相對于全金屬氣瓶,纏繞氣瓶具有質量輕、剛度好、容重比系數高(見表8-7)、可靠性高、抗疲勞性能好、負載工作壽命長、疲勞循環和槍擊失效模式安全、可設計性強、生產費用低、研制周期短等諸多特點,在航天、航空和民用領域得到越來越廣泛的應用。
一、纏繞氣瓶
纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的發展始于20世(shi)(shi)紀(ji)50年(nian)(nian)(nian)代(dai)的美國,是基(ji)于火(huo)箭(jian)發動機復(fu)合(he)材(cai)料殼體技術(shu)(shu),在金屬殼體表面(mian)纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)玻璃纖維增強環(huan)氧樹脂基(ji)復(fu)合(he)材(cai)料。20世(shi)(shi)紀(ji)70年(nian)(nian)(nian)代(dai),美國國家(jia)航空(kong)航天技術(shu)(shu)轉(zhuan)向民(min)(min)用商(shang)業市(shi)場(chang)(chang),美國運(yun)輸部批(pi)準纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping),采用玻纖和(he)凱夫拉纖維生產環(huan)纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)。20世(shi)(shi)紀(ji)80年(nian)(nian)(nian)代(dai),其他有關國家(jia)批(pi)準纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)用于商(shang)業市(shi)場(chang)(chang),呼吸器成(cheng)為(wei)纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的最(zui)大市(shi)場(chang)(chang)。20世(shi)(shi)紀(ji)90年(nian)(nian)(nian)代(dai),壓縮天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)車用纏(chan)(chan)繞(rao)(rao)瓶(ping)成(cheng)為(wei)民(min)(min)用領域(yu)復(fu)合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的主要市(shi)場(chang)(chang)之(zhi)一。
2000年纏(chan)繞瓶技(ji)術引進我(wo)國(guo),近20年來(lai),我(wo)國(guo)纏(chan)繞氣(qi)瓶的研制技(ji)術也(ye)(ye)取得很大的進步(bu),部分產(chan)品性能(neng)也(ye)(ye)達到了國(guo)際先進水平(ping),但是相比國(guo)外發(fa)達國(guo)家(jia),目前(qian)我(wo)國(guo)纏(chan)繞氣(qi)瓶標準相對缺乏,纏(chan)繞氣(qi)瓶產(chan)品研發(fa)和設計(ji)缺少(shao)標準規范。
在(zai)(zai)民用領域(yu),纏繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)的(de)(de)應用主(zhu)要(yao)包(bao)括:壓(ya)(ya)縮(suo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)和液化氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)用纏繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)、車(che)(che)用壓(ya)(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)、呼吸氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)等。而目(mu)前(qian)車(che)(che)用壓(ya)(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)具有較大的(de)(de)市(shi)場份額,應用車(che)(che)用壓(ya)(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)是替代石油資源的(de)(de)新能(neng)源政策,有效降低汽車(che)(che)的(de)(de)尾(wei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)排放(fang)所造成(cheng)的(de)(de)污染。在(zai)(zai)保證氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)性(xing)能(neng)的(de)(de)前(qian)提下,開(kai)發(fa)纏繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)低成(cheng)本制(zhi)(zhi)造技(ji)術是氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)企業(ye)快速發(fa)展的(de)(de)主(zhu)要(yao)途徑,低成(cheng)本生產技(ji)術包(bao)括原材料、金屬(shu)內(nei)襯(chen)成(cheng)型工藝(yi)、纖維樹脂(zhi)復合工藝(yi)和質量控制(zhi)(zhi)等方面。
二、拖車氣瓶(ping)
隨著工(gong)業和科學技(ji)術的(de)(de)(de)發展,工(gong)業發達國家(jia)已(yi)在20世紀60年代就開始打破采(cai)(cai)用(yong)(yong)中,小(xiao)容(rong)積(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)傳(chuan)統的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)運(yun)(yun)輸方式,而采(cai)(cai)用(yong)(yong)充(chong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)量(liang)較大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)容(rong)積(ji)鋼(gang)(gang)質無(wu)縫(feng)(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)。他們將幾個(ge)或十(shi)幾個(ge)大(da)(da)(da)容(rong)積(ji)鋼(gang)(gang)質無(wu)縫(feng)(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)的(de)(de)(de)頭部連通(tong)在一起井組裝(zhuang)(zhuang)在框架(jia)里。放(fang)在拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)送氫(qing)、氧(yang)、氮、氦等永久氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),通(tong)常(chang)作(zuo)為儲罐(guan)(guan)用(yong)(yong)給用(yong)(yong)戶供(gong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。