Приматываемый концевой защитный элемент для сосуда под давлением - RU2731083C2

Чертежи

Показать все 31 чертежа(ей)

Описание

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Сосуды под давлением широко используются для хранения множества текучих сред под давлением, например, водорода, кислорода, природного газа, азота, пропана, метана и других видов топлива. Как правило, сосуды под давлением могут иметь любой размер или конфигурацию. Сосуды могут быть тяжелыми или легкими, одноразовыми (например, разового использования), многоразовыми, рассчитанными на высокое давление (например, более 50 фунтов на квадратный дюйм), низкое давление (например, менее 50 фунтов на квадратный дюйм), или могут использоваться для хранения текучих сред при повышенных или криогенных температурах.

[0001] Подходящие материалы оболочки сосуда высокого давления включают в себя металлы, например, сталь; или композитные материалы, которые могут включать в себя ламинированные слои намотанных стекловолоконных нитей или других синтетических нитей, соединенные с помощью термореактивной или термопластичной смолы. Композитная конструкция сосудов обеспечивает ряд преимуществ, например, небольшой вес и устойчивость к коррозии, усталостному и катастрофическому разрушению. Эти свойства по меньшей мере частично обусловлены высокой удельной прочностью армирующих волокон или нитей, которые обычно ориентированы в направлении действия основных сил в конструкции композитных сосудов под давлением.

[0002] Внутри оболочки композитного сосуда под давлением часто обеспечена футеровка или камера, служащая в качестве барьера, непроницаемого для текучей среды, тем самым герметизирующая сосуд. Такая футеровка обычно выполнена из неметаллического эластичного материала и предотвращает контакт находящихся внутри текучих сред с композитным материалом.

[0002] Сосуды под давлением подвержены повреждению во время транспортировки и использования, например, из-за столкновений с другими объектами или падений. Из-за таких повреждений способность сосуда сохранять требуемое давление текучей среды может быть снижена. Существующий подход к смягчению повреждений заключается в приклеивании защитной крышки к концу сосуда. Однако крышки, которые просто приклеены к сосуду, могут смещаться при использовании сосуда. Другие подходы включают в себя увеличение толщины оболочки, нанесение эластомерных покрытий на оболочку и добавление защитных слоев или концевых крышек, которые полностью покрыты или окружены дополнительным материалом оболочки, как описано в патенте US № 5,476,189, дополнительно рассмотренном ниже и включенном сюда путем ссылки. Поскольку дополнительные покрытия или слои, как правило, полностью покрывают смягчающий повреждение элемент или весь сосуд, эти подходы имеют недостаток, заключающийся в значительном увеличении используемого материала и сложности изготовления.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] В соответствии с одним аспектом узел включает в себя сосуд под давлением для хранения текучей среды, причем сосуд включает в себя куполообразный концевой участок, имеющий внешнюю поверхность; и элемент, расположенный на куполообразном концевом участке, причем элемент прикреплен к внешней поверхности множеством волоконных лент, намотанных на куполообразный концевой участок и по меньшей мере на часть элемента.

[0004] В соответствии с другим аспектом описано устройство для предотвращения повреждения сосуда, причем сосуд включает в себя куполообразный концевой участок, имеющий внешнюю поверхность. Устройство включает в себя элемент, выполненный с возможностью размещения на куполообразном концевом участке, причем элемент выполнен с возможностью крепления к внешней поверхности множеством волоконных лент, намотанных на куполообразный концевой участок и по меньшей мере на часть элемента.

[0005] В соответствии с еще одним аспектом описан способ крепления элемента к сосуду. Сосуд включает в себя куполообразный концевой участок, имеющий внешнюю поверхность. Способ включает в себя этапы, на которых размещают элемент на куполообразном концевом участке; и наматывают множество волоконных лент на куполообразный концевой участок и поперек по меньшей мере части элемента для крепления элемента к куполообразному концевому участку.

[0006] Настоящее изобретение в различных сочетаниях в форме устройства или способа также может быть охарактеризовано следующими пунктами:

1. Узел, включающий в себя:

сосуд под давлением для хранения текучей среды, причем сосуд включает в себя куполообразный концевой участок, имеющий внешнюю поверхность; и

элемент, расположенный на куполообразном концевом участке, причем элемент прикреплен к внешней поверхности множеством волоконных лент, намотанных на куполообразный концевой участок и по меньшей мере на часть элемента.

2. Узел по пункту 1, в котором элемент включает в себя крепежное средство.

3. Узел по пункту 2, при этом узел дополнительно включает в себя защитную крышку, и защитная крышка соединена с элементом с помощью крепежного средства.

4. Узел по пункту 3, в котором крепежное средство включает в себя защелку, причем узел дополнительно включает в себя:

вставку, соединенную с обращенной к сосуду поверхностью защитной крышки, причем вставка выполнена с возможностью соединения с защелкой.

