TW201604077A - 氣體貯存結構及製造方法 - Google Patents

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TW201604077A TW104115654A TW104115654A TW201604077A TW 201604077 A TW201604077 A TW 201604077A TW 104115654 A TW104115654 A TW 104115654A TW 104115654 A TW104115654 A TW 104115654A TW 201604077 A TW201604077 A TW 201604077A
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約翰 菲茲派翠克
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希恩季股份有限公司
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Abstract

本發明揭示一種氣體貯存結構，其包含：一容器及由該容器支撐之一連續盤管，該連續盤管包含由薄壁管形成之一主要部分及界定該連續盤管之一端之一厚壁管，該厚壁管具有比該薄壁管厚之一壁厚，該厚壁管在一焊接接合部處焊接至該主要部分以將該厚壁管之一內徑放置成與該主要部分之一內徑相連通，且該厚壁管連接至該容器，同時該主要部分無至該容器的任何焊接連接。

Description

氣體貯存結構及製造方法
本發明係關於尤其用於壓縮天然氣之貯存及運輸之氣體貯存結構及其等之製造方法。
有時需將諸如工業氣體及燃料之氣體自一生產位置運輸至一使用位置。
通常需將天然氣自一生產位置運輸至一消耗位置。存在諸如跨水體運輸天然氣之已知方法，包含例如透過管線、以液化天然氣(LNG)形式之船舶運輸及以壓縮(非液化)天然氣(CNG)形式之船舶運輸。
運輸成本始終為一大因素。然而，在其中於生產位置處生產之氣體體積小之情形中特別需要考慮成本。天然氣情況係如此，其中一些地層僅生產少量天然氣。
本受讓人已提供諸如US 5,839,383中描述之氣體運輸結構，但是已尋求改良。
根據本發明之一態樣，提供一種氣體貯存結構，其包括：一容器；及由該容器支撐之一連續盤管，該連續盤管包含：一第一端、一相對端及第一端與相對端之間的管之一中間長度，且其中，第一端係 由厚壁管形成，該厚壁管具有比管之中間長度厚之一壁厚，該厚壁管焊接至容器；相對端係由一第二厚壁管形成，該第二厚壁管具有比管之中間長度厚之一壁厚，該第二厚壁管在一焊接連接處焊接至容器；及管之中間長度無至該容器的任何焊接連接，使得管之中間長度歸因於內部壓力及溫度的變化而自由膨脹及收縮。
根據本發明之另一態樣，提供一種用於製造一氣體貯存結構之方法，該方法包括：鄰近於一捲軸狀容器之一中心核心焊接一連續管之一厚壁端；繞著中心核心纏繞連續管之厚壁端及一中間長度以將連續管配置成複數層之複數個纏繞；及將連續管之一厚壁終端焊接至容器，其中中間長度具有比厚壁端及厚壁終端兩者之一壁厚薄之一壁厚，且中間長度無至容器的任何焊接連接，以藉此使中間長度能歸因於內部壓力及溫度的變化而膨脹及收縮。
應瞭解，熟習此項技術者將易於從下列實施方式變得暸解本發明之其他態樣，其中本發明之各種實施例藉由圖解說明而展示及描述。如將認識到，本發明能夠用於其他及不同實施例，且其若干細節能夠在各種其他方面修改，皆不脫離本發明之精神及範疇。因此，圖式及實施方式將被視為本質上係闡釋性且非限制性。
10‧‧‧連續管
10a‧‧‧中間長度/中間管/管/盤管
11‧‧‧氣體貯存結構
12‧‧‧容器
14‧‧‧底座
16‧‧‧外部貯存側壁/外壁
17‧‧‧通風管道
18‧‧‧內部貯存側壁/內部側壁/內壁
20‧‧‧頂部
21‧‧‧閥
22‧‧‧第一端
23‧‧‧相對端
52‧‧‧內柱
53‧‧‧外柱
54a‧‧‧環形樑
54b‧‧‧環形樑/下部環形樑
55a‧‧‧環形樑
55b‧‧‧環形樑
56‧‧‧樑
57‧‧‧樑
58‧‧‧面板/板
59‧‧‧面板/板
60‧‧‧頂部面板
61a‧‧‧加固肋
61b‧‧‧加固肋
66‧‧‧外管/外部管路
67‧‧‧歧管
68‧‧‧連接
69‧‧‧連接
70‧‧‧加蓋端
72‧‧‧沖洗管線
74‧‧‧閥
75‧‧‧加固端管
75a‧‧‧接合端
75b‧‧‧錐形長度
76‧‧‧加固端管/厚壁管
78‧‧‧液密接合部/焊接接合部
79‧‧‧液密接合部
80‧‧‧支架
82‧‧‧支桿
83‧‧‧長加固件
83a‧‧‧長加固件
86‧‧‧管支撐區域
87‧‧‧焊接部
88‧‧‧密封
90‧‧‧連接器
