器便宜且加工性简单也是理想的。
发明内容
本发明满足了上面指出的需要，本发明具有克服了现有技术的很多优势。
本发明的一个目的是提供一种新的和改进的多层或多重压力容器，所述容器很容易用作结构件。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的多层压力容器，所述容器很容易用作流体容器和/或流体运输器。
本发明的进一步的目的是提供一种新的和改进的多层压力容器，所述容器适于用作流体过滤器。
本发明的再进一步的目的是提供一种新的和改进的多层压力容器，所述容器很容易由单独一个柔性材料薄片制造。
本发明的再一个目的是提供一种新的和改进的多层压力容器，所述容器很容易在制造的时候修改，以具有分离的间隔，用于存储、运输和/或隔离不同的材料。
本发明的再一个目的是提供一种新的和改进的多层压力容器，所述容器具有唯一一个内部接缝，内部接缝将拉伸力贯穿容器内部进行分配。
本发明的再一个目的是提供一种多层、多腔和多用途的压力容器，所述容器用于选择性地运输和排出一种或多种流体。
本发明的再一个目的是提供一种多层压力容器，所述容器具有至少两个内通道，用于同时在两种不同状态下引导两种不同的流体，也就是气体和液体。
本发明的再一个目的是提供一种制造多层压力容器的方法，所述方法在概念上和执行上都是简单的，并且消除了对昂贵机器的需要。
本发明的有关结构和操作方法的其它新颖特征，连同本发明进一步的目的和优势将通过随后的结合附图的描述而变得清楚，其中，本发明的优选实施例通过举例来阐释。然而，非常清楚的是，附图仅仅是用于解释和描述，并不是为了对本发明进行限制。表现本发明的多种新颖特征在所附的权利要求中特别指出并且形成本公开的一部分。本发明不在于采用这些特征的任何一项，而在于为了特定功能而将其所有结构进行结合。
本发明是一种多层压力容器，所述容器非常适于用作定量容器、软管、过滤器以及结构件，比如梁、吊杆、桁架、支柱、柱及其类似物。在第一优选实施例中，所述装置总体的特征是一种多层压力容器，所述容器具有至少一个单层的柔性材料薄片，该薄片柔性材料具有一个近似纵向中线，将薄片分成具有不等几何形状的内部和外部。每个部分具有一个内表面、一个外表面、一个边缘、一个接缝余量以及一个宽度。外部的宽度大于内部的宽度。在早期制造步骤中，外部和内部被折叠以在大体上的8形多层结构中产生并排的通道。一个接缝穿过外部和内部以及柔性材料薄片设置在近似纵向中线且接近外部和内部边缘的地方。内部被拉到外通道并拉到外通道下方，而外通道被由里向外翻转并在内部之上，使得这个制造步骤完成时，一个大体上的连续720度材料缠绕形成了一个通常的圆柱形容器主体，其中外部的外表面形成压力容器主体的外表面，内部的内表面形成压力容器主体的最内部表面，内部的外表面和外部的内表面时面对面的关系，并且接缝被外部的接缝余量所隐藏。
根据上面总结的本发明方法而形成的容器主体可以具有端部安装件，用于引入并容纳容器主体内的流体，并且用于将分离的压力容器彼此连接或者连接到其它结构上。此外，所述制造方法方便了外部和内部表面加强套筒、把手、外部表面结构及其类似物的连接。也方便了多个内通道的内含物。之所以这样是因为材料在制造的时候最终被由里向外翻转。因此，在制造过程中，将最终成为容器主体中的一个内表面的表面在制造的第一步骤中是作为一个外表面而暴露在外的。因此，直到制造的最后步骤，都具有一个工作表面，用于根据预期的最终用途而容易地修改内部表面。
因此这里给本发明的更重要的特征作出了更宽泛的概述，以使后面的详细描述更容易理解，并且使本发明对现有技术的贡献更好理解。当然，也有本发明的额外的特征将在此后描述，并且形成所附权利要求的附加主题。本领域技术人员应该明白，作为本公开的基础的概念也容易作为其它用于执行本发明的几个目的的结构、方法和系统的设计基础。因此，很重要的是，权利要求认为是包括没有脱离本发明的精神和范围的这种等价的结构。
而且，摘要的目的是让国家专利局和公众通过粗略检查就能对快速地确定本申请公开的技术的本质和特性，公众通常是不熟悉专利或者法律术语或措词的本领域人员，尤其是科学家、工程师和从业者。摘要既不是旨在对本申请的发明进行限定，本发明由权利要求所限定，也不是旨在以任何方式对本发明的范围进行限定。
