专利名称：气体容装装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小型的气体容装和供气装置，特别是使用者便于携带的气体容装和供气装置。
为了提高压力气体容装容器的便携性，通常需要使容器强度高而重量轻。在生产圆柱形压力容器，如气体分离器，高压气瓶或类似产品时，采用绕内壳的附加绕组是一个既能增加强度又能减轻重量的技术。当加压时，这种结构所受到的周向应力要远大于轴向应力，采用的附加绕组承受了大部分的周向载荷，从而使基圆柱的设计只考虑轴向应力，这就使减轻重量有很大潜力。通常这种绕组是由具有高抗拉强度的金属丝构成。最近复合材料技术的发展使我们能在树脂基体中使用纤维缠绕的复合层。
环形的压力容器是一种代替圆柱形的可选择几何形状。现已知道可在金属或复合内环形壳的环形容器上附加缠绕金属线或树脂基体的纤维复合材料，例如在英国专利申请2110566中已有描述。与未经缠绕的环形壳结构相比，可减轻重量。在进行复合缠绕的情况下，生产会复杂化，因为传统的缠绕设备不适于在缠绕过程中使用树脂粘接。很难保证纤维完全被树脂基体浸湿。并且在传统的树脂基体纤维复合结构中，未完全的浸湿的纤维构成了薄弱区域。
本发明的一个目的是提供一种基于环形压力容器的重量轻的小型气体容装和供气装置，压力容器带有能减轻重量的纤维附加缠绕层，它可以避免在向环形结构上缠绕树脂基体纤维复合材料时在生产中遇到的困难。
根据本发明，一种气体容装和供气装置包括一个带有供气口并能容装压力气体的气体储存容器，在第一端部能与供气口相连以通过第二端供气的供气装置，以及能控制供气速度的控制装置，其中气体储存容器是个环形的压力容器，它包括一个金属的环形壳，其表面缠绕有拉伸载荷作用于其上的高抗拉强度的非金属纤维层上，纤维基本上与环形外壳的经线方向对齐。
纤维缠绕层和金属壳都用于承受载荷。在简单的圆柱形情况下，这种结构在经线方向受到的压力要比垂直于围绕环面经线圈方向受到的压力大许多。纤维将只承受经向载荷的一部分，因此它是基本上绕经线方向缠绕的，而不是象英国专利申请2110566中现有技术的复合层那样，是环绕环面斜纹交叉缠绕的。金属壳承受剩下的经向载荷和垂直于经线的全部载荷。由于采用缠绕层来承受较多的经向载荷，使得金属壳的设计可采用较低的载荷系数，这比只采用金属结构能使容器更轻。
本发明提供了一种轻型的，具有环型外形的小型压力气体储存容器，这两个特点都可提高便携性。由于环状几何形状与相同体积的圆柱形相比具有较小的内径，因此它的外形轮廓扁平。这种形状特别适用于储藏在需要扁平外形处，或扛在人的背上，因为它在使用中在背负者的后面突起较小。环形的外形也适用于用人的背部背负，因为它能更好地与背部曲线吻合。这种紧凑的外形意味着即使使用者还需要一些类型的背带来背负罐子，但与传统的圆柱形装置相比，通常更简单，更轻快，从而可能带着背部固定板来工作，而以前则必需有至少一个较大的从背部可装的圆柱形气瓶。能装着背部固定板进行工作是在降低总重量和减小装置在背负者后面突起距离之外的另一个因素，两者都有助于增加便携性。环面的扁平外形使它可盛放在一个合适的袋子或囊中，这样当仍需要机械约束时，能提供较大的便携性。
环状外形产生的另一个优点是在环面的内壁上做一个供气装置的接头，从而可提供某种保护，并能降低由于外部冲击而产生剪切的可能性。为此，供气孔最好位于环面的内壁上。供气装置可永久与外壳相连，但为了更容易储存和能够更换气体容器，气体供气孔最好包括能与供气装置实现可拆卸连接的装置，以及一个闭合阀门，来防止由于供气装置脱落而造成的气体泄漏。