90a‧‧‧管上覆束帶部分
90b‧‧‧緊固錨定部分
90c‧‧‧開口
90d‧‧‧焊接部
90e‧‧‧焊接部
91‧‧‧平台
91a‧‧‧下部支撐框架
91b‧‧‧支撐表面
91c‧‧‧上部框架
92‧‧‧罩
93‧‧‧密封
94‧‧‧第一連接器/第二連接器/連接器
94a‧‧‧頂部束帶
94b‧‧‧突片
94c‧‧‧緩衝材料
A‧‧‧空間
ID1‧‧‧內徑
ID2‧‧‧內徑
L‧‧‧箭頭
P‧‧‧路徑
R‧‧‧箭頭
T‧‧‧拉管器
x‧‧‧長軸
α‧‧‧角度
參考圖式，本發明之若干態樣舉例而言且非限制而言在圖式中詳細圖解說明，其中：圖1展示適於藉由船舶運輸氣體之根據本發明之一例示性盤繞連續管氣體貯存結構；圖2係展示根據本發明之一實施例之纏繞在一容器中之連續管之一部分剖視及截面透視圖；圖3係一連續管之一纏繞配置之一示意圖；圖4係穿透彼此上下堆疊的五個捲盤容器之一橫截面，其中連續 管繞著每一捲盤纏繞(未展示所有管)；圖5A係根據本發明之一實施例之一容器之底部之一平面圖；圖5B係沿著線I-I穿透圖5A之容器之一截面；圖6A係穿透一容器之底座之一徑向截面；圖6B係垂直於圖6A之截面穿透一容器之底座之一截面；圖6C係容器之底座之一徑向視圖；圖7係圖5B之容器之一側壁之一側視圖；圖8A係連續管與容器之間之一連接之一俯視平面圖；圖8B係沿著圖8A中之線II-II之一截面，其展示與一管連接並排的管之一額外轉向；圖9A係連續管與容器之間之另一連接之一俯視平面圖；圖9B係沿著圖9A中之線III-III之一截面；圖9C係沿著圖9A中之線IV-IV之一截面；及圖10係沿著接合在一厚壁管與一薄壁管之間之一接合部處之管之一長軸之一截面。
下文描述及本文中描述之實施例係藉由圖解說明本發明之各種態樣之原理的特定實施例之一(或若干)實例而提供。此等實例經提供用於說明(且非限制)該等原理及本發明之各種態樣之目的。在描述中，在說明書及圖式通篇用相同的各自元件符號標記類似部分。圖式不一定按比例，且在一些例項中可能已誇大比例以更清晰地描繪某些特徵。
已發明一種氣體貯存結構。氣體貯存結構可用以運輸氣體且在此一情況中可安裝在一運輸工具上。
尤其適於在船舶上運輸大量壓縮氣體之一氣體貯存結構包含由實質上連續管之盤管提供之一大貯存體積。用於氣體貯存的長長度之 連續管的使用導致顯著減小的成本，此係因為氣體貯存結構之間需要較少互連裝備。
根據本發明，提供一種由一連續管形成之氣體貯存結構。連續管較佳地被裝填或盤繞至一容器中。在本發明之一態樣中，連續管被纏繞成複數層，每一層具有複數圈。然而，連續管可依多種結構設計分佈在一容器內。用於盤管之容器可發揮若干功能。首先，容器可充當用於纏繞管之一轉盤。其次，容器可充當用於提升管之一構件。第三，容器可允許控制連續管周圍的大氣。
當結構(各自包含含有一連續管之一容器)彼此上下堆疊時，上部結構之重量可由下部容器之壁支承。此防止下層管必須承受來自上方結構之重量之壓碎力。
管的一圈在本文中被定義為意指自行回轉，使得在管內行進之流體轉向大於90°的管之一長度。管的一層在本文中被定義為意指一組管，其等彼此橫向分開且佔據一帶，該帶的厚度大約等於管之一者之直徑。在操作中，一層可為水平、垂直或處於其等之間之任意角度。
應瞭解，用以製作實踐本發明所使用之連續管之材料將係韌性的且在操作流體運輸壓力及溫度下不易碎，且材料不滲透連續管內所貯存的氣體。亦將瞭解，雖然極長長度的管係理想的，但是可能需在長管截面之諸端之間製作中間連接(諸如藉由直線式(inline)(即，對接、偏向等等)焊接連接)以促進製造。連續管可由任何普通等級的鋼(例如X70)製成，但是管鋼亦可在所有焊接完成之後加以淬火及回火以增加強度。
雖然先前氣體貯存結構係眾所周知的，但是已開發出本文中描述之結構以相對於先前已知的結構改進效能。
圖1中展示多個氣體貯存結構11。後續圖式中更詳細展示例示性 氣體貯存結構11。
參考圖2，藉由將一連續管10分佈或盤繞在一容器12內而製作本發明之一氣體貯存結構11。將管10盤繞成複數層，每一層係由複數圈的管形成。將氣體貯存在連續管10中。連續管10中允許氣體流入或流出管10之任何開口(諸如在管之一端或兩端處)具有閥，例如圖1中之閥21。閥允許連續管10被密封用於氣體的貯存及運輸。
容器12具有一底座14、一外部貯存側壁16、一內部貯存側壁18及一頂部20。在此經圖解說明之實施例中，容器被塑形為一捲盤(即，一捲軸)之形式，且內部側壁18形成一中心、實質上圓柱形核心(或轂)，其中底座及頂部形成連接在內部側壁18之諸端處之端凸緣。底座及頂部自內部側壁徑向向外延伸。底座及頂部實質上平行於彼此延伸。容器12因此提供一支撐件，連續管10可纏繞至該支撐件中，其中管繞著由底座與頂部20之間之內部側壁18形成之核心纏繞。