其中的特定术语和语源可以在随后的描述中使用，仅仅用于指代方便，不是为了限制。举个例子，像“向上”、“向下”、“左”、“右”这样的词将指代附图中的方向，这些作为参考，除非另有说明。同样，像“向内”、“向外”这样的词将指代分别向着装置或设计部件的区域的几何中心以及远离所述几何中心的方向。单数时态的标号包括复数，反之亦然，除非另有说明。
附图说明
图1是柔性结构的单一薄片的正面的端视图(在边缘上看)，展示了本发明的多层压力容器的不同部分在构造之前的几何形状和相关的概要尺寸；
图2是图1的结构薄片的正面端视图，展示了通过折叠形成的本发明容器的内通道和外通道，并且还展示了构建好的容器的唯一主接缝的布置；
图3是本发明的构建好的多层压力容器在其最基本的形式的正面端视图；
图4是一个透视图，展示了一个中间制造步骤，并展示了用于形成最后容器主体的最后步骤；
图5是一个正面端视图，展示了第一优选实施例在构建以后的结构，并且特别展示了容器材料怎样形成连续的720度缠绕，以包括核心的或者裸容器主体；
图6是本发明的多层压力容器的第二优选实施例所使用的预构建结构薄片的正面端视图，展示了内部和外部、结构的中点、预期的接缝余量以及可能的连接件的位置；
图7是图6的结构薄片的正面端视图，展示了通过折叠形成的本发明容器的内通道和外通道，并且还展示了构建好的容器的唯一主接缝的布置；
图8是构建的本发明多层压力容器的第二优选实施例的端视图，展示了连接件在容器内表面和外表面上的位置；
图9是适于安装到压力容器主体一端上的某些安装件的正面部分横截面侧视图；
图9A是图9的完成安装的部分横截面透视图，还展示了最终安装件；
图10是本发明的第三优选实施例的一端的透视图，展示了具有多个用于插入调整缆绳的套管的构建容器；
图11是调整缆绳的透视图；
图12是具有完全安装的一个端部安装件的图10的压力容器端的透视图；
图13是在压力容器每个端部具有端部安装件以及在端部之间设置的套管内的调整缆绳的全部压力容器的侧透视图；
图14是压力容器的正面端视图，展示了设置在多层压力容器内部中的各层之间的调整缆绳套管和调整缆绳的另一种布置；
图15是具有形成多个翼梁的管形压力容器的机翼或翼的正面横截面端视图；
图16是一个透视图，展示了形成具有多层可充气腔的压力罐的一束管形压力容器；
图17是具有带扣眼的外部连接凸缘的管形压力容器的透视图；
图18是展示了从I-挂钩悬挂的图17的压力容器的正面侧视图；
图19是用于一束管形压力容器的连接装置的正面端视图；
图20是用于并排管形容器的另一种连接装置的端视图；
图21是具有形成压力容器主体的四层材料的本发明压力容器的另一个实施例的端视图；
图22是具有多个内部流体通道的本发明压力容器的一个实施例的正面端视图；
图23是尺寸用于构建成锥形压力容器的结构的截面的顶平视图；以及
图24是图23的结构截面所构建的锥形压力容器。
参考标记列表：本发明的实施例在图1-24中展示。图1-24中的元件如下：
10 多层压力容器的第一优选实施例的容器主体
100 柔性结构薄片
110 外部
120 外部的宽度
130 内部
140 内部的宽度
150 外部的外表面
150a 多层压力容器(完全形成)的外表面
160 外部的内表面
165 外部边缘
170 外部接缝余量
180 内部的外表面
190 内部的内表面
195 内部边缘
200 内部接缝余量
210 外折痕
210a 用于外折痕的方向
220 内折痕
220a 用于内折痕的方向
230 外通道
240 内通道
250 主接缝
250a-d 隐藏的接缝部分
M 结构薄片的近似纵向中线
260 中间部分结构薄片
270 内部的上折翼
280 外部的下折翼
290 螺纹
300 缝合机器
310 内部拉伸装置
320 内折痕
330 固定到内折痕上的线
340 结构的近端
350 结构的远端
360 将外部内表面和内部外表面分离的潜在间隔
400 用于第二优选实施例的柔性结构薄片
410 外部
420 内部
430 外部宽度
440 内部宽度
450 连接件
460 连接件
470 连接装置
480 连接装置
490 外部的外表面
500 内部的内表面
510 第二优选实施例的容器主体
520 接缝
520a-d 隐藏的接缝部分
600 端部安装件(选择元件)
