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)繞(rao)(rao)氣瓶(ping)的發(fa)展始于(yu)20世(shi)(shi)紀(ji)50年(nian)代的美(mei)(mei)國(guo)(guo),是基(ji)于(yu)火(huo)箭發(fa)動機復(fu)合(he)材(cai)料殼(ke)體技(ji)術(shu),在金屬殼(ke)體表面纏(chan)繞(rao)(rao)玻璃纖(xian)維(wei)增強環(huan)氧(yang)樹脂基(ji)復(fu)合(he)材(cai)料。20世(shi)(shi)紀(ji)70年(nian)代,美(mei)(mei)國(guo)(guo)國(guo)(guo)家航空航天技(ji)術(shu)轉向民用商(shang)業市場(chang),美(mei)(mei)國(guo)(guo)運輸(shu)部批準纏(chan)繞(rao)(rao)氣瓶(ping),采用玻纖(xian)和凱夫拉(la)纖(xian)維(wei)生產環(huan)纏(chan)繞(rao)(rao)氣瓶(ping)。20世(shi)(shi)紀(ji)80年(nian)代,其(qi)他有關國(guo)(guo)家批準纏(chan)繞(rao)(rao)氣瓶(ping)用于(yu)商(shang)業市場(chang),呼吸器成為(wei)纏(chan)繞(rao)(rao)氣瓶(ping)的最大(da)市場(chang)。20世(shi)(shi)紀(ji)90年(nian)代,壓縮天然氣車用纏(chan)繞(rao)(rao)瓶(ping)成為(wei)民用領域復(fu)合(he)氣瓶(ping)的主要市場(chang)之一。
2000年纏繞(rao)瓶(ping)(ping)技術(shu)引進我(wo)國(guo),近20年來(lai),我(wo)國(guo)纏繞(rao)氣瓶(ping)(ping)的(de)研(yan)制技術(shu)也取得很大(da)的(de)進步,部(bu)分產品(pin)性能(neng)也達到了國(guo)際先進水平,但是(shi)相比(bi)國(guo)外(wai)發達國(guo)家,目前(qian)我(wo)國(guo)纏繞(rao)氣瓶(ping)(ping)標準(zhun)相對缺(que)乏(fa),纏繞(rao)氣瓶(ping)(ping)產品(pin)研(yan)發和設(she)計缺(que)少標準(zhun)規(gui)范。
在民用領域,纏繞氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)的(de)(de)應(ying)用主(zhu)要包括(kuo):壓(ya)縮(suo)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)和液(ye)化氣(qi)(qi)(qi)體(ti)用纏繞氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)、車用壓(ya)縮(suo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)、呼(hu)吸氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)等。而目前(qian)車用壓(ya)縮(suo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)具(ju)有較(jiao)大(da)的(de)(de)市(shi)場(chang)份額,應(ying)用車用壓(ya)縮(suo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)是(shi)替代石油資源的(de)(de)新能源政策,有效降低(di)汽(qi)車的(de)(de)尾氣(qi)(qi)(qi)排放(fang)所造成(cheng)(cheng)的(de)(de)污染(ran)。在保證氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)性(xing)能的(de)(de)前(qian)提(ti)下(xia),開發纏繞氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)低(di)成(cheng)(cheng)本制(zhi)造技術(shu)是(shi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)企業快速發展的(de)(de)主(zhu)要途徑(jing),低(di)成(cheng)(cheng)本生產技術(shu)包括(kuo)原材料、金屬內襯(chen)成(cheng)(cheng)型工藝、纖維樹脂復合工藝和質(zhi)量控制(zhi)等方(fang)面。
二、拖車氣(qi)瓶
隨著工(gong)業和(he)(he)科學技術的(de)(de)(de)(de)發(fa)展,工(gong)業發(fa)達(da)國家已(yi)在(zai)20世紀(ji)60年代(dai)就開始打破采用(yong)(yong)中(zhong),小容積(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)裝(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)傳統的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)運(yun)(yun)(yun)輸(shu)方式(shi),而(er)采用(yong)(yong)充(chong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)量較大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)容積(ji)(ji)鋼質(zhi)無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)裝(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。他們(men)將幾(ji)個(ge)或(huo)十幾(ji)個(ge)大(da)(da)(da)容積(ji)(ji)鋼質(zhi)無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)的(de)(de)(de)(de)頭部連通(tong)在(zai)一(yi)(yi)起(qi)井組裝(zhuang)在(zai)框架里。放(fang)在(zai)拖(tuo)車(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)(yun)送氫、氧、氮、氦等永(yong)久氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti),通(tong)常作(zuo)為(wei)儲(chu)罐(guan)用(yong)(yong)給用(yong)(yong)戶(hu)供(gong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。這種(zhong)車(che)(che)為(wei)載重(zhong)半拖(tuo)車(che)(che),其名稱叫作(zuo)管(guan)式(shi)拖(tuo)車(che)(che)(tube trailer)。