压力容器系统和方法
【专利说明】压力容器系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年9月24日提交的、申请号为61/881,877且发明名称为“用于压力容器系统和方法的机械接头(MECHANICAL JOINT FOR PRESSURE VESSEL SYSTEM ANDMETHOD)”的美国临时专利申请以及2014年I月13日提交的、申请号为61/926，862且发明名称为“用于压力容器系统和方法的空气遏制阀杆帽和膜片式静压节流器(AIR STEM CAPAND DIAPHRAGM HYDROSTATIC RESTRICTOR FOR PRESSURE VESSEL SYSTEM AND METHOD)”的美国临时专利的权益，上述申请的完整内容为了所有目的通过引用合并于本文中。
【背景技术】
[0003]压力容器或压力罐通常在工业和民用加压水系统中用作用于储存水的储罐。然而，压力容器也用于储存和输送处于一定压力下的其它液体、蒸气和气体。压力容器通常与包括栗送装置的供给源相连接。压力容器在低需求时期无需开启栗送装置即可供给处于一定压力下的水。对于较高需求的时期，压力容器可以在不妨碍满足需求的同时允许栗持续运行推荐的最小时期。为了使压力容器以该方式作用，当水被栗送到容器中时，包含在容器中的处于一定压力下的空气被压缩。当更多的水进入容器时，会导致压力上升，并且栗将在预定的感测压力下关闭。该循环将不再重复，直到需求将容器压力降低到预定的低感测压力为止，这将会打开栗以再填充压力容器。
[0004]典型地，压力容器包括由金属制造的两个互补的杯形部分，其需要组装(例如，焊接到)布置在两个罐部分的内部的金属夹环。压力容器还可以包括阀杆，所述阀杆典型地布置在容器的上部分中以便测量压力容器内部的空气压力。阀杆经常由帽覆盖以防止干涉或损坏阀杆。典型的压力容器相对昂贵，并且在制造上是劳动力密集和时间密集的。而且，金属压力容器会由于外部环境暴露而腐蚀，这会导致压力容器和水系统的退化。这样的退化会导致非期望的结果如容器泄漏。
[0005]常规压力容器还包括将容器分成两个部分的分离袋或可变形膜片。膜片将容器的一个部分中的气体与容器的另一部分和系统的其余部分中的水分离。气体部分预充填有处于一定压力下的气体，以使得膜片根据另一部分中的水的体积的变化而移位以增加或减小气体部分的体积。空气阀延伸通过容器的一个端部，并且入口孔和出口孔设在容器的另一端部处以便与水系统流体连通。当水被栗送到容器中时，袋或膜片由进入的水向上推压。
[0006]另外，分离袋或膜片通常以两种方式之一附连到压力容器。第一，分离袋在周边密封到或以另外方式通常在组装接缝处附连到压力容器的侧壁。第二，压力容器可以包括当故障时能够去除和替换的可去除单元(包括分离袋)。两种布置都具有优点和缺点。附连到或在周边密封到侧壁的膜片型分离器的主要优点在于膜片可以由相对较重规格的塑料或橡胶材料构造，并且可以成形为符合容器的横截面或者以消除拉伸的方式成形。然而，该布置涉及在压力容器的配合半部之间以及在容器的侧壁与膜片之间提供耐压密闭式密封件的问题。出于经济性的考虑，已经尝试将容器半部之间的密封件以及膜片与侧壁之间的密封件组合成单个组件。然而，该布置尚未完全成功并且可能导致容器泄漏。此外，这些附连布置通常涉及容器的外部上的突出凸缘和夹紧件，它们会干扰到(例如，使用细丝缠绕过程)螺旋地缠绕容器以获得额外加强的尝试。