610 圆柱形压力容器主体
620 扣环
630 盖颈
640 盖颈的螺纹部分
650 弹簧垫圈
660 压力锁环
670 压力锁环的螺纹部分
680 充气囊
690 阀杆
700 端口塞
710 垫圈
720 螺母
730 盖颈末端侧的椭圆形开口
740 盖颈的终端侧
750 端口塞的内部凸缘
800 本发明的压力容器的第三优选实施例
810a-d 调整缆绳通道
820 外部的外表面
840a-d 固定到外部以形成调整缆绳套管的结构带
850a-d 结构带的边缘
860 调整缆绳
860a-d 调整缆绳
870 螺钉
880 螺母
900 另一种端部安装件(通常的)
900a 第一端部安装件
900b 第二端部安装件
910 容器主体的可调整长度
920 盖颈
930 压力锁环
940 压力锁环的轮缘
950 在盖颈终端侧上的椭圆开口
960 端口塞
970 用于阀杆的孔
980 阀杆
990 螺栓
1000 本发明的压力容器的第四优选实施例
1010 第四优选实施例的容器主体
1020 调整缆绳套管
1030 容器主体的外部的内表面
1040 容器主体的外部
1050 调整缆绳
1100 具有管形压力容器杆的机翼
1120 上机翼表面
1130 下机翼表面
1200 多腔管形压力容器结构腔
1210 管形压力容器
1220 端部安装件
1230 流体导管
1240 进气口
1300 本发明的压力容器的第五优选实施例
1310 第五优选实施例的容器主体
1320 凸缘
1330 将凸缘连接到容器主体的外表面上接缝
1340 容器主体的外表面
1350 扣眼
1360 支撑线
1400 用于连接多个压力容器的连接装置
1410 容器主体的外表面
1500 连接装置
1510 容器主体的外表面
1600 本发明的压力容器的第六优选实施例
1610 第一结构薄片
1620 第二结构薄片
1630 第一流体通道
1640 第二流体通道
1650 第三流体通道
1660 第四流体通道
1670a-d 容器主体的第一到第四层
1680 主接缝
1700 本发明的压力容器的第七优选实施例
1710 第七优选实施例的容器主体
1720 第一内部流体通道
1730 第二内部流体通道
1740 第三内部流体通道
1750 第一物质连接件
1750a 第一物质连接件的第一边缘
1750b 第一物质连接件的第二边缘
1760 第二物质连接件
1760a 第二物质连接件的第一边缘
1760b 第二物质连接件的第二边缘
1770 第三物质连接件
1770a 第三物质连接件的第一边缘
1770b 第三物质连接件的第二边缘
1780 容器主体的内表面
1800 本发明的压力容器的第八优选实施例的结构薄片
1810 第八优选实施例的结构薄片的外部
1820 内部
1830 中轴线(对称)
1840 第一侧(外部的)
1850 第二侧(外部的)
1860 第三侧(外部的)
1870 第一侧(内部的)
1880 第二侧(内部的)
1890 第三侧(内部的)
1900 第八优选实施例的容器主体
1910 大开口
1920 小开口
1930 内部和外部之间的通道
具体实施方式
参考图1到图24，其中在不同视图中同样的参考标号指代同样的元件，图1和1a分别是单张柔性结构薄片100的正面端视图和顶部平视图，展示了本发明的容器的不同部分在构造之前的几何形状和相关的概要尺寸。薄片可以是单层的或者可以是多层的。不论哪种情况，在本发明的第一优选实施例中，结构薄片最好是大体上的矩形并且是细长的，而且被一个近似纵向中线M不均衡地分成具有宽度1120的一个外部110以及具有宽度l1140的一个内部130，宽度l1比外部的宽度小。内部和外部每一个都包括一个四边形，分别由边110a、110b、110c和M以及130a、130b、130c和M所限定。在本发明设备的第一优选实施例中，包括内部和外部的四边形大体上是矩形。内部和外部不同的宽度是必须的，以获得最终发明物的结构。
结构薄片的外部具有一个外表面150、一个内表面160、一个外部边缘165以及一个接缝余量170。内部具有一个外表面180、一个内表面190、一个内部边缘195以及一个接缝余量200。这个视图还展示了分别用于外和内折痕的方向210a、220a。