可在容器12中將連續管10盤繞成複數層，每一層包含繞著由內部側壁18形成之核心之複數圈或複數個纏繞。管可繞著內部側壁18纏繞，且因此底座14、內壁18及外壁16支撐連續管10。圖3展示一可能盤繞配置之一簡單圖解說明，其中纏繞依管被纏繞成繞著核心之一第一層及接著被纏繞成上覆第一層之一第二層而繼續。如此處所示，其他層繞著下伏層的管纏繞，該等下覆層的管已繞著由內部側壁18形成之核心纏繞。例如，使用一拉管器在底座14與頂部20之間來回纏繞管。此類型的纏繞通常被稱為「捲軸型」纏繞或「軟管捲軸盤繞」。
以此方式，藉由繞著由內壁18界定之中心核心纏繞管(開始於定位在內部之管之一第一端且結束於終止於外部之連續管之一相對端23)而將連續管10安裝在容器12中。許多層之連續管10可纏繞在核心上。最終，終止於端23處之最後盤管可被選擇成鄰近底座14或頂部20以最大化纏繞在容器中之管的數量且可能被選擇成鄰近一方便的終止 位置以連接至外部管路，等等。在一實施例中，纏繞最後盤管，使得端23定位在一下側上，使得端23可直接擱置在底座14上進行支撐。
重力造成管10之上部纏繞之重量下壓至其下方之管之纏繞上(根據重力)，但是可使用未受此負載不利影響之一管。可易於從管強度計算識別合適的管。作為結構之比例之一實例，一6英寸外徑管可纏繞在一容器中，該容器具有一大的外徑(諸如例如40英尺)、跨壁18之10英尺之一直徑及自底座至頂部之大約10英尺之一高度。此一結構可含有9哩之數量級之一長度之連續管。介於1英寸與10英寸之間之管外徑係最有用的。
在一運輸工具上或運輸工具中使用時，容器12通常經堆疊。例如，圖4中圖解說明經堆疊之五個容器12之一堆疊。在此一堆疊中，容器之壁16、18可支撐其等上方之任何結構之重量。容器12可依各種方式之任一者建構，只要其等能夠(i)支撐且容納連續管10，及(ii)在管周圍提供氣密大氣。容器12亦可經形成以被提升，因此使管更易於處置及裝載至例如諸如一船舶之一運輸工具上。
如圖5A至圖7中進一步圖解說明，容器的側壁可包含柱。例如，側壁18可由柱52形成且側壁16可由外部上的柱53形成。容器12之底座14亦包含樑56。樑56可經徑向定向，例如連接內柱52及外柱53之經徑向對準者。容器之頂部20亦可包含樑57，該等樑57可在內柱52與外柱53之間延伸。柱52、53及樑56、57可呈各種形式，諸如例如工形樑、箱形樑、疊層等等。
柱52可在其等端處與環形樑54a、54b連接，且柱53可在其等端處與環形樑55a、55b連接。容器之形狀可經改變以用作一或多個目的。形成為具有一圓形橫截面之一圓柱體之一內壁18促進纏繞盤管10之容納。圓形、圓柱形內壁在內部支撐盤管10，實質上由內壁恆定支撐管。此係與一成角度內壁相比較，其中可存在管抵壓內壁之成角度部 分(即，邊角)的局部壓力點。
外壁亦可為圓形及圓柱形。然而，在一實施例中，藉由樑55a、55b之形成及柱53之放置，外壁16形成為一成角度圓柱形形狀，使得容器形成為平面圖中之一多邊形。例如，參考圖5A，外壁16可塑形為平面圖中之一八邊形，使得容器具有一外部三維形狀，該外部三維形狀可被定義為一八邊形稜柱。結構11之外部多邊形壁已被發現促進建構及安裝。
容器12之底座14、側壁16及18以及頂部20較佳地經密封為氣密。此氣密密封為容器12提供有關由連續管10或容器12或兩者所載之流體之一貯存功能。例如，雖然旨在容納待運輸之氣體之管10被配置在容器內部，但是容器壁之氣密構造允許繞著管用諸如氮氣之一乾燥惰性氣體填充容器。
容器可經結構設計以在從管10發生氣體洩漏的情況下，容納氣體洩漏。據信，即便連續管10中發生一洩漏，洩漏最初也將係小的。一旦偵測到洩漏，可立即排空連續管10之受影響盤管且維修洩漏。若洩漏迅速地增長至一顯著大小，則容器12內部之壓力將上升。例如，容器12之壁可承受顯著超壓狀況而不破裂。替代地或此外，容器之壁可具有可摺疊面板，該等可摺疊面板經設定以在容器12內部之壓力達到其中壓力可能損壞容器12之壁之一些其他部分之一位準之前敞開。來自此一迅速洩漏之氣流可藉由通風管道17導離且經由核准高度之一通風煙囪排出。管道17可在其中具有閥以維持容器氣密，除非發生一超壓狀況。據信，加壓氣體之此雙重貯存(其中氣體貯存在管10中，同時管容納在一氣密容器12中)將被監管機構視為極為安全的，使得在監管批准的情況下可使用管之有關爆裂之安全因子的下限值。
在一實施例中，例如，管10經選擇以容納高達8000psi之壓力之氣體，但是通常將貯存介於大約2000psi至4000psi之間之氣體。容器 12經形成為氣密，但是在壓力超過大約25psi的情況下透過管線及管道17釋放壓力。
在一實施例中，例如，壁16、18及底座14可包含板58、59，該等板58、59經密封以不滲透流體自容器穿過該等壁之洩漏。
