CN104204649A - 压力容器以及用于将压力容器支承在船舶上的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于CNG的海运的压力容器(10)包含适合于接纳并且容纳CNG的容器主体，以及用于使所述CNG的至少一部分隔热的缓冲以及隔热材料的外层(202)。所述隔热材料(202)与所述容器主体不同。例如，它是泡沫材料。还可以提供结构材料的刚性或半刚性外皮或裙部(204)以在所述缓冲以及隔热材料(202)的外侧上与所述缓冲以及隔热材料的至少一部分接触，以便使得所述压力容器(10)能够被支承在船舶(301)等等上的所需位置中。

Description

压力容器以及用于将压力容器支承在船舶上的设备
技术领域
本发明涉及压力容器并且涉及用于压力容器的船载支承设备，例如包含用于将压力容器以期望的构造或位置固持在船、船舶或另一形式的运载工具(尤其是水上运载船)上的结构元件的设备。确切地说，本发明涉及用于压缩天然气(CNG)的海运的压力容器及其支承设备。
背景技术
天然气是通常在天然水下储层中发现的宝贵的天然资源。天然气可以从此类储层中提取，并且随后在船舶、船等等上运输到陆地上。本发明涉及此类运输，其中天然气采用CNG的形式。
还设想陆上应用，例如从天然地下储层中的提取以及运输。
CNG是天然气的一种形式，所述形式使得商业上可变量的天然气被容纳并且储存在船舶或船上以及陆上运输的卡车上可获得的有限空间内。各种不同形式的压力容器(即由不同材料制成并且具有不同大小、形状和/或附属特征的压力容器)可以用于运输此CNG。在水上，更大且更多的压力容器可布置在一起，因为船舶可能明显大于道路上行驶的运载工具以及火车。尽管如此，本发明仍适用于所有这些运输形式。
CNG压力容器大体上经设计以操作直至特定的最大内部安全工作压力。如果超过这些内部最大压力，那么会损害安全性。此外，即使在此类最大内部安全工作压力的界限内，容器内部的压力波动也是不希望的，因为容器内部的压力波动可能在容器壁中产生循环应力并且这会导致疲劳型损害或故障。
当在运载工具上、并且特别是船或船舶上运输时，CNG压力容器上将会受到来自支承装置的外部力，所述支承装置用于将压力容器支承、固持或固定到运载工具上的适当位置中，例如在船舶的甲板上、在船舶的储存隔室内或在船舶的船体内。此类支承力与内部CNG压力诱发的应力一起形成在给定容器壁中产生的应力的总量。这对于较大、较高且相对较重的压力容器尤其适用，因为此类压力容器需要被非常牢固地紧固。
作用在船载CNG压力容器上的外部支承力，以及因此在压力容器的壁中产生的总应力可能因为船舶在水上的振荡(纵摇、横摇以及偏航)而进一步加剧(例如，因波浪所致)，并且在极端情况下(例如，由于风暴状况)，这些另外的力可能非常大。例如，船或船舶的大幅横摇可能大大增加支承件对在船或船舶上运输的CNG压力容器引起的点负载(例如，托架或托罐传送的点负载)。
通过支承件施加在CNG压力容器上的最大外部力取决于支承件的构造，并且还取决于船舶内压力容器的构造，并且还取决于船舶可以纵摇、横摇或偏航的角度。因此，除非正确地设计，否则在极端天气或海洋条件下，压力容器可能经受外部负载或弯曲力矩，由于在船舶上的压力容器中的一者或多者的应力集中，所述外部负载或弯曲力矩可能导致弯曲破坏或屈曲。这也可以适用于火车、飞机以及道路车辆。
发明内容
本发明的一个目的是减轻上述风险。
根据本发明的一个方面，提供一种包含用于运输CNG的压力容器的装置，所述容器包含适合于接纳并且容纳CNG的容器主体，并且所述装置进一步包含在容器外部用于使容器的至少一部分隔热的缓冲以及隔热材料层，其中所述缓冲以及隔热材料与容器主体不同，使得所述缓冲以及隔热材料可以同时充当热绝缘体以及用于支承并且保护压力容器的缓冲元件。
优选地，容器用于CNG的海运，由此缓冲以及隔热材料可以同时充当热绝缘体以及用于支承并且保护在船舶上的压力容器的缓冲元件。
当天然气运输预见冷却的货物时(冷却对于给定数量的天然气减小运输压力，或对于增加数量的天然气维持给定压力)，隔热装置以及材料特别适合于CNG压力容器。
