EA029810B1 - Резервуар для работы под высоким давлением с композитным штуцером, имеющим защиту от электрохимической коррозии - Google Patents

Резервуар для работы под высоким давлением с композитным штуцером, имеющим защиту от электрохимической коррозии Download PDF

Info

Publication number
EA029810B1
EA029810B1 EA201491131A EA201491131A EA029810B1 EA 029810 B1 EA029810 B1 EA 029810B1 EA 201491131 A EA201491131 A EA 201491131A EA 201491131 A EA201491131 A EA 201491131A EA 029810 B1 EA029810 B1 EA 029810B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
tank
composite
pressure
liner
polymer
Prior art date
Application number
EA201491131A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201491131A1 (ru
Inventor
Франческо Неттис
Брайан Спенсер
Захария Спенсер
Original Assignee
Блю Вэйв Ко С.А.
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Блю Вэйв Ко С.А. filed Critical Блю Вэйв Ко С.А.
Publication of EA201491131A1 publication Critical patent/EA201491131A1/ru
Publication of EA029810B1 publication Critical patent/EA029810B1/ru

Links

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
    • F17C1/16—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
    • 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
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • 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
    • F17C2201/0119—Shape cylindrical with flat end-piece
    • 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
    • F17C2201/0128—Shape spherical or elliptical
    • 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
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/052—Size large (>1000 m3)
    • 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
    • F17C2203/0604—Liners
    • 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
    • F17C2203/0658—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
    • 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
    • F17C2203/0673—Polymers
    • 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
    • F17C2203/0675—Synthetics with details of composition
    • 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
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0305—Bosses, e.g. boss collars
    • 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
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0379—Manholes or access openings for human beings
    • 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
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0388—Arrangement of valves, regulators, filters
    • F17C2205/0394—Arrangement of valves, regulators, filters in direct contact with the pressure vessel
    • F17C2205/0397—Arrangement of valves, regulators, filters in direct contact with the pressure vessel on both sides of the pressure vessel
    • 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
    • F17C2209/21—Shaping processes
    • F17C2209/2154—Winding
    • F17C2209/2163—Winding with a mandrel
    • 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
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • 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
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/013—Carbone dioxide
    • 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
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/035—Propane butane, e.g. LPG, GPL
    • 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
    • F17C2260/017—Improving mechanical properties or manufacturing by calculation
    • 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
    • F17C2260/05—Improving chemical properties
    • F17C2260/053—Reducing corrosion
    • 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
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102—Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105—Ships
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Abstract

Настоящее изобретение относится к резервуару для работы под высоким давлением, содержащему проводящий композитный штуцер, причём композитный штуцер изолирован от контакта с материалами, несущими различные электрические потенциалы, для фактического устранения возможности электрохимической коррозии.