容器12亦可包含操作期間密封之頂部面板60。然而，若容器旨在被安裝成如圖4中所示之一堆疊，則堆疊中之一下部容器之頂部密封可由上方容器之底座14(包含樑及板58)提供，其中僅最上層容器安裝有頂部面板60。無論如何，無論以何種方式形成之頂部密封皆完成容器之液密罩。
板58、59、60可包含各種形式的加固肋61a、61b以改良其等之壓力保持能力及強度。
如提及，使用捲軸型纏繞，管10之一端22定位成鄰近內壁18(此處纏繞開始)，且相對端23定位成鄰近外壁16(此處纏繞結束)。已對氣體貯存結構之連續管10提出各種改良。例如，端22、23兩者可連接至外管，或諸端之一者或另一者可封閉。端23(作為連續管10之一纏繞長度之自由端)亦可在其中具有大量能量以導致管展開。此外，若容器12旨在為氣密的，則端22、23自容器12穿過壁之出口點可能需要調適以避免此等點處之洩漏。
在一實施例中，例如，僅連續管10之一端敞開用於裝載及卸載氣體。例如，在經圖解說明之實施例中，僅鄰近外壁16之端23經連接用於裝載及卸載氣體。因此，端23連接至外管66，且一閥21經定位以控制穿過端23及管66至歧管67之流入及自歧管67之流出。
鄰近內壁18之端22可經收緊，使得不會輕易發生穿過端22之氣體裝載及卸載。端22例如包含一加蓋端70。在一實施例中，端22可被完全封閉。然而，在經圖解說明之實施例中，加蓋端70包含用於接納一沖洗管線72之一連接，諸如一螺紋接合部，該沖洗管線72具有比管 10之直徑小得多之一直徑。沖洗管線72可連接至加蓋端70上以透過其允許管10之流體沖洗。沖洗管線72可包含一閥74以控制穿過其之流體流。雖然閥74被展示為靠近端70，但是閥實際上可與管10之端相距一定距離。沖洗管線72可連接至運輸工具之氣體貯存結構之一沖洗系統。
作為另一實例，連續管10可安裝在容器中以更好地適應管之膨脹及收縮。例如，當管中之氣體之壓力或溫度升高時，管可膨脹，且當氣體被卸載或溫度降低時，管可收縮或鬆弛。為了更好地適應膨脹及收縮，僅管10之端22、23連接至容器，而連續管10之諸端之間的中間長度10a保持無至容器的焊接連接。因而，管10諸如在管經氣體加壓時基本上自由膨脹，且可在管排空時收縮，而不在管中導致局部應力。為此，管與容器之間之剛性連接點(其等可產生相當大的應力且其等可變成破裂點)被最小化。因此，氣體貯存結構可包含連續盤管10之第一端22與容器12之間之一連接68及相對端23與容器12之間之另一連接69，而管在第一端與相對端之間的中間長度10a無至容器的任何焊接連接。管之中間長度因此自由滑動及移動，例如盤管可相對於彼此滑動，且盤管可在無至其他盤管的剛性連接及無至容器的剛性連接的情況下靜置及移位。
為了進一步使管破裂最小化同時適應盤管之膨脹及收縮且同時適應盤管中促使其展開之力，可加固端22、23。由於適用於盤繞之管可為相對薄壁的，故其有時無法在固定至容器的同時承受膨脹及收縮之應力。因此，在一實施例中，管包含連接在中間長度10a之每一端處之一加固端管75、76。例如，端22、23各自係藉由將一較厚壁管接合至用作管在諸端之間的中間部分10a之薄壁管而加固。例如，管75、76可分別在端22、23處採用，管75、76具有比管之中間長度10a厚的壁。管75、76可如藉由熔融、焊接、連接器等等在各自液密接合 部78、79處接合至中間管10a之端，使得管10及管75、76之內徑皆實質上對準且連通。已發現焊接(諸如對接焊接)可提供一可靠的接合部。在一實施例中，如圖10處所示，管75可如藉由在焊接接合部78處對接焊接而接合至管10a。此將管10a之內徑ID1放置成與管75之內徑ID2相連通。管可依實質上軸向對準的方式接合，使得管之長軸x連續穿過接合管。管75係比管10a壁厚之一管。例如，管75之壁厚可比管10a之壁厚大1.5至3倍。管75之壁可經形成在厚度上朝向其接合端75a呈錐形以避免在接合部78處形成一陡階部。呈錐形可為漸進的。例如，斜率可介於1：3至1：10之間。雖然錐形長度75b在圖10中被展示在管75之內壁上，但是若需要亦可沿著外表面呈錐形。在管10a、75焊接之後，可研磨焊接部以減小外表面突出。
管75、76具有適應管在連接68、69處至容器之連接之一壁厚。例如，壁比盤管10a厚的管75、76能夠更好地適應連接應力及焊接，而不破裂。在一實施例中，管10與容器12之間之剛性連接(諸如連接68、69處之焊接部)可僅被放置在厚壁管75、76與容器之間。
在一實施例中(諸如例如圖8A及圖8B中之連接68處圖解說明)，採用一焊接連接以在端22處將管固定至容器12。在此經圖解說明之實施例中，將一支架80安裝在容器12上。例如，支架80可包含支桿82及長加固件83，該等支桿82及長加固件83在一端處連接至容器的結構樑或柱(諸如下部環形樑54b)之一或多者。支桿82及加固件83在另一端處形成一管支撐區域86。管75可例如經由焊接部87連接在管支撐區域86處。