缓冲以及隔热材料可以包含选自泡沫、聚合物以及弹性体(例如橡胶)的一种或多种材料。还可以使用金属泡沫层，所述层可以是对缓冲以及隔热材料的补充或是缓冲以及隔热材料的一部分，或者所述层可以具有弹性，由此它形成缓冲以及隔热材料。
优选地，缓冲以及隔热材料是大体上均质的和/或各向同性的。优选地，缓冲以及隔热材料具有高自由/空隙体积。此类材料在缓冲以及隔离容器或其一部分方面将大体上是特别有效的。
优选地，提供结构材料的刚性或半刚性外皮或裙部以与缓冲以及隔热材料的至少一部分接触(例如，在其外部侧面上)，以便充当结构界面以与运载工具上的固持设备合作来附接或固持容器。
外皮或裙部还可以用以保护缓冲以及隔热材料。
外皮或裙部可以通过隔离结构恰当地传递以及分配负载。
CNG压力容器通常具有圆形纵向截面。它们通常采用具有端盖的圆柱或管子的形状。端盖通常具有拱顶形状。
可以提供隔热材料，其方式为使得它至少在容器主体的一个平面(即，例如容器主体的截面平面)处完全包围容器主体。隔热材料可以沿着压力容器的周界或长度延伸，或完全围绕压力容器，以便包裹至少一定空间或体积的压力容器。隔热材料可以提供成完全围绕压力容器的主要圆柱形主体延伸的环或管子的材料的形状，所述主要圆柱形主体可以完全或部分被所述环或管子覆盖。压力容器的主要部分可以因此隔离。
使用隔离材料允许储存在压力容器内部的CNG较好地被隔离，因为CNG将被隔离而不受来自几乎任何角度(例如，来自阳光直射或来自冰冷的风)的温度变化的影响。
优选地，结构材料的外皮或裙部将在隔热材料上延伸或完全覆盖隔热材料，使得可以在被外皮以及隔热材料覆盖的区域上的任何所选择的位置处与外皮以及隔热材料合作来支承压力容器。此外，完全覆盖使隔离材料更好地被外皮保护。
压力容器可以配备有用于将压力容器连接到运载工具(例如，船舶或船)的船体、底盘或框架上的支承装置，使得压力容器可以被支承在所述运载工具上的所需位置中，例如，在船上，或在船舶或船的船体中。
支承装置可以附接到结构材料的外皮或裙部上，所述外皮或裙部提供许多可能的附接位置-隔热材料与支承装置之间的直接接触理论上可能对隔热材料有损害。
为了更好地支承压力容器，支承装置可以包含环形固持器或托架。间隔开的构造的围绕隔热材料的两个环形固持器或托架，或包含若干间隔开的环的笼子也是可能的且有利的，尤其是当竖直支承压力容器时。这些环可以位于外皮或裙部之上，或可以本身就是外皮或裙部。
根据本发明的另一方面，提供一种用于将CNG压力容器支承在运载工具上的设备，所述设备包含：
用于将设备固定到运载工具上的装置；以及
用于将至少一个CNG压力容器支承在运载工具上的所需位置中的装置；
其中所述设备包含用于使至少一个压力容器的至少一部分隔热的隔热材料层，当至少一个压力容器被设备中的支承装置支承时，所述隔热材料层还构造成在设备中形成在至少一个压力容器与支承装置之间的缓冲件。
设备可以永久地固定到运载工具上。
运载工具可以是船舶或船。
所述设备可以构造成用于基本上竖直地支承压力容器。经竖直支承的压力容器通常更好地被保护而不受由运载工具的横摇、纵摇或偏航引起的支承损害的影响。
适当地，隔热材料层可以是泡沫、聚合物或弹性体(例如橡胶)中的一者或多者。这些材料通常是良好的热绝缘体并且通常提供良好的结构缓冲或减震特性。
结构材料的刚性或半刚性外皮或裙部可以***在压力容器支承装置与隔热材料的至少一部分之间。因此能够在支承装置与隔热材料之间提供一个界面。外皮保护隔热材料以防止从支承装置传送的力的作用位置处发生断裂以及破裂。
优选地，隔热材料已经至少在容器的一个截面平面上完全围绕容器延伸。
隔热材料可以具有大体上管状形状。由此，在隔热材料具有大体上管状形状的情况下，可以方便地支承压力容器，尤其是当压力容器具有与管状形状的内部大小以及形状匹配的外部大小以及形状时，例如，通常是圆柱形主体。
结构材料的外皮或裙部可以提供成在隔热材料上延伸，并且可以完全覆盖隔热材料，由此提供对隔热材料的一定程度的结构保护。
