[发明专利]具有复合物穹顶的II型压力容器

说明书

技术领域

本发明涉及用于装纳和运输压缩流体的II型压力容器，其中所述容器装配有一个或两个复合物穹顶端部。

背景

燃烧石化燃料对环境的有害影响日益受到关注，并引起了对可替代能源的极大兴趣。虽然通过太阳、风、核、地热和其它能源已取得了一些进展，但非常清楚的是，可广泛使用的经济可替代能源特别对于使用高能量的应用而言是难以实现的目标。同时，预计石化燃料将在可预计的将来主导能源市场。在化石燃料中，天然气的燃烧最清洁，因此是能源生产的清楚选择。因此，存在进行运动以尽可能的用天然气补充或取代其它石化燃料例如煤和石油，因为全世界变得更加清楚燃烧石化燃料对环境的影响。不幸的是，大多数的世界天然气气藏都存在于这个星球上偏僻且难以进入的区域。地形和地缘政治因素使可靠地和经济地从这些区域提取天然气变得极端困难。已经评估了使用管线(pipeline)和陆上运输，在某些情况下甚至进行了尝试，但发现是不经济的。有趣的是，地球的大部分的偏僻天然气储存的位置较接近海洋和易于进入海洋的其它水域。因此，从这些偏僻的位置海运天然气似乎是一个显而易见的解决方案。海运天然气的问题主要在于经济性。远洋行驶的容器能够装载仅仅这么多的载货重量，而海运成本反映了这个事实，要计算的运输总重量的成本，即产品的重量加上其中运输了产品的集装箱船的重量。如果相比于装运容器的自重，产品的净重低，则每单位质量的产品的运输成本变得非常昂贵。这对于压缩流体的运输是特别正确的，常规地，在用金属穹顶覆盖的全金属圆柱体中运输压缩流体，所得到的压缩容器相对于所含流体的重量是极重的。由于以下事实加剧了该问题：目前广泛用于海洋运输压缩流体的压力容器是所谓的I型压力容器，所述I型压力容器是由金属圆柱体中心部分和金属穹顶或多个金属穹顶(它们都足够厚以耐受容器中所含压缩流体产生的压力)构成的全金属容器。对于该问题的一个部分解决方案是所谓的II型压力容器，所述II型压力容器是由金属中心部分构成的，该金属中心部分比I型压力容器的金属中心部分薄，并且因此其自身无法耐受容器中所含流体施加的压力。通过向II型压力容器的金属中心部分上施加复合物外包覆来矫正该情形。金属加上复合物仍然明显轻于I型容器。II型压力容器的端部穹顶仍然是全金属，并且其厚度能够耐受当正常使用容器时会经受的压力。

但问题仍然存在，由于货物总体经济性，即使是II型压力容器仍然重于运输流体例如压缩天然气(CNG)所希望的重量的。本发明用复合物端部穹顶代替金属穹顶的形式为该问题提供解决方案。

发明内容

因此，本发明的一个方面涉及一种压力容器，其包括：

拉长的、金属空心圆柱形中心部分，所述拉长的、金属空心圆柱形中心部分具有近端、远端和壁，所述壁的厚度不足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；以及

复合物穹顶，所述复合物穹顶具有顶点、圆形截面基底和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力，其中：

所述复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的近端相连；以及

用丝状复合物环包覆圆柱形中心部分。

在本发明的一方面中，丝状复合物包括选自下组的丝状材料：玻璃丝、碳丝、芳香族聚酰胺丝、超高分子量聚乙烯及其组合。

在本发明的一个方面，丝状复合物包含聚合物基质。

在本发明的一个方面，聚合物基质包括二环戊二烯聚合物制剂。

在本发明的一个方面，二环戊二烯聚合物制剂包含至少92％纯的二环戊二烯。

在本发明的一个方面，复合物穹顶在壁的内表面上还包括渗透阻隔层。

在本发明的一个方面，压力容器还包括第二复合物穹顶，所述第二复合物穹顶具有顶点、圆形截面基底和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力，其中所述第二复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的远端相连。

在本发明的一个方面，复合物穹顶在壁的内表面上还包括渗透阻隔层。

本发明的一方面是一种制备压力容器的方法，其包括：

提供拉长的、金属空心圆柱形中心部分，所述拉长的、金属空心圆柱形中心部分具有近端、远端和壁，所述壁的厚度不足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；

提供复合物穹顶，所述复合物穹顶具有被穹顶顶点限定的近端、被圆形截面基底限定的远端和壁，所述壁具有内表面和外表面，并且所述壁的厚度足以耐受当使用压力容器时产生的预期内部压力；

将聚合物复合物穹顶的圆形截面基底与圆柱形中心部分的近端相连；以及