Description

изобретение относится к резервуару для работы под высоким давлением, содержащему проводящий композитный штуцер, причём композитный штуцер изолирован от контакта с материалами, несущими различные электрические потенциалы, для фактического устранения возможности электрохимической коррозии.
029810 Β1
029810 В1
029810
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу защиты резервуаров для работы под высоким давлением, содержащих электрически проводящие композитные штуцеры, от электрохимической коррозии.
Уровень техники
Неблагоприятное воздействие сжигания ископаемого топлива на окружающую среду вызывает растущую озабоченность и поощряет заинтересованность в альтернативных источниках энергии. Несмотря на достигнутые успехи в отношении солнечных, ветровых, ядерных, геотермических и других источников энергии, совершенно ясно, что широко распространенная пригодность экономичных альтернативных источников энергии, в частности для высокоэнергетических случаев использования, остается недостижимой целью. Тем временем предполагается, что в обозримом будущем на рынке энергии будет доминировать ископаемое топливо. Среди ископаемого топлива природный газ обеспечивает самое чистое сгорание и, таким образом, представляет собой чистый источник энергии. Таким образом, наблюдается тенденция в замещении или вытеснении в максимально возможной степени ископаемого топлива других видов, такого как уголь и нефть, природным газом, поскольку в мире все больше ощущаются экологические последствия сжигания ископаемого топлива. К сожалению, большая часть мировых залежей природного газа расположены в удаленных и труднодоступных областях планеты. Рельеф местности и геополитические факторы чрезвычайно затрудняют задачу надежного и экономичного извлечения природного газа из указанных областей. Использование трубопроводов и сухопутного транспортирования является признанным в мировой практике, но в некоторых случаях оказалось неэкономичным.
Примечательно, что большая часть мировых удаленных природных запасов газа расположены в относительно непосредственной близости к океанам и другим массам воды, имеющим свободный доступ к океанам. Таким образом, морская транспортировка природного газа из удаленных мест, казалось бы, является очевидным решением. Проблема морской транспортировки природного газа в значительной степени носит экономический характер. Морские суда могут переносить груз именно в нагруженном состоянии, и стоимость морской транспортировки вычисляется из расчета с учетом общей транспортной массы, т.е. вес продукта плюс вес резервуара контейнера, в котором отправляется продукт. Если чистый вес продукта является небольшим по сравнению с весом тары, т.е. транспортного контейнера, стоимость транспортировки на единицу массы продукта превращается в препятствие. Это в частности верно для транспортировки текучих сред под давлением, которые традиционно транспортируются в стальных цилиндрах, имеющих очень большой вес по сравнению с весом содержащейся в них текучей среды. Эта проблема в некоторой степени облегчена появлением резервуаров типа III и IV для работы под высоким давлением. Резервуары типа Ш для работы под высоким давлением состоят из относительно тонкого металлического вкладыша, который покрыт путём обертывания композитом на основе волокна, в результате чего получен резервуар с прочностью стального резервуара при существенной экономии общего веса резервуара. Резервуары типа IV для работы под высоким давлением содержат полимерный вкладыш, который аналогично обернут композитным волокнистым материалом. Резервуары типа IV для работы под высоким давлением являются самыми легкими из всех в настоящее время одобренных резервуаров для работы под высоким давлением. Использование резервуаров типа III и IV вместе с тенденцией к увеличению их размеров (уже изготавливают цилиндрические резервуары длиной 18 м и диаметром 2,5-3,0 м и в настоящее готовят к изготовлению резервуары длиной 30 м и больше и диаметром 6 м и больше) привело к большому прогрессу в оптимизации экономики океанской транспортировки текучих сред под давлением.
Все резервуары для работы под высоким давлением требуют наличия по меньшей мере одного концевого фитинга, так называемого "штуцера", посредством которого резервуар соединяют с наружными приспособлениями для загрузки в резервуар и выгрузки из резервуара текучих сред. Штуцеры, находящиеся в текущем использовании, выполнены из металла, такого как нержавеющая сталь, сплавы никеля, алюминий и т.п. К сожалению, указанные штуцеры, в частности те, которые должны быть использованы в относительно больших резервуарах для работы под высоким давлением, являются чрезвычайно тяжелыми и по оценке содержат почти 70% веса резервуара типа III или IV для работы под высоким давлением.
Кроме того, большие металлические штуцеры являются сложными в изготовлении и имеют тенденцию к повышению стоимости, которая часто достигает 100000 долл. США или больше. Эти факторы оказывают огромное отрицательное действие на экономику и, таким образом, оправданность океанской транспортировки текучих сред под давлением. Полимерный композитный штуцер, по существу, может способствовать снижению веса резервуаров любого типа, в частности резервуаров типа III и IV.
В настоящее время предпочтительным заполнителем для использования в композите, из которого может быть изготовлен вышеуказанный штуцер, является волокно или волокнистый углерод. Поскольку композиты с заполнителем на основе волокнистого углерода являются электрически проводящими, т.е. несут электрический потенциал, по причине электрохимической коррозии может возникнуть проблема, если композит войдет в контакт с веществом, имеющим отличающийся электрический потенциал, в частности, в присутствии проводящей среды, такой как присутствующая в насыщенном солью сыром морском воздухе во время морской транспортировки.
- 1 029810
Таким образом, имеется потребность в способе, который препятствует участию углеродного волокна или композитных штуцеров, содержащих проводящие нити, в реакции электрохимической коррозии. В настоящем изобретении предложен именно такой способ.
Раскрытие изобретения
Таким образом, согласно одному аспекту настоящего изобретения предложен резервуар для работы под высоким давлением, содержащий
непроводящий полимерный вкладыш резервуара для работы под высоким давлением и
цельный композитный штуцер, содержащий электрически проводящий материал на основе волокон
или нитей; причём
непроводящий вкладыш является сопряжённым с внутренней поверхностью композитного штуцера и отделяет внутреннюю поверхность штуцера от текучей среды под давлением, содержащейся в резервуаре для работы под высоким давлением; и
непроводящий вкладыш также является сопряжённым с ближней концевой поверхностью штуцера, физически и электрически изолирует концевую поверхность от вызывающего электрохимическую коррозию контакта с материалами, внешними по отношению к резервуару для работы под высоким давлением.
Согласно одному варианту реализации непроводящий вкладыш содержит диэлектрический полимер.
Согласно одному варианту реализации диэлектрическим полимером является термопластичный полимер.
Согласно одному варианту реализации термопластичный полимер содержит полиэтилен.
Согласно одному варианту реализации диэлектрическим полимером является термореактивный полимер.
Согласно одному варианту реализации термореактивный полимер выполнен из предполимерного состава, содержащего дициклопентадиен с чистотой по меньшей мере 92%.
Согласно одному варианту реализации композитный штуцер содержит термореактивную полимерную матрицу.
Согласно одному варианту реализации термореактивная полимерная матрица выбрана из группы, состоящей из эпоксидных смол, полиэфирных смол, винилэфирных смол, полиимида, дициклопентадиеновых смол и комбинаций вышеперечисленного.
Согласно одному варианту реализации термореактивная полимерная матрица выполнена из предполимерного состава, содержащего дициклопентадиен с чистотой по меньшей мере 92%.
Согласно одному варианту реализации электрически проводящий материал на основе волокон или нитей содержит углеродные волокна или нити.