压力容器支承装置可以包含一个或多个环形支承部件。此类环形部件是特别通用的，尤其是在圆柱形压力容器的情况下。
压力容器支承装置可以包含第一支承部件，以及另一支承部件，所述支承部件中的任一者或两者都是环形的。
当提供超过一个支承部件时，这些支承部件通常将彼此间隔开，使得压力容器将被合作的两个或两个以上间隔开的支承部件支承。这对压力容器提供了额外的稳定性。
附图说明
现在将结合以下图式，仅仅通过举例更加详细地描述本发明的实施例，在所述图式中：
图1是经布置用于竖直地支承在CNG压力容器运载船舶上的根据本发明的CNG压力容器的一个实施例的示意性截面图示；
图2是在部分截面中根据本发明的第二实施例的并且竖直地支承在CNG压力容器运载船舶上的CNG压力容器的侧视示意图。图2还包含CNG压力容器的放大截面细节；以及
图3(也包含其CNG压力容器的放大截面细节)是在具有以及不具有隔热材料的缓冲套筒的情况下，同样竖直地支承在CNG压力容器运载船舶上的CNG压力容器的示意性截面图示。
具体实施方式
图1示出了具有隔热材料制成的外部护套、套筒或层202(在图1中所述外部护套、套筒或层示意性地由十字形点区域表示)的“类型3”多层CNG压力容器10，所述隔热材料在此实施例中是聚氨酯泡沫。“类型3”容器表示具有由复合、纤维强化的材料以及内部金属衬里制成的外部结构层的容器。外部复合材料提供容器的结构强度，而内部衬里提供用于容纳CNG的不可渗透层。
聚氨酯泡沫的典型的热力特性是在近环境温度下在0.02到0.04W/m·K的范围内的热导率。
隔热套筒覆盖压力容器的中心圆柱形部分，所述部分在两个端盖(第一端盖12以及第二端盖11)之间延伸。在此实施例中，两个端盖11、12都配备有其对应的孔口(例如)以用于填充或排出CNG，或用于其内部的清洁以及检查。
图1的压力容器10竖直地支承在船舶的船体或甲板301上，这意味着第一端盖12定位在压力容器的下端102处，并且第二端盖11定位在压力容器的上端101处。
上部孔口6经设计以用作检查端口，或人孔，使得检查员可以进入压力容器10的内部容积中。在此实施例中，孔口6是用于从上方进入到压力容器中的18英寸(45cm)宽的人孔。其它实施例可以具有24英寸(60cm)的人孔。人孔6优选地根据ASME(美国机械工程师协会)标准提供。人孔6具有密封或可密封盖子或其它闭合装置，从而允许密封闭合所述开口，并且当容器10不在使用时允许(例如)通过一个人通过开口/人孔爬进容器中而进行内部检查。
在本实施例中，隔热材料202并不延伸以覆盖人孔6。然而，如果需要，只要仍然能进入容器，隔热层就可以延伸以覆盖人孔，例如，通过在人孔6上提供可打开或可移除的隔热材料层。此类布置可以涵盖隔离的人孔盖子的概念。
除提供在热传递(或者热损失或者热增益)方面的隔离特性外，隔热材料202的存在也是为了提供“缓冲”。合适的材料可以是机械减震的材料，例如适合于吸收可能在压力容器与结构元件(所述结构元件在图1中示意性地由数字300表示)之间传送的冲击或振动的材料，所述结构元件例如是用于将容器支承在甲板或船体301上的适当的位置中的结构元件。
在图1中，船舶仅示意性地示出为压力容器10的锚点。
应认识到，具有合适的缓冲特性的通用材料将包括泡沫、聚合物以及弹性体(例如橡胶)，加上包括这些基本类别的材料的组合或多个这些基本类别的材料的复合材料。
由于大浪可能使压力容器大幅振荡，缓冲层202本身通常将不够稳固以在运输期间将压力容器支承在其在船上的合适位置中。设置结构支承元件300以相对于船体或甲板固持压力容器，并且结构支承元件可以是横梁、棒、杆、笼、格栅及其组合，或任何其它合适的重型构造，以便提供可以约束压力容器的结构，但通常缓冲以及隔离材料的结构不足以成为将支承元件紧固到其上的合适的结构。因此在隔离材料上提供结构外皮，如下文所论述。