面板58、59可抵靠支架80密封以確保容器12之氣密特性。若端22連接至如所示之一沖洗管線72或其他管，則管75或沖洗管線可行進穿過面板59中之一開口，且面板與管或管線之間之介面可被密封(如在密封88處)，以再次確保容器保持氣密。在此一實施例中，當管之 厚壁可易於接納一焊接部以形成密封88時，使管75延伸穿過面板59可能係有用的。
支架80可沿著環形樑54b延伸且可在底座14與壁18之邊角中形成管支撐區域86。管支撐區域86可經形成以依循壁18之曲率。因此，管支撐區域86中之管75之連接亦將管75放置在底座14與壁18之邊角中。管75因此經定位以形成第一盤管之繞著壁18之一部分。管75可經彎折以裝配至區域86中且亦依循壁18之曲率。管75經適當支撐以使連接上歸因於管75定位在底座14與壁18之間的邊角中的應力最小化，且其中管75的曲率對應於壁18。管75之曲率可沿著其介於支架80與接合部78之間的長度加以維持，使得接合部亦經適當支撐、定位在邊角處且抵靠壁18支撐。因此，接合部78趨向於僅感受到沿著其軸x的力而非橫向力。
管75可能相對較短，例如橫跨小於壁18之圓周的25%或可能小於壁18之圓周的10%。因而，在接合部78之另一側上延伸且薄壁的且更具撓性之中間管10a可繞著壁18纏繞以在連接接合部78之後完成管之第一圈。管75可具有實質上類似於管10a之一外徑，使得管75、10a均勻地纏繞在一起，其中管10a之長軸平行於穿過接合部78之軸x。特定言之，管75可容納實質上與容器中之管10a之其他纏繞相同之面積，使得管之相鄰纏繞(例如並排(如由圖8B中之管10a所示)或頂部上之纏繞)並排於管75平行鋪置以及鋪置成穿過接合部78。
支架80將管75連接至容器12，且其可經形成以確保管10在容器中之一緊密且均勻纏繞。例如，支架80可經形成以縮回而不干涉管的纏繞。例如，支桿82及長加固件83在管75與相鄰壁及底座結構之間延伸，而不透過至少大約90°之一角度α突出以增大管繞著其曝露外表面之有效直徑。為達成此，例如，諸如長加固件83a之支架結構經定位以延伸不超過垂直於相鄰壁表面且具有大體上沿著管外表面(將接觸 管10a之一相鄰纏繞之處)之一切線連接至管75之表面。因而，支架不阻止管10a並排於管75緊密纏繞或緊密纏繞至管75上。
連續管10與容器12之間的連接69圖解說明促進製造且為氣體貯存結構提供良好效能及耐久性之另一連接。參考圖9A至圖9C，連接69抵抗促使管展開的力固定連續管，且抵抗至外管66的連接中的固有力穩定連接。
連接69包含一連接器90，該連接器90直接接合管且維持管不釋放管之捲軸中的能量，該能量將導致管向外徑向移動且藉此展開。
如上文提及，在連接69處，厚壁管76可在接合部79處連接至管之中間長度10a。連接器90接合厚壁管76且連接器90固定至容器12。
連接器90可形成為一束帶，該束帶具有一管上覆束帶部分90a及緊固錨定部分90b。束帶部分90a延伸以界定一開口90c，該開口90c經定大小以適應管76之外徑。連接器90耐久地固定在管76與容器12之間。例如，連接器90可經由開口90c與管76之外表面之間的焊接部90d固定至管，且焊接部90e亦可將連接器90固定至容器12。
連接器90固定管76以抵抗：(i)軸向移動，(ii)提升及(iii)橫向移動。如參考下文揭示內容將更好地瞭解，連接器90主要用來固定管76以抵抗沿著管之長軸的移動。氣體之裝載及卸載趨向於導致管軸向移動(即，相對於連接器90軸向拉/推)且連接器90阻擋此移動。
如圖解說明，連接器90之束帶部分90a可實際上由一或多個網狀物(展示兩個)形成，該一或多個網狀物固定至形成為實質上與管76之長軸軸向對準之直立壁之複數個緊固部分90b。為了簡單及耐久性，束帶部分90a係管76所焊接至之唯一部分。
連接器90可經定位以將管76固定在路徑P中，在纏繞管之最後盤管之後，連續管10沿著該路徑P在捲軸與拉管器T之間延伸。因此，管無需經重定向來完成連接69。
連接器90可固定在容器12上之各種位置處。例如，連接器90可定位在壁16內部，例如在空間A中。然而，若需要更多空間以促進至外部管路的連接或促進用於檢查或維修之接達，則連接69可定位在容器之一延伸部上，例如從壁16向外自底座14延伸之一平台91上。平台91可包含界定或支撐一支撐表面91b之一下部支撐框架91a，及一上部框架91c。支撐表面91b大體上在與面板58相同之平面上延伸，使得管可被完全支撐且可維持其沿著路徑P之對準。
