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(rao)氣(qi)瓶
纏繞(rao)(rao)(rao)氣(qi)(qi)瓶的(de)(de)(de)發(fa)展始(shi)于(yu)20世紀(ji)50年(nian)代的(de)(de)(de)美國,是基(ji)于(yu)火箭發(fa)動機復合(he)材料(liao)殼(ke)體(ti)技術(shu),在金屬殼(ke)體(ti)表面纏繞(rao)(rao)(rao)玻(bo)璃纖(xian)維增強環(huan)氧樹脂基(ji)復合(he)材料(liao)。20世紀(ji)70年(nian)代,美國國家(jia)航(hang)空(kong)航(hang)天技術(shu)轉向(xiang)民用商業市場,美國運輸部批準(zhun)纏繞(rao)(rao)(rao)氣(qi)(qi)瓶,采用玻(bo)纖(xian)和凱夫拉纖(xian)維生產環(huan)纏繞(rao)(rao)(rao)氣(qi)(qi)瓶。20世紀(ji)80年(nian)代,其(qi)他有關國家(jia)批準(zhun)纏繞(rao)(rao)(rao)氣(qi)(qi)瓶用于(yu)商業市場,呼吸器(qi)成為(wei)(wei)纏繞(rao)(rao)(rao)氣(qi)(qi)瓶的(de)(de)(de)最(zui)大市場。20世紀(ji)90年(nian)代,壓縮天然氣(qi)(qi)車用纏繞(rao)(rao)(rao)瓶成為(wei)(wei)民用領域(yu)復合(he)氣(qi)(qi)瓶的(de)(de)(de)主要市場之一。
2000年(nian)纏(chan)(chan)繞瓶技(ji)術(shu)(shu)引(yin)進(jin)我國,近20年(nian)來,我國纏(chan)(chan)繞氣(qi)(qi)瓶的研制技(ji)術(shu)(shu)也取得很大(da)的進(jin)步,部分產(chan)品(pin)性能也達(da)到了(le)國際(ji)先進(jin)水(shui)平,但(dan)是相比國外發達(da)國家,目前我國纏(chan)(chan)繞氣(qi)(qi)瓶標(biao)(biao)準相對缺乏(fa),纏(chan)(chan)繞氣(qi)(qi)瓶產(chan)品(pin)研發和設計缺少(shao)標(biao)(biao)準規范。
在民用(yong)領域,纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)主要包(bao)括:壓(ya)(ya)縮(suo)氣(qi)(qi)(qi)體和液化氣(qi)(qi)(qi)體用(yong)纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)、車(che)用(yong)壓(ya)(ya)縮(suo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)、呼吸氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)等。而目(mu)前(qian)車(che)用(yong)壓(ya)(ya)縮(suo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)具(ju)有(you)較大(da)的(de)(de)(de)(de)市場份額(e),應用(yong)車(che)用(yong)壓(ya)(ya)縮(suo)天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)是(shi)替代(dai)石油(you)資(zi)源的(de)(de)(de)(de)新能源政策,有(you)效降低汽車(che)的(de)(de)(de)(de)尾氣(qi)(qi)(qi)排放(fang)所造(zao)(zao)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)污染。在保(bao)證氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)性能的(de)(de)(de)(de)前(qian)提下,開發纏繞(rao)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)低成(cheng)(cheng)本制(zhi)造(zao)(zao)技術是(shi)氣(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(ping)企業快(kuai)速發展的(de)(de)(de)(de)主要途徑,低成(cheng)(cheng)本生產技術包(bao)括原材料、金屬內襯(chen)成(cheng)(cheng)型工藝、纖(xian)維樹脂復合工藝和質量控制(zhi)等方(fang)面。
二(er)、拖車氣瓶(ping)
隨著工業和科學技術的(de)(de)(de)(de)(de)發展,工業發達國家已在(zai)(zai)(zai)20世紀(ji)60年代就開始打破采(cai)用(yong)中(zhong),小容積氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)運(yun)(yun)(yun)輸方(fang)式(shi)(shi),而(er)采(cai)用(yong)充氣(qi)(qi)(qi)(qi)量較大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)容積鋼(gang)(gang)質無(wu)縫(feng)(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。他們將幾個或(huo)十幾個大(da)(da)(da)(da)容積鋼(gang)(gang)質無(wu)縫(feng)(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)頭部連通(tong)在(zai)(zai)(zai)一(yi)起(qi)井組(zu)裝(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)框架(jia)里。放在(zai)(zai)(zai)拖(tuo)車上(shang)運(yun)(yun)(yun)送(song)(song)氫、氧、氮(dan)、氦等永(yong)久氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti),通(tong)常作為儲罐(guan)用(yong)給用(yong)戶(hu)供氣(qi)(qi)(qi)(qi)。這種車為載(zai)重(zhong)半(ban)拖(tuo)車,其名稱(cheng)叫作管(guan)(guan)(guan)(guan)式(shi)(shi)拖(tuo)車(tube trailer)。拖(tuo)車上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)稱(cheng)為管(guan)(guan)(guan)(guan)式(shi)(shi)拖(tuo)車氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)(trailer tube)。