專利名稱：加壓流體罐、特別是液化氣體罐的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種加壓流體、特別是一種大于1Ma、通常大于5MPa的高壓流體用罐。
特別，但并不是限定的，本發(fā)明的應用領域為液化氣罐，尤其是汽車用的液化丙烷氣體罐。
背景技術(shù)：
靠近人群或敏感物體，或者處于有限空間內(nèi)的加壓罐會導致安全問題。通常解決方法在于使用大而重的容器。此外，能夠適當承受內(nèi)壓的此種容器的最佳形狀經(jīng)常受到安裝場所的限制，特別是在汽車中。這將占據(jù)車輛內(nèi)大量有效容積。此外，安全標準規(guī)定，裝配有此種罐的車輛禁止接近公路隧道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種克服上述缺點的高壓流體罐，為此，本發(fā)明的罐包括多個平行地連接到至少一集管的基本管件和適于響應其內(nèi)壓力下降以將任一基本管件隔開的封閉機構(gòu)。
最好是，基本管件由管構(gòu)成。
本發(fā)明的首要優(yōu)點在于，可很容易地適用于有效空間。承受壓力的能力是由每個基本管件的斷面和壁厚決定的，而與整體罐的整個形狀無關。因此使用不同長度的基本管件或罐的布置為，每排數(shù)量不同的多排基本管件，或者將基本管件分組成不同的互聯(lián)分組件，能將罐體容積分布在有效空間內(nèi)。這樣的選擇對于汽車是特別有利的，確保不破壞套罐的有效容積。
此外，由于其積木化設計，罐體制造簡單并且成本低。尤其是基本管件的應用，因該基本管件是管的形式，由于是相同的管子，當切割成所需長度時，可用于制造任何形狀和任何體積的罐體。
此外，這樣的基本管件體現(xiàn)出遏制外壓的能力，特別是因基本管件內(nèi)壓力相對下降的情況，而這種能力對于無特殊結(jié)構(gòu)和尺寸的任何復雜形狀的容器是所不能具有的。
本發(fā)明的基本管件也能夠使用各種材料，例如，金屬，金屬合金，或復合材料。復合材料可以由碳纖維、“Kevlar”(注冊商標)或玻璃纖維加強，它們可具有如環(huán)氧樹脂的樹脂基。
此外，尤其是有關壁厚的必要條件要求，對于每個基本管件，要比提供同樣容積單體罐的條件寬松，并且與單體罐相比重量可大大地減輕。
本發(fā)明罐的另一優(yōu)點在于安全。由于封閉機構(gòu)，一個基本管件的損害并不危害整個罐及其容量，這樣在泄漏時，對環(huán)境的破壞有限。當僅僅一個基本管件損壞，流體緩慢流動并且只少量流體溢出，則使用上的某種限制如禁止接近公路隧道這樣的要求不再適用。
最好是，封閉機構(gòu)為如柔性隔膜形式閥，它安裝在與一個集管連接的每個基本管件的各端，根據(jù)所述基本管件中壓力相對集管中壓力的下降，閥關閉基本管件的端部。上述的柔性隔膜可安裝在與多個基本管件端部連接的一個集管上，從而為基本管件所公有。
罐帶有覆蓋至少罐的每個暴露表面的保護屏。
保護屏最好具有一個帶套結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由剛性蓋片材和泡沫或蜂窩形式的蜂窩狀材料的厚底層制成。例如為復合材料的蓋片材能夠部分吸收沖擊或投射物能量，并能夠?qū)⒉⒉晃盏哪芰總魉偷奖椴荚诠薜妮^大區(qū)域的泡沫材料上，以避免底部結(jié)構(gòu)變形。要被吸收而實際并不損壞整個罐的沖擊大小由保護屏的尺寸決定。
附圖簡介本發(fā)明的罐的其他特點和優(yōu)點在下面參照附圖的非限定的說明中更加顯而易見，其中，

圖1和2分別示意地示出本發(fā)明罐的一個實施例的端視圖和側(cè)視圖，
圖3詳細地示出圖1和2的罐中基本管件是如何連接到集管上的視圖，圖4和5示意地示出圖1和2的罐中封閉基本管件的封閉件的剖視圖，圖6示出本發(fā)明的罐裝配有保護其免遭沖擊和投射物的保護屏的剖視圖，圖7示意地示出本發(fā)明罐處于多個部分的一個實施例的視圖。
