专利名称：多功能全多层高压氢气储罐的制作方法
技术领域：
本发明属于压力容器领域，尤其涉及一种多功能全多层高压氢气储罐。
背景技术：
面对日益严重的能源危机，氢能以其高燃烧效率、燃烧产物洁净、易于低成本储存和运输以及用途多样化、储量丰富等突出优点，将成为人类未来的主要能源之一。高压储氢技术具有储氢容器结构相对简单，压缩氢气的制备能耗较少，成本较低，氢气压缩(灌装)速度快，能耗较低等优点。因此，目前国内外都把高压储氢技术，作为氢能综合利用的一个主要发展方向。高压氢气的运输和储存需要各种安全可靠、经济合理、经久耐用的高压氢气储罐。
目前，高压氢气储罐一般采用两端带凸形的钢制无缝压缩氢气储罐。储罐由经过100％无损检测的无缝钢管加工而成，没有焊缝，材料通常为高强钢。由于结构上的原因，这种储罐存在以下不足(1)无抑爆抗爆功能，钢的抗拉强度和屈服强度越高，有利于储罐壁厚减薄，重量降低，但其韧性往往下降。因若腐蚀、疲劳及材料性能劣化(如氢脆)等原因导致储罐突然破裂，会导致所储存的氢气排到周围环境中，引起中毒、窒息或燃烧爆炸事故；(2)健康状态诊断困难，只能靠定期检验来确定储罐的安全状况，难以对储罐健康状况进行在线诊断；(3)容积受到限制，大容量时泄漏点增加，按美国机械工程师学会锅炉压力容器第VIII篇第1册附录22“整体锻造容器”的规定，容器的内直径不得超过610mm，再加上无缝钢管长度的限制(一般在9m以内)，最大容积为2577L，绝大多数无缝压缩氢气储罐的容积为640-1781L。氢气储存量大时，往往需要多台储罐通过管架组合后并联使用，增加了氢气的泄漏点。
中国专利ZL 95 223014.3提供了一种全双层中、低压力容器，其筒体和封头均为厚度大致相等、焊接接头错开的双层结构，内外层筒体壁厚之和为6-40mm，不适用于高压氢气储存。中国专利ZL 97 249860.5提供了一种带加强箍半球形封头结构的高压容器，半球形封头上没有健康诊断系统接口，难以对封头进行健康状态诊断。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有承压、抑爆抗爆、缺陷分散的多功能全多层高压氢气储罐。
它具有两双层半球形封头，在双层半球形封头上设有大接管，在两双层半球形外封头上设有封头接管、加强箍，在两双层半球形内封头端部上焊接有薄内筒，薄内筒绕有钢带层，钢带层外设有外保护壳，外保护壳和钢带层与加强箍之间设有斜面焊缝，外保护壳上设有筒体接管。
两封头接管和筒体接管上连接有放空管、氢气阻火器，在放空管上连接有防静电接地装置，两封头接管和筒体接管与放空管连接处连接有氢气传感器、信号显示和报警仪。
本发明具有承压、抑爆抗爆、缺陷分散、健康状态在线检测等功能，结构合理、生产效率高、使用安全等优点。
图1是多功能全多层高压氢气储罐示意图，图中大接管1、封头接管2、加强箍3、外保护壳4、筒体接管5、钢带层6、薄内筒7、斜面焊缝8、外半球形封头9、内半球形封头10。
图2是健康诊断系统示意图，图中多功能全多层高压氢气储罐11、氢气传感器12、信号显示和报警仪13、氢气阻火器14、放空管15、防静电接地装置16。
具体实施例方式
如图1所示，多功能全多层高压氢气储罐具有两个双层半球形封头，在双层半球形封头上设有大接管1，在双层半球形外封头9上设有封头接管2、加强箍3，在两双层半球形内封头10端部上焊接有薄内筒7，薄内筒7绕有钢带层6，钢带层6外设有外保护壳4，外保护壳4和钢带层6与加强箍3之间设有斜面焊缝8，外保护壳4上设有筒体接管5。