[0007]一种已知系统公开了用于液压气动细丝缠绕压力容器的分流罐封盖和膜片组件。该组件包括第一和第二杯形塑料罐内衬，其具有扁球形端部部分和终止于圆柱形开口部分中的圆柱形侧壁部分。提供环以便将开口部分联结和密封在一起，从而形成密封容器并且将膜片安装在罐内以将罐的内部分成可变体积的室。然而，安装环和膜片是独立元件，其可能无法在压力容器的第一和第二杯形塑料罐内衬之间以及在容器的侧壁与膜片之间提供耐压密闭式的密封。
[0008]另一已知系统公开了与栗送系统一起使用的水压力罐。水压力罐包括一对罐部分，其具有匹配的、由组装凸缘围绕的敞开端部。组装凸缘带有匹配螺栓孔以使得该对罐部分可以由螺栓联合。具有同心圆形波纹的膜片的周缘夹紧在组装凸缘之间。因此，允许膜片在任一方向上从压力罐内的中间位置膨胀。然而，组装凸缘向外突出超过压力罐的外表面并且可能会干扰到(例如，使用细丝缠绕过程)螺旋地缠绕容器以获得额外加强的尝试。
[0009]另外，如果遇到气动压力的损失，膜片典型地不受限制地在压力罐内移动，导致压力罐变为完全充满水。例如，该非期望状况可能是O形环有缺损、阀杆故障或阀杆帽磨损的结果。已经尝试将膜片式节流器以及膜片与侧壁之间的密封件组合成单个组件。然而，该布置尚未完全成功并且会导致罐的故障和泄漏。
[0010]此外，常规阀杆和阀帽组件不延伸超出或少量地延伸超出压力容器的顶部，使得难以接近阀杆以检查容器压力。另外，常规压力容器经常包括覆盖阀杆的阀帽以及覆盖阀杆和阀帽组件的独立极片帽。各种帽组件可能相对昂贵并且在制造上是时间密集的。而且，常规阀杆由于各种帽组件中的不适当密封机构而倾向于随着时间的流逝形成缓慢泄漏，这可能导致容器的错误加压。
[0011 ]所以，希望提供一种非金属容器组件，其会不影响被保持在容器中的水的品质或口味并且不会在腐蚀性环境中随着时间的流逝而退化。也希望提供一种具有内部膜片的非金属容器组件，其无缝地安装和插置在水室和气体室之间以将水与加压气体分离并且提供容器内衬之间的可靠密封。此外，希望提供一种非金属、膜片型的容器组件，其能够利用玻璃纤维缠绕张力机械地锁定在一起并且能够耐受通常与容器组件关联的内部压力。
[0012]也希望提供一种容器组件，其提供接近阀杆以便检查容器压力的便利性，同时在运输和正常使用期间保护空气遏制阀杆免于损坏。也希望提供一种容器组件，其将空气遏制阀杆与阀杆隔离以抑制空气泄漏，并且保护空气遏制阀杆免受碎片影响。此外，希望提供一种膜片型容器组件，其将支撑环和静压节流器组合成一个部件，所述部件提供膜片接头连接件上的压缩并且限制膜片的液压运动，由此在正常使用期间允许液压压力或气动压力自由地通过压力容器。
【发明内容】
[0013]本发明的一些实施例提供一种用于压力容器的接头系统，所述接头系统包括第一罐内衬，所述第一罐内衬具有第一周向侧壁以及从所述第一周向侧壁偏移以形成第一外环形凹部的第一端部部分。所述接头系统还可以包括第二罐内衬，所述第二罐内衬具有第二周向侧壁以及从所述第二周向侧壁偏移以形成第二外环形凹部的第二端部部分。波纹膜片可以将所述压力容器分成相对于彼此密封的一对室并且可以定位在所述第一罐内衬和所述第二罐内衬之间。H形环可以具有第一周向凹槽和第二周向凹槽。所述第一周向凹槽可以配置成接收所述第一罐内衬的第一端部部分，所述第二周向凹槽可以配置成接收所述第二罐内衬的第二端部部分。玻璃纤维卷绕物可以张紧地围绕所述第一罐内衬和所述第二罐内衬并且可以配置成将所述第一罐内衬和所述第二罐内衬锁定在一起。