最佳實施例下面將對制造高壓液化氣體罐、特別是用于汽車的LPG罐加以說明。本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員應當理解到，所描述的原理可直接應用到加壓氣體或液體罐的其他應用，例如，在工業(yè)場所的包含有毒物質(zhì)的罐或包含鹵素氣體的罐。
圖1和2示出罐10由與集管30平行地連接的多個基本管件20形成。
多個管件20疊排相互平行地設置，也就是以“捆扎”形式配置。所有管件均具有相同的直徑和相同的壁厚。作為例子，這些管件由鋼類金屬制成，或者由復合材料如碳纖維加強的環(huán)氧樹脂或“Kevlar”(注冊商標)制成。
每一排管件20的長度和管件數(shù)量應選定為以最佳方式占據(jù)適于套住罐的如車輛構(gòu)造下方的容積。在圖1和2中，可適用容積的范圍為點劃鏈線限定的區(qū)域?？芍苯涌吹?，用基本管件以積木形式組成的罐特別適用于各種形狀的罐。
每個管件20兩端各與集管30相連。在圖示例中，每個集管30為管件形式，給定管件排中的基本管件20全部都連接到所述集管30上。另外的集管32，34在罐兩端的每一端相平行地互聯(lián)集管30。集管32，34與管道36連接，管道36將罐10與使用出口連接，并將罐10與填充入口(未示出)連接。
借助于連接件22，基本管件20的每一端與集管30連接，連接件22擰緊或焊接到基本管件20端部22a上并且擰緊或焊接到集管30的相對端。連接件22的相對端22b插入集管30中一段短距離，從而該端部伸進管內(nèi)部(見圖3，4和5)。
盡管所述的集管是排列在基本管件的每個端部，自然也可以僅僅在管件的一端僅僅提供一排集管，此時另一端被封閉。
此外，取代所使用的、管件自身平行地與集管32，34互聯(lián)形式的集管30，在罐每端的每個集管組件可由經(jīng)過管件所有排的波形管構(gòu)成，或者可以由空心端板構(gòu)成。此種情況下，端板可由兩個隔開的平行壁形成，這兩壁以圍繞著其壁周緣的氣密相聯(lián)，壁之一上有穿入基本管件連接件的孔。
圖4和5示出一個柔性隔膜40，如因斷裂或損壞導致碰撞或投射物沖擊，使任何基本管件內(nèi)壓力下降時，隔膜40構(gòu)成封閉基本管件20的封閉機構(gòu)。
在圖示例中，隔膜40為沿著集管30全長延伸的柔性材料帶，它的表面垂直于與集管相關排基本管件20的軸線。結(jié)果，隔膜40構(gòu)成一排中所有管件20共享的封閉機構(gòu)。隔膜40的端部如通過粘合劑或通過機械方式固定到集管30的閉端。
舉例來說，柔性隔膜40由纖維加強的合成橡膠構(gòu)成的復合材料制成。在正常工作中，隔膜40并不變形，并可自由地接近與集管30相連的管件20(圖4)。因為隔膜并不將集管30分成兩個以密封狀態(tài)相互隔離的縱長容積，在隔膜的兩面保持相同的壓力。
在基本管件20內(nèi)壓力突然下降時(圖5)，隔膜40自動地變形并且封閉相應于所述管件的連接件22端部22a。如果基本管件在其每個端部都與集管組件連接，則在基本管件的兩端都發(fā)生上述同樣的現(xiàn)象。結(jié)果，罐的出故障部分與罐其他部分快速隔離，流體的損耗非常有限，其他部分可以連續(xù)地使用，。
使用柔性隔膜的優(yōu)點在于其低成本和可靠性，從而不需要移動部件。盡管如此，也可以使用其他形式的封閉機構(gòu)，例如，與各基本管件的每端相聯(lián)系的單向閥，而單向閥可選擇承受最小的返回力，在相應的基本管件中無壓力下降時，該返回力保持單向閥打開。
正如已描述的，所使用的基本管件的每一個的直徑相當小，通常小于5cm，或者甚至小于1cm，管件能夠承受相當高的壓力，同時所使用的壁厚并不很厚。例如，管件由碳/環(huán)氧樹脂復合材料制成，其外徑為8mm，壁厚為1mm，可承受的內(nèi)壓為100Mpa。
這樣，即使對于高壓流體罐實質(zhì)上可輕于同樣容量的單體罐。
為了保護基本管件免遭沖擊和免遭投射物撞擊，希望至少在罐的每個暴露表面帶有保護屏。