Согласно одному варианту реализации резервуар используют для хранения и транспортировки сжатого природного газа (ΟΝΟ).
Согласно одному варианту реализации сжатый природный газ содержит неочищенный природный газ.
Краткое описание чертежей
Показанные чертежи представлены исключительно в иллюстративных целях и не должны рассматриваться как ограничение настоящего изобретения никаким способом.
На фиг. 1 показаны различные конструкции резервуаров для работы под высоким давлением, которые могут содержать композитные штуцеры, выполненные с углеродным волокном или нитями в композите. Резервуары показаны с отверстием, в которое может быть вставлен проводящий композитный штуцер.
На фиг. 1А показан сферический резервуар для работы под высоким давлением.
На фиг. 1В показан сплюснутый сфероидальный резервуар для работы под высоким давлением.
На фиг. 1С показан тороидальный резервуар для работы под высоким давлением.
На фиг. 1Ό показан резервуар для работы под высоким давлением, содержащий полый удлинённый цилиндр с одной куполообразной концевой секцией.
На фиг. 1Е показан резервуар для работы под высоким давлением, содержащий полый удлинённый цилиндр с двумя куполообразными концевыми секциями.
На фиг. 2 схематически показан проводящий композитный штуцер согласно настоящему изобретению.
На фиг. ЗА схематически показан вкладыш резервуара для работы под высоким давлением, имеющий горловину, которая является особенностью способа изготовления резервуара для работы под высоким давлением согласно настоящему изобретению, если полимером вкладыша является диэлектрический термопласт.
На фиг. ЗВ схематически показан вышеуказанный вкладыш с композитным штуцером согласно настоящему изобретению, размещенным поверх горловины.
На фиг. ЗС схематически показан вышеуказанный вкладыш после уплощения расширения горловины для закрывания ближней концевой поверхности композитного штуцера.
- 2 029810
На фиг. 4 схематически показана оправка для изготовления вкладыша резервуара для работы под высоким давлением с проводящим штуцером и гальванической защитой, если вкладыш содержит термореактивный полимер.
Осуществление изобретения
Подразумевается, что в настоящем описании и пунктах приложенной формулы ссылка на любой аспект настоящего изобретения, сделанная в единственном числе, включает множественное, и наоборот, если не указано явно или однозначно не следует из контекста, что это не предполагается.
Используемый в настоящей заявке любой термин, обозначающий приблизительность, такой как без ограничения, рядом с, примерно, приблизительно, по существу, существенно и т.п., означает, что слово или фраза, измененная указанным термином приблизительности, не обязательно должно обозначать точно то, что написано, но может отличаться от этого письменного описания до некоторой степени. Степень, до которой может быть изменено письменное описание, зависит от того, насколько большое изменение может быть задано, и признает ли специалист измененную версию как все еще имеющую свойства, характеристики и возможности слова или фразы, неизмененных термином приблизительности. В общем, но с учетом вышесказанного, числовое значение в настоящей заявке, которое изменено термином приблизительности, не может отличаться от написанного значения более чем на ±10%, если явно не указано иное.
Термины "ближний" и "дальний" просто относятся к противоположным концам конструкции и используются как способ ориентации объекта по отношению к другому объекту, например ориентация штуцера согласно настоящему изобретению относительно вкладыша резервуара. В общем, выбор конца, который следует называть ближним или дальним, является произвольным, если из контекста однозначно не следует иное.
Используемые в настоящей заявке термины "предпочтительный", "предпочтительно" или "более предпочтительный" и т.п. относятся к предпочтениям, существовавшим во время подачи настоящей патентной заявки.
Используемый в настоящей заявке термин "смежный" относится к двум поверхностям, которые расположены рядом и которые находятся в прямом контакте или которые находились бы в прямом контакте, не будь между ними промежуточного слоя из другого материала, такого как помимо прочего сдвигового слоя.
Используемый в настоящей заявке термин "непроницаемый" или "невпитывающий" относится к свойству вещества, благодаря которому текучая среда, по существу, не может проникнуть до любой существенной степени в поверхность, сформированную указанным веществом.
Используемый в настоящей заявке термин "инертный" относится к свойству вещества, которое делает поверхность, сформированную из указанного вещества, химически нереактивной с любыми компонентами текучей среды, которая может войти в контакт с указанной поверхностью.
Используемый в настоящей заявке термин "текучая среда" относится к газу, жидкости или смеси газа и жидкости. Например, без ограничения, природный газ, извлеченный из земли и транспортируемый к месту обработки, часто является смесью газа с жидкими загрязняющими веществами. Такая смесь в целях настоящего изобретения названа текучей средой.
Используемые в настоящей заявке термины "обертывание" или "обертывание поверх" относятся к наматыванию волокнистого материала на конструкцию, которая может быть без ограничения цилиндрической, геодезической, тороидальной, сферической, сжатой сфероидальной и т.п., как показано на фиг. 1. Волокнистый материал может быть намотан вокруг конструкции в сухом состоянии и оставлен в этом состоянии, или он впоследствии может быть пропитан полимерной матрицей и встроен в нее. Или волокнистый материал может быть пропитан полимерной матрицей до его наматывания на конструкцию.
Используемый в настоящей заявке термин "полярный" относится к концу средней линии, проходящей сквозь конструкцию, причём указанная конструкция является, по меньшей мере, фактически симметричной относительно этой средней линии. Таким образом, как показано на фиг. ЗА, точка 108 является полярным концом средней линии 105. Конструкция, о которой сказано, что она является полярно ориентированной, расположена в полярном конце средней линии и, по меньшей мере, по существу, симметрично относительно средней линии. Например, горловины 138 и 139, расположенные с обоих концов резервуара 100 для работы под высоким давлением, показанного на фиг. ЗА, могут быть описаны как "полярные горловины", и отверстие в каждой горловине может быть описано как "полярное отверстие".
Используемый в настоящей заявке термин "диэлектрик" имеет свое обычное значение, понятное специалистам. В общем, диэлектрик представляет собой электрический изолятор, который может быть поляризован электрическим полем. В целях описания настоящего изобретения этот термин включает любой изоляционный материал.
Используемый в настоящей заявке термин "полимерный композиционный материал (композит)" имеет значение, которое может быть назначено ему специалистами. Одним словом, этот термин относится к волоконному или волокнистому материалу, который пропитан материалом полимерной матрицы, окружен материалом полимерной матрицы или вместе пропитан и окружен материалом полимерной матрицы.
- 3 029810
Используемый в настоящей заявке термин "штуцер" аналогично относится к устройству, понятному специалистами. Одним словом, "штуцер" - устройство, используемое для соединения резервуара для работы под высоким давлением с наружным трубопроводом, посредством которого загружают в резервуар для работы под высоким давлением или выгружают из резервуара для работы под высоким давлением текучую среду.
Резервуары для работы под высоким давлением для транспортировки текучих сред под давлением классифицированы на четыре класса или типа, утвержденные надзорными органами, причём резервуары всех типов для работы под высоким давлением являются цилиндрическими с одним или двумя куполообразными концами:
Тип I. Резервуары этого типа полностью изготовлены из металла, обычно алюминия или стали. Резервуары этого типа являются недорогими, но очень тяжелыми по сравнению с резервуарами других типов. Несмотря на то, что резервуары типа I для работы под высоким давлением в настоящее время включают большую часть контейнеров, используемых для транспортировки текучих сред под давлением морским путем, их использование в морской транспортировке регулируется очень жесткими экономическими ограничениями.