采用缠绕层的另一个特别的优点是由在环面内侧上的缠绕纤维层的厚度的加厚带来的。附加缠绕层承受了较大一部分作用在环面内侧上的经向载荷，环面内侧是整个经向载荷最大的地方。这使得在较高载荷区不必显著增加金属厚度，结果是，包括基本上为圆形经向截面的环面和基本上相同壁厚的金属壳提供了具有最小多余金属重量的近于优化的压力容器。可在产品中采用一些简化措施。然而应当理解，圆形横截面不是影响本发明的本质因素，本发明还可采用具有非恒定曲线的环形容器，它具有非圆形的径向和/或横向部分，这种形状可能更适用于本发明的应用场合。
用于缠绕的合适材料包括混合在热固性或热塑性基体中的聚合物纤维，玻璃纤维，碳纤维或陶瓷纤维，可在缠绕之前将热固化树脂加入到纤维中预浸，并在缠绕后成形。具有足够柔韧性的高级浸渍纤维束可与热塑性树脂共同使用，以进行缠绕操作，例如将热塑性纤维与构造纤维混合，或将热塑性粉末附着在构造纤维上。不管采用什么样的方法来加入热塑性材料，复合体都要在高温及压力之下进行后续的固化。在所有情况下，纤维都绕环形容器经线方向对齐。
然而，由于本发明是在沿经线方向的附加层中采用了纤维，并只在该方向承载，因此就有可能完全不需要基体，或者至少对于大部分承载厚度来说只是表层得到保护。在本发明的这种无基体优选特征中，与由缠绕传统纤维和基体复合材料的壳体构成的压力容器相比，没有基体可以减轻重量，并且不再要求在生产过程中工艺必须适合纤维基体材料的湿度，这样就简化了缠绕过程。
本发明的这种干绕法无基体特征对纤维选择的出发点是，选择那些其使用在热固性和热塑性树脂基体复合材料中是熟知的纤维。用于纤维缠绕的材料要求有高拉伸强度。这种材料必须在缠绕和使用过程中由于磨损产生的强度损失很小，这样就不再需要基体材料来起到以前的抗磨损和保护作用。类似地，它的强度必须不再与纤维长度紧密相关(称为长度/强度效应)，这样就可大大减少在断丝之间为传递载荷而对基材的需求。在本发明的这一方面，这些要求比使用玻璃纤维和碳纤维更重要。
可通过采用高拉伸强度的有机聚合纤维来克服以上问题，这些材料较少受表面缺陷的影响，并且对长度/强度的依赖性小。因此，它们在磨损破坏时不易丧失强度。在采用这种纤维的复合材料中，能沿断丝传递载荷的基体就显得不太重要了。这样，拉伸载荷承受层最好包括一层高拉伸强度聚合纤维，纤维在环形壳上基本上沿经向方向，并且，至少纤维厚度的大部分是没有基体的。为了这一目的，最好采用芳族聚酰胺纤维。
然而，预拉伸的聚合纤维易产生蠕变和应力松驰，这将导致它们在服务期内失去张力并脱落。在传统的复合材料中，由于存在基体因此可防止这种运动。为了与没有基体的本发明相配，纤维的蠕变应力松驰性能要足够低，使得纤维实际上被预紧到一定程度，在实际环境的暴露状态下，它们就能保持足够时间的拉伸力，从而固定在环状面上。
聚合纤维也会产生应力断裂，即当处于足够高的静载中时，它们最终会失效。失效的时间取决于应力和温度，可能是几十年或几百年。与本发明相关，纤维的应力断裂性能是指在所有的实际环境暴露情况下，能对纤维拉伸进行调整而不会产生应力断裂失效的容器寿命，这种纤维拉伸包括为克服蠕变问题而必需的预拉力和由于压力载荷而产生的额外拉伸。
这样就需要对纤维的性能加一个“限幅”，可在此处给缠绕加一个足够的初始拉伸，以防止蠕变造成拉伸消失而产生的移动，而不能使预拉伸过高而导致应力断裂失效。在本发明优选特征中的无基体缠绕采用了那些高拉伸强度聚合纤维，这种纤维具有这种限幅，但却省去了基体材料，而在现有技术中，这是具有缠绕复合材料的压力容器的一个基本特征。
