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(chan)繞氣瓶
纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping)(ping)的發(fa)展始于20世紀(ji)(ji)50年(nian)代的美(mei)國(guo),是基于火(huo)箭發(fa)動機復(fu)(fu)合材(cai)料殼(ke)體(ti)技術,在金(jin)屬殼(ke)體(ti)表(biao)面纏(chan)繞(rao)玻璃纖維增(zeng)強環氧樹脂基復(fu)(fu)合材(cai)料。20世紀(ji)(ji)70年(nian)代,美(mei)國(guo)國(guo)家(jia)航空(kong)航天(tian)(tian)技術轉向民(min)用(yong)商業市場(chang),美(mei)國(guo)運輸部(bu)批準纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping)(ping),采用(yong)玻纖和凱夫(fu)拉纖維生產環纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping)(ping)。20世紀(ji)(ji)80年(nian)代,其(qi)他(ta)有關(guan)國(guo)家(jia)批準纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping)(ping)用(yong)于商業市場(chang),呼吸(xi)器成為纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping)(ping)的最大市場(chang)。20世紀(ji)(ji)90年(nian)代,壓縮天(tian)(tian)然氣(qi)車用(yong)纏(chan)繞(rao)瓶(ping)(ping)(ping)成為民(min)用(yong)領域復(fu)(fu)合氣(qi)瓶(ping)(ping)(ping)的主要市場(chang)之一(yi)。
2000年纏繞瓶技(ji)術引進我(wo)國(guo),近(jin)20年來(lai),我(wo)國(guo)纏繞氣瓶的(de)研制(zhi)技(ji)術也取得很(hen)大的(de)進步,部分產品性能(neng)也達到了國(guo)際先(xian)進水(shui)平,但是相比國(guo)外發達國(guo)家,目前(qian)我(wo)國(guo)纏繞氣瓶標準相對缺乏,纏繞氣瓶產品研發和設計缺少(shao)標準規范(fan)。
在(zai)(zai)民用領域,纏(chan)繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)的(de)應(ying)用主要包括:壓縮(suo)(suo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體和(he)液化氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體用纏(chan)繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)、車用壓縮(suo)(suo)天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)、呼吸(xi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)等(deng)。而目前車用壓縮(suo)(suo)天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)具(ju)有(you)較大的(de)市場份額,應(ying)用車用壓縮(suo)(suo)天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)是替代(dai)石油(you)資源的(de)新(xin)能(neng)源政策,有(you)效降(jiang)低汽(qi)車的(de)尾氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)排放所造成(cheng)(cheng)的(de)污染。在(zai)(zai)保證(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)性能(neng)的(de)前提下(xia),開發纏(chan)繞氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)低成(cheng)(cheng)本(ben)制造技(ji)術是氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(ping)企業快速發展的(de)主要途徑,低成(cheng)(cheng)本(ben)生產技(ji)術包括原材(cai)料、金屬內襯成(cheng)(cheng)型(xing)工藝、纖(xian)維樹脂復合工藝和(he)質量控制等(deng)方(fang)面。
二、拖車氣瓶
隨著工(gong)(gong)業和(he)科(ke)學(xue)技術的(de)(de)(de)發(fa)展,工(gong)(gong)業發(fa)達(da)國家已(yi)在(zai)20世紀60年代就開(kai)始打(da)破采用中,小容(rong)(rong)積(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)傳統的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)運(yun)(yun)(yun)(yun)輸方式(shi)(shi),而采用充氣(qi)(qi)(qi)(qi)量較大(da)(da)的(de)(de)(de)大(da)(da)容(rong)(rong)積(ji)(ji)鋼(gang)質無縫氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)。他們將(jiang)幾(ji)個(ge)或十(shi)幾(ji)個(ge)大(da)(da)容(rong)(rong)積(ji)(ji)鋼(gang)質無縫氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)頭(tou)部連通在(zai)一起井組(zu)(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)框架里。放(fang)(fang)在(zai)拖車(che)(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)(yun)(yun)送氫、氧(yang)、氮、氦等(deng)永(yong)久氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),通常作為(wei)儲罐(guan)(guan)用給用戶供氣(qi)(qi)(qi)(qi)。