這種車(che)(che)(che)(che)為載重半(ban)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che),其名稱(cheng)叫(jiao)(jiao)作(zuo)管(guan)(guan)式拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)(tube trailer)。拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)上(shang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)稱(cheng)為管(guan)(guan)式拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)(trailer tube)。而帶有框架(jia)的(de)(de)(de)組裝(zhuang)(zhuang)在一起的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping),又叫(jiao)(jiao)作(zuo)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)(guan)束(skid)。集(ji)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)(guan)束既可以放(fang)在拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)送,也(ye)可放(fang)在船上(shang)的(de)(de)(de)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)箱里運(yun)(yun)送。運(yun)(yun)送到指定地點后。還(huan)可將其從拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)上(shang)卸下,放(fang)在地面上(shang)做儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)罐(guan)(guan)用(yong)(yong)。這種采(cai)(cai)用(yong)(yong)大(da)(da)(da)容(rong)積(ji)鋼(gang)(gang)質無(wu)縫(feng)(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)方式大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提高了氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)的(de)(de)(de)經濟(ji)性(xing)和安全性(xing)。采(cai)(cai)用(yong)(yong)一輛拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)運(yun)(yun)送的(de)(de)(de)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。大(da)(da)(da)約(yue)需要6輛裝(zhuang)(zhuang)載量(liang)5t的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)(che)(che)(che)才能完(wan)成。由此(ci)可見.采(cai)(cai)用(yong)(yong)管(guan)(guan)式拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)可大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提高運(yun)(yun)輸效率。降(jiang)低搬運(yun)(yun)費用(yong)(yong)。同(tong)時(shi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)管(guan)(guan)式拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)減少了單個(ge)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)的(de)(de)(de)數量(liang),其不安全的(de)(de)(de)因素和發生事故(gu)的(de)(de)(de)可能性(xing)也(ye)相應降(jiang)低。表8-8是新興能源裝(zhuang)(zhuang)備Φ711mm×6mm管(guan)(guan)加長捆綁車(che)(che)(che)(che)的(de)(de)(de)有關(guan)數據。
三、儲氣(qi)井用氣(qi)瓶
傳(chuan)統上的儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)多用(yong)(yong)油套管作(zuo)為儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)容器(qi),然而,現(xian)(xian)有技術中的儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)結(jie)構存在(zai)以(yi)下(xia)缺點:儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)罐體(ti)在(zai)25MPa作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)會產生(sheng)彈性拉伸變形,當儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)罐體(ti)與井(jing)(jing)(jing)(jing)壁間(jian)的環形空間(jian)封(feng)固質量(liang)存在(zai)問題(ti)時,由于封(feng)固面的摩擦阻(zu)力不足以(yi)抵抗筒(tong)體(ti)彈性變形產生(sheng)的作(zuo)用(yong)(yong)力,就會引(yin)發井(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)上竄(cuan)。此外,當儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)的罐體(ti)罐壁出現(xian)(xian)裂(lie)紋(wen)、穿孔(kong)等現(xian)(xian)象(xiang)時,會引(yin)起“井(jing)(jing)(jing)(jing)下(xia)泄漏(lou)(lou)”,一(yi)旦出現(xian)(xian)這種情況(kuang),很難(nan)采取補(bu)救(jiu)措施(shi),整(zheng)個儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)只能報廢處理(li)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶式(shi)新(xin)型儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)就能解決(jue)上竄(cuan)問題(ti),并(bing)且在(zai)出現(xian)(xian)“井(jing)(jing)(jing)(jing)下(xia)泄漏(lou)(lou)”問題(ti)時,能方便提出氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶進行維(wei)修甚至更換。見圖8-18和圖8-19所示。