[发明专利]生产四型气缸及将其安装在用于气态流体运输的运输厢体中方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产耐低温四型压力容器及将该压力容器安装在用于气态流体的储存和/或运输的保温运输厢体中的方法。

背景技术

当前在冷冻条件下，通过公路，铁路或海运运输诸如天然气、氢气的气态物质的过程中由于重量、潜在的故障风险、可获得的压力容器系统成本容器而存在问题。众所周知，钢制容器非常重并且容易腐蚀。由于减压而引起的焦耳-汤普森效应（Joule Thompsoneffects）致使存在易碎性/延展性破坏的潜在危险，因此限制钢制容器接近环境储存温度。钢制容器关于潜在应用具有显著限制，因为压缩气体的冷冻通常会增加密度，由此增加在同一储存空间体积中的净容积，从而增加成本效益和潜在盈利能力。

二型压力容器系统具有类似的重量和腐蚀问题。

使用碳钢衬层的三型压力容器系统也具有类似的重量和腐蚀问题以及在低温下的延展性问题。

由铝制衬层制成的三型压力容器系统在一定程度上克服了在对比温度下的重量和延展性问题，但是铝易于腐蚀。因此，腐蚀引起的故障风险仍然存在，尤其在管道接口处。另外，制成无缝的具有铝制管线的三型压力容器基于有限直径而具有成本效益。因此，对于使用此三型压力容器的气态流体的大容量储存和/或运输而言，需要大量压力容器。这将需要很多个连接器，每个连接器都是一个潜在的故障源。这降低了可选方案的安全等级。更进一步，庞大的运输项目需要的大量这种相对小的三型压力容器和相应的连接器证实这项目不可行。关于相对小的直径的四型压力容器，也存在大量连接器的潜在问题。

当前，由挤压式高密度聚乙烯材料（HDPE）管子和注塑成型的圆顶而制成的四型容器正在以长水平布置（long horizontal arrangement）进入市场。然而，由于这种储液箱的设计，它们不能被冷冻。从此可以看出，这导致了容积以及经济性的不利因素。在冷冻条件下由HDPE管子和注塑成型的圆顶制成的现有的四型压力容器设计上的问题很多。首先，挤压式HDPE管子的前束效应（toe-in effect）在管子端部和注塑成型圆顶边缘焊接线处留下了环形凹部。这造成在在焊接线处圆直径的不连续。如果压力容器被冷冻，衬层的相对于层压外壳的体积收缩就会在焊接线上产生应力集中。这是衬层失效的源头，因此是不期望的。

其次，关于冷冻，此压力容器设计的第二潜在问题在于端口凸起衬层接口的设计。当将端口凸起插入到注塑模具中时，它使用冷却和相对的紧缩效应将HDPE材料密封到端口凸起的相对的凸片和狭槽中。这样，一旦压力容器制作完成，任何额外的冷冻都将会使HDPE材料进一步紧缩，这可使材料脱离凸片和狭槽或将这个位置的衬层材料撕裂。这都不是期望的结果，因为衬层完整性遭到破坏。

更进一步，即使已知的四型容器可以被冷冻，其它两个问题仍然存在。第一个问题是在公路或铁路应用中由于晃动而潜在的倾覆问题。诸如天然气的许多气态物质在压力下冷冻时会变成部分液体或流体状。流体状物质会在实施刹车时引起追尾碰撞。此碰撞力可能会使相当长的压力容器和/或相关的支撑系统倾覆或使其破坏。对于具有极性端口凸起的冷冻压力容器的水平布置所固有的第二个问题是，在液体未蒸发的情况下不能移除冷凝液体。这在冷冻系统中是是不可行的和/或不切实际的。这样，即使投入市场的四型压力容器可以被冷冻，由于冷凝液体还察觉到存在其他问题。

在挤压式HDPE管子及注塑成型圆顶的当前设计中还存在与冷冻无关的另外的固有问题。这涉及注塑成型部件的壁厚。这种部件本来就较薄（相对而言）。这可能造成衬层在绕制过程中的稳定性的重要缺陷。当相对薄壁的塑料圆顶必须承载衬层/心轴、细丝细丝纤维和湿树脂的全部重量时，细丝细丝纤维、湿树脂的量以及由此压力容器的最大操作压力在此方式上都会受限。同样，细丝细丝纤维的类型也同样适用。尤其注意的是，对于可比较的操作压力而言，玻璃纤维比碳纤维要重。总的来说，这种设计只在有限的操作压力下限制碳纤维的使用。

因此，需要一种用于储存和/或运输气态流体的新颖的联运集装箱或公路拖车系统。

发明内容

根据本发明的一个实施方式的一个目的，提供一种用于储存和/或运输冷冻的气态流体的轻质联运集装箱或用小型多节容器或公路拖车系统。其包括：

密闭且保温的运输厢体；以及

多个直径至少为三英尺的耐低温四型压力容器，它们固定在用于容纳所述气态流体的所述运输厢体内。

根据本发明的另一个实施方式的另一个目的，提供了一种提供用于储存和/或运输冷冻的气态流体的轻质联运集装箱或公路拖车系统的方法，所述方法包括：