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(yi)、纏繞氣瓶
纏(chan)(chan)繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的發展始于20世紀(ji)50年代的美(mei)國(guo),是(shi)基(ji)于火箭發動機復合材(cai)(cai)料(liao)(liao)殼體技術,在金屬殼體表面纏(chan)(chan)繞(rao)玻璃纖(xian)維增強環氧(yang)樹脂(zhi)基(ji)復合材(cai)(cai)料(liao)(liao)。20世紀(ji)70年代,美(mei)國(guo)國(guo)家航空航天(tian)技術轉向(xiang)民用(yong)(yong)商業(ye)市(shi)場,美(mei)國(guo)運輸部(bu)批準纏(chan)(chan)繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping),采用(yong)(yong)玻纖(xian)和凱(kai)夫拉纖(xian)維生產環纏(chan)(chan)繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)。20世紀(ji)80年代,其他有關國(guo)家批準纏(chan)(chan)繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)用(yong)(yong)于商業(ye)市(shi)場,呼吸器成(cheng)為纏(chan)(chan)繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的最大(da)市(shi)場。20世紀(ji)90年代,壓(ya)縮天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)車用(yong)(yong)纏(chan)(chan)繞(rao)瓶(ping)成(cheng)為民用(yong)(yong)領(ling)域復合氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的主要市(shi)場之一。
2000年纏繞瓶(ping)技(ji)術(shu)引(yin)進(jin)我(wo)國(guo)(guo),近20年來,我(wo)國(guo)(guo)纏繞氣(qi)瓶(ping)的研制技(ji)術(shu)也取(qu)得很大的進(jin)步,部分(fen)產(chan)品性能也達(da)到了(le)國(guo)(guo)際先(xian)進(jin)水平(ping),但是相比國(guo)(guo)外發達(da)國(guo)(guo)家,目前我(wo)國(guo)(guo)纏繞氣(qi)瓶(ping)標準相對缺乏,纏繞氣(qi)瓶(ping)產(chan)品研發和設計缺少標準規范。
在民(min)用(yong)(yong)(yong)領域,纏(chan)繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶的(de)應用(yong)(yong)(yong)主要(yao)包括:壓(ya)縮(suo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體和(he)液化氣(qi)(qi)(qi)(qi)體用(yong)(yong)(yong)纏(chan)繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶、車(che)用(yong)(yong)(yong)壓(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶、呼吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶等。而目前車(che)用(yong)(yong)(yong)壓(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶具有較大的(de)市場(chang)份額,應用(yong)(yong)(yong)車(che)用(yong)(yong)(yong)壓(ya)縮(suo)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶是替代石油資源的(de)新能源政(zheng)策(ce),有效降低(di)汽車(che)的(de)尾氣(qi)(qi)(qi)(qi)排放所造成(cheng)的(de)污染。在保證氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶性能的(de)前提下,開發纏(chan)繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶低(di)成(cheng)本制造技術是氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶企業快速發展(zhan)的(de)主要(yao)途(tu)徑,低(di)成(cheng)本生產(chan)技術包括原材料、金(jin)屬內襯成(cheng)型工藝(yi)、纖維樹脂復合工藝(yi)和(he)質量控(kong)制等方面。
二、拖(tuo)車氣(qi)瓶
隨著工業(ye)和(he)科學技術的(de)發展,工業(ye)發達國(guo)家已在(zai)(zai)(zai)20世紀60年代就開始打破采(cai)用(yong)(yong)中,小容積(ji)氣(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)傳統(tong)的(de)氣(qi)(qi)體(ti)運(yun)(yun)輸方式(shi)(shi),而采(cai)用(yong)(yong)充(chong)氣(qi)(qi)量(liang)較大(da)(da)(da)(da)(da)的(de)大(da)(da)(da)(da)(da)容積(ji)鋼(gang)質無縫氣(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)體(ti)。他們將(jiang)幾個(ge)或十幾個(ge)大(da)(da)(da)(da)(da)容積(ji)鋼(gang)質無縫氣(qi)(qi)瓶(ping)的(de)頭部連(lian)通在(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)起井(jing)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)框架里。放(fang)(fang)在(zai)(zai)(zai)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)送(song)(song)氫、氧、氮、氦等永久(jiu)氣(qi)(qi)體(ti),通常作(zuo)為儲罐用(yong)(yong)給用(yong)(yong)戶(hu)供氣(qi)(qi)。這(zhe)種車(che)(che)(che)(che)為載重半拖(tuo)車(che)(che)(che)(che),其(qi)名稱叫(jiao)作(zuo)管式(shi)(shi)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)(tube trailer)。拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)上(shang)的(de)氣(qi)(qi)瓶(ping)稱為管式(shi)(shi)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)氣(qi)(qi)瓶(ping)(trailer tube)。而帶(dai)有框架的(de)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)一(yi)(yi)起的(de)氣(qi)(qi)瓶(ping),又叫(jiao)作(zuo)集(ji)(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)管束(skid)。集(ji)(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)管束既可(ke)(ke)(ke)(ke)以放(fang)(fang)在(zai)(zai)(zai)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)送(song)(song),也可(ke)(ke)(ke)(ke)放(fang)(fang)在(zai)(zai)(zai)船上(shang)的(de)集(ji)(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)箱(xiang)里運(yun)(yun)送(song)(song)。運(yun)(yun)送(song)(song)到指定地點后。還可(ke)(ke)(ke)(ke)將(jiang)其(qi)從(cong)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)上(shang)卸下,放(fang)(fang)在(zai)(zai)(zai)地面上(shang)做(zuo)儲氣(qi)(qi)罐用(yong)(yong)。這(zhe)種采(cai)用(yong)(yong)大(da)(da)(da)(da)(da)容積(ji)鋼(gang)質無縫氣(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)方式(shi)(shi)大(da)(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)(da)提高了氣(qi)(qi)體(ti)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)的(de)經濟性和(he)安(an)全(quan)性。采(cai)用(yong)(yong)一(yi)(yi)輛(liang)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)運(yun)(yun)送(song)(song)的(de)天(tian)然氣(qi)(qi)。大(da)(da)(da)(da)(da)約需要6輛(liang)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)載量(liang)5t的(de)汽車(che)(che)(che)(che)才能(neng)完成。由(you)此(ci)可(ke)(ke)(ke)(ke)見.采(cai)用(yong)(yong)管式(shi)(shi)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)體(ti)可(ke)(ke)(ke)(ke)大(da)(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)(da)提高運(yun)(yun)輸效率。降(jiang)低搬運(yun)(yun)費用(yong)(yong)。同時采(cai)用(yong)(yong)管式(shi)(shi)拖(tuo)車(che)(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)氣(qi)(qi)體(ti)大(da)(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)(da)減少了單個(ge)氣(qi)(qi)瓶(ping)的(de)數量(liang),其(qi)不安(an)全(quan)的(de)因(yin)素(su)和(he)發生事故的(de)可(ke)(ke)(ke)(ke)能(neng)性也相(xiang)應降(jiang)低。表8-8是新興能(neng)源裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備Φ711mm×6mm管加長捆(kun)綁車(che)(che)(che)(che)的(de)有關數據(ju)。
三、儲氣井用氣瓶(ping)
傳統上的(de)(de)儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)多用(yong)油套管作(zuo)為儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)容(rong)器,然而,現有技術中的(de)(de)儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)結(jie)構存(cun)在以(yi)下缺(que)點:儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)罐(guan)體(ti)在25MPa作(zuo)用(yong)下會(hui)產生彈性拉(la)伸(shen)變(bian)形,當(dang)(dang)儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)罐(guan)體(ti)與(yu)井(jing)壁間(jian)的(de)(de)環形空間(jian)封固(gu)質(zhi)量存(cun)在問(wen)題(ti)時,由于封固(gu)面的(de)(de)摩擦阻力不足以(yi)抵抗筒體(ti)彈性變(bian)形產生的(de)(de)作(zuo)用(yong)力,就(jiu)會(hui)引發井(jing)體(ti)上竄。此(ci)外(wai),當(dang)(dang)儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)的(de)(de)罐(guan)體(ti)罐(guan)壁出(chu)現裂紋、穿孔等現象時,會(hui)引起“井(jing)下泄(xie)漏”,一旦出(chu)現這種(zhong)情況,很難采(cai)取補救措施,整個(ge)儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)只(zhi)能(neng)報廢處理。氣(qi)(qi)瓶式新型儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)就(jiu)能(neng)解(jie)決(jue)上竄問(wen)題(ti),并且在出(chu)現“井(jing)下泄(xie)漏”問(wen)題(ti)時,能(neng)方(fang)便提出(chu)氣(qi)(qi)瓶進行維(wei)修甚至更換。見圖8-18和(he)圖8-19所示。