這種(zhong)車(che)(che)(che)為(wei)載(zai)重(zhong)半拖車(che)(che)(che),其名(ming)稱叫作管(guan)(guan)式(shi)(shi)拖車(che)(che)(che)(tube trailer)。拖車(che)(che)(che)上(shang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)稱為(wei)管(guan)(guan)式(shi)(shi)拖車(che)(che)(che)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(trailer tube)。而帶有框架的(de)(de)(de)組(zu)(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)一起的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping),又叫作集裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)管(guan)(guan)束(skid)。集裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)管(guan)(guan)束既可(ke)以(yi)放(fang)(fang)在(zai)拖車(che)(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)(yun)(yun)送,也(ye)可(ke)放(fang)(fang)在(zai)船(chuan)上(shang)的(de)(de)(de)集裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)箱里運(yun)(yun)(yun)(yun)送。運(yun)(yun)(yun)(yun)送到指(zhi)定地點后。還可(ke)將(jiang)其從拖車(che)(che)(che)上(shang)卸(xie)下,放(fang)(fang)在(zai)地面上(shang)做儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐(guan)(guan)用。這種(zhong)采用大(da)(da)容(rong)(rong)積(ji)(ji)鋼(gang)質無縫氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)方式(shi)(shi)大(da)(da)大(da)(da)提高了氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)的(de)(de)(de)經濟性和(he)安全性。采用一輛拖車(che)(che)(che)運(yun)(yun)(yun)(yun)送的(de)(de)(de)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)。大(da)(da)約需要6輛裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)載(zai)量5t的(de)(de)(de)汽車(che)(che)(che)才能(neng)(neng)完成。由此可(ke)見(jian).采用管(guan)(guan)式(shi)(shi)拖車(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)可(ke)大(da)(da)大(da)(da)提高運(yun)(yun)(yun)(yun)輸效(xiao)率。降低搬(ban)運(yun)(yun)(yun)(yun)費用。同時采用管(guan)(guan)式(shi)(shi)拖車(che)(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)大(da)(da)大(da)(da)減少了單個(ge)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)數(shu)量,其不安全的(de)(de)(de)因素和(he)發(fa)生事(shi)故的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)(neng)性也(ye)相(xiang)應降低。表8-8是新(xin)興能(neng)(neng)源(yuan)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備Φ711mm×6mm管(guan)(guan)加長捆綁(bang)車(che)(che)(che)的(de)(de)(de)有關數(shu)據(ju)。
三、儲氣(qi)井用氣(qi)瓶
傳統(tong)上(shang)的(de)(de)儲(chu)氣(qi)井(jing)(jing)多用油(you)套管作(zuo)(zuo)為儲(chu)氣(qi)容器,然而(er),現(xian)有技術(shu)中的(de)(de)儲(chu)氣(qi)井(jing)(jing)結構存在(zai)以(yi)下缺(que)點:儲(chu)氣(qi)井(jing)(jing)罐(guan)體(ti)在(zai)25MPa作(zuo)(zuo)用下會產生彈(dan)(dan)性拉伸變(bian)形(xing),當(dang)儲(chu)氣(qi)井(jing)(jing)罐(guan)體(ti)與井(jing)(jing)壁(bi)間的(de)(de)環形(xing)空間封(feng)固質量存在(zai)問(wen)題時(shi),由于封(feng)固面的(de)(de)摩擦阻力(li)不足以(yi)抵(di)抗筒(tong)體(ti)彈(dan)(dan)性變(bian)形(xing)產生的(de)(de)作(zuo)(zuo)用力(li),就會引發井(jing)(jing)體(ti)上(shang)竄。此(ci)外,當(dang)儲(chu)氣(qi)井(jing)(jing)的(de)(de)罐(guan)體(ti)罐(guan)壁(bi)出現(xian)裂紋、穿孔等現(xian)象時(shi),會引起“井(jing)(jing)下泄(xie)漏(lou)”,一旦出現(xian)這種情況,很難采取補救措施,整個儲(chu)氣(qi)井(jing)(jing)只(zhi)能報(bao)廢處理(li)。氣(qi)瓶式新型儲(chu)氣(qi)井(jing)(jing)就能解決上(shang)竄問(wen)題,并且在(zai)出現(xian)“井(jing)(jing)下泄(xie)漏(lou)”問(wen)題時(shi),能方便(bian)提出氣(qi)瓶進行維修甚至更換(huan)。見圖(tu)8-18和圖(tu)8-19所示。