專利名稱：多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于壓力容器領(lǐng)域，尤其涉及一種多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐。
背景技術(shù)：
面對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)，氫能以其高燃燒效率、燃燒產(chǎn)物潔凈、易于低成本儲(chǔ)存和運(yùn)輸以及用途多樣化、儲(chǔ)量豐富等突出優(yōu)點(diǎn)，將成為人類未來的主要能源之一。高壓儲(chǔ)氫技術(shù)具有儲(chǔ)氫容器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，壓縮氫氣的制備能耗較少，成本較低，氫氣壓縮(灌裝)速度快，能耗較低等優(yōu)點(diǎn)。因此，目前國內(nèi)外都把高壓儲(chǔ)氫技術(shù)，作為氫能綜合利用的一個(gè)主要發(fā)展方向。高壓氫氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)存需要各種安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、經(jīng)久耐用的高壓氫氣儲(chǔ)罐。
目前，高壓氫氣儲(chǔ)罐一般采用兩端帶凸形的鋼制無縫壓縮氫氣儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐由經(jīng)過100％無損檢測(cè)的無縫鋼管加工而成，沒有焊縫，材料通常為高強(qiáng)鋼。由于結(jié)構(gòu)上的原因，這種儲(chǔ)罐存在以下不足(1)無抑爆抗爆功能，鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度越高，有利于儲(chǔ)罐壁厚減薄，重量降低，但其韌性往往下降。因若腐蝕、疲勞及材料性能劣化(如氫脆)等原因?qū)е聝?chǔ)罐突然破裂，會(huì)導(dǎo)致所儲(chǔ)存的氫氣排到周圍環(huán)境中，引起中毒、窒息或燃燒爆炸事故；(2)健康狀態(tài)診斷困難，只能靠定期檢驗(yàn)來確定儲(chǔ)罐的安全狀況，難以對(duì)儲(chǔ)罐健康狀況進(jìn)行在線診斷；(3)容積受到限制，大容量時(shí)泄漏點(diǎn)增加，按美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)鍋爐壓力容器第VIII篇第1冊(cè)附錄22“整體鍛造容器”的規(guī)定，容器的內(nèi)直徑不得超過610mm，再加上無縫鋼管長(zhǎng)度的限制(一般在9m以內(nèi))，最大容積為2577L，絕大多數(shù)無縫壓縮氫氣儲(chǔ)罐的容積為640-1781L。氫氣儲(chǔ)存量大時(shí)，往往需要多臺(tái)儲(chǔ)罐通過管架組合后并聯(lián)使用，增加了氫氣的泄漏點(diǎn)。
中國專利ZL 95 223014.3提供了一種全雙層中、低壓力容器，其筒體和封頭均為厚度大致相等、焊接接頭錯(cuò)開的雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)外層筒體壁厚之和為6-40mm，不適用于高壓氫氣儲(chǔ)存。中國專利ZL 97 249860.5提供了一種帶加強(qiáng)箍半球形封頭結(jié)構(gòu)的高壓容器，半球形封頭上沒有健康診斷系統(tǒng)接口，難以對(duì)封頭進(jìn)行健康狀態(tài)診斷。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有承壓、抑爆抗爆、缺陷分散的多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐。
它具有兩雙層半球形封頭，在雙層半球形封頭上設(shè)有大接管，在兩雙層半球形外封頭上設(shè)有封頭接管、加強(qiáng)箍，在兩雙層半球形內(nèi)封頭端部上焊接有薄內(nèi)筒，薄內(nèi)筒繞有鋼帶層，鋼帶層外設(shè)有外保護(hù)殼，外保護(hù)殼和鋼帶層與加強(qiáng)箍之間設(shè)有斜面焊縫，外保護(hù)殼上設(shè)有筒體接管。
兩封頭接管和筒體接管上連接有放空管、氫氣阻火器，在放空管上連接有防靜電接地裝置，兩封頭接管和筒體接管與放空管連接處連接有氫氣傳感器、信號(hào)顯示和報(bào)警儀。
本實(shí)用新型具有承壓、抑爆抗爆、缺陷分散、健康狀態(tài)在線檢測(cè)等功能，結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)效率高、使用安全等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐示意圖，圖中大接管1、封頭接管2、加強(qiáng)箍3、外保護(hù)殼4、筒體接管5、鋼帶層6、薄內(nèi)筒7、斜面焊縫8、外半球形封頭9、內(nèi)半球形封頭10。