Тип II. Резервуары этого типа содержат металлическую цилиндрическую центральную секцию с имеющими уменьшенную толщину стенками и имеющие стандартную толщину металлические концевые купола таким образом, что только цилиндрическая часть нуждается в армировании, которое в настоящее время выполняют в форме внешней оболочки из композита. Композитная оболочка в целом выполнена из стекловолокна или углеродного волокна, пропитанного полимерной матрицей. Композит обычно "обертывают по цилиндрической части" вокруг середины резервуара. Купола в одном или обоих концах резервуара не обернуты композитом. В резервуарах для работы под высоким давлением типа II металлический вкладыш несет примерно 50% напряжения, и композит несет примерно 50% напряжения, созданного внутренним давлением текучей среды. Резервуары типа II легче, чем резервуары типа I, но отличаются более высокой стоимостью.
Тип III. Резервуары этого типа содержат тонкий металлический вкладыш, из которого состоит вся конструкция резервуара, причём вкладыш в настоящее время армируют путём обертывания всего резервуара композитом на основе волокна. Напряжение в резервуарах типа III переносится фактически полностью на волокнистый материал композитного слоя; вкладыш несет только уменьшенную часть напряжения. Резервуары типа III намного легче, чем резервуары типа I или II, но, по существу, являются более дорогими.
Тип IV. Резервуары этого типа содержат полимерный, по существу, газонепроницаемый вкладыш, который полностью обернут композитом на основе волокна. Композитный слой полностью обеспечивает прочность резервуара.
Резервуары типа IV безусловно являются самыми легкими из всех четырех одобренных классов резервуаров для работы под высоким давлением, но также являются самыми дорогими.
Несмотря на то, что композитный штуцер согласно настоящему изобретению может быть использован с резервуаром любого типа для работы под высоким давлением, наиболее эффективно он используется с резервуарами типа III или типа IV для работы под высоким давлением, в которых использование штуцера согласно настоящему изобретению может намного уменьшить вес резервуара, что приводит к существенному увеличению отношения количества содержащейся текучей среды к весу самого резервуара для работы под высоким давлением и попутно к увеличению удельного значения содержащейся текучей среды на единицу веса резервуара.
Следует понимать, что несмотря на то, что настоящее изобретение описано в основном на примере проводящих композитных штуцеров, предложенный способ и конечный результат могут быть применены к проводящему штуцеру любого типа, включая выполненные из металла.
Как указано выше, для резервуара типов II, III и IV для работы под высоким давлением требуется, чтобы композитное обертывание придало им необходимую прочность, позволяющую выдерживать давление, приложенное текучей средой под давлением, содержащейся в резервуаре. Для резервуара типа II для работы под высоким давлением обертывание является относительно прямым и названо специалистами как "обручное обертывание", которое описано в другом разделе настоящей заявки и которое является хорошо известным для специалистов в данной области техники. С другой стороны, для изготовления резервуаров типа III и IV для работы под высоким давлением, имеющих необходимую прочность, необходимо обернуть резервуар иногда в дополнение к обручному обертыванию, а иногда вместо обручного обертывания способом, который называется "изотенсоидное (равнонапряженное) обертывание", которое также известно специалистам и описано в другом разделе настоящей заявки. Если весь резервуар обернут композитом, основная металлическая или полимерная конструкция традиционно называется "вкладышем", на наружную поверхность которой накладывают композитное обертывание, а внутренняя поверхность которой находится в прямом контакте с содержащейся в резервуаре текучей средой под давлением.
В целях простоты понимания настоящего изобретения ниже подробно описан только вкладыш резервуара для работы под высоким давлением, который содержит композитный штуцер, встроенный в
- 4 029810
него, по той причине, что после завершения сборки узла, состоящего из цилиндрического вкладыша резервуара для работы под высоким давлением и штуцера, выполняют известную, хорошо отлаженную несмотря на ее сложность процедуру проектирования и наложения на вкладыш, включая концевые купола, композита, содержащего волокнистый материал и полимерную матрицу, в результате чего получают полностью обернутый композитом резервуар для работы под высоким давлением. Одним словом, для данного диаметра цилиндрической секции вкладыша резервуара для работы под высоким давлением, данного диаметра полярного отверстия, данной формы купола и данной ширины волокна может быть без труда определен шаблон обматывания с использованием известных алгоритмов, включая помимо прочего анализ сетки, анализ методом конечных элементов и комбинации вышеперечисленного. Использование указанных математических инструментов позволяет спроектировать шаблон обматывания, результатом которого является равнонапряженное обертывание резервуара. Термин "равнонапряженный" относится к свойству полностью обмотанного резервуара, в котором каждое волокно обертывания испытывает постоянное давление во всех точках своего маршрута укладки. В настоящее время принято считать, что такая конструкция является оптимальной для обернутого композитом резервуара для работы под высоким давлением, поскольку в такой конструкции фактически все напряжение, приложенное к резервуару текучей средой под давлением, принимают на себя волокна композита, и очень небольшую часть напряжения принимает на себя полимерная матрица.
Формы купола могут быть различными, включая помимо прочего эллипсоидальную 2:1, эллипсоидальную 3:1 и геодезическую. Характеристики "2:1" и "3:1" выражают отношение большой оси эллипса к его малой оси. В настоящее время предпочтительной считается геодезическая форма купола, поскольку она представляет собой поверхность вращения, которая поддается числовому решению для диаметра каждого полярного отверстия, диаметра каждой цилиндрической секции и каждой ширины волокна. Это числовое решение в свою очередь позволяет построить график кривизны купола от области максимального диаметра резервуара для работы под высоким давлением к его полярному отверстию. Знание кривизны позволяет спроектировать с использованием указанных выше алгоритмов и применить к резервуару обертывание волокнами, обеспечивающее максимальную прочности, т.е. равнонапряженное обертывание. Такие резервуары для работы под высоким давлением обеспечивают оптимальную комбинацию самого высокого нагружения давлением при самом легком общем весе.
Как указано выше, наружная композитная оболочка, несмотря на то, что спроектирована с использованием сложных математических методов и современного оборудования, известна специалистам в области конструирования и изготовления резервуаров для работы под высоким давлением, и любая из этих известных технологий может быть применена к вкладышу для резервуара для работы под высоким давлением, содержащей композитный штуцер согласно настоящему изобретению. Таким образом, за исключением аспектов обертывания композитом, относящихся к элементам согласно настоящему изобретению, после того как они будут полностью описаны, проектирование и внедрение композитного обертывания резервуара не будут дополнительно описаны.
Несмотря на то, что в настоящее время одобренные резервуары для работы под высоким давлением в основном имеют цилиндрическую форму, также могут быть использованы различные другие формы, и проводящий композитный штуцер согласно настоящему изобретению может хорошо подходить для использования с резервуаром любой формы. На фиг. 1 помимо прочего показаны резервуары для работы под высоким давлением различных форм, которые используются или предполагаются к использованию в различных условиях.