现已发现芳族聚酰胺纤维在它们的性能中具有这种限幅，因此这种纤维特别适用于本发明的无基体特征。碳、玻璃和陶瓷纤维具有较大的上下限幅，但它们的使用却由于上述抗磨损和长度/强度效应的问题而受到限制。混合纤维包括一种或多种这些增益芳族聚酰胺，如混合的芳族聚酰胺和碳纤维，这是一种实用的折衷方案。这种芳族聚酰胺纤维可保护碳，使之免受缠绕过程中的磨损。在应用过程中，就象在芳族聚酰胺纤维中发生的应力松驰和蠕变一样，载荷逐渐传到碳纤维。这在设计中很有价值，因为芳族聚酰胺纤维接近它的应力断裂极限。
很显然，环形壳中的开口不能被缠绕。为了设计方便，气体容器会带有一个加厚的内壳区域，而不缠绕供气口区域。然而，一条用于环形壳的最可能的生产线是将两个弧形槽焊在一起，在这种情况下，由于加厚区被焊在容器中，交叉焊接会导致一些结构问题。
为了克服这些困难，可在附加缠绕之前在环形壳的孔的上面加上环状或部分环状的凸缘，该凸缘包括一外表面用于接收一层经线方向的纤维层，还包括侧向孔和空气通道，以及在环形壳的孔和侧向孔之间设置的连接通道。这种结构无需改变供气口附近壳的厚度，可使纤维基本上缠在环形壳的整个表面上。
凸缘最好是部分环形，它带有的月牙形部分可减小边缘的不连续性。凸缘可很方便地被焊在壳上，最好是偏离环面的中心面，以避免同环向焊缝交错，这会导致潜在的薄弱点。还需要诸如聚四氟乙烯带之类的外部润滑，以避免在月牙形尖端的凯夫乐(Kevlar)磨损。
用混合纤维缠绕的另一个优越之处是通过加入高模量碳纤维来提高缠绕的强韧性，从而使附加缠绕层区的经向强韧性(即杨氏模量与厚度的乘积)与非附加缠绕层区大致相配，从而减小由于强韧性的不连续所产生的应力。
这种无基体附加缠绕层最好覆有保护涂层。这可以部分补偿与传统的纤维复合缠绕中基体相比所缺乏的外界保护，特别是保护纤维，使之免受能对纤维强度产生负面影响的可见光或紫外辐射(特别是附加缠绕层采用优选的芳族聚酰胺纤维)，能将湿气与绕线隔离，并能防止磨损。涂层可采取保护弹性层的最简单形式来覆在缠绕层纤维上，可以是油漆。另一方面，可将一种不可渗的涂层覆在缠绕层纤维上，绕着该涂层再缠另一层纤维，其上有适当的树脂。这样缠绕层就具有传统树脂基体复合材料的外部特性，而整体特性却取决于缠绕层，因此它的本质机械特性与带有此处详细描述附加优点的本发明的干绕无基体优选特征保持一致。
对纤维的缠绕拉伸需要细心控制，以确保拉伸高到足能防止附加缠绕层的松驰和由于时间的推移在纤维中发生的诸如应力松驰和蠕变之类的易滑现象。但又不能高到导致纤维应力断裂的程度。此外，缠绕需要过度拉伸，从而在金属壳上施加预置压应力，这样可提高壳的压力屈服极限。
在缠绕中，卷绕张力最好是发生变化的，从而在成品中产生均匀载荷分布。在缠绕过多层之后，外层不但向金属壳施加压力载荷，而且对内纤维层也有压力载荷。如果保持恒定的卷绕张力并且附加缠绕得足够深时，这将导致内层失去张力，从而当它们在使用中受到压力负荷时，不能承受全部载荷。这种方法随着卷绕的不断进行会降低卷绕张力，从而使拉伸负荷在整个绕制容器中沿整个附加缠绕的纤维均匀分布。然而对于薄壁容器，变化缠绕张力就不太重要了。
根据本发明，采用附加缠绕层可以选择失效方式，这样对于一个给定的压力容器样品可选择更好的模式。当纤维卷绕过多时，会产生环向断裂之类的失效，也就是说，经过由垂直于经向的应力所产生的经向裂纹。由于纤维附加缠绕层的缺陷，先产生环向失效，这就是由经向应力所产生的垂直于经向的裂纹。在后一种情况中，还可以有另一种选择，这就是通过变化环面的厚度来产生一个薄弱区。
对于金属壳来说，为了满足保证强度的同时又能减轻重量的要求，优选使用铝及其的合金，最优选的是钛和钛合金，尽管也能采用钢和其它金属，但这特别应用于本发明对重量要求较低的部件中。