图2展示了具有外通道230和内通道的图1的结构薄片，外通道和内通道由形成一个外折痕210和一个内折痕220的部分构成。外部在结构薄片下面被折叠，使得其边缘稍微延伸超过近似中线，以形成其接缝余量。外部在结构薄片上面被折叠，使得其边缘稍微延伸超过近似中线，以形成其接缝余量。单独的一个主接合250穿过结构的所有层设置，包括在大体上近似中线的接缝余量。主接合的布置是在最终构建步骤之前完成的，并且产生了图中所示的双重连续环。最终构建步骤包括拉着内部130到达外通道230，并从结构的近端340将它纵向拉到外通道下，而同时将外部110由里向外翻转，并从远端350开始翻转内部，且向着近端前进(还参见图4)。
图3是完全构建好的多层压力容器10的第一优选实施例在具有一个简单的管或者圆柱体的最基本的形式下的正面端视图。这个视图展示了外部110和内部130可以间隔开以限定一个外通道230。作为选择，外部和内部的尺寸可以使得在完全装配的时候没有将这两部分分离开的有效间隔。无论是间隔开还是彻底接近，外部的内表面和内部的外表面以彼此面对面的关系相对。这个结构的细节在图5中展示。
图4是一个透视图，阐释了压力容器在制造期间的情形，展示了一个中间步骤并且展示了用于形成容器主体的最后步骤的方法。在这个视图中，展示了本发明的压力容器是以简单的方法制造的，需要步骤：(a)提供一个通常的细长结构薄片100，薄片具有一个近端340、一个远端350以及第一和第二边缘165、195；(b)通过将第一边缘向下翻并在薄片下方而折叠薄片，以形成一个外部110，外部110具有一个外部折翼280、一个外通道230以及一个第一接缝余量170；(c)通过将第二边缘向上翻并翻到薄片上方而折叠薄片，以形成一个内部130，内部130具有一个内部折翼270、一个内通道240以及一个第二接缝余量200，并且使得第一和第二接缝余量重叠，并且结构薄片的一个片断介于内部和外部折翼以及第一和第二接缝余量之间，以形成一个多层结构20；(d)将接缝缝合以产生唯一一个主接缝250，这个主接缝将多层结构的多个层结合在一起；(e)提供牵引装置310，并且将牵引装置在结构的近端340固定到内部上折翼270上，优选地是固定在内折痕320上(在非常小且轻的实施例中，牵引装置可以仅仅包括用手握住折痕的握柄；然而在大多数情况下，它优选地是应该具有一个线330或者在功能上相当于扣紧到内折痕320并从之延伸到且穿过外通道230的牵引装置，方便了将内部130牵引到外通道内的过程)；(f)将内部在近端340牵引到外通道230内，而同时通过将其远端牵引到愈加重叠的外部和内通道从而在其远端350将外部110的里面翻转到外面，这有效地将整个装置的里面翻转到外面并且将主接缝250牵引到里面，将主接缝设置在外部110和内部130之间，并藉此隐藏了接缝部分250a、250b、250c和250d。
通过以此方式构建容器主体，接缝被隐藏并且不暴露在外力下，这些外力造成接缝的磨损和撕破或者造成其弱化。依赖于所使用的材料和产品等级，这个简单的制造方法能消除对精致机器的需要，尽管可以预料很多工业应用需要足够尺寸和强度的容器主体以需要机械力来实现上面的步骤(e)和(f)。
如图5所示，当完全构造好以后，结构的折叠和处理将外部内表面160和内部外表面180翻转，使得它们彼此面对，依赖于各部分的尺寸，使得它们可以完全接近并且沿着它们的宽度连续体接触(除了在接缝余量处的中断)。外部110的内表面150变成容器主体10的外部表面150a，内部130的内表面190变成容器主体的最内部内表面190a。如果期望内部和外部完全且连续地接触(例如，当压力容器用作定量容器或高压管的时候)，内部外表面和外部内表面可以在折叠之前涂敷上粘合剂，以在各个层之间提供有力的粘合。这将增强压力容器的抗压性。
图5还展示了本发明的第一优选实施例的结构包括了材料的连续720度缠绕d，材料包含了裸容器主体10，从在内接缝余量200的一个内接缝余量带200a延伸到在外接缝余量170的一个外接缝余量带170a。最后，图5展示了将外部110合内部130分离的一个潜在的空间360，用于容纳或者输送液体或者一些物理物质。