На фиг. 2 показан цельный проводящий композитный штуцер согласно настоящему изобретению. Штуцер содержит трубчатую центральную секцию 200, имеющую наружную поверхность 205, внутреннюю поверхность 210, сквозное отверстие 215 и фланец 220, иногда называемый в данной области техники как "крыло". В целях простоты описания фланцевый конец штуцера, как принято считать, является дальним концом и на чертеже обозначен позиционным номером 225, в то время как другой конец, естественно, будет считаться ближним концом, который на чертеже обозначен позиционным номером 230. Снабженные резьбой отверстия 235 радиально расположены по кругу в ближней концевой поверхности 232. Указанные снабженные резьбой отверстия могут быть использованы непосредственно для соединения штуцера с фланцевой частью, которую в свою очередь используют для соединения резервуара с внешней линией для заполнения и опорожнения резервуара. Согласно предпочтительному варианту реализации снабженные резьбой отверстия 235 формируют сопряженную поверхность с диаметром, который больше, чем необходимо для использования с целевыми крепежными элементами. В эти отверстия, которые больше обычного размера, ввинчивают металлические вставки 240, имеющие наружную резьбу 242. Указанные вставки также имеют внутреннюю резьбу 245, размер которой выбран для стандартного соединения с любым устройством, которое может быть использовано для соединения резервуара для работы под высоким давлением с внешней системой для загрузки и выгрузки.
Таким образом, на фиг. 3А схематически показан вкладыш 100 согласно настоящему изобретению для резервуара для работы под высоким давлением. Вкладыш резервуара имеет цилиндрическую форму с куполообразными концевыми частями. Таким образом, вкладыш 100 резервуара содержит цилиндрическую центральную секцию 110, имеющую длину 112, наружную поверхность 115, внутреннюю поверх- 5 029810
ность 120, толщину 125, куполы 130 и 135 и полярные горловины 138 и 139, в которых имеются полярные отверстия 140 и 145, по одному в каждом конце. Полярные отверстия выполнены в форме горловин, которые плавно переходят в куполы таким образом, что указанные куполы формируют заплечики для горловин. Одна из горловин может быть больше, чем другая, или они могут быть одинаковыми. Как показано на чертеже, верхняя горловина обычно является более широкой, поскольку она обычно используется в инспекционных целях, в то время как нижняя горловина обычно используется для загрузки и выгрузки текучей среды.
Как указано выше, резервуар для работы под высоким давлением согласно настоящему изобретению может содержать полярное отверстие только в одном из куполов, причём такой вариант реализации попадает в пределы объема защиты настоящего изобретения. Также в объем защиты настоящего изобретения попадает резервуар для работы под высоким давлением, в котором длина 112 цилиндрической центральной секции 110 приближается к нулю.
Купола, как показано на чертеже, являются скругленными для плавного перехода из цилиндра в заплечики и горловину. Они также могут иметь другие криволинейные формы, включая в целом полусферические формы. В отношении таких полусферических форм, в частности, следует отметить, что если длина 112 цилиндрической секции 110 равна нулю, в результате может быть получен, по существу сферический резервуар для работы под высоким давлением.
Композитный штуцер согласно настоящему изобретению одинаково хорошо будет функционировать в сплюснутом сфероидальном резервуаре для работы под высоким давлением, как он функционирует в сферическом или цилиндрическом резервуаре для работы под высоким давлением, последний из которых в настоящее время является предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения. Сплюснутый сфероид относится к резервуару, имеющему форму, описанную эллипсом, который вращают вокруг его малой оси, как показано на фиг. 1В. Кроме того, резервуар для работы под высоким давлением согласно настоящему изобретению также может иметь тороидальную форму (как показано на фиг. 1С) с проводящим композитным штуцером, вставленным в отверстие во внутреннем контуре тороида.
На фиг. 3В показана другая конструкция резервуара для работы под высоким давлением, который имеет купол в целом полусферической формы. Указанный резервуар содержит вкладыш 300 с цельным композитным штуцером 305, имеющим трубчатую секцию 315, в которую вставлена горловина 380. Как показано на чертеже, внутренняя поверхность 310 трубчатой центральной секции 315 является сопряжённой, т.е. находится в прямом контакте с наружной поверхностью 318 горловины 380. Кроме того, поверхность 330 фланца 335 является сопряжённой с наружной поверхностью 318 горловины 380. Таким образом, материал вкладыша покрывает всю поверхность штуцера и изолирует его от контакта с любым другим материалом, кроме материала вкладыша. Штуцер 305 также имеет снабженные резьбой отверстия 360, которые, как описано выше, могут быть оборудованы металлическими снабженными резьбой вставками, как описано выше со ссылкой на фиг. 3. Отверстия, разумеется, проходят сквозь вкладыш 300, так что наружное оборудование может быть соединено с резервуаром для работы под высоким давлением посредством штуцера. См. чертеж на фиг. 3С.
Способ, которым слои проводящего штуцера соединены со слоями диэлектрического вкладыша для предотвращения электрохимической коррозии штуцера, изменяется в зависимости от выбора материала вкладыша. Таким образом, если вкладыш представляет собой термопластичный полимер, самый простой путь покрывания ближней поверхности штуцера состоит в обеспечении длины горловины таким образом, чтобы горловина проходила за пределы ближнего конца штуцера. Такая конструкция показана на фиг. 3В. После того как резервуар будет полностью сформирован, часть горловины, которая проходит за пределы ближней поверхности штуцера, может быть повторно нагрета для ее размягчения и затем формована в соответствии с контурам ближнего конца штуцера, как показано на фиг. 3С.
С другой стороны, если вкладыш представляет собой термореактивный полимер, разумеется, ее невозможно нагреть повторно и формовать часть горловины в соответствии с ближним концом штуцера. В этом случае может быть применен способ формирования вкладыша/штуцера, согласно которому используют оправку с цилиндрической частью, которую вставляют в центральное отверстие штуцера, но которая имеет диаметр меньше, чем диаметр штуцера на необходимую толщину вкладыша в области штуцера. Этот способ показан на фиг. 4. Когда термореактивный полимер наносят на оправку, он заполняет полость 490 между оправкой и штуцером таким образом, что после его отверждения внутренние и наружные поверхности штуцера покрыты слоем диэлектрического термореактивного вкладыша. Оправка 400 имеет цилиндрическую часть 410 с диаметром 420, который меньше, чем диаметр центрального просвета штуцера. Оправку 400 размещают таким образом, что ее цилиндрическая наружная поверхность 430 отдалена от внутренней поверхности 440 штуцера 450 на необходимое расстояние для обеспечения необходимой толщины полимера вкладыша на внутренней поверхности 440 и ближней поверхности 460 штуцера 450.
Композитный штуцер согласно настоящему изобретению может быть изготовлен из полимерной матрицы, содержащей волокнистые материалы, которые придают композиту дополнительную прочность. Полимерная матрица может быть любым полимером, в отношении которого известно или выяснено, что он имеет свойства, совместимые с использованием в среде высокого давления, такой, которая присутст- 6 029810
вует в резервуаре для работы под высоким давлением согласно настоящему изобретению.
В настоящее время предпочтительно композитный штуцер содержит полимерную матрицу, которая сформирована путём полимеризации предполимерного состава, содержащего дициклопентадиен чистотой по меньшей мере 92%.
Несмотря на то, что могут быть использованы термопластичные полимеры, термопластичные эластомеры, термореактивные смолы и комбинации вышеперечисленного, в настоящее время предпочтительными являются термореактивные полимеры, которые могут иметь значительно улучшенные механические свойства, химическое сопротивление, тепловую устойчивость и общую прочность, чем полимеры других типов.
Конкретное преимущество большинства термореактивных пластиков или смол состоит в том, что их предшественники-мономеры или предполимеры имеют тенденцию к относительно низким вязкостям при обычных давлениях и температурах окружающей среды и таким образом могут быть введены в волокна и нити или комбинированы с ними без больших усилий.