如图1中可以看出，在所述实施例中仅围绕容器10的中心圆柱形部分提供缓冲以及隔热材料的管子。在替代实施例中，此类材料可以提供为“护套”以完全包围压力容器，或以便在端盖之上部分包裹，例如，以便仍留下空间用于装载以及卸载CNG)。在其它实施例(下文将描述其中的一些实施例)中，两个或多个隔热套筒可以围绕容器、沿着其长度提供，或者彼此邻接，或者沿着压力容器的长度间隔开。压力容器的圆柱形或主要部分的整个表面不必都被缓冲以及隔热材料覆盖，但留下间隙确实降低了为压力容器提供的隔热程度。然而，不必始终为压力容器提供最大可能程度的隔离。
下部孔口7是用于填充以及排空容器的入口以及出口端口。下部孔口可以是12英寸(30cm)的开口，所述尺寸是用于连接到CNG传递管道上的一个非常合适的尺寸。此孔口也将通常配备有闭合以及密封装置(例如凸缘等等)，以将CNG与外部环境隔离。
只要不损害装载以及卸载操作，隔热材料202就可以任选地覆盖开口7以及对应的压力容器端盖12。这可以(例如)利用对应于孔口7的可打开或可移除护套来实现。
在图1中，在压力容器内部提供了不可渗透的金属衬里1，所述金属衬里形成压力容器的内壁。然而，可以使用替代的CNG不可渗透的衬里材料，例如HDPE或其它树脂(这些材料用作衬里以形成“类型4”压力容器)。
根据所图示的实施例，围绕衬里1的第一纤维层2是基于碳/石墨的纤维强化聚合物。然而，可以使用替代的复合物用的强化物，例如玻璃、芳纶或金属纤维。
这个层基本上完全包裹容器(包括大部分容器末端)并且它经布置以在服务期间提供结构作用。
此层向所储存的CNG提供一定程度的隔热，但通过外部层202获得的隔热是对该隔离的补充，并且可以大大改进所述布置的隔离特性。
根据所图示的实施例，第二纤维层3也具有隔离以及保护功能。在使用中，第二纤维层可以与外部环境直接接触，例如，在图1中的端盖11、12的区域中(压力容器的圆柱形部分实际上被另外的层202、204防护)。由于第二外部纤维层在侵蚀以及海洋环境中的惰性表现，并且由于其在低热导率方面的隔离特性，第二外部纤维层3可以是聚合物或纤维强化聚合物，例如基于玻璃纤维。E玻璃或S玻璃纤维是用于第二层3的纤维成分的一种优选的纤维。
图1的压力容器10可以独立于外部组件202、204而制造，所述外部组件可以在稍后的阶段添加或安装在压力容器上。
可以利用隔热套筒202来改装不同类型的压力容器以便符合本发明。
在图1的实施例中还在隔热护套202的外部提供结构材料的外皮或裙部204(例如，细钢管)。在此情况下，裙部204是圆柱形并且其内径大体上与隔热护套的外径相同。然而，在将裙部应用到隔热套筒202上之前，裙部204的内径可以适宜地略小于隔热套筒202的外径，使得在应用到隔热套筒202上之后，可以将隔热材料202略微压缩在外部裙部204内。这会产生过盈配合。
由于此过盈配合，裙部204不能轻易地从隔热套筒上脱开或拆卸，这是合乎需要的。
外皮或裙部204的目的是提供用于到外部支承装置300上的附接的机械界面，并且还提供对内层的保护。为此目的，外皮或裙部204可以由刚性或半刚性材料制成，例如金属片或金属膜。外皮或裙部的刚性可以根据其厚度、或其结构形式，或这两者来确定。例如，肋板可以加固外皮或裙部。
如建筑领域中大体上已知，外皮204与所述支承装置300之间的附接可以用不同的方法来执行，例如通过焊接、螺栓连接、铆接等。
此处并未额外详细描述外皮204与支承装置300(所述支承装置连接到船舶301上)之间的附接方法，因为该细节不是本发明的主要特征。
重要的是，外皮或裙部204还用以保护隔热材料以防止破裂、开裂或割裂，如果隔热材料与支承装置300直接接触，那么可能发生破裂、开裂或割裂。
外皮或裙部204与隔离层202在一起形成压力容器的保护壳。此保护结构通过支承装置300连接到船舶上。因此压力容器自身未借助于常规的结构元件直接连接到支承装置300上。压力容器实际上通过其外壳连接到船舶301上，所述外壳包含裙部204以及直接支承压力容器的缓冲隔热层202。因此容器被保护不受直接约束力，并且因此在运输期间容器上的点负载较少。
