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)的(de)發展始于20世(shi)(shi)紀50年(nian)代(dai)(dai)的(de)美國,是(shi)基(ji)于火箭發動機復合材料(liao)殼體技(ji)術,在金屬(shu)殼體表(biao)面纏(chan)繞(rao)玻璃纖(xian)維(wei)增強環氧樹脂基(ji)復合材料(liao)。20世(shi)(shi)紀70年(nian)代(dai)(dai),美國國家航空航天(tian)技(ji)術轉向民用(yong)商(shang)(shang)業市(shi)(shi)場(chang)(chang),美國運輸部批(pi)準纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping),采(cai)用(yong)玻纖(xian)和凱夫拉(la)纖(xian)維(wei)生產環纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping)。20世(shi)(shi)紀80年(nian)代(dai)(dai),其(qi)他有關國家批(pi)準纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping)用(yong)于商(shang)(shang)業市(shi)(shi)場(chang)(chang),呼吸器成(cheng)為(wei)纏(chan)繞(rao)氣(qi)瓶(ping)(ping)的(de)最大市(shi)(shi)場(chang)(chang)。20世(shi)(shi)紀90年(nian)代(dai)(dai),壓(ya)縮天(tian)然氣(qi)車(che)用(yong)纏(chan)繞(rao)瓶(ping)(ping)成(cheng)為(wei)民用(yong)領域復合氣(qi)瓶(ping)(ping)的(de)主(zhu)要市(shi)(shi)場(chang)(chang)之一(yi)。
2000年纏(chan)繞(rao)(rao)(rao)瓶技(ji)術(shu)引進我國(guo)(guo)(guo),近20年來,我國(guo)(guo)(guo)纏(chan)繞(rao)(rao)(rao)氣瓶的(de)研(yan)制技(ji)術(shu)也(ye)取得很大的(de)進步,部分(fen)產品(pin)性(xing)能也(ye)達到了(le)國(guo)(guo)(guo)際先進水平,但是(shi)相比國(guo)(guo)(guo)外發(fa)達國(guo)(guo)(guo)家(jia),目前(qian)我國(guo)(guo)(guo)纏(chan)繞(rao)(rao)(rao)氣瓶標(biao)準相對缺(que)乏(fa),纏(chan)繞(rao)(rao)(rao)氣瓶產品(pin)研(yan)發(fa)和設計缺(que)少(shao)標(biao)準規范。
在民用(yong)(yong)(yong)領域,纏(chan)繞氣(qi)瓶(ping)的(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)主(zhu)(zhu)要包(bao)括(kuo):壓(ya)縮氣(qi)體和液化氣(qi)體用(yong)(yong)(yong)纏(chan)繞氣(qi)瓶(ping)、車(che)用(yong)(yong)(yong)壓(ya)縮天(tian)然氣(qi)氣(qi)瓶(ping)、呼吸(xi)氣(qi)瓶(ping)等(deng)。而目前車(che)用(yong)(yong)(yong)壓(ya)縮天(tian)然氣(qi)氣(qi)瓶(ping)具有(you)較(jiao)大的(de)(de)市場份(fen)額,應用(yong)(yong)(yong)車(che)用(yong)(yong)(yong)壓(ya)縮天(tian)然氣(qi)氣(qi)瓶(ping)是(shi)替(ti)代石油(you)資源的(de)(de)新能(neng)源政策,有(you)效降低(di)汽車(che)的(de)(de)尾氣(qi)排放所造(zao)成(cheng)的(de)(de)污染。在保證氣(qi)瓶(ping)性能(neng)的(de)(de)前提下,開發(fa)纏(chan)繞氣(qi)瓶(ping)低(di)成(cheng)本(ben)制造(zao)技術是(shi)氣(qi)瓶(ping)企業快速發(fa)展(zhan)的(de)(de)主(zhu)(zhu)要途徑,低(di)成(cheng)本(ben)生產(chan)技術包(bao)括(kuo)原材料、金(jin)屬內襯成(cheng)型工(gong)藝、纖維(wei)樹(shu)脂復合工(gong)藝和質量(liang)控制等(deng)方面。
二、拖(tuo)車氣瓶(ping)
隨著工業和(he)科學技術的(de)(de)(de)發(fa)展,工業發(fa)達國家已在(zai)(zai)20世紀60年代就開始(shi)打破(po)采(cai)(cai)用(yong)(yong)中,小容積(ji)(ji)(ji)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(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)輸方式(shi),而采(cai)(cai)用(yong)(yong)充氣(qi)(qi)(qi)(qi)量較大(da)的(de)(de)(de)大(da)容積(ji)(ji)(ji)鋼質(zhi)無縫氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)。他們將(jiang)幾(ji)(ji)個或十幾(ji)(ji)個大(da)容積(ji)(ji)(ji)鋼質(zhi)無縫氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)頭部連通在(zai)(zai)一起井(jing)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)框架(jia)里。放在(zai)(zai)拖車(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)(yun)送(song)(song)氫、氧(yang)、氮、氦等永久氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti),通常(chang)作(zuo)(zuo)為儲罐用(yong)(yong)給(gei)用(yong)(yong)戶供(gong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。