專利名稱：多功能全多層高壓氫氣儲罐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于壓力容器領域，尤其涉及一種多功能全多層高壓氫氣儲罐。
背景技術：
面對日益嚴重的能源危機，氫能以其高燃燒效率、燃燒產(chǎn)物潔凈、易于低成本儲存和運輸以及用途多樣化、儲量豐富等突出優(yōu)點，將成為人類未來的主要能源之一。高壓儲氫技術具有儲氫容器結構相對簡單，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。因此，目前國內(nèi)外都把高壓儲氫技術，作為氫能綜合利用的一個主要發(fā)展方向。高壓氫氣的運輸和儲存需要各種安全可靠、經(jīng)濟合理、經(jīng)久耐用的高壓氫氣儲罐。
目前，高壓氫氣儲罐一般采用兩端帶凸形的鋼制無縫壓縮氫氣儲罐。儲罐由經(jīng)過100％無損檢測的無縫鋼管加工而成，沒有焊縫，材料通常為高強鋼。由于結構上的原因，這種儲罐存在以下不足(1)無抑爆抗爆功能，鋼的抗拉強度和屈服強度越高，有利于儲罐壁厚減薄，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尥蝗黄屏?，會導致所儲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，只能靠定期檢驗來確定儲罐的安全狀況，難以對儲罐健康狀況進行在線診斷；(3)容積受到限制，大容量時泄漏點增加，按美國機械工程師學會鍋爐壓力容器第VIII篇第1冊附錄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)無縫壓縮氫氣儲罐的容積為640-1781L。氫氣儲存量大時，往往需要多臺儲罐通過管架組合后并聯(lián)使用，增加了氫氣的泄漏點。
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、焊接接頭錯開的雙層結構，內(nèi)外層筒體壁厚之和為6-40mm，不適用于高壓氫氣儲存。中國專利ZL 97 249860.5提供了一種帶加強箍半球形封頭結構的高壓容器，半球形封頭上沒有健康診斷系統(tǒng)接口，難以對封頭進行健康狀態(tài)診斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，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罐。
它具有兩雙層半球形封頭，在雙層半球形封頭上設有大接管，在兩雙層半球形外封頭上設有封頭接管、加強箍，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，鋼帶層外設有外保護殼，外保護殼和鋼帶層與加強箍之間設有斜面焊縫，外保護殼上設有筒體接管。
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、信號顯示和報警儀。
本發(fā)明具有承壓、抑爆抗爆、缺陷分散、健康狀態(tài)在線檢測等功能，結構合理、生產(chǎn)效率高、使用安全等優(yōu)點。


圖1是多功能全多層高壓氫氣儲罐示意圖，圖中大接管1、封頭接管2、加強箍3、外保護殼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罐11、氫氣傳感器12、信號顯示和報警儀13、氫氣阻火器14、放空管15、防靜電接地裝置16。
具體實施例方式
如圖1所示，多功能全多層高壓氫氣儲罐具有兩個雙層半球形封頭，在雙層半球形封頭上設有大接管1，在雙層半球形外封頭9上設有封頭接管2、加強箍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外設有外保護殼4，外保護殼4和鋼帶層6與加強箍3之間設有斜面焊縫8，外保護殼4上設有筒體接管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。鋼帶以相對于容器環(huán)向15～30°傾角逐層交錯進行多層多根預應力纏繞，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箍共同組成的斜面相焊接。外保護殼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端部有與加強箍3相配合的圓柱面和錐面。加強箍3先由鋼板卷焊成短筒節(jié)(對接焊接接頭經(jīng)100％超聲檢測或者射線透照檢測合格)，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，本發(fā)明兩封頭接管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、信號顯示和報警儀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、信號顯示和報警儀13可按要求選購。
本發(fā)明加強箍設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展等原因，導致內(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、信號顯示和報警儀、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，報警系統(tǒng)立即發(fā)出聲光報警，以提醒及早采取安全措施，并將氫氣排放到安全的地方。
權利要求
1.一種多功能全多層高壓氫氣儲罐，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有大接管(1)，在兩雙層半球形外封頭(9)上設有封頭接管(2)、加強箍(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)外設有外保護殼(4)，外保護殼(4)和鋼帶層(6)與加強箍(3)之間設有斜面焊縫(8)，外保護殼(4)上設有筒體接管(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多功能全多層高壓氫氣儲罐，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)、信號顯示和報警儀(13)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能全多層高壓氫氣儲罐，它包括雙層半球形封頭、接管、加強箍、繞帶筒體和健康診斷系統(tǒng)。加強箍設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、鋼帶層和外保護殼組成。健康診斷系統(tǒng)主要由氫氣傳感器、信號顯示和報警儀、放空管等組成。本發(fā)明為高壓氫氣儲罐，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，結構合理、生產(chǎn)效率高、使用安全，可以為不同條件下的高壓氫氣運輸及儲存提供高效而經(jīng)濟的固定式高壓氫氣儲罐或者移動式高壓氫氣儲罐。
文檔編號F17C13/00GK1715730SQ200510050470
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月27日 優(yōu)先權日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 申請人:浙江大學