Другое преимущество состоит в том, что термореактивные полимеры обычно могут быть отверждены химическим способом изотермически, т.е. при той же самой температуре, при которой они комбинированы с волокнами/нитями и которая может быть комнатной температурой.
Подходящие термореактивные смолы включают помимо прочего эпоксидные смолы, полиэфирные смолы, винилэфирные смолы, полиимид, дициклопентадиеновые смолы и комбинации вышеперечисленного.
Как указано выше, в настоящее время предпочтительными являются дициклопентадиеновые смолы, в частности ΚΌΜΡ-синтезированные циклопентадиеновые смолы (циклопентадиеновые смолы, полученные в результате метатезисной полимеризации с раскрытием цикла).
Также в настоящее время предпочтительным является, чтобы дициклопентадиен в предполимерном составе, который предназначен для изготовления штуцера, имел чистоту по меньшей мере 92%, предпочтительно в настоящее время по меньшей мере 98%.
Используемый в настоящей заявке термин "предполимерный состав" относится к смеси дициклопентадиена с чистой по меньшей мере 92% с одним или большим количеством реактивных этиленовых мономеров и инициатором полимеризации или отвердителем, а также с любыми другими необходимыми добавками перед отверждением.
Термин "полимерная конструкция" относится к любой полимерной части резервуара для работы под высоким давлением согласно настоящему изобретению, в частности к вкладышам, штуцерам, куполообразным концевым секциям и композитным наружным оболочкам.
В общем, для создания полимерных композитов согласно настоящему изобретению могут быть использованы волокна или нити любого типа. Такие материалы включают помимо прочего натуральный материал (шелк, коноплю, лен и т.п.), металл, керамику, базальтовые и синтетические полимерные волокна и нити. В настоящее время предпочтительные материалы включают стеклянные волокна, обычно известные как стекловолокно, углеродные волокна, арамидные волокна, которые имеются в продаже главным образом, в частности, под фирменным названием Кевлар® и сверхвысокомолекулярный полиэтилен, такой как 8рес1та® (Нопеу\уе11 Сотротайоп) и Оупееуа® (Коуа1 ΌδΜ Ν.ν.).
В случае использования углеродных волокон, которые в настоящее время являются предпочтительными, штуцер обычно несет на себе электрический потенциал, а углеродные волокна придают "проводимость", поэтому решающую роль играют преимущества настоящего изобретения, состоящие в возможности изоляции штуцера от любого другого материала, несущего на себе электрический потенциал, отличающийся от электрического потенциала штуцера. Конечно же, настоящее изобретение также относится к штуцерам, выполненным из проводящих полимеров, или штуцерам, выполненным из непроводящих полимеров, но которые являются проводящими за счет любого придающего проводимость заполнителя, который включает помимо прочего углеродные волокна. Примером содержащего неуглеродные волокна проводящего композита может быть композит на основе металлических волокон.
Вкладыш резервуара для работы под высоким давлением согласно настоящему изобретению может содержать одиночный слой или множество слоев одного или большего количества диэлектрических полимеров, причём каждый слой может быть тем же самым, что и предыдущий, или это могут быть различные слои, если вкладыш предназначен для резервуара типа IV для работы под высоким давлением. Вкладыш может содержать полимерный слой, имеющий на его внутренней поверхности, которая находится в непосредственном контакте с содержащимся в резервуаре газом, очень тонкий слой металла, улучшающий непроницаемость резервуара для содержащегося в нем газа. Этот тонкий металлический слой может заканчиваться до точки или в точке, в которой вкладыш входит в контакт с штуцером. Такой резервуар для работы под высоким давлением все еще будет относиться к типу IV, поскольку металлический слой является слишком тонким, чтобы представлять характерную структурную особенность вкладыша.
После определения размеров штуцера согласно настоящему изобретению, в частности, диаметра фланца и его толщины в точке сдвига с использованием приведенного в настоящей заявке описания, мо- 7 029810
жет быть изготовлен непосредственно сам штуцер с использованием любого известного способа. Например, штуцер может быть изготовлен фрезерованием из твердого фрагмента отвержденного композитного материала. Или штуцер может быть отформован из текучего предполимерного состава с использованием способов, такие как, помимо прочего, прессование в пресс-форме, реакционное литьё под давлением (КТМ) или формование с переносом смолы (КТМ), каждый из которых известен специалистам и, таким образом, не требует дополнительного разъяснения.
После завершения формования вкладыша резервуара и монтажа штуцера на место с использованием одного из способов, описанных выше, вкладыш обматывают композитом на основе волокна для изготовления законченного резервуара для работы под высоким давлением и придания ему предельной прочности.
Резервуар для работы под высоким давлением согласно настоящему изобретению может быть использован для хранения и транспортировки любой текучей среды под давлением. В настоящее время предпочтительным является использование резервуара для работы под высоким давлением, описанного в настоящей заявке, для хранения и транспортировки сжатого природного газа, который может быть в очищенном состоянии или, чаще всего, в неочищенном после извлечения состоянии, в котором он называется как "необработанный" природный газ. Необработанный газ представляет собой природный газ, необработанный, полученный непосредственно из скважины. Он содержит, конечно же, непосредственно природный газ (метан), но также может содержать жидкости, такие как конденсированный, природный бензин и сжиженный нефтяной газ. Также могут присутствовать вода и другие газы как в газообразном состоянии, так и растворенные в воде, такие как азот, углекислый газ, сероводород и гелий. Некоторые из них могут быть реактивными сами по себе или могут быть реактивными, когда они растворены в воде, такие как углекислый газ и сероводород, которые образуют кислоту, когда растворены в воде.
Полностью сформированный резервуар типа IV для работы под высоким давлением, содержащий проводящий композитный штуцер с защитой от электрохимической коррозии, обеспеченной посредством диэлектрического вкладыша, находится в пределах объема защиты настоящего изобретения.
В описанных в настоящей заявке резервуарах для работы под высоким давлением могут содержаться различные газы, такие как необработанный газ, полученный непосредственно из буровой скважины, включая неочищенный природный газ, например, после сжатия, т.е. необработанный сжатый природный газ (ΚΟΝΟ), или газ Н2, или газ СО2, или обработанный природный газ (метан), а также необработанный или частично обработанный природный газ, например, с допустимым молярным содержанием газа СО2 до 14%, допустимым содержанием газа Н2§ до 1000 ч./млн, или вредными примесями в виде загрязняющих газов Н2 и СО2, или другими примесями или коррозийными частицами. Однако предпочтительным использованием является транспортировка сжатого природного газа, будь это необработанный сжатый природный газ, частично обработанный сжатый природный газ или чистый сжатый природный газ, обработанный в соответствии со стандартом, поставляемый конечному пользователю, например коммерческому, промышленному или бытовому потребителю.
Сжатый природный газ может представлять собой смесь различных потенциальных компонентов с изменяющимися соотношениями, причём некоторые потенциальные компоненты присутствуют в газовой фазе, в то время как другие присутствуют в жидкой фазе, или то и другое вместе. Указанные компоненты обычно содержат один или большее количество следующих соединений: углеводороды С2Н6, С3Н8, С4Н10, С5Н12, С6Н14, С7Н16, С8Н18, С9+, газы СО2 и Н2§, а также потенциально толуол, соляр и октан в жидком состоянии и другие примеси/частицы.
Настоящее изобретение описано выше только в качестве примера. В настоящем изобретении могут быть сделаны изменения в пределах объема защиты, сформулированного в пунктах приложенной формулы.