這種車(che)(che)為載重半(ban)拖車(che)(che),其(qi)(qi)名(ming)稱叫作(zuo)(zuo)管(guan)(guan)(guan)式(shi)拖車(che)(che)(tube trailer)。拖車(che)(che)上(shang)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)稱為管(guan)(guan)(guan)式(shi)拖車(che)(che)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(trailer tube)。而帶有框架(jia)的(de)(de)(de)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)一起的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping),又叫作(zuo)(zuo)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)管(guan)(guan)(guan)束(shu)(skid)。集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)管(guan)(guan)(guan)束(shu)既可(ke)(ke)以放在(zai)(zai)拖車(che)(che)上(shang)運(yun)(yun)(yun)送(song)(song),也(ye)(ye)可(ke)(ke)放在(zai)(zai)船上(shang)的(de)(de)(de)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)箱里運(yun)(yun)(yun)送(song)(song)。運(yun)(yun)(yun)送(song)(song)到(dao)指定地點后。還可(ke)(ke)將(jiang)其(qi)(qi)從拖車(che)(che)上(shang)卸(xie)下,放在(zai)(zai)地面(mian)上(shang)做儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐用(yong)(yong)。這種采(cai)(cai)用(yong)(yong)大(da)容積(ji)(ji)(ji)鋼質(zhi)無縫氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)方式(shi)大(da)大(da)提高了氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)的(de)(de)(de)經(jing)濟性和(he)安全性。采(cai)(cai)用(yong)(yong)一輛拖車(che)(che)運(yun)(yun)(yun)送(song)(song)的(de)(de)(de)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)。大(da)約需(xu)要6輛裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)載量5t的(de)(de)(de)汽車(che)(che)才能(neng)完成(cheng)。由此(ci)可(ke)(ke)見.采(cai)(cai)用(yong)(yong)管(guan)(guan)(guan)式(shi)拖車(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)可(ke)(ke)大(da)大(da)提高運(yun)(yun)(yun)輸效(xiao)率。降低(di)搬運(yun)(yun)(yun)費用(yong)(yong)。同時采(cai)(cai)用(yong)(yong)管(guan)(guan)(guan)式(shi)拖車(che)(che)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)大(da)大(da)減(jian)少(shao)了單個氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)數量,其(qi)(qi)不安全的(de)(de)(de)因素(su)和(he)發(fa)生(sheng)事故的(de)(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)性也(ye)(ye)相應降低(di)。表8-8是(shi)新興能(neng)源裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)備Φ711mm×6mm管(guan)(guan)(guan)加長(chang)捆綁車(che)(che)的(de)(de)(de)有關數據。
三、儲氣(qi)井用氣(qi)瓶
傳統上(shang)(shang)的(de)儲氣(qi)井(jing)(jing)多用油套(tao)管作為儲氣(qi)容器,然而,現(xian)有(you)技術中(zhong)的(de)儲氣(qi)井(jing)(jing)結構存在(zai)(zai)以下(xia)缺點:儲氣(qi)井(jing)(jing)罐體(ti)(ti)在(zai)(zai)25MPa作用下(xia)會產生彈性(xing)拉伸變(bian)形(xing),當儲氣(qi)井(jing)(jing)罐體(ti)(ti)與井(jing)(jing)壁間的(de)環形(xing)空間封固質量存在(zai)(zai)問(wen)題時,由于封固面的(de)摩擦阻(zu)力不足以抵(di)抗筒體(ti)(ti)彈性(xing)變(bian)形(xing)產生的(de)作用力,就(jiu)會引發井(jing)(jing)體(ti)(ti)上(shang)(shang)竄(cuan)。此(ci)外,當儲氣(qi)井(jing)(jing)的(de)罐體(ti)(ti)罐壁出現(xian)裂紋、穿孔等現(xian)象(xiang)時,會引起(qi)“井(jing)(jing)下(xia)泄(xie)漏”,一旦出現(xian)這種(zhong)情況,很難采取補救措施(shi),整個儲氣(qi)井(jing)(jing)只能(neng)報廢處理。氣(qi)瓶式新(xin)型(xing)儲氣(qi)井(jing)(jing)就(jiu)能(neng)解決(jue)上(shang)(shang)竄(cuan)問(wen)題,并且在(zai)(zai)出現(xian)“井(jing)(jing)下(xia)泄(xie)漏”問(wen)題時,能(neng)方便提出氣(qi)瓶進(jin)行維修甚至更換。見圖(tu)8-18和圖(tu)8-19所示。