雖然管10必須延伸穿過壁16以連接至外部管路66，但是應注意確保維持容器之氣密特性。因而，密封應定位在管10與管穿出氣密容器的容器壁之間。雖然此可在各種位置處達成，但是可最佳地在厚壁管與容器之間製作密封，此係因為可採用諸如焊接之可靠密封方法而不會對管造成如在抵靠薄壁中間管10a製作焊接部的情況下可能發生的成問題的損壞。此外，若鄰近於束帶製作密封，則管可能被約束，使得振動移動不弱化密封。因此，在一實施例中，平台91係由一罩92圍封，該罩92使其內的腔室(繞著連接器90)氣密。罩92可包含形成表面91b的板及上部框架91c上方的板，且可由繞著管76之介於罩92與管76之間之一密封93完成。密封93可例如為一焊接部，此係因為焊接提供一可靠且堅固的密封。管76係厚壁的且經選擇以適應焊接部。連接器90可定位於密封93與管10a之捲軸之間，使得其上放置密封93之管76被固持為非常穩定。
管76可延伸以形成或連接至外部管路66。
連接69可進一步包含一第二連接器94以在管從形成捲軸之盤管之纏繞配置脫離時，穩定該管。連接器94可靠近盤管，定位於例如盤管與連接器90之間，且因此可為容器12與管10之間之第一固持結構以在纏繞之後將管固持在適當位置，而可能不實體接合管以藉此減輕對管的損壞。例如，第二連接器94可為一束帶型連接器，該束帶型連接 器包含一頂部束帶94a及具有突片94b之側角。頂部束帶94a經定大小以適應及配合待固定之管之外徑。緊固突片94b將束帶94a固定至容器12。突片94b可藉由諸如緊固件或焊接之耐久方式固定至容器。束帶94a可經形成以避免損壞管。例如，束帶94a之內表面及側緣可形成為光滑的及/或可加襯有比鋼軟之一緩衝材料94c(諸如一彈性材料，諸如例如氯丁橡膠之一彈性材料)。
連接器94可經定位以將管固定在路徑P中，在纏繞管之最後盤管之後，管沿著該路徑P在捲軸與拉管器之間延伸。因此，管無需經重定向來完成連接69。實際上，連接器94可於管在纏繞管之最後盤管之後保持在捲軸與拉管器之間延伸的同時放置。
連接器94可在管離開捲軸之後，在管與容器之間提供第一連接，且若如此，則連接器94應經形成以承受一顯著的橫向負載，尤其在沿著箭頭L之方向上。當管之捲軸中的能量導致管展開時，橫向負載將被施加至連接器94。突片94b因此應被牢固地固定。
連接器94亦可將橫向應力帶離接合部79，且接合部79因此可經形成為定位在連接器94中或連接器90與94之間的空間中。連接器94因此可經形成以處置薄壁管10a，且在此一情況中，連接器與管10a之間可能不存在直接的焊接連接，而是取而代之，連接器94簡單地將管夾鉗在容器上的適當位置。特定言之，端23處之連接無容器12與薄壁的中間管10a之間之一焊接連接。
在一實施例中，連接器94用以將管固持成靜止，同時製作接合部79以連接管76且直至連接器90被安裝。
本氣體貯存結構可藉由一種方法製造，其中在一端處將連續管連接至容器，繞著內壁18纏繞連續管，且接著在其終端處將連續管連接至容器。在一實施例中，連續管包含一厚壁第一端、一厚壁相對端及連接在第一端與相對端之間之一中間長度，中間長度具有比厚壁管 薄的壁。厚壁管連接至容器，而中間長度並未藉由焊接部連接，且可能未以任何剛性方式連接至容器。在氣體貯存結構中，連續管之主要部分係中間長度。
在一種方法中，使用一容器，其形成為一捲盤，該捲盤具有端壁及在端壁之間形成一核心之一內壁。若採用核心的軸垂直定向的容器，則端壁可被視為一底座及一頂部。
如藉由焊接(例如藉由對接焊接)將一長度之厚壁管接合至中間管之第一端。厚壁管經由一連接而連接至容器之內壁。連接可藉由焊接進行。在一實施例中，厚壁管連接在鄰近內壁之一邊角處，該邊角介於內壁與端壁之一者之間。在一實施例中，厚壁管連接在內壁與底座之間之邊角處。
在一實施例中，厚壁管具有沿著其長度之一彎曲，該彎曲實質上匹配沿著內壁之一曲率，且厚壁管連接至內壁，其中彎曲延伸以實質上依循內壁之曲率。在一實施例中，將厚壁管連接在容器中將厚壁管與中間管之間的接合部放置在鄰近內壁的邊角中之一支撐位置中。厚壁管可在連接之前彎折，且接合部可在連接之前形成。
接著繞著內壁纏繞中間管，其中一第一纏繞並排於厚壁管自邊角朝向端壁之相對一者，此被稱作軟管捲軸盤繞。中間管可並排於厚管纏繞，直接在接合部處觸及厚壁管之外表面及中間管之外表面兩者。
中間管繼續在端壁(即，底座與頂部)之間來回纏繞，其中中間管之其他層纏繞在下伏層上方，直至容器充分填充有一卷軸之連續管，該連續管之主要部分係中間管。可藉由沿著連續管之一供應器與容器之間之一路徑P移動中間管而達成纏繞。此可包含例如使容器如由圖5A及圖9A之箭頭R所示般轉動以將管自一拉管器T拉出。沿著自拉管器至容器之一路徑拉動管。將暸解，路徑將隨著容器填充管而移動， 但是在圖9A中展示一路徑P，該路徑係該捲軸之最後路徑。