缓冲以及隔热材料202确保储存在容器内部的CNG至少在一定程度上被防护，使其一定程度上不受外部环境的温度波动影响，并且它确保同时保护容器不会受到其自身的支承力影响，即，由外部支承件301施加在容器10上的力。这意味着压力容器的壁将至少在一定程度上被保护，使其不受CNG中的任何温度诱发的内部压力变化导致的可能的波动应力影响，并且不受外部支承装置301施加在容器10上的支承力的作用引起的应力影响。
缓冲202的存在意味着支承力在较大面积上平滑地分布(见图3)。在本发明的情况下，CNG压力容器因此可以有利地固持在其运载船舶上的适当位置中。如已知，恶劣天气或大浪状况至少在时间间隔期间会增加作用在CNG压力容器上的支承力的量值。因此，当这些峰值出现时，缓冲层202可以保护CNG压力容器。
另外，因为缓冲也是隔热的，所以***在压力容器与其支承装置300之间的中间结构202、204的保护功能在CNG所导致的内部压力的作用方面得到扩展。
在一些实施例中，中间结构202、204可以在船舶上提供为用于固持压力容器的支承装置的一部分。因此，在这些实施例中，独立于压力容器本身的提供而提供此类中间结构或其零件，并且运载工具与其压力容器支承结构可以与压力容器分开组装。随后，压力容器可以在稍后阶段***在运载工具中已经提供的中间保护结构中，或压力容器可以视需要而被移除以及替换，压力容器可能具有有限的循环寿命，例如，在需要或者通过进一步的测试以及认证来延长其寿命或者停用船舶或其它运输装置，或者停用每个老化的压力容器之前有1,000到4,000个装载以及卸载循环。
压力容器可能想要接地到船舶的船体、或运载工具的底盘、或中间结构的裙部上，尤其是当隔离材料不导电时。同样，裙部可能想要如此接地。这确保没有(例如)因容器与隔离材料之间的摩擦引起的静电累积，由此将不会出现火花，由于产品的可燃性质，这一点对于CNG运输来说非常重要。
图2示出了压力容器10，所述压力容器包含作为能够实现对CNG的液压或流体容纳的第一层100的内部金属衬里100，以及外部复合层200。因此，此压力容器也可以被归类在“类型3”族中。这个压力容器也是通过支承装置500竖直地支承在船舶501上(在图2中示意性地表示为锚点)，所述支承装置可以是根据先前实施例的任何常规的形式，例如金属托架等等，所述支承装置的细节在本文中并未详细规定。
在此实施例中，作为第一层100，金属衬里并不必需以此形式提供以在CNG运输期间提供结构功能，特别是在海上或海洋运输期间，或在装载以及卸载阶段期间。然而，优选的是，它应该是至少防腐蚀的。此外，它优选能够运载未处理或未加工的气体，例如，通过对此类气体不可渗透。因此，优选材料是不锈钢或某种其它金属合金。
不锈钢优选地是奥氏体不锈钢，例如，AISI304、314、316或316L(具有低碳百分比)。在使用某种其它金属合金的情况下，优选地使用镍基合金或铝基合金，例如，具有防腐蚀性的合金。
形成第一层100的金属衬里优选地仅需要足够强以耐受由容器的制造过程产生的应力，以便不会在那时自我塌陷，例如通过变得足够强以耐受在纤维缠绕过程期间施加在其上的应力。这是足够的强度，因为在CNG的加压运输期间的结构支承实际上将通过外部复合层200来提供。
使用至少一个纤维层的外部复合层200是一种纤维强化聚合物。复合层200可以是基于玻璃的，或是基于碳/石墨的，或是基于芳纶纤维的，或是(例如)基于以上材料的组合的。外部复合层用作完全包裹在第一层100外(包括容器的末端11、12)的强化物，并且它在服务期间为容器提供结构强度。
在玻璃纤维的情况下,优选地(但不限于)使用E玻璃或S玻璃纤维。
优选地,玻璃纤维具有1,500MPa或更高的建议抗拉强度和/或70GPa或更高的建议杨氏模量。
在碳纤维的情况下，优选地(但不限于)使用碳纱线，其优选地具有3,200MPa或更高的抗拉强度和/或230GPa或更高的杨氏模量。
优选地，每根纱线存在12,000、24,000或48,000根单纤维。
复合基质优选地是热固性聚合物树脂或热塑性聚合物树脂。如果是热固性树脂，那么它可以是环氧树脂。
在金属衬里(第一层100)之上制造外部复合层200优选地涉及一种缠绕技术。就较短的生产时间而言，这可以潜在地提供较高效率。此外，它可以潜在地在纤维的定向方面提供良好的精确度。此外，它可以提供良好的品质再现性。