为了保证稳定的供气，控制机构最好包括一个调压器，这调压器最好是两级调压器。
本发明的一个特殊应用是在带有压缩气体储存容器的供氧设备，包括供吸气体(氧气O2/惰性气体混合物，空气等)容器，呼吸面罩和与供气口的第二端部相连的使用者操纵的阀门。环状外形便于携带，设计要求紧凑轻巧是本发明设备的重要因素。在本发明的实施方案中，通过把供气装置连到环的内侧位置上从而起到的保护，显然是很有价值的。
本发明的实施方案将仅参照附图进行说明，其中
图1是根据本发明的供氧设备压缩气体储存容器的透视图；图2是图1容器通过供气孔附近的横截面图；图3是双级调压器和与图1和2的供气孔相连的面罩的横截面图；图4是根据本发明的供氧设备中压缩气体储存容器另一实施方案的透视图；图5是通过平行于它的轴和供气孔附近的图4中容器的截面图；图6是供气孔另一个实施方案的透视图；图7是图6中容器通过供气孔附近的横截面图；图8是适于与图6和7的供气孔相连的接头适配器的透视图；图9是通过图6和7的供气孔附近的经向截面图；图10是通过供气孔附近载荷分布加固板的经向截面图。
图1表示的是用于根据本发明的供氧设备的环形气罐，它带有可拆卸的供气装置，该装置处于分离状态。环形内罐2的容积为9升，设计压力为207bar(21.1Mpa)，由6061铝合金制成，可以很方便地由两个曲面槽焊在一起。罐2的经向圆周和横截面的总直径为400mm，内孔直径为128mm。罐2可以是由，例如，两块曲面槽焊在一起。环形面的侧壁为恒定的壁厚6.5mm。罐2绕有Kevlar-49TM纤维(聚对苯甲酰胺纤维)4，从环面的内部算起，附加缠绕层的厚度为2.5mm(这与环面外部的较厚度有关，这种厚度是上文提到的环状几何外形中所固有的累积效应造成的)，只有一点例外，所剩下的外壳9的一小部分未被缠绕，以便能接入调压器接头8。缠绕技术并不是本发明的关键之处，可以使用标准设备和技术来把材料缠到环形芯上，这是本领域技术人员所熟知的，例如采用在生产诸如环状铁心变压器和电阻箱之类的线绕式电气元件中的，通过最简便的调整就可容下未缠绕区9。这种设计使得当容器加压大约一半的经向载荷由缠绕层4承载时，余下的经向载荷和所有与经向垂直的载荷由铝壳2来承载。
纤维层4带有能起到环保作用的涂层，该涂层是将弹性聚胺酯涂层6涂到纤维缠绕层4表面来形成的。图1仅表示了涂层6的一部分，为更好的表示里面的缠绕层4，其余部分已被移开，但在使用中，涂层6是涂在整个缠绕层上的。
气体容装装置需要有一个无缠绕区9的加厚内壳区域，从而可以插入调压器接头8。如图2中所示，其中的横截面部分是沿靠近调压器接头处的。由于该区域未被缠绕，最优的设计则要求内侧10的金属要比环面外侧的厚一些，从而可以承载由于环状外形而造成的更高载荷。为了达到这一目的，壁厚将从基本的6.5mm加厚至外壁12上的大约10.5mm和内壁14上的15mm。非缠绕区要求尽可能的小，以减少对压力容器来说是多余的重量，在这种情况下，非缠绕区限制在环面弧度α为34°。如图2所示，应在过渡区逐渐过渡，以尽量减小由于KevlarTM的相对低强度而造成的强度不连续效应，否则会导致多余应力。作为另一个或其它特征，缠绕层中可与KevlaTM一起加入强度更高的碳纤维，以使缠绕和非缠绕区域的经向强度更接近，并可进一步降低不连续应力。
调压器接头部件8是采用标准的M18，长25mm，带有内螺纹14，以便于调压器和相联的供氧管嘴或面罩以及相关设备相连，相关的设备未连上，因此在图中未示出。在这种未连上的设备中，所示的气体容器由单向阀15密封。代为替代方案，可将一个隔离阀插入M18螺纹14中将调压器接头8设置在环面的环形内部可以使设计更紧凑，并且当装上调压器并使用时，也可起到某种保护作用。
