[发明专利]用于主容器的失效指示补充容器

说明书

一种系统(10)，包括加压流体源(16)，设置成与加压流体源(16)流体连通的主压力容器(12)以及设置成与加压流体源(16)流体连通并且与主压力容器(12)流体连通的补充压力容器(18)。主压力容器(12)具有第一预期寿命持续时间并且包括第一结构特征。补充压力容器(18)具有比第一预期寿命持续时间短的第二预期寿命持续时间并且包括第二结构特征。一种方法，使用补充压力容器(18)来预测主压力容器(12)的即将发生的失效。该方法包括将主压力容器(12)连接到加压流体源(16)，将补充压力容器(18)与加压流体源(16)和主压力容器(12)流体连接，并且将补充压力容器(18)暴露于第一疲劳负载以在主压力容器(12)发生失效之前引起补充压力容器失效。

背景技术

例如，压力容器通常用于容纳处于压力下的各种气体或流体，例如氢气，氧气，天然气，氮气，丙烷和其它燃料。通常，压力容器可以具有任何尺寸或构造。容器可以例如是重的或轻的，一次性的(例如用完可丢弃的)，可重复使用的，经受高压(例如大于50psi)，低压(例如小于50psi)或用于储存高温或低温下的流体。

合适的压力容器壳体材料包括金属，例如钢；或复合物，复合物可由通过热固性或热塑性树脂粘结在一起的缠绕玻璃纤维长丝或其他合成长丝的层压层形成。内衬或囊通常设置在压力容器壳体内以密封容器，从而用作流体渗透屏障。

通常，压力容器具有有限的使用寿命，并且希望在压力容器失效之前从使用中移除压力容器，因为失效可能是灾难性的并导致损坏或受伤。循环疲劳和静态疲劳(应力破裂)都会导致压力容器的疲劳负载和失效。压力容器的日历寿命或特定压力范围内(例如，从接近零压力到全范围)的疲劳循环数量通常用于确定何时从使用中移除。但是，在某些应用中，施加于压力容器的压力范围和循环次数是不一致和/或未知的。另外，循环疲劳寿命与静态疲劳寿命之间的相互作用尚不清楚。循环的作用以未知的方式与压力容器在全压力下在没有循环时的持续时间的作用相结合。

通常使用容器寿命的数学预测来评估压力容器的疲劳寿命。这要求计算或估计循环的数量，然后按平均应力水平和应力范围进行排序。这些循环组合成等同数量的全范围循环来估算剩余容器寿命。然后必须确定如何将这些信息与静态疲劳相结合。不确定性是循环的计算和估计，组合循环作用以及评估压力容器的预测总寿命和剩余寿命所固有的。

发明内容

在一个方面，本公开描述了一种系统，该系统包括加压流体源，设置成与加压流体源流体连通的主压力容器，以及设置成与加压流体源流体连通并与主压力容器流体连通的补充压力容器。主压力容器具有第一预期寿命持续时间并且包括第一结构特征。补充压力容器具有比第一预期寿命持续时间短的第二预期寿命持续时间并且包括第二结构特征。

另一方面，本公开描述了使用补充压力容器来预测主压力容器的即将发生的失效的方法。该方法包括将主压力容器流体连接到加压流体源，将补充压力容器流体连接成与加压流体源流体连通并与主压力容器流体连通，并且将补充压力容器暴露于第一疲劳负载以在主压力容器发生失效之前导致其失效。

本公开在其各种组合中以装置或方法形式也可由以下项目列表来表征：

1.一种系统，包括：

加压流体源；

主压力容器，所述主压力容器布置成与所述加压流体源流体连通，所述主压力容器具有第一预期寿命持续时间并且包括第一结构特征；和

补充压力容器，所述补充压力容器设置成与所述加压流体源流体连通并且与所述主压力容器流体连通，所述补充压力容器具有比所述第一预期寿命持续时间短的第二预期寿命持续时间并且包括第二结构特征。

2.根据第1项所述的系统，其中，所述补充压力容器小于所述主压力容器。

3.根据第1-2项中任一项所述的系统，其中，所述第二结构特征是弱部，所述弱部被配置为使得所述补充压力容器在所述弱部处失效。