制造多层压力容器的前述发明方法允许设计中的相当的柔性，并使容器的特性和特征及其不同表面专门化。举个例子，当结构薄片最初放平的时候，很多附件、辅助装置、表面状态和特征、手柄、把手等等可以固定在结构的一部分或一些部分的表面上。这个优势的细节将通过后面的本发明压力容器的第二到第五优选实施例的描述而变的清楚。
图6-8是本发明的压力容器的第二优选实施例在不同制造阶段的正面端视图。这些视图相应于第一优选实施例的图1-3。如第一优选实施例，具有柔性结构400的一个薄片(在边缘看)，并且外部410和内部420的几何形状和相关的概要尺寸由宽度1430和l1440以及近似中线M所指代。然而，在这个实施例中，附加元件450和460通过附加装置470、480(优选为接缝)固定到外部410的外表面490和内部420的内表面500上。在内部和外部被折叠以后接缝520在大体上的近似中线产生，并且组件的处理如第一实施例所描述的那样接着进行。因此，在容器主体510完成的基础上，接缝包括隐藏的部分520a-d。
正如很容易理解的，这个实施例的附加装置通常包括一个结构折翼或者其它柔性材料。当设置在容器主体的外表面上的时候，结构折翼可以为了不同目的而使用，包括手柄部分的形成、外套的构建(如结合图10-14更彻底讨论的那样)、悬垂折翼的形成(图17)、以及用于将容器主体连接到其它容器主体上的连接装置(图19-10)。然而，作为松散结构带的附件的描述仅仅是为了解释的目的，这个解释旨在展示外部和内部表面附件、套、表面结构及其类似特征可以在第一制造阶段简单和方便地应用到结构的内部和外部。这使得多通道容器的形成无与伦比地简单(尤其参见图22)。
图9是压力容器用作结构件的时候适于安装在压力容器主体610的一端上的可选端部安装元件600的正面的部分横截面侧视图。图9A是图9的完全装配的部分横截面透视图，还展示了端部安装元件。在端部安装件的这个优选实施例中，压力容器主体610围绕着扣环620缠绕，扣环然后扣在具有螺纹部分640的盖颈630上。一个弹簧垫圈650设置在扣环620上，然后具有一个螺纹部分670的一个外压力锁环660被螺紧到盖颈630上。一个充气囊680可以通过端部安装件被保持。其阀杆690优选地穿过具有杆孔(未示出，见图12，参考标号970)的一端口塞700设置，并且通过垫圈710和螺母720被紧固。端口塞是椭圆形的以与盖颈630的终端侧740上的一个椭圆形开口730相配合。端口塞700具有一个内部凸缘750，该凸缘防止了当压力容器位处于内部压力下的时候端口塞的喷出，但是它允许通过简单地旋转端口塞来选择性地移除，使得其最小尺寸将由开口730显现出来。盖颈630可以包括从安装件延伸的多个螺栓或其它紧固件，紧固件的定位通过有意的使用以及相邻结构件的预期结构来规定。
图10-13是本发明压力容器的第三优选实施例的不同视图，该容器具有一个管形结构且适于安装件在其每个端部的安装。图10是展示了容器主体800的透视图，该容器主体具有形成于容器主体的外部830的外表面820上的多个调整缆绳套管810a-d。缆绳套管可以由编织带840a-d缝合或者在它们的边缘850a-d固定到外部，其中结构没有被拉紧，而是足够松弛，以沿着容器主体的长度产生期望的通道。优选地，每个调整缆绳通道包括从容器主体一端延伸到另一端的一个调整缆绳860a-d。
图11是展示了调整缆绳的端部细节的透视图。这个视图展示了每个调整缆绳860通常包括具有焊接于其端部的一个螺钉870以及螺紧在螺钉上的一个螺母880。
图12是图10的压力容器的透视图，展示了完全装配到压力容器上的另一种端部安装件900，而图13是具有分别在压力容器的每一端的第一和第二端部安装件900a和900b以及安装在端部安装件之间的调整缆绳的完全的压力容器的侧透视图。这些视图阐释了调整缆绳的操作意味着精确调整容器主体的长度l2910，这个长度可以具有可调长度的特性。端部安装件包括一个盖颈920和一个压力锁环930，压力锁环进一步包括具有用于调整缆绳端部插入的一通孔(未示出)的一个轮缘或法兰940。螺母880然后安装在螺钉上，以螺母的紧固促使安装件向设置在容器主体相对端的安装件移动，藉此稍微压缩容器主体；螺母的松开允许容器主体延伸到期望的长度。再一次，安装件优选地具有选择性地通过端口塞960密封的一个椭圆形开口950。端口塞包括一个孔970，用于将设置在管形容器主体内的一个充气囊(未示出)的一个阀杆980插入。