图3是可拆卸调压器的局部剖视图，这种调压器可插入图1和2中的气罐，从而可将气压从储存压力降低到外界压力。与M18连接件8相配合的螺纹接头21将调压器与气罐相连。该连接件的插入使密封阀15打开，这样供给调压器腔室23的气体就由可转动控制阀25来控制了。所用的调压器是弹簧加载型的活塞27。然后气体经由供气管28穿过使用者操纵的控制阀29流向面罩30。
应当理解当优选的是两级调压器时，本发明适用于带有不可拆式连接供氧设备的气罐，不论它是否有调压器。
图4表示的是根据本发明的压力容器的另一种实施方案。具有类似于上述例子的外部尺寸的环形内罐31由钛合金Ti-6Al-4V制成。该罐的设计容量为6升，工作压力为300bar(31.65Mpa)。罐31的经向圆周和横截面总直径为340mm，内直径为112mm，基本壁厚为3.2mm。
先在罐上缠一层可覆盖的碳纤维环氧树脂预浸处理，这种预浸处理是以相互对齐的条状涂在罐31上的，这样纤维就基本上与经向垂直，这样在标准的固化和硬化之后，就形成了一个在该方向上能承受一定量载荷且排列好的复合涂层32。可用与前述例子中相似的方法用Kevlar49TM纤维34来缠绕罐。由于部分环向载荷是由碳纤维复合层32而不是金属承载，这样就可进一步的显著降低重量。在设计中需要注意避免层32中加厚区域处的应力集中，以保证过渡区大到足以使有效载荷转移到复合层32中。在图5中表示了两种可替换的方案(a)其中在罐上进行锥形边的预浸处理，以形成逐渐收缩的过渡区；(b)其中采用多层预浸处理36，以形成一个阶梯状的过渡区。再在干燥的绕组34上涂上一层环保涂层37。然而应当理解，可覆盖的预浸处理概念不是附加缠绕铝合金设计或附加缠绕钛合金设计的本质特征。
图6～9涉及的是供气孔的另一种实施方案。
可用两块弧形“槽”焊在一起来组成等壁厚的环状外壳41。壳上焊有凸缘42，该凸缘带有能与环形壳壁中的孔44相通的空气通道43。凸缘最好从环面的中心面偏置，以避免与环形焊缝相交，这将导致潜在薄弱环节。然而从操作的角度考虑(例如由于把接头设在环的内侧面达到的保护作用)，仍要求不要把压力孔放的离中线太远。
采用与前述例子中相似的方法把Kevlar 49TM纤维46缠到罐上，先将凸缘42的两侧缠好，然后分别缠绕凸缘的顶部。这种罐就被完全缠好，而不再需要在供气孔附近采用加厚部分了。
为保护纤维46，需在上面涂一层表面涂层48。
为了与气体调压器相连，使用了一种整体式接头(如图8所示)。将伸出部分53插入凸缘42中的通孔43，这样孔50就与环形壳壁中的孔44对齐。橡胶密封圈54可进行气密连接，气体可经由通孔51流到带有调压器接头的孔52处，该孔可以是M18或其它标准螺纹配合设计，这可以使调压器与相联的呼吸管嘴或面罩以及相关设备之间的连接变得更方便(如图3所示)。
本实施方案可从简化容器的制作，并且可以避免由于加厚区焊到容器时相交焊缝所导致的结构问题。孔的尺寸可根据为内部维修目的所插入内窥镜之需，而不是根据所需要空气孔的尺寸来决定。
图9表示的是在采用附加缠绕之前凸缘42的优选几何尺寸。为了缠绕起作用，要在所有的点上采用正曲率，这样作用在壳41上的是向内的压力。因此凸缘42需要采用长月牙形，尽可能使其外形轮廓能构成椭圆的一部分。凸缘的大部分主要受压，因此可以铸模或塑压。因此复杂的形状不会带来问题。月牙状可作整体造型，或也可分别造型，然后再焊在一起。