圖2是健康診斷系統(tǒng)示意圖，圖中多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐11、氫氣傳感器12、信號(hào)顯示和報(bào)警儀13、氫氣阻火器14、放空管15、防靜電接地裝置16。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐具有兩個(gè)雙層半球形封頭，在雙層半球形封頭上設(shè)有大接管1，在雙層半球形外封頭9上設(shè)有封頭接管2、加強(qiáng)箍3，在兩雙層半球形內(nèi)封頭10端部上焊接有薄內(nèi)筒7，薄內(nèi)筒7繞有鋼帶層6，鋼帶層6外設(shè)有外保護(hù)殼4，外保護(hù)殼4和鋼帶層6與加強(qiáng)箍3之間設(shè)有斜面焊縫8，外保護(hù)殼4上設(shè)有筒體接管5。
大接管1與雙層半球形封頭通過角接或者對(duì)接焊接接頭連接，管徑根據(jù)工藝要求確定。薄內(nèi)筒7通常由鋼板卷焊而成，其厚度一般為筒體總厚度的1/6～1/4。鋼帶層6由多層鋼帶組成。鋼帶為寬80～160mm、厚度4～8mm的熱軋扁平鋼帶。鋼帶以相對(duì)于容器環(huán)向15～30°傾角逐層交錯(cuò)進(jìn)行多層多根預(yù)應(yīng)力纏繞，每根鋼帶的始末兩端斜邊用通常的焊接方法與由雙層封頭和加強(qiáng)箍共同組成的斜面相焊接。外保護(hù)殼4為厚3～6mm的優(yōu)質(zhì)薄板，以包扎方式焊接在鋼帶層6外面。雙層半球形封頭由厚度相近的內(nèi)外層鋼板經(jīng)沖壓等方法成型。
外層半球形封頭9端部有與加強(qiáng)箍3相配合的圓柱面和錐面。加強(qiáng)箍3先由鋼板卷焊成短筒節(jié)(對(duì)接焊接接頭經(jīng)100％超聲檢測(cè)或者射線透照檢測(cè)合格)，在加工與外層半球形封頭相配合的圓柱面和錐面。
如圖2所示，本實(shí)用新型兩封頭接管2和筒體接管5上連接有放空管15、氫氣阻火器14，在放空管15上連接有防靜電接地裝置16，兩封頭接管2和筒體接管5與放空管15連接處連接有氫氣傳感器12、信號(hào)顯示和報(bào)警儀13。
放空管15、封頭接管2和筒體接管5為滿足壓力容器要求的鋼管。氫氣傳感器12、信號(hào)顯示和報(bào)警儀13可按要求選購。
本實(shí)用新型加強(qiáng)箍設(shè)置在半球形封頭端部，并與鋼帶和半球形封頭焊接。雙層半球形封頭的厚度按強(qiáng)度要求確定，兩層的厚度基本相同。在工作壓力下，即使內(nèi)半球形封頭因裂紋擴(kuò)展等原因，導(dǎo)致內(nèi)層泄漏，外半球形封頭也能承受工作壓力的作用。繞帶筒體由薄內(nèi)筒、鋼帶層和外保護(hù)殼組成。在工作壓力下，繞帶筒體的失效形式為“只漏不爆”。健康診斷系統(tǒng)由氫氣傳感器、信號(hào)顯示和報(bào)警儀、放空管等組成。一旦繞帶筒體或雙層半球形封頭發(fā)生氫氣泄漏，報(bào)警系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報(bào)警，以提醒及早采取安全措施，并將氫氣排放到安全的地方。
權(quán)利要求1.一種多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐，其特征在于，它具有兩雙層半球形封頭，在雙層半球形封頭上設(shè)有大接管(1)，在兩雙層半球形外封頭(9)上設(shè)有封頭接管(2)、加強(qiáng)箍(3)，在兩雙層半球形內(nèi)封頭(10)端部上焊接有薄內(nèi)筒(7)，在薄內(nèi)筒(7)繞有鋼帶層(6)，鋼帶層(6)外設(shè)有外保護(hù)殼(4)，外保護(hù)殼(4)和鋼帶層(6)與加強(qiáng)箍(3)之間設(shè)有斜面焊縫(8)，外保護(hù)殼(4)上設(shè)有筒體接管(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐，其特征在于，所述的兩封頭接管(2)和筒體接管(5)上連接有放空管(15)、氫氣阻火器(14)，在放空管(15)上連接有防靜電接地裝置(16)，兩封頭接管(2)和筒體接管(5)與放空管(15)連接處連接有氫氣傳感器(12)、信號(hào)顯示和報(bào)警儀(13)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多功能全多層高壓氫氣儲(chǔ)罐，它包括雙層半球形封頭、接管、加強(qiáng)箍、繞帶筒體和健康診斷系統(tǒng)。加強(qiáng)箍設(shè)置在半球形封頭端部，并與鋼帶和半球形封頭焊接。雙層半球形封頭的厚度按強(qiáng)度要求確定，兩層的厚度基本相同。繞帶筒體由薄內(nèi)筒、鋼帶層和外保護(hù)殼組成。健康診斷系統(tǒng)主要由氫氣傳感器、信號(hào)顯示和報(bào)警儀、放空管等組成。本實(shí)用新型為高壓氫氣儲(chǔ)罐，具有承壓、抑爆抗爆、缺陷分散、健康狀態(tài)在線診斷等多種功能，結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)效率高、使用安全，可以為不同條件下的高壓氫氣運(yùn)輸及儲(chǔ)存提供高效而經(jīng)濟(jì)的固定式高壓氫氣儲(chǔ)罐或者移動(dòng)式高壓氫氣儲(chǔ)罐。
文檔編號(hào)F17C13/00GK2811735SQ200520012779
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者鄭津洋, 徐平, 葉曉茹, 開方明, 陳瑞, 朱國輝 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)