[發明專利]一種空間利用率高的壓力容器

在審

• 申請號: 201410528901.8
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104406037A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 孟令松
• 申請（專利權）人: 孟令松
• 主分類號: F17C1/02
• 分類號: F17C1/02;F17C13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種空間利用率高的用于儲存各種高中低壓流體(氣體和液體)所使用的壓力容器，(以下簡稱氣箱)和應用該氣箱制成的各種氣動設備和壓力容器，如氣動船、氣動潛艇、氣動飛機、氣動車、方形液化氣罐等。該氣箱可由地球上已有的和將來出現任何金屬和非金屬材料的一種或一種以上的材料制成，具體可制成鐵板的、鋼板的、超高強度鋼板的及其它各種合金板的。應用于氣動車包括：氣動轎車、氣動摩托車、氣動自行車、氣動公交車、氣動火車(氣動軌道列車)、氣動地鐵列車、氣動飛行車、氣動三輪車、各種氣動貨運和客運車輛、各種氣動專用車輛等。方形流體壓力容器新技術，還可應用于各種高中低壓車用運輸容器，如天然氣罐和液化石油氣灌等。

現在國際上許多國家都在試驗用碳纖維制作的氣瓶，作為氣動車的超高壓儲能裝置。如我國某大學的氣動車就在車上安裝了6個50升的碳纖維氣瓶，總容積為300升，壓力為300公斤，由于現在的碳纖維氣瓶只能做成兩端為球面，中間為圓柱狀的和球體的形狀，所以這六個50升的碳纖維氣瓶放在轎車里要相當大的空間，要做成一個三百升的也放不下，有的是將碳纖維氣瓶放在車的后備箱里，有的是放在車頂上，有的是提高車的底盤高度安裝氣瓶。包括法國MDI在內的世界各國現在的氣動車使用的超高壓氣瓶只能做成圓形的，而本發明打破了世界各國的錯誤認識世界首創方形氣箱、方形氣箱組以及把車架的無效重量轉化為氣箱的有效容積的獨特方式。人們認為高壓容器無法做成其它形狀，這樣的超高壓容器一個50升的瓶就要占用100升的空間才能放下，并且多個瓶之間無法形成牢固穩定的鏈接。這樣的碳纖維氣瓶受到撞擊，變形時壓力會倍增，其增加值取決于氣瓶撞擊瞬間的凹陷程度，所以這樣的氣瓶要留有足夠的抗壓強度，用以防止其達到爆破點爆炸。而以車架替代氣箱方法已將整個氣箱分散到整車的各部分的每一根拆子，前后方為主要撞擊吸能區(該區域也可不用于存儲氣體)，比較集中的部分若干個氣箱體組合在車子碰撞不到的部分，外側拆子即使碰撞發生半米甚至更大的凹陷也不會使壓力成倍增加，僅有百分之幾的增加，因為該部分的容積僅為總容積的幾十分之一。每個拆子間有微孔連接通氣，一般撞擊只會變形而不會漏氣，萬一有一處或幾處碰撞泄漏其微孔便自動限制其它相聯空間的氣體以設定的安全流量流出，從而保證安全。另外該氣箱還可配備安全閥和保險快等裝置。另外由于碳纖維氣瓶所使用的碳纖維其價格為每公斤3000元以上，使整車成本太高！碳纖維氣瓶為同容量鋼鐵氣瓶重量的二分之一(得出這一結論時應該是把碳纖維氣瓶和最大允許應力為230兆帕每平方厘米的普通鋼板相比較得出的，因為那時還沒有能保證超高強度鋼板獲的理想焊口的理想焊接工藝，并且碳纖維氣瓶要有內膽，還要使用樹脂來將纖維粘合到一起，內膽上還要涂一層底料，有的外邊還要纏上兩層玻纖增加其耐磨性能，這些都要占重量的。如果用今天的超高強度鋼板和碳纖維氣瓶相比，其結果必然不會是這樣)，并且碳纖維氣瓶的空間利用率極低，而且它的重量是在車架基礎之上額外增加的重量。因此它的整車質量一定輕不了反而更重。而本發明之氣箱是將車駕的無用重量轉化為了氣箱有效容器使用，所以該技術之氣箱僅根據需要增加容積時，其總質量僅有部分增加，而不是碳纖維氣瓶的百分之百的重量增加。因此該專利氣箱的氣動車的整車質量完全可以低于碳纖維氣瓶氣動車的整車質量，而成本也遠低于碳纖維氣瓶氣動車，其安全系數和效率也會更高并且也不會占用車的有效空間和破壞美觀。該車續航能力更強，除不占用車的有效空間外也不必為了放氣瓶勉為其難的把車的底盤提高或者放在車頂上和后備箱里，所以他也不會破壞車的整體美感，不會增加風阻系數而影響效率。普通鋼板的屈服強度為230兆帕每平方厘米，但近年來高強度鋼板在很多地方均已投入使用，現在我國的高強度鋼板其強度已有超過2000兆帕的產品。由于資訊不全很可能現在世界上已有屈服強度超過3000兆帕的鋼板啦。即使現在沒有將來也會出現的。以下是部分鋼板強度的參數：HY100屈服強度910mpa/平方厘米HY80屈服強度560～665mpa/平方厘米HSLA115屈服強度800mpa/平方厘米NM450屈服強度1250mpa/平方厘米40CrNi2SiMovA屈服強度1670mpa/平方厘米18Ni(250)屈服強度1570mpa/平方厘米G99屈服強度1520mpa/平方厘米G50屈服強度1660mpa/平方厘米300M屈服強度1862mpa?Aemet100屈服強度2172mpa(經濟型剛)濃縮鈾離心分離機旋轉筒體用馬氏體時效鋼，使用強度達到2450MPa。但合金元素含量高致使馬氏體時效鋼的成本增高。下面我們就以國產D406A鋼板為例其價格為20元以上每公斤，按25元每公斤，300M為15元每公斤(碳纖維每公斤3000元以上)其價格為碳纖維成本的120分之一，并且該氣箱萬一損壞后仍還可修復，而碳纖維氣瓶只要損壞就報廢是一次性的產品。G99和G50為國產經濟型剛。備注：D406A鋼板用氬弧焊、等離子焊、真空電子束焊可以得到滿意焊縫。向大型城市公交車其原始車架內部長寬高構成的的容積就可達兩點五個立方米以上，采用該技術最適合不過啦！只要在車架上應用方形管狀氣箱的技術就可以啦！也可通過增加拆子和在每個座位下增設氣箱的方法進一步增加容量。