水上CNG运输会使用大型压力容器。数十米的长度是很常见的。这些容器的尺寸以及用于制造这些容器的技术使得它们成为宝贵的资产，所述资产值得以尽可能良好的方式进行保护。
图2的压力容器110配备有用于气体装载和卸载，以及用于液体抽空的开口120(此处配备有盖子或连接器)。这个开口提供在底端112处并且它可以是用于连接到管道(例如，CNG分布(卸载-加载)管道)上的12英寸(30cm)的开口。
容器还具有在顶端(111)处的开口31并且在此实施例中，它采用人孔(30)的形式。优选地，这个开口至少是18英寸(45cm)宽的进入人孔，例如，具有可密封盖的进入人孔(或更优选地是24英寸(60cm)的人孔)。优选地，它满足ASME标准。它配备有闭合装置(31)，从而允许(例如)通过将其向下螺栓连接来密封闭合所述开口。所述开口允许(例如)通过一个人爬进容器中而进行容器的内部检查。
图2的压力容器通过两个保护衬垫404以及通过一个保护环405来保护。这些保护特征404、405中的每一者包含(上文所描述的类型的)至少一个缓冲以及隔热材料层402，所述缓冲以及隔热材料层与压力容器115的外部表面直接接触。保护特征404、405中的每一者还包含也是上文所描述的类型的结构刚性或半刚性材料的外皮或裙部406。
此第二实施例的保护特征404、405的几何形状与第一实施例的保护特征202、204的几何形状不同，但这些保护特征404、405工作的方法以及其目的基本上与第一实施例的方法和目的相同：加衬部件结合了抵抗作用在压力容器110上的外部支承力的缓冲作用与关于所储存的CNG的隔热，以便使由变化的内部压力引起的波动应力最小化，尤其是在支承的位置处。
图2中示出的实施例的第一保护特征404包含两个保护衬垫，每个衬垫沿着截面平面的一部分包围并且包裹容器，例如围绕容器的部分圆周以及长度。此实施例的第二保护特征包含外皮覆盖的隔热材料的单个环，所述环完全缠绕容器的此截面平面，即围绕整个圆周，它也具有一定的长度。
每个保护元件404、405都连接到容器的支承装置500上以便在使用中支承容器110。
同样可以提供接地部件。
图3示出了通过支承装置700竖直地支承在CNG运载船舶710上的CNG压力容器610的另一实施例(在图3中前两者仅示意性地表示)，以便具有上端611以及下端612，所述上端具有借助于闭合以及密封装置631(例如螺栓连接的凸缘631)可闭合且可密封的人孔孔口630，所述下端具有适合于连接到用于将CNG装载到压力容器610中以及用于将CNG从同一容器610中卸载的CNG管道上的下部孔口620。
图3示意性地示出了传统的支承件或传统支承的压力容器与根据本发明的支承件和/或压力容器之间的各种差异。如竖直轴线609所界定，所图示的压力容器610的右侧部分表示“现有技术”并且在图3中已经相应地标记。图3的压力容器610的左侧部分根据本发明来表示并且根据本发明通过缓冲支承件660、670来支承。上部缓冲支承件660以及下部缓冲支承件670各自包含缓冲以及隔热材料层664、674，所述层具有刚性或半刚性结构材料的外裙部662、672。隔热材料664、674以及外裙部对在容器610上通过支承装置700传送的压力/力/应力/应变的影响已经在上文说明。同样的考虑也适用于图3。然而，此处提供图3主要是为了示出在现有技术与本发明之间在压力容器上的局部力、压力以及变形分布上的差异。
在右侧上，图3的压力容器示意性地表示为通过两个常规的上部以及下部支承件650、651来支承。上部支承件650朝向压力容器610的上端611定位，且下部支承件651朝向容器的下端612定位。与本发明的支承件一样，传统的支承件650、651可以具有不同的几何形状。已知的几何形状是一个环。例如，在图3中，钢环可以是支承件650，所述环围绕压力容器610的上部部分611的水平截面平面包围压力容器610。