而(er)帶有(you)框架(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)裝(zhuang)(zhuang)在(zai)(zai)(zai)一(yi)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping),又叫作集(ji)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)(guan)(guan)(guan)束(skid)。集(ji)裝(zhuang)(zhuang)管(guan)(guan)(guan)(guan)束既可以放在(zai)(zai)(zai)拖(tuo)車上(shang)運(yun)(yun)(yun)送(song)(song),也可放在(zai)(zai)(zai)船上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)裝(zhuang)(zhuang)箱里運(yun)(yun)(yun)送(song)(song)。運(yun)(yun)(yun)送(song)(song)到指定地(di)點后。還可將其從拖(tuo)車上(shang)卸下(xia),放在(zai)(zai)(zai)地(di)面上(shang)做儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐(guan)用(yong)。這種采(cai)用(yong)大(da)(da)(da)(da)容積鋼(gang)(gang)質無(wu)縫(feng)(feng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式(shi)(shi)大(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)提高了(le)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)的(de)(de)(de)(de)(de)經濟性和安全性。采(cai)用(yong)一(yi)輛(liang)拖(tuo)車運(yun)(yun)(yun)送(song)(song)的(de)(de)(de)(de)(de)天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)。大(da)(da)(da)(da)約需要6輛(liang)裝(zhuang)(zhuang)載(zai)量5t的(de)(de)(de)(de)(de)汽車才(cai)能(neng)(neng)完成。由此(ci)可見(jian).采(cai)用(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan)式(shi)(shi)拖(tuo)車裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)可大(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)提高運(yun)(yun)(yun)輸效率。降低搬運(yun)(yun)(yun)費用(yong)。同時(shi)采(cai)用(yong)管(guan)(guan)(guan)(guan)式(shi)(shi)拖(tuo)車裝(zhuang)(zhuang)運(yun)(yun)(yun)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)大(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)減少了(le)單個氣(qi)(qi)(qi)(qi)瓶(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)數量,其不(bu)安全的(de)(de)(de)(de)(de)因素和發生事故的(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)(neng)性也相應降低。表(biao)8-8是新興能(neng)(neng)源(yuan)裝(zhuang)(zhuang)備Φ711mm×6mm管(guan)(guan)(guan)(guan)加長捆綁(bang)車的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)關數據。
三、儲(chu)氣(qi)井用氣(qi)瓶
傳(chuan)統上的儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)多用油套管作為(wei)儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)容器,然而,現(xian)(xian)有技(ji)術中的儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)結構(gou)存在(zai)以下缺(que)點:儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)罐(guan)(guan)體在(zai)25MPa作用下會產(chan)生彈(dan)性拉伸變形(xing)(xing),當儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)罐(guan)(guan)體與井(jing)壁間(jian)的環形(xing)(xing)空(kong)間(jian)封固質量存在(zai)問(wen)(wen)題時,由于封固面的摩擦(ca)阻力(li)不(bu)足(zu)以抵(di)抗筒體彈(dan)性變形(xing)(xing)產(chan)生的作用力(li),就會引發井(jing)體上竄(cuan)。此外,當儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)的罐(guan)(guan)體罐(guan)(guan)壁出(chu)(chu)現(xian)(xian)裂紋、穿孔等現(xian)(xian)象時,會引起“井(jing)下泄漏(lou)”,一旦出(chu)(chu)現(xian)(xian)這種情況,很難采(cai)取(qu)補救措施,整個儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)只能(neng)(neng)報廢處理。氣(qi)(qi)瓶(ping)式(shi)新型儲(chu)(chu)氣(qi)(qi)井(jing)就能(neng)(neng)解決上竄(cuan)問(wen)(wen)題,并且在(zai)出(chu)(chu)現(xian)(xian)“井(jing)下泄漏(lou)”問(wen)(wen)題時,能(neng)(neng)方(fang)便提出(chu)(chu)氣(qi)(qi)瓶(ping)進行維修(xiu)甚(shen)至(zhi)更(geng)換(huan)。見圖(tu)8-18和圖(tu)8-19所示(shi)。