Claims (5)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Резервуар для работы под высоким давлением, содержащий
    непроводящий полимерный вкладыш резервуара для работы под высоким давлением и цельный композитный штуцер, содержащий электрически проводящий материал на основе волокон или нитей;
    причём
    непроводящий вкладыш является сопряжённым с внутренней поверхностью композитного штуцера и отделяет внутреннюю поверхность штуцера от текучей среды под давлением, содержащейся в резервуаре для работы под высоким давлением; и
    непроводящий вкладыш также является сопряжённым с ближней торцевой поверхностью штуцера, физически и электрически изолирует концевую поверхность от вызывающего электрохимическую коррозию контакта с материалами, внешними по отношению к резервуару для работы под высоким давлением;
    при этом электрически проводящий материал на основе волокон или нитей содержит углеродные волокна или нити.
  2. 2. Резервуар по п.1, в котором непроводящий вкладыш содержит диэлектрический полимер.
    - 8 029810
  3. 3. Резервуар по п.2, в котором диэлектрическим полимером является термопластичный полимер.
  4. 4. Резервуар по п.3, в котором термопластичный полимер содержит полиэтилен.
  5. 5. Резервуар по п.2, в котором диэлектрическим полимером является термореактивный полимер.
EA201491131A 2011-12-05 2011-12-05 Резервуар для работы под высоким давлением с композитным штуцером, имеющим защиту от электрохимической коррозии EA029810B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2011/071809 WO2013083173A1 (en) 2011-12-05 2011-12-05 Pressure vessel with composite boss having galvanic corrosion protection