安装体900a还可以包括螺栓990或者其它连接装置，用来将压力容器连接到其它压力容器或者辅助硬件上。在这种情况下，螺栓展示出从压力锁环延伸，尽管很容易想到连接装置可以在安装件上或者围绕着安装件在若干合适位置设置，这依赖于使用压力容器的结构的构造。也很容易想到，环安装件包括用于压力容器的通常的圆柱形实施例的端部安装件的通常结构。众所周知，这种安装件可以装备有多种连接装配件或者连接装置，其中包括螺栓、锁定销、卡口固定件、U形夹销、法兰边、绳端、带子、带条以及类似物。因此，压力容器可以适于用在从慢的到快速的装配结构组件中，从帐篷和充气桥梁到天线、机翼以及无数其它结构。最后，应该想到，在那些具有端部安装件和充气囊的通常的管形或者圆柱形压力容器的例子中，只有一个端部安装件需要适于囊的阀杆或其它进气装置。
图14是压力容器主体1010的第四优选实施例的正面端视图，其中多个调整缆绳套管1020设置在容器主体的外部1040的内部表面1030上。结构件的附加物包括缆绳套管，并且调整缆绳1050的安装是在以上面描述的方式完成的。
图15是具有管形压力容器1110的正面的机翼或者翼1100的横截面端视图，压力容器的尺寸和结构是并排排列的以形成并用作一个翼梁组件。作为翼梁，压力容器提供了支撑和刚度，以防止机翼分别的上和下翼面1120、1130弯曲和塌陷，如现有技术所熟知的那样。
图16是压力容器1200的透视图，展示了多个管形压力容器1210彼此液体连通以形成一个整体的多腔压力罐。每个压力容器包括至少一个端部安装件1220，端部安装件具有一个软管或者其它管道1230，将压力容器同邻接的或邻近的容器液体连通。组件包括至少一个进气1240，用于将压力气体引入组件内部。
图17是管形压力容器1310的第五优选实施例的透视图，压力容器具有一个凸缘1320，通过接缝1330连接到容器的外表面上。凸缘包括扣眼1350，适于用来从一个支撑线1360(图18)将压力容器悬挂。
图19和20是正面端视图，展示了用于连接管形压力容器的连接装置。连接装置1400(图19)、1500(图20)包括多个连接件，连接件缝合或者固定到容器主体的外表面1410、1510上，并且缝合或者固定到任何相邻容器主体的表面上。
图21是本发明的多层压力容器的第六优选实施例的端视图。在这个实施例中，两个结构薄片1610、1620最初是展开的，一个在另一个上面，每个薄片具有不同宽度的外部和内部，用于形成第一到第四流体通道1630、1640、1650和1660，并且具有形成容器主体的第一到第四材料层1670a-d。如在第一优选实施例中那样，形成容器的缠绕是连续的720度缠绕。当完全构建的时候，容器可以包括一个到四个通道，依赖于各部分层的尺寸以及因此在构建过程中它们怎样分离并变得间隔开。接缝1680跨越所有的层，但是在表面隐藏并且包括隐藏的部分，如前面描述的。
图22是一个正面端视图，展示了本发明的具有多个内部流体通道的压力容器1710的第七优选实施例，在这种情况下，第一到第三内部流体通道1720、1730、1740每个都由包括第一到第三物质连接件1750、1760、1770的伸长柔性局部壁所限定，连接件固定在容器主体的内部表面1780上。物质连接件与容器主体的内部表面的连接位置是接近第一边缘1750a、1760a、1770a。连接件然后选择性地在接近每个连接件各自的第二边缘1750b、1760、1770处彼此连接和固定。图中展示了通道的尺寸和容积粗略相等，很容易想到，通过改变局部壁的长度，通道的尺寸、形状和容积可以实质上改变。以这种方式，本发明的压力容器可以适于多层的、多功能流体传输装置(也就是软管)，用于同时或者分别选择性地传输和排出不同的流体(在排出时混合)。举个例子，软管能够适于用作多功能灭火水龙带，一个例子是排出阻火剂，另一个例子是排出水。