压力容器通过两个支承件650、651牢固地固持在船舶上的适当位置中。将容器支承在其在船舶上的适当位置中所必需的总支承力分布在两个支承件650、651之间，并且对于每个支承件，力分布在容器610与支承件之间的较小接触面积上。因为压力容器610以及支承件650都由结构材料制成(或者，因为在容器与现有技术支承件650、651中的每一者之间不存在提供机械顺从性的层)，所以压力容器将局部经受相对较高的局部外部支承压力、力、应力或应变，见图3中的箭头655，所述箭头表示此类局部的相互作用。提供更宽的支承件650、651将减少局部压力655的量值，但因为由于压力容器610与其现有技术支承件之间的刚性联接导致压力容器与每个支承件650、651之间的接触将主要沿着管线或较小面积发生，所以局部的相互作用仍将在较小面积上达到峰值。
压力容器610的对应的“变形区域”655，即在故障之后经受可能的较高变形的压力容器的区域，示出为紧邻下部支承件651。此变形将是压力容器自身的变形。
在左侧上，相比而言，压力容器610示意性地表示为通过根据本发明的支承件660、670来支承。每个支承件660、670包含减震以及隔热材料的内层664、674，以及用于将支承件660、670连接到将压力容器支承在船舶710上的支承装置700上的结构刚性或半刚性膜的外层662、672。假设总支承力与通过图3的右侧的传统支承件650、651传送到容器610上的力相同，那么在此情况下我们具有作用在与加衬支承件660、670接触的压力容器666的表面上的局部接触压力、力、应力或应变667的更宽且更平滑的分布。当利用此发明性***将压力容器支承在船舶710上时，作用在所述压力容器上的任何峰值力都将因此“平滑化”或散开，以便使得它们比在传统的支承设置中发现的对应的峰值力造成的损害可能更少。对应的变形区域675在容器610的下部部分612上示出，以对应于下部加衬支承件670。变形区域在与通过现有技术支承件651的变形区域655覆盖的区域相比更大的区域上延伸，并且是外皮或隔离材料而非压力容器自身的变形。
通过支承件670处理的总共的力在图3中通过字母“F”并且通过对应的箭头表示。在上述比较中，假设F对于加衬支承件660、670以及无衬支承件650、651是相同的，因为它们表示在大浪运输期间出现的峰值负载。
因此，本发明实现对于船载CNG压力容器特别是竖直支承的CNG压力容器的大体上减少的结构故障风险的优点。此优点是加衬支承件202、404、405、660、670与作用在压力容器10、110、610上的内部压力和外部支承力的组合相互作用的结果。内部压力通过本发明的支承件在一定程度上被防护，使得达不到可能的峰值负载，并且还不受外部环境的温度变化的影响。
确切地说，外部支承力被缓冲并且在与现有技术相比更宽的区域上分布，以便使对容器的表面的损害尽可能较小。参看图3的上半部，其中装载区域667(本发明)以及655(常规的布置)是直接可比的，当使用本发明时装载区域较大，由此点负载相应地较小。
压力容器可以适合于运载多种气体,例如，直接来自钻井的未加工气体，包括未加工的天然气，例如当压缩时的未加工的CNG或RCNG，或H2，或CO2，或者是加工后的天然气(甲烷)，或未加工或部分经加工的天然气，例如，具有高达14％摩尔的CO2配额、高达1,000ppm的H2S配额，或H2和CO2气体杂质，或其它杂质或腐蚀性物质。然而，优选的用途是CNG运输，即，处理到可传递至最终用户(例如，商业、工业或住宅)的标准的未加工的CNG、经部分加工的CNG或纯净的CNG的运输。
CNG可以包括具有可变混合物比率的各种可能的组成部分，一些呈气相并且另一些呈液相，或这两者的混合。那些组成部分通常将包含以下化合物中的一者或多者：C2H6、C3H8、C4H10、C5H12、C6H14、C7H16、C8H18、C9+碳氢化合物、CO2以及H2S，加上可能的液态甲苯、柴油和辛烷以及其它杂质/物质。
本发明已经仅通过举例在上文中进行描述。在如所附权利要求书中所界定的本发明的范围内，关于上文说明的实施例的细节上的变化是可能的。

Claims (23)