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201491131A1 EA201491131A1 (ru) 2015-01-30
EA029810B1 true EA029810B1 (ru) 2018-05-31

Family

ID=45218710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201491131A EA029810B1 (ru) 2011-12-05 2011-12-05 Резервуар для работы под высоким давлением с композитным штуцером, имеющим защиту от электрохимической коррозии

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9416918B2 (ru)
EP (1) EP2788662B1 (ru)
AP (1) AP2014007750A0 (ru)
EA (1) EA029810B1 (ru)
WO (1) WO2013083173A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AP2015008582A0 (en) * 2012-12-05 2015-07-31 Blue Wave Co Sa Pressure vessel having composite boss with weldable metal fitting
US9829153B2 (en) 2014-09-18 2017-11-28 Spencer Composites Corporation Composite pressure vessel and method of construction
DE102015212020B4 (de) 2015-06-29 2018-03-29 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Verbund-Druckbehälter sowie Verfahren zur Herstellung des Verbund-Druckbehälters
US11141930B1 (en) 2016-06-09 2021-10-12 Spencer Composites Corporation Method and tool for molding a composite pressure vessel liner to a boss
FR3089160B1 (fr) 2018-11-30 2020-12-04 Plastic Omnium Advanced Innovation & Res Enveloppe interne pour réservoir de stockage de fluide sous pression pour véhicule automobile
EP3663633B1 (en) 2018-12-06 2022-09-07 Carrier Corporation Systems and methods for controlling gas flow in transportation refrigeration systems
KR102201948B1 (ko) * 2019-08-21 2021-01-12 김규한 원반형 엘피지 저장용기

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5568878A (en) * 1996-01-11 1996-10-29 Essef Corporation Filament wound pressure vessel having a reinforced access opening
US5938209A (en) * 1997-02-14 1999-08-17 Alternative Fuel Systems, Inc. Seal system for fluid pressure vessels
US20090071930A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-19 Yachiyo Industry Co., Ltd. Sealing structure for high-pressure container
DE102009014057A1 (de) * 2009-03-20 2010-09-23 Daimler Ag Druckbehälter mit einem Liner aus Kunststoff
US20110220661A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Clamped liner-boss connection

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2744043A (en) * 1950-01-23 1956-05-01 Fels & Company Method of producing pressure containers for fluids
US2988240A (en) * 1958-10-14 1961-06-13 Ralph E Lazarus Lined pressure vessel
US2995011A (en) * 1959-09-17 1961-08-08 Phillips Petroleum Co Solid propellant rocket motor
CH467429A (de) * 1967-03-31 1969-01-15 Linde Ag Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen eines mit einem Isoliermaterial versehenen Isolierraumes
US3476283A (en) * 1968-07-05 1969-11-04 Universal Oil Prod Co Internally insulated and lined pressure vessel
US3891118A (en) * 1973-07-02 1975-06-24 American Flange & Mfg Plastic bonded closure
US4785956A (en) * 1982-08-23 1988-11-22 Essef Industries, Inc. Tank fitting for a filament-wound vessel
JPH0996399A (ja) * 1995-07-25 1997-04-08 Toyoda Gosei Co Ltd 圧力容器
DE69530126T2 (de) * 1995-12-04 2003-12-11 Toray Industries Druckbehälter und verfahren zu seiner herstellung
US6510959B1 (en) * 2000-04-18 2003-01-28 United States Filter Corporation Center opening treatment tank for use with metal tank flanges
US20090127271A1 (en) * 2006-03-28 2009-05-21 Akifumi Muraoka Method for Manufacturing Liner Component
JP4588078B2 (ja) * 2008-02-12 2010-11-24 宇部興産株式会社 水素タンクライナー用材料及び水素タンクライナー
US8038029B2 (en) * 2008-06-13 2011-10-18 GM Global Technology Operations LLC Activation of a pressure relief device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5568878A (en) * 1996-01-11 1996-10-29 Essef Corporation Filament wound pressure vessel having a reinforced access opening
US5938209A (en) * 1997-02-14 1999-08-17 Alternative Fuel Systems, Inc. Seal system for fluid pressure vessels
US20090071930A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-19 Yachiyo Industry Co., Ltd. Sealing structure for high-pressure container
DE102009014057A1 (de) * 2009-03-20 2010-09-23 Daimler Ag Druckbehälter mit einem Liner aus Kunststoff
US20110220661A1 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 Gm Global Technology Operations, Inc. Clamped liner-boss connection

Also Published As

Publication number Publication date
AP2014007750A0 (en) 2014-07-31
US20150096993A1 (en) 2015-04-09
US9416918B2 (en) 2016-08-16
EP2788662B1 (en) 2017-05-17
EP2788662A1 (en) 2014-10-15
EA201491131A1 (ru) 2015-01-30
WO2013083173A1 (en) 2013-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA029810B1 (ru) Резервуар для работы под высоким давлением с композитным штуцером, имеющим защиту от электрохимической коррозии
EP2788652B1 (en) Method of fabricating a pressure vessel using a variable viscosity prepolymer formulation and pressure vessel obtained thereby
WO2013083177A1 (en) Type ii pressure vessel with composite dome
WO2008091373A2 (en) Container for transport and storage for compressed natural gas
US20150102037A1 (en) Single-layer composite pressure vessel
EP2929228B1 (en) Pressure vessel with high tension winding to reduce fatigue
US20150136789A1 (en) Pressure vessel with composite boss
US20150330568A1 (en) Pressure Vessel Having Composite Boss With Weldable Metal Fitting
US20150102043A1 (en) Fire resistant pressure vessel
WO2013083165A1 (en) Large diameter cylindrical pressure vessel
WO2013083661A2 (en) Cng store comprising composite pressure vessels
US20150108145A1 (en) Dry fiber wrapped pressure vessel
EP2788659A1 (en) Type i pressure vessel with composite dome
EP2788657A2 (en) Cng store comprising composite pressure vessels

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU