[发明专利]一种空间利用率高的压力容器

说明书

本发明提供了一种空间利用率高的用于储存各种高中低压流体(气体和液体)所使用的压力容器，(以下简称气箱)和应用该气箱制成的各种气动设备和压力容器，如气动船、气动潜艇、气动飞机、气动车、方形液化气罐等。该气箱可由地球上已有的和将来出现任何金属和非金属材料的一种或一种以上的材料制成，具体可制成铁板的、钢板的、超高强度钢板的及其它各种合金板的。应用于气动车包括：气动轿车、气动摩托车、气动自行车、气动公交车、气动火车(气动轨道列车)、气动地铁列车、气动飞行车、气动三轮车、各种气动货运和客运车辆、各种气动专用车辆等。方形流体压力容器新技术，还可应用于各种高中低压车用运输容器，如天然气罐和液化石油气灌等。

现在国际上许多国家都在试验用碳纤维制作的气瓶，作为气动车的超高压储能装置。如我国某大学的气动车就在车上安装了6个50升的碳纤维气瓶，总容积为300升，压力为300公斤，由于现在的碳纤维气瓶只能做成两端为球面，中间为圆柱状的和球体的形状，所以这六个50升的碳纤维气瓶放在轿车里要相当大的空间，要做成一个三百升的也放不下，有的是将碳纤维气瓶放在车的后备箱里，有的是放在车顶上，有的是提高车的底盘高度安装气瓶。包括法国MDI在内的世界各国现在的气动车使用的超高压气瓶只能做成圆形的，而本发明打破了世界各国的错误认识世界首创方形气箱、方形气箱组以及把车架的无效重量转化为气箱的有效容积的独特方式。人们认为高压容器无法做成其它形状，这样的超高压容器一个50升的瓶就要占用100升的空间才能放下，并且多个瓶之间无法形成牢固稳定的链接。这样的碳纤维气瓶受到撞击，变形时压力会倍增，其增加值取决于气瓶撞击瞬间的凹陷程度，所以这样的气瓶要留有足够的抗压强度，用以防止其达到爆破点爆炸。而以车架替代气箱方法已将整个气箱分散到整车的各部分的每一根拆子，前后方为主要撞击吸能区(该区域也可不用于存储气体)，比较集中的部分若干个气箱体组合在车子碰撞不到的部分，外侧拆子即使碰撞发生半米甚至更大的凹陷也不会使压力成倍增加，仅有百分之几的增加，因为该部分的容积仅为总容积的几十分之一。每个拆子间有微孔连接通气，一般撞击只会变形而不会漏气，万一有一处或几处碰撞泄漏其微孔便自动限制其它相联空间的气体以设定的安全流量流出，从而保证安全。另外该气箱还可配备安全阀和保险快等装置。另外由于碳纤维气瓶所使用的碳纤维其价格为每公斤3000元以上，使整车成本太高！碳纤维气瓶为同容量钢铁气瓶重量的二分之一(得出这一结论时应该是把碳纤维气瓶和最大允许应力为230兆帕每平方厘米的普通钢板相比较得出的，因为那时还没有能保证超高强度钢板获的理想焊口的理想焊接工艺，并且碳纤维气瓶要有内胆，还要使用树脂来将纤维粘合到一起，内胆上还要涂一层底料，有的外边还要缠上两层玻纤增加其耐磨性能，这些都要占重量的。如果用今天的超高强度钢板和碳纤维气瓶相比，其结果必然不会是这样)，并且碳纤维气瓶的空间利用率极低，而且它的重量是在车架基础之上额外增加的重量。因此它的整车质量一定轻不了反而更重。而本发明之气箱是将车驾的无用重量转化为了气箱有效容器使用，所以该技术之气箱仅根据需要增加容积时，其总质量仅有部分增加，而不是碳纤维气瓶的百分之百的重量增加。因此该专利气箱的气动车的整车质量完全可以低于碳纤维气瓶气动车的整车质量，而成本也远低于碳纤维气瓶气动车，其安全系数和效率也会更高并且也不会占用车的有效空间和破坏美观。该车续航能力更强，除不占用车的有效空间外也不必为了放气瓶勉为其难的把车的底盘提高或者放在车顶上和后备箱里，所以他也不会破坏车的整体美感，不会增加风阻系数而影响效率。普通钢板的屈服强度为230兆帕每平方厘米，但近年来高强度钢板在很多地方均已投入使用，现在我国的高强度钢板其强度已有超过2000兆帕的产品。由于资讯不全很可能现在世界上已有屈服强度超过3000兆帕的钢板啦。即使现在没有将来也会出现的。以下是部分钢板强度的参数：HY100屈服强度910mpa/平方厘米HY80屈服强度560～665mpa/平方厘米HSLA115屈服强度800mpa/平方厘米NM450屈服强度1250mpa/平方厘米40CrNi2SiMovA屈服强度1670mpa/平方厘米18Ni(250)屈服强度1570mpa/平方厘米G99屈服强度1520mpa/平方厘米G50屈服强度1660mpa/平方厘米300M屈服强度1862mpa Aemet100屈服强度2172mpa(经济型刚)浓缩铀离心分离机旋转筒体用马氏体时效钢，使用强度达到2450MPa。但合金元素含量高致使马氏体时效钢的成本增高。下面我们就以国产D406A钢板为例其价格为20元以上每公斤，按25元每公斤，300M为15元每公斤(碳纤维每公斤3000元以上)其价格为碳纤维成本的120分之一，并且该气箱万一损坏后仍还可修复，而碳纤维气瓶只要损坏就报废是一次性的产品。G99和G50为国产经济型刚。备注：D406A钢板用氩弧焊、等离子焊、真空电子束焊可以得到满意焊缝。向大型城市公交车其原始车架内部长宽高构成的的容积就可达两点五个立方米以上，采用该技术最适合不过啦！只要在车架上应用方形管状气箱的技术就可以啦！也可通过增加拆子和在每个座位下增设气箱的方法进一步增加容量。