[0014]本发明的其它实施例提供一种用于压力容器的接头系统，所述接头系统包括第一罐内衬，所述第一罐内衬具有第一周向侧壁以及从所述第一周向侧壁偏移以形成第一外环形凹部的第一端部部分。所述接头系统还可以包括第二罐内衬，所述第二罐内衬具有第二周向侧壁以及从所述第二周向侧壁偏移以形成第二外环形凹部的第二端部部分。用聚合材料包覆成型的H形环可以具有第一周向凹槽和第二周向凹槽。在另一实施例中，H形环可以被包括在所述接头系统中而不采用聚合材料的包覆成型。所述第一周向凹槽可以配置成接收所述第一罐内衬的第一端部部分并且所述第二周向凹槽可以配置成接收所述第二罐内衬的第二端部部分。玻璃纤维卷绕物可以张紧地围绕所述第一罐内衬和所述第二罐内衬并且配置成将所述第一罐内衬和所述第二罐内衬锁定在一起。
[0015]本发明的另一实施例提供一种用于压力容器的接头系统，所述接头系统包括第一罐内衬，所述第一罐内衬具有第一周向侧壁以及与所述第一周向侧壁竖直对准的第一端部部分。所述接头系统还可以包括第二罐内衬，所述第二罐内衬具有第二周向侧壁以及从所述第二周向侧壁偏移的第二端部部分。所述第二端部部分可以具有第一面向外环形凹槽和第二面向外环形凹槽。波纹膜片可以将所述压力容器分成分成一对室，这一对室相对于彼此密封并且具有外壁部分以与所述第一罐内衬和所述第二罐内衬卡接配合在一起。所述外壁部分可以包括第一面向内周向凸部，所述第一面向内周向凸部接合所述第一面向外环形凹槽以提供密封。第二面向内周向凸部可以接合所述第二面向外环形凹槽以提供密封，从而使得所述外壁部分竖直地定位在所述第一罐内衬的第一端部部分和所述第二罐内衬的第二端部部分之间。
[0016]本发明的又一实施例提供一种将罐内衬部分联结在一起以用于压力容器系统的方法。所述方法包括提供第一罐内衬，所述第一罐内衬具有第一周向侧壁以及从所述第一周向侧壁偏移以形成第一外环形凹部的第一端部部分。可以提供第二罐内衬，所述第二罐内衬具有第二周向侧壁以及从所述第二周向侧壁偏移以形成第二外环形凹部的第二端部部分。具有波纹膜片的H形环可以被包覆成型并且包括第一周向凹槽和第二周向凹槽。在另一实施例中，可以提供H形环而不采用聚合材料的包覆成型。所述第一周向凹槽可以接合所述第一罐内衬的第一端部部分，并且所述波纹膜片可以定位在所述第一罐内衬和所述第二罐内衬之间以将所述压力容器分成相对于彼此密封的一对室。所述第二周向凹槽可以接合所述第二罐内衬的第二端部部分，并且所述第一罐内衬和所述第二罐内衬可以用玻璃纤维卷绕物张紧地围绕以将所述第一罐内衬和所述第二罐内衬锁定在一起。
[0017]本发明的其它实施例提供一种用于压力容器的帽系统，所述帽系统包括具有第一端部部分和第二端部部分的空气遏制阀杆。所述空气遏制阀杆轴向地延伸通过所述压力容器的圆形凹部。所述空气遏制阀杆的第一端部部分和第二端部部分均具有外螺纹。所述帽系统还包括具有内螺纹的阀帽，所述内螺纹配置成接合所述空气遏制阀杆的第一端部部分的外螺纹。垫圈定位在所述阀帽的内部并且配置成密封所述空气遏制阀杆和阀帽内的空气。外帽覆盖所述压力容器的圆形凹部并且具有从所述外帽的中心部分向下延伸的中空腔。所述中空腔具有与所述阀帽大体相同的形状，并且所述阀帽配置成锚固到所述外帽。
[0018]本发明的其它实施例提供一种用于为压力容器系统所用的空气遏制阀杆加帽的方法。所述方法包括将带内螺纹的紧固件插入在所述压力容器系统的圆形凹部内形成的阀限位器的孔中。可以提供具有带外螺纹的第一端部部分和第二端部部分的空气遏制阀杆。所述空气遏制阀杆的第二端部部分与所述带内螺纹的紧固件