在纏繞中間管之後，將管連接至容器。為此，可將一厚壁終端管接合至中間管之端。可藉由焊接(例如對接焊接)形成其等間之一接合部。厚壁管經由一剛性連接而連接至容器。剛性連接可藉由焊接進行。在一實施例中，製作剛性連接，使得管保持沿著捲軸與拉緊器之間的路徑實質上對準，使得管無需經重定向或彎折來製作或保持剛性連接。在一實施例中，最後纏繞使中間管與底座或頂部並排，且製作連接以將管維持在平行於底座之一平面中，使得管無需經重定向或彎折。
在一實施例中，製作一第一連接以穩定管且接著在管與容器之間製作剛性連接。在一實施例中，第一連接固定中間管且剛性連接固定厚壁終端管。第一連接可使用除焊接以外的方式來固定中間管，此係因為焊接可能弱化或損壞薄壁的中間管。在一實施例中，製作第一連接包含將一束帶固定在中間管上方，其可包含將束帶放置在管上方，而束帶與管之間未焊接及未將束帶固定至容器。例如，此可包含將管放置至側角之間之一束帶之開口中且，與並排於管將束帶(例如束帶的突片)連接至容器上。在一實施例中，側角及束帶之突片獨立於束帶之頂部安裝，且首先將突片及側角連接至容器，且接著將頂部固定至側角以固持管而不向上拱出束帶。連接可經緩衝以防止管抵靠束帶之磨損及因此損壞。
中間管與厚壁管之間的接合部之形成可被推遲至製作第一連接之後，使得第一連接可用以在中間管與厚壁管之間的接合部之形成期間穩定中間管。接著可將厚壁管剛性地連接至容器。
當中間管被切割時，力使管橫向移動，參見箭頭L。由連接器94形成之第一連接阻止此橫向移動且穩定中間管。無至中間管的剛性連接之第一連接可允許中間管朝捲軸被拉回至一定程度。有鑑於此，切 口之放置應允許一定量的軸向移動，例如拉回，而管不被完全拉出第一連接。然而，此拉回無需限制，且實際上可隨著其在製作剛性連接之前釋放中間管中之一些軸向應力而被允許。
中間管與終端管之間的接合部可(i)定位在第一連接中，(ii)在束帶內受保護，或(iii)定位在兩個連接90與94之間，使得接合部例如抵靠橫向負載而保持穩定。
剛性連接可安裝在自容器之外壁延伸之一平台上。因此，該方法可包含將一平台安裝在容器上以接納剛性連接。
該方法可包含使容器繞著管捲軸形成為氣密的。此可包含用一氣密罩圍封管捲軸。在一實施例中，此包含繞著穿出罩之任何管形成密封。此可能第一端處需要，前提係厚壁管或沖洗管線自罩突出。在另一實施例中，圍封管捲軸可包含繞著剛性連接90安裝一罩。在一實施例中，安裝一罩包含繞著終端管(其自罩突出之處)密封，密封係鄰近連接90及在連接90遠離捲軸之另一側上。
在一實施例中，可將罩安裝在載物台上以允許接達以在終端處進行連接操作。例如，可在製作接合部之後安裝平台之介於第一連接之預期位置與平台之外緣之間之一部分，以確保可接達中間管之所有側以形成接合部。
終端厚壁管可連接至適於對連續管裝載及卸載氣體之外部管路。此可包含彎折終端管。
任何可安全運輸氣體(諸如天然氣)可用本發明之氣體貯存裝置運輸，且可例如呈一壓縮或液化天然氣之形式。
在又一實施例中，本發明之貯存裝置可連同一壓縮器一起放置在一駁船內且停泊在一城市附近，且連接至一主氣體供應管線以在峰值需求時段期間提供氣體供應。在低需求週期期間，可重新裝滿貯存裝置。貯存裝置亦可被放置在地面或地下建築中以提供一類似功能， 例如貯存供發電廠使用的天然氣或供城市使用的民用瓦斯。依較小尺寸，本發明之貯存裝置可用以將壓縮天然氣(CNG)貯存在車輛之一CNG加油站中。
所揭示之實施例之先前描述被提供來使熟習此項技術者能製作或使用本發明。熟習此項技術者將易於暸解該等實施例之各種修改，且在不脫離本發明之精神或範疇之情況下，本文中定義之一般原理可應用於其他實施例。因此，本發明不旨在受限於本文中所示之實施例，而係符合與申請專利範圍一致之完整範疇，其中以單數(諸如藉由使用冠詞「一(a或an)」)引用一元件不旨在意指「一個及僅一個」(除非具體如此陳述)，而是意指「一或多個」。揭示內容通篇描述之一般技術者已知或後來暸解的各種實施例之元件之所有結構及功能等效物旨在被申請專利範圍之元件所涵蓋。此外，本文中揭示之事物皆不旨在訴諸於公眾，無論此揭示內容是否在申請專利範圍中加以明確敘述。除非使用片語「用於……之構件」或「用於……之步驟」明確地敘述元件，否則不得依據35 USC 112，第六段之規定來解釋申請專利範圍元件。
11‧‧‧氣體貯存結構
17‧‧‧通風管道
21‧‧‧閥
66‧‧‧外管
67‧‧‧歧管
72‧‧‧沖洗管線

Claims (19)

  1. 一種氣體貯存結構，其包括：一容器；及由該容器支撐之一連續盤管，該連續盤管包含：一第一端、一相對端及該第一端與該相對端之間的管之一中間長度，且其中，該第一端係由厚壁管形成，該厚壁管具有比管之該中間長度厚之一壁厚，該厚壁管焊接至該容器；該相對端係由一第二厚壁管形成，該第二厚壁管具有比管之該中間長度厚之一壁厚，該第二厚壁管在一焊接連接處焊接至該容器；及管之該中間長度無至該容器的任何焊接連接，使得管之該中間長度歸因於內部壓力及溫度的變化而自由膨脹及收縮。