当月牙形穿过环面上的环形焊缝时，并不要求进行不间断的焊接。实际上如果将一个焊接部件刚性连接到膨胀壳上会导致焊缝中的高应力，导致一个潜在的疲劳失效。然而如果月牙形在所有的点上都不进行牢固地连接就可能需要“润滑”，例如使用聚四氟乙烯层或尼龙56，以避免它沿壳的滑动(因而还能避免其它可能的疲劳失效源)。另一种方法是采用一系列点焊(未示出)，其中有应力释放槽(用来降低切向强度)，但这种方法由于会导致更多的热影响区而具有潜在的缺陷。
为避免在月牙形尖端所造成的Kevlar磨损。还需要外部润滑，例如使用聚四氟乙烯带，在本例子中，外部润滑是一层聚四氟乙烯带58。
剩余的结构问题是当将压力容器设计成任何形状时，还需要考虑到初始的失效不是发生在结点，凸缘等处，而是在容器结构中通常为均匀的部位。在这种情况下，能达到一致并且可预计的断裂压力。在预计的设计中，可知沿环形焊缝的过量Kevlar会导致失效，在这种情况下，很可能的失效方式是由于环向压力所导致的经向断裂。
事实上，环面中被焊缝围绕的(小)孔和热影响区恰巧是最可能发生初始失效的地方。
解决这个问题的可行方法是，将金属片或复合材料粘到环面的内表面上。这种设计将传递足够的载荷(大约为总量的10～15％)，来消除热影响区中的预失效。
改变图6到9的实施方案所述的生产顺序，就是先把凸缘焊到其中一个槽上，然后将小片敷到与凸缘相对的槽面的内侧上。将两个槽焊在一起，从而形成环面，再象通常那样进行缠绕。
小片的尺寸部分地取决于接近环形焊缝的程度和允许使用粘接剂温度，可选择环氧树脂粘接剂，适用于大约170℃，或bismaleide胶膜粘合剂(适用于约300℃，但并不是一种有效的粘合剂)。
图6到9的后月牙形整体的构思已经应用于压力接头的制造，与此同时还可使整个环形表面都是由缠绕层来支撑的。图10中所示的另一种方法认为将有一些未被支撑的区域，并试图使它们的弱化效应尽量减小。
特别针对高强度金属薄壳来说，裸露区是一个麻烦。壳的局部加厚是不需要的，因为它使生产复杂化，并导致应力集中和可能的疲劳失效源(当坚固的部件刚性地连到膨胀壳上时就会发生)。图10的实施方案采用了一种载荷扩散板来取代裸露区，图10a表示的是在导入管61处沿扩散板的截面图，图10b是远离导入管的截面图。
板62的曲线与环状外壳64的曲线相一致，板62具有一个孔和角边，孔可以套装导入管61，在没有缠绕层66的地方，板在裸露区中还有额外的支撑。板应是松驰地联接的，并且当环面膨胀时可在其上滑动。可采用一个润滑膜来帮助实现这一目的。
板将会受到高剪切和弯曲载荷，因此就要求足够厚并且要选用适当的材料。通常，纤维复合体不适于承载面外剪切载荷。最好选择各向同性金属，来满足装配或连接。在这种情况下，获得均匀断裂压力的可能性就会增加，它的特点是具有低离差系数。
当考虑附加缠绕层的环形压力容器时，无论是图6到9的后月牙形整体设计还是图10的载荷扩散板，应知道最先的失效理论上是由于环形载荷的作用(这种设计是要用过多的附加缠绕层来克服由于经向载荷而产生的失效)。所预期的失效会以绕环面最小圆周经向断裂的形式出现。在环形方向，最弱的地方将位于焊缝和/或绕压力入口的热影响区，即或者是支撑物或者是导入管。
为避免这种失效而采用的局部加厚是不必要的，原因如上所述。载荷扩散板对能导致失效的膜载荷来说是不起作用的。
一种可行的解决办法是将薄金属片附在环绕焊缝的环形表面上。CFRP是理想的方法，使用这些片的技术已在有关复合材料修复的SMC操作中说明。当绕焊缝的强度损失不太大时，所需材料的厚度可以很小，可能不到0.5mm。质量所造成的不利可减至最小。
加强片的概念适用于图6到9中后月牙形整体构思或是图10中载荷扩散板中的任一个。在前一种情况中，附加厚度在空间最大的区域所引起的不利之处最小。而在后一种情况中，小片则需在扩散板的下面工作，这样，它就有足够的厚度压力强度来支撑挤压载荷了。