拖(tuo)車(che)(che)上(shang)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)稱為(wei)管(guan)式(shi)拖(tuo)車(che)(che)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)(trailer tube)。而(er)帶有框架的(de)(de)(de)(de)組裝(zhuang)在(zai)一(yi)(yi)起(qi)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping),又叫作(zuo)集裝(zhuang)管(guan)束(shu)(skid)。集裝(zhuang)管(guan)束(shu)既可(ke)(ke)以放(fang)在(zai)拖(tuo)車(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)(yun)送,也可(ke)(ke)放(fang)在(zai)船上(shang)的(de)(de)(de)(de)集裝(zhuang)箱里運(yun)(yun)(yun)送。運(yun)(yun)(yun)送到(dao)指定地點后。還可(ke)(ke)將其從拖(tuo)車(che)(che)上(shang)卸下,放(fang)在(zai)地面上(shang)做(zuo)儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)罐(guan)用(yong)(yong)。這種(zhong)采用(yong)(yong)大(da)(da)(da)容積(ji)(ji)鋼質(zhi)無(wu)縫(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)裝(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)方式(shi)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提(ti)高了氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)裝(zhuang)運(yun)(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)經濟性和(he)(he)安全性。采用(yong)(yong)一(yi)(yi)輛(liang)(liang)拖(tuo)車(che)(che)運(yun)(yun)(yun)送的(de)(de)(de)(de)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。大(da)(da)(da)約需(xu)要6輛(liang)(liang)裝(zhuang)載量5t的(de)(de)(de)(de)汽車(che)(che)才能(neng)完成。由此可(ke)(ke)見.采用(yong)(yong)管(guan)式(shi)拖(tuo)車(che)(che)裝(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)可(ke)(ke)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)提(ti)高運(yun)(yun)(yun)輸(shu)效(xiao)率。降低搬運(yun)(yun)(yun)費用(yong)(yong)。同時(shi)采用(yong)(yong)管(guan)式(shi)拖(tuo)車(che)(che)裝(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)減少了單個(ge)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)的(de)(de)(de)(de)數量,其不安全的(de)(de)(de)(de)因(yin)素和(he)(he)發(fa)生事故的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)性也相(xiang)應降低。表8-8是新興(xing)能(neng)源(yuan)裝(zhuang)備(bei)Φ711mm×6mm管(guan)加長捆綁車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)有關(guan)數據。
三、儲氣井用氣瓶
傳統上的(de)儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)多用(yong)(yong)油(you)套管作為儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)容器,然而,現有(you)技(ji)術中的(de)儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)結構存在(zai)(zai)以(yi)下缺(que)點:儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)罐體(ti)在(zai)(zai)25MPa作用(yong)(yong)下會(hui)產生(sheng)彈性拉伸變形,當(dang)儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)罐體(ti)與井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)壁間(jian)的(de)環形空(kong)間(jian)封固(gu)質量存在(zai)(zai)問題(ti)時,由于(yu)封固(gu)面的(de)摩擦阻力(li)不足以(yi)抵抗筒(tong)體(ti)彈性變形產生(sheng)的(de)作用(yong)(yong)力(li),就(jiu)(jiu)會(hui)引(yin)(yin)發(fa)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)上竄。此外,當(dang)儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)罐體(ti)罐壁出現裂紋、穿(chuan)孔等現象時,會(hui)引(yin)(yin)起(qi)“井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)下泄(xie)漏(lou)”,一旦(dan)出現這(zhe)種情況,很難(nan)采取補救措施,整(zheng)個儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)只(zhi)能(neng)報(bao)廢處(chu)理。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶式新型儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)就(jiu)(jiu)能(neng)解決上竄問題(ti),并(bing)且在(zai)(zai)出現“井(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)下泄(xie)漏(lou)”問題(ti)時,能(neng)方便提出氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)瓶進行維修甚至更換。見圖(tu)8-18和圖(tu)8-19所示(shi)。