  2. 如請求項1之氣體貯存結構，其中該第一端及該相對端之一者經加蓋且該第一端及該相對端之另一者敞開以對該連續盤管裝載及卸載氣體。
  3. 如請求項1或2中任一項之氣體貯存結構，其中該容器形成為一捲軸，且該第一端連接至該捲軸之一核心，該第一端具有沿著其長度之一曲率，該曲率實質上依循該核心之一圓周表面曲率。
  4. 如請求項3之氣體貯存結構，其中該第一厚壁管焊接在該核心與該捲軸之一底座之間之一邊角中，且管之該中間長度繞著該核心纏繞，其中管之該中間長度之纏繞定位成與該厚壁管並排且定位在該厚壁管上方。
  5. 如請求項1至4中任一項之氣體貯存結構，其中該第二厚壁管係藉由一焊接接合部連接至管之該中間長度且進一步包括將管之該中間長度固定至該容器之一夾鉗連接，該焊接接合部定位成鄰近該夾鉗連接且定位於該焊接連接與該夾鉗連接之間。
  6. 如請求項8之氣體貯存結構，其中該夾鉗連接無至該中間管的任何焊接且包含一緩衝表面，管之該中間長度抵靠該緩衝表面。
  7. 如請求項1之氣體貯存結構，其中該容器係一捲軸且管之該中間長度繞著該捲軸之一中心核心盤繞成複數圈，該複數圈配置成複數層，且該第一端連接至該捲軸之一核心；該第一端具有沿著其長度之一曲率，該曲率實質上依循該中心核心之一圓周表面曲率，且該第一端之該厚壁管焊接在該中心核心與該捲軸之一底座之間之一邊角中，且管之該中間長度繞著該核心纏繞，其中管之該中間長度之纏繞定位成與該厚壁管並排且定位在該厚壁管上方；及該第二厚壁管係藉由一焊接接合部連接至管之該中間長度且進一步包括將管之該中間長度固定至該容器之一夾鉗連接，該焊接接合部定位成鄰近該夾鉗連接且定位在該焊接連接與該夾鉗連接之間，其中該夾鉗連接無至管之該中間長度的任何焊接且包含一緩衝表面，管之該中間長度抵靠該緩衝表面。
  8. 如請求項7之氣體貯存結構，其中該厚壁管及管之該中間長度具有實質上相似外徑。
  9. 如請求項7或8中任一項之氣體貯存結構，其中該第二厚壁管焊接在一平台上，該平台自該容器之一外部多邊形壁延伸出來。
  10. 一種用於製造一氣體貯存結構之方法，該方法包括：鄰近於一捲軸狀容器之一中心核心焊接一連續管之一厚壁端；繞著該中心核心纏繞該連續管之該厚壁端及一中間長度以 將該連續管配置成複數層的複數個纏繞；及將該連續管之一厚壁終端焊接至該容器，其中該中間長度具有比該厚壁端及該厚壁終端兩者之一壁厚薄之一壁厚，且該中間長度無至該容器的任何焊接連接，以藉此使該中間長度可歸因於內部壓力及溫度的變化而膨脹及收縮。
  11. 如請求項10之方法，其進一步包括在纏繞之後，將一厚壁管焊接至該中間長度之一端以形成該厚壁終端。
  12. 如請求項10或11中任一項之方法，其中焊接該厚壁端包含將該厚壁端焊接在該中心核心與該捲軸狀容器之一端壁之間之一邊角處，且其中該厚壁端與該中間長度之間之一接合部係在該邊角中之一支撐位置中。
  13. 如請求項10至12中任一項之方法，其中纏繞包含並排於該厚壁端配置該中間長度之一第一纏繞且纏繞包含軟管捲軸盤繞。
  14. 如請求項10至13中任一項之方法，其中該厚壁端具有實質上匹配繞著該中心核心之一曲率之一彎曲長度，且焊接包含抵靠該中心核心連接該第一端，其中該彎曲長度延伸以依循該中心核心之該曲率。
  15. 如請求項10至14中任一項之方法，其中纏繞包含沿著自該中間長度之一供應器至該容器之一路徑拉動該中間長度，且進一步包括在將該厚壁終端焊接至該容器之前，將該中間長度夾鉗至該容器。
  16. 如請求項15之方法，其中持續進行夾鉗而不施加焊接部至該中間長度。
  17. 如請求項15或16中任一項之方法，其中在纏繞之後，該中間長度之一延伸部分自一最後纏繞朝向該供應器延伸，且該方法進一步包括：用一束帶將該中間長度之該延伸部分夾鉗至該容 器；切割該供應器與該束帶之間之該延伸部分，使得該延伸部分保持由該束帶夾鉗；將該厚壁終端連接至該延伸部分；及接著將該厚壁終端焊接至該容器以形成一焊接連接。
  18. 如請求項17之方法，其中連接包含在一焊接接合部處將該延伸部分焊接至該厚壁終端，該焊接接合部定位在該束帶與該焊接連接之間。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包括用一氣密罩圍封該容器，其中該厚壁終端之一部分自該氣密罩突出且該焊接接合部定位在該氣密罩內。
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