权利要求
1.一种气体容装和供气装置，包括一个带有供气口的能容装压力气体的气体储存容器，在第一端能与供气口相连以通过第二端供气的供气装置，以及能控制供气速度的控制装置，其特征在于，气体容器是一个环形的压力容器，该容器包括一个金属的环形壳，壳的表面上缠有高抗拉强度非金属纤维的拉载荷承受层，环形壳上的纤维基本上沿经向对齐。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，供气孔位于环面的内侧面上。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，供气孔包括能对供气装置进行可拆卸连接的装置和当拆卸供气装置后能防止漏气的密封阀。
4.按照任一前述权利要求所述的装置，其特征在于，环形壳包括一个基本上为圆形经向截面的环面，并且该环面基本上等壁厚。
5.按照任一前述权利要求所述的装置，其特征在于，承受拉伸载荷的层包括一层高抗拉强度的聚合纤维，环形壳上的纤维基本上沿经向对齐并且至少纤维厚度的大部分是没有基体的。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，纤维包括芳族聚酰胺。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，承受拉伸载荷层是由相互交错的混合纤维构成的，这种混合纤维包括芳族聚酰胺纤维与至少是碳纤维，玻璃纤维或陶瓷纤维中的一种的结合。
8.按照任一前述权利要求所述的装置，其特征在于，纤维缠绕需要过度拉伸，以便向金属壳上作用压应力。
9.按照任一前述权利要求所述的装置，其特征在于，生产外壳的材料是由铝及其合金和钛及其合金组成的组中选择出的。
10.按照任一前述权利要求所述的装置，其特征在于，气体储存容器具有在供气孔区域不加缠绕的加厚内壳区。
11.按照权利要求1到9任一个所述的装置，其特征在于，一环形或部分环形的凸缘缠绕层下面的环形壳的孔上，该凸缘的外表面有经向的纤维缠绕层，该凸缘还包括侧孔和空气通道，从而在环形壳的孔和侧孔之间设置了一个连接通道。
12.按照权利要求11所述的装置，其特征在于，凸缘是带有月牙形截面的部分环形。
13.按照任一前述权利要求所述的装置，其特征在于，控制装置包括一个压力调节器。
14.按照任一前述权利要求所述的装置可被装在具有能将该装置放在人的背部以便于携带的装置的小帆布袋中。
15.基本上参照附图中的图1和图2并且如前所述的装置。
16.基本上参照附图中的图4和图5并且处前所述的装置。
17.基本上参考附图中的图6到图9并且如前所述的装置。
18.包括任一前述权利要求所述的便于携带气体容装和供气装置的供氧装置，其特征在于，压力气体容器作为一个供氧气体容器，它还包括一个呼吸面罩和一个与供气孔第二端相连的使用者可调的控制阀。
全文摘要
一种气体容装和供气装置,包括一个可容装压力气体并具有一供气孔(8)的气体储存容器(1),供气孔(8)可与供气装置连接,以便供应气体,该装置还包括一个能控制供气速度的控制装置,其中气体容器是一个环形压力容器,它包括一个金属环形外壳(2),在其表面上缠有由高抗拉强度非金属纤维(4)构成的承受拉伸载荷层,环形外壳上的纤维基本上沿经向对齐。文中还说明了利用上述装置的便于携带的供氧装置。
文档编号F17C1/06GK1202960SQ9619855
公开日1998年12月23日 申请日期1996年9月25日 优先权日1995年9月23日
发明者J·库克, B·J·里查斯 申请人:英国国防部, 生命维持工程有限公司