圖6示出這樣的保護屏。在該實施例中，保護屏包括一層泡沫材料42，特別是環(huán)繞基本管件20和集管束的聚氨基甲酸乙酯泡沫。該層42由如包括由芳族聚酰胺纖維加強的環(huán)氧樹脂基的復合物制成的剛性殼或結(jié)構(gòu)件44覆蓋。殼44可通過在泡沫42上方覆蓋樹脂浸漬的纖維織物然后聚合樹脂而成。在一變形例中，浸漬的纖維織物可覆蓋在罐插入其中的模具的內(nèi)表面上，用于形成蓋泡沫層。保護屏也可以由如芳族聚酰胺纖維的纖維殼構(gòu)成，并且蜂窩結(jié)構(gòu)材料的厚度取代和執(zhí)行泡沫材料的功能。
當基本管件(和集管)由金屬材料外的材料如復合材料制成時，使用保護屏是特別理想的，因為這樣的材料比金屬經(jīng)常呈現(xiàn)低的抗沖擊和具有小的塑性。
在碰撞或沖擊情況下，剛性殼44將壓力分布在泡沫42的整個表面。這種壓力分布甚至更廣，而與罐的基本管件接觸的泡沫的后表面無變形。
在上述，假定罐10的形狀復雜，并作為單組基本管件20加以實施的。
當適于接收罐的間隔空間都沒有提供足以放置罐體容積時，可以如圖7所示，使罐10成為多個分組件12，14。每個分組件包括多個長度和配置選擇為適用該空間功能的基本管件。分組件12，14通過一個或多個管道38聯(lián)接。
權(quán)利要求
1.一種加壓流體罐，其特征在于，包括多個與至少一個集管(30，32，34)平行地連接的基本管件(20)，和相對于其內(nèi)壓力下降將任一基本管件隔開的封閉機構(gòu)(40)。
2.按照權(quán)利要求1所述的罐，其特征在于，基本管件是管件(20)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的罐，其特征在于，基本管件(20)相互平行設置。
4.按照權(quán)利要求1-3任一所述的罐，其特征在于，還包括多排基本管件(20)。
5.按照權(quán)利要求4所述的罐，其特征在于，罐由多排具有不同數(shù)目的基本管件(20)制成。
6.按照權(quán)利要求1-5任一所述的罐，其特征在于，具有不同長度的基本管件(20)。
7.按照權(quán)利要求1-6任一所述的罐，其特征在于，包括多個相聯(lián)的組件(12，14)，每個均包括多個基本管件。
8.按照權(quán)利要求1-7任一所述的罐，其特征在于，封閉機構(gòu)是安裝在與集管(30)相連的每個基本管件(20)每端的各閥(40)，根據(jù)所述的基本管件中壓力相對集管壓力的下降，閥封閉基本管件的端部。
9.按照權(quán)利要求8所述的罐，其特征在于，閥是柔性隔膜(40)。
10.按照權(quán)利要求9所述的罐，其特征在于，柔性隔膜(40)安裝在與多個基本管件(20)連接的集管(30)上，并且為多個基本管件公有。
11.按照權(quán)利要求1-10任一所述的罐，其特征在于，具有一個至少覆蓋暴露表面的保護屏(42，44)。
12.按照權(quán)利要求11所述的罐，其特征在于，保護屏包括覆蓋復合材料制剛性殼(44)的泡沫或蜂窩狀材料層(42)。
13.按照權(quán)利要求1-12任一所述的罐，其特征在于，基本管件(20)由復合材料制成。
全文摘要
一種罐,由平行地連接到至少一個集管(30,32)的例如管件(20)的多個基本管件制成,罐包括閥式封閉機構(gòu),相應于其內(nèi)壓力下降,該閥能隔開任一基本管件。
文檔編號F17C1/00GK1240508SQ97180578
公開日2000年1月5日 申請日期1997年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月13日
發(fā)明者萊昂內(nèi)爾·波內(nèi)特, 帕特里克·雅基耶, 讓－路易斯·夏爾 申請人:航空發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和研究公司