大接管1与双层半球形封头通过角接或者对接焊接接头连接，管径根据工艺要求确定。薄内筒7通常由钢板卷焊而成，其厚度一般为筒体总厚度的1/6～1/4。钢带层6由多层钢带组成。钢带为宽80～160mm、厚度4～8mm的热轧扁平钢带。钢带以相对于容器环向15～30°倾角逐层交错进行多层多根预应力缠绕，每根钢带的始末两端斜边用通常的焊接方法与由双层封头和加强箍共同组成的斜面相焊接。外保护壳4为厚3～6mm的优质薄板，以包扎方式焊接在钢带层6外面。双层半球形封头由厚度相近的内外层钢板经冲压等方法成型。
外层半球形封头9端部有与加强箍3相配合的圆柱面和锥面。加强箍3先由钢板卷焊成短筒节(对接焊接接头经100％超声检测或者射线透照检测合格)，在加工与外层半球形封头相配合的圆柱面和锥面。
如图2所示，本发明两封头接管2和筒体接管5上连接有放空管15、氢气阻火器14，在放空管15上连接有防静电接地装置16，两封头接管2和筒体接管5与放空管15连接处连接有氢气传感器12、信号显示和报警仪13。
放空管15、封头接管2和筒体接管5为满足压力容器要求的钢管。氢气传感器12、信号显示和报警仪13可按要求选购。
本发明加强箍设置在半球形封头端部，并与钢带和半球形封头焊接。双层半球形封头的厚度按强度要求确定，两层的厚度基本相同。在工作压力下，即使内半球形封头因裂纹扩展等原因，导致内层泄漏，外半球形封头也能承受工作压力的作用。绕带筒体由薄内筒、钢带层和外保护壳组成。在工作压力下，绕带筒体的失效形式为“只漏不爆”。健康诊断系统由氢气传感器、信号显示和报警仪、放空管等组成。一旦绕带筒体或双层半球形封头发生氢气泄漏，报警系统立即发出声光报警，以提醒及早采取安全措施，并将氢气排放到安全的地方。
权利要求
1.一种多功能全多层高压氢气储罐，其特征在于，它具有两双层半球形封头，在双层半球形封头上设有大接管(1)，在两双层半球形外封头(9)上设有封头接管(2)、加强箍(3)，在两双层半球形内封头(10)端部上焊接有薄内筒(7)，在薄内筒(7)绕有钢带层(6)，钢带层(6)外设有外保护壳(4)，外保护壳(4)和钢带层(6)与加强箍(3)之间设有斜面焊缝(8)，外保护壳(4)上设有筒体接管(5)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能全多层高压氢气储罐，其特征在于，所述的两封头接管(2)和筒体接管(5)上连接有放空管(15)、氢气阻火器(14)，在放空管(15)上连接有防静电接地装置(16)，两封头接管(2)和筒体接管(5)与放空管(15)连接处连接有氢气传感器(12)、信号显示和报警仪(13)。
全文摘要
本发明公开了一种多功能全多层高压氢气储罐，它包括双层半球形封头、接管、加强箍、绕带筒体和健康诊断系统。加强箍设置在半球形封头端部，并与钢带和半球形封头焊接。双层半球形封头的厚度按强度要求确定，两层的厚度基本相同。绕带筒体由薄内筒、钢带层和外保护壳组成。健康诊断系统主要由氢气传感器、信号显示和报警仪、放空管等组成。本发明为高压氢气储罐，具有承压、抑爆抗爆、缺陷分散、健康状态在线诊断等多种功能，结构合理、生产效率高、使用安全，可以为不同条件下的高压氢气运输及储存提供高效而经济的固定式高压氢气储罐或者移动式高压氢气储罐。
文档编号F17C13/00GK1715730SQ200510050470
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月27日 优先权日2005年6月27日
发明者郑津洋, 徐平, 叶晓茹, 开方明, 陈瑞, 朱国辉 申请人:浙江大学