图23是结构1800的截面顶部平视图，结构1800的尺寸和结构用于构建本发明的第八优选实施例，该实施例包括一个锥形压力容器主体1900，如图24所示。构建的原理和方法与第一实施例相同。然而，与本发明的大体上的圆柱形实施例相比，在这个实施例中，结构1800的最初截面包括两个部分，每个部分包括一个梯形(一对相对的侧边平行的四边形)或者一个不等边四边形(没有平行边的四边形)，依赖于期望的开口最终尺寸。在任何情况下，四边形的形状都是由唯一的结构截面构成，结构截面包括一个内部1810和大体上关于一个中轴线1830与内部1810对称的一个外部1820，中轴线1830限定了每个四边形部分公用的一个侧边。结构(以及容器)的外部包括第一、第二和第三暴露边1840、1850、1860；容器的内部包括相应的第一、第二和第三暴露边1870、1880、1890。边1870和1890比它们在外部的相配边1840和1860的宽度短。因此，内部和外部不是完全对称的，内部必须稍微短一些，以便于形成比由外部形成的通道稍微小一些的一个通道。
当构建的时候，以同上面描述的用于其它实施例相同的方法，第八优选实施例的容器主体包括具有一个大开口1910和一个小开口1920的一个截锥，小开口的直径小于大开口的直径。这个形状适于用作构建需要的锥形尺寸支撑件，例如包括机翼或翼，如图15所示。在大多数情况下，外部和内部将在它们整个相对表面接近；然而，也可以具有在两部分之间的一个流体通道1930。
在第八实施例的另一种形式中，结构截面可以被分开以包括具有实质上不同尺寸的四边形，使得构建的容器具有显著小于外通道的一个内通道，以及因此限定了在内通道和外通道之间的一个壁。
制造本发明的压力容器的材料根据打算的应用来选择。在大多数轻式应用中，压力容器将由具有细丝加强阵列结构，优选地是具有高韧性连续纤维和柔性阵列材料组成的复合物材料制成。更优选地，纤维绝大多数是偏心定位的，被优化的方向使得纤维能承受结构中的拉伸载荷。这有效地将为了强度而缝合和填充(编织)纤维的需要最小化。目前可用的重量轻、拉伸强度高的材料包括这种纤维，比如芳族聚酸胺纤维、聚酯纤维、凝胶聚乙烯纤维、对苯二酸聚合体基芳族聚酸胺纤维以及尼龙。也可以使用薄膜型材料，包括这种材料，比如聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜和铝化对苯二酸盐薄膜。然而，应该明白，在很多潜在的应用中，不需要使用奇异的材料，即使是简单的棉片、聚酯片、棉/聚酯混合片等等也可以适用。无纤维和无孔的天然橡胶和合成橡胶、聚合体以及其它弹性材料也可以使用。当使用纤维材料的时候，为了专门目的的使用，可以在材料上施加涂层以增加强度并修整容器的多孔性和化学反应。选择性的多孔材料，比如TYVEK(高密度聚乙烯合成纸)也可以使用，使得压力容器可以用作一个过滤器。作为选择，当容器用作定量容器的时候，非多孔材料也可以使用。本发明装置的其它用途，比如为了形成柱体的混凝土形式，会需要由只具有足够的非多孔性的材料来构建，以防止被湿混凝土渗透。
前面的描述足以让本领域技术人员在没有不适当的实验的情况下实践本发明，并且提供了实践由发明者提出的本发明的最佳模式。尽管这里提供了本发明优选实施例的完全和彻底的描述，然而其目的并不是旨在将本发明限制在所示和所述的严格的结构、相关尺寸和操作中。在没有脱离本发明真正的实质和范围的情况下，多种修改、变化的结构、改变和等价物对于本领域技术人员来讲是容易发生的，而且是可以适当使用的。这种变化应该包括变化的材料、元件、结构排列、尺寸、形状、形式、功能、操作特性以及类似物。
因此，本发明适当的范围应该仅仅由所附权利要求的最宽解释所决定，以便于包括所有这种修改以及说明书和附图所阐释的结构的所有关联的等价物。

Claims (17)

1.一种多层压力容器，包括：
至少一个单层的柔性材料薄片(100)，薄片具有近似纵向中线(M)，将所述薄片分成内部(130)和外部(110)，所述内部具有内表面(190)、外表面(180)、边缘(195)、接缝余量(200)以及宽度(140)，所述外部具有内表面(160)、外表面(150)、边缘(165)、接缝余量(170)以及宽度(120)，其中，所述外部的所述宽度大于所述内部的所述宽度；以及
主接缝(250)，在近似中线且接近所述外部边缘和所述内部边缘处将所述外部和所述内部结合到所述柔性材料薄片上；
其特征在于，所述柔性材料薄片被缠绕成大体上连续的近似720度的缠绕卷，以形成容器主体，在该容器主体中所述外部的所述外表面形成所述多层压力容器的外表面(150a)，所述内部的所述内表面包括所述容器主体的最内部内表面(190a)，所述内部的所述外表面和所述外部的所述内表面是面对面的关系，并且所述接缝被所述外部的所述接缝余量所隐藏。