1.一种包含用于运输CNG的压力容器的装置，所述容器包含适合于接纳并且容纳CNG的容器主体，以及用于使所述容器的至少一部分隔热的在所述容器外部的缓冲以及隔热材料层，其中所述缓冲、隔热材料与所述容器主体不同。
2.根据权利要求1所述的压力容器，其特征在于，所述隔热材料是泡沫、聚合物或诸如橡胶等弹性体材料中的任一者或这几者中超过一者的组合或此类材料的混合物或层压物。
3.根据权利要求1或2所述的压力容器，其特征在于，结构材料的刚性或半刚性外皮或裙部与所述隔热材料的至少一部分接触。
4.根据权利要求1、2或3所述的压力容器，其特征在于，所述隔热材料包围所述容器主体。
5.根据以上权利要求中任何一项所述的压力容器，其特征在于，所述容器主体包含圆柱形部分并且其中所述隔热材料包裹所述容器主体的至少所述圆柱形部分。
6.根据权利要求3、4或5中任何一项所述的压力容器，其特征在于，所述外皮或裙部围绕所述隔热材料的圆周延伸。
7.根据权利要求3到6中任何一项所述的压力容器，其特征在于，进一步包含用于将所述压力容器连接到所述船的船体或甲板上的支承装置，使得所述压力容器能支承在船的船体或甲板上的所需位置中，所述支承装置附接到所述结构材料的外皮或裙部上。
8.根据权利要求7所述的压力容器，其特征在于，所述支承装置包含环形固持器或托架。
9.一种用于将CNG压力容器支承在运载工具上的设备，所述设备包含：
用于将所述设备固定到所述运载工具上的装置；
用于将至少一个CNG压力容器支承在所述运载工具上的所需位置中的装置；
其中所述设备包含用于使所述至少一个压力容器的至少一部分隔热的隔热材料层，当所述至少一个压力容器被所述设备中的所述支承装置支承时，所述隔热材料层还构造成在所述设备中形成在所述至少一个压力容器与所述支承装置之间的缓冲件。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述设备构造成用于基本上竖直地支承所述压力容器。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于，所述隔热材料层包含泡沫、塑料或诸如橡胶材料等弹性体或其组合。
12.根据权利要求9、10或11所述的设备，其特征在于，结构材料的刚性或半刚性外皮或裙部***在所述压力容器支承装置与所述隔热材料的至少一部分之间。
13.根据权利要求9到12中任何一项所述的设备，其特征在于，所述隔热材料围绕所述压力容器延伸。
14.根据权利要求9到13中任何一项所述的设备，其特征在于，所述隔热材料具有大体上管状形状。
15.根据权利要求12、13或14所述的设备，其特征在于，所述外皮或裙部延伸以覆盖所述隔热材料。
16.根据权利要求9到15中任何一项所述的设备，其特征在于，所述压力容器支承装置包含环形支承部件。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述压力容器支承装置包含另一环形支承部件，所述两个环形支承部件彼此间隔开。
18.一种根据权利要求1到8中任何一项同时还根据权利要求9到17中任何一项所述的设备。
19.一种基本上如上文参考图1、2或3中的任一者所描述的压力容器。
20.一种包含根据以上权利要求中任何一项所述的一个或多个压力容器的海运CNG运载工具。
21.一种基本上如上文参考图1、2或3中的任一者所描述的用于将CNG压力容器支承在船舶或船上的设备。
22.一种储存和/或在水上运输CNG的方法，包含以下步骤：
将CNG装载进根据权利要求1到8中的任何一项所述的压力容器中或从其中卸载或储存在其中或运输CNG，所述压力容器通过根据权利要求9到19中任何一项所述的设备支承在船舶上。
23.一种在船上装配CNG压力容器的方法，所述压力容器是根据权利要求1到8中任何一项所述的，所述方法包含使用根据权利要求9到19中的任何一项或多项所述的设备将所述压力容器安装到所述船舶上。
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