2.如权利要求1所述的多层压力容器，其特征在于，所述外部和所述内部每个都是大体上的矩形并且所述容器主体(10)是大体上的圆柱形。
3.如权利要求1所述的多层压力容器，其特征在于，所述外部和所述内部每个都是不等边四边形并且所述容器主体(1900)包括截锥形。
4.如权利要求1所述的多层压力容器，其特征在于，所述装置具有近端(340)和远端(350)，并且其中每个端部具有端部安装件(600)，安装件的至少一个具有气体进入和排出装置(690)。
5.如权利要求4所述的多层压力容器，其特征在于，至少一个所述安装件包括：
盖颈(630)，所述盖颈具有连接装置(640)和终端侧(740)；
通过连接装置(670)连接到所述盖颈上的外压力锁环(660)，该连接装置(670)与所述盖颈连接装置互补；
扣紧到所述盖颈上的扣环(620)，所述扣环周围缠绕有所述压力容器主体，所述扣环位于所述盖颈和所述外压力锁环之间；以及
弹簧垫圈(650)，设置在所述扣环上并位于所述压力锁环、所述扣环以及所述盖颈之间。
6.如权利要求5所述的多层压力容器，进一步包括连接于所述端部安装件并在所述端部安装件之间延伸的多个调整缆绳(860)。
7.如权利要求6所述的多层压力容器，进一步包括多个缆绳调整套管(840)，设置在所述装置的所述外表面上，每个缆绳调整套管覆盖至少一个调整缆绳。
8.如权利要求6所述的多层压力容器，进一步包括多个缆绳调整套管(1020)，设置在所述外部的内表面和所述内部的外表面之间，每个所述套管覆盖至少一个调整缆绳。
9.如权利要求4所述的多层压力容器，进一步包括软管，用于使所述装置流体连通于另一个多层压力容器。
10.如权利要求1所述的多层压力容器，进一步包括至少一个连接装置，用于将所述装置连接于其它多层压力容器。
11.一种制造压力容器的方法，包括步骤：
(a)提供大体为细长的柔性材料薄片(100)，薄片具有近端(340)、远端(350)以及第一和第二边缘(165)、(195)；
(b)通过将第一边缘向下翻并翻到薄片下方而折叠薄片，以形成外部(110)，所述外部(110)具有外部折翼(280)、外通道(230)以及第一接缝余量(170)；
(c)通过将第二边缘向上翻并翻到薄片上方而再次折叠薄片，以形成内部(130)，所述内部(130)具有内部折翼(270)、内通道(240)以及第二接缝余量(200)，并且使得所述第一和第二接缝余量重叠，并且所述薄片的片断(260)介于所述内部和外部折翼以及所述第一和第二接缝余量之间，以形成多层结构(20)；
(d)将接缝缝合以产生唯一一个主接缝(250)，该主接缝将多层结构的各层结合在一起；
(e)提供牵引装置(310)，并且将所述牵引装置在所述薄片的所述近端(340)处固定到所述内部上折翼(270)；以及
(f)将所述内部在所述近端(340)处牵引到所述外通道(230)内，同时通过将其远端(350)牵引到逐渐增加地重叠的外通道和内通道上而将所述外部(110)的里面翻转到外面，藉此将所述装置的里面翻转到外面并且将主接缝(250)牵引到里面，使得所述主接缝设置在所述外部(110)和内部(130)之间。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在步骤(e)，所述牵引装置是一根线。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(a)包括提供柔性材料薄片，所述薄片具有近似纵向中线，将所述薄片分成大体上矩形的内部和外部。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，步骤(a)包括提供柔性材料薄片，所述薄片具有近似纵向中线，将所述薄片分成包括不等边四边形的内部和包括不等边四边形的外部。
15.根据权利要求11的方法制造的多层压力容器。
16.根据权利要求13的方法制造的多层压力容器。
18.根据权利要求14的方法制造的多层压力容器。
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