5. Узел по любому из пунктов 1-4, в котором элемент включает в себя:

множество выступающих участков; и

нижний участок между двумя смежными выступающими участками, причем по меньшей мере одна из множества волоконных лент намотана на нижний участок.

6. Узел по любому из пунктов 1-5, в котором элемент имеет кольцевую форму.

7. Узел по любому из пунктов 1-6, в котором элемент включает в себя множество продолжающихся в радиальном направлении лапок, и в котором по меньшей мере одна из множества волоконных лент намотана на по меньшей мере одну из множества лапок.

8. Устройство для предотвращения повреждения сосуда, причем сосуд включает в себя куполообразный концевой участок, имеющий внешнюю поверхность, при этом устройство включает в себя:

элемент, выполненный с возможностью размещения на куполообразном концевом участке, причем элемент выполнен с возможностью крепления к внешней поверхности множеством волоконных лент, намотанных на куполообразный концевой участок и по меньшей мере на часть элемента.

9. Устройство по пункту 8, в котором элемент включает в себя крепежное средство.

10. Устройство по пункту 9, дополнительно включающее в себя защитную крышку, причем защитная крышка выполнена с возможностью соединения с элементом с помощью крепежного средства.

11. Устройство по пункту 10, в котором крепежное средство включает в себя защелку, и устройство дополнительно включает в себя:

вставку, выполненную с возможностью соединения с обращенной к сосуду поверхностью защитной крышки, причем вставка выполнена с возможностью соединения с защелкой.

12. Устройство по любому из пунктов 8-11, в котором элемент включает в себя множество продолжающихся в радиальном направлении лапок.

13. Устройство по любому из пунктов 8-12, в котором элемент включает в себя:

множество выступающих участков; и

нижний участок между двумя смежными выступающими участками.

14. Устройство по пункту 13, в котором по меньшей мере один из множества выступающих участков имеет пирамидальную трапециевидную форму.

15. Устройство по любому из пунктов 8-14, в котором элемент имеет кольцевую форму.

16. Устройство по любому из пунктов 8-15, в котором элемент включает в себя:

кольцевую форму;

множество выступающих участков; и

множество нижних участков,

причем множество выступающих участков и множество нижних участков расположены чередующимся образом.

17. Способ крепления элемента к сосуду, причем сосуд включает в себя куполообразный концевой участок, имеющий внешнюю поверхность, причем способ включает в себя этапы, на которых:

размещают элемент на куполообразном концевом участке; и

наматывают множество волоконных лент на куполообразный концевой участок и поперек по меньшей мере части элемента для крепления элемента к куполообразному концевому участку.

18. Способ по пункту 17, в котором элемент включает в себя множество выступающих участков и нижний участок между двумя смежными выступающими участками, и в котором намотка множества волоконных лент включает в себя намотку по меньшей мере одной из множества волоконных лент на нижний участок.

19. Способ по любому из пунктов 17-18, в котором элемент включает в себя множество продолжающихся в радиальном направлении лапок, и в котором намотка множества волоконных лент включает в себя намотку по меньшей мере одной из множества волоконных лент на по меньшей мере одну из множества лапок.

20. Способ по любому из пунктов 17-19, в котором элемент включает в себя крепежное средство, причем способ дополнительно включает в себя этап, на котором:

соединяют защитную крышку с элементом с помощью крепежного средства.

[0007] Данный раздел обеспечен для упрощенного введения понятий, которые дополнительно описаны ниже в Подробном описании. Данный раздел не предназначен для определения ключевых признаков или существенных признаков раскрытого или заявленного изобретения и не предназначен для описания каждого раскрытого варианта выполнения или каждой реализации раскрытого или заявленного изобретения. В частности, признаки, раскрытые в отношении одного варианта выполнения, могут быть в равной степени применимы к другим вариантам выполнения. Кроме того, данный раздел не предназначен для использования при определении объема заявленного изобретения. Многие другие новые преимущества, признаки и соотношения станут очевидными при ознакомлении с описанием. Нижеследующие чертежи и описание более конкретно раскрывают иллюстративные варианты выполнения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Раскрытое изобретение будет дополнительно объяснено со ссылкой на приложенные чертежи, на которых одинаковые структурные или системные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями на разных видах.

[0009] Фиг.1A показывает вид сбоку обычного сосуда под давлением.

[0010] Фиг.1B показывает вертикальный вид в разрезе, взятом по линии B-B, показанной на Фиг.1, концевого участка обычного сосуда под давлением.

[0011] Фиг.2 показывает вид в перспективе первого иллюстративного варианта выполнения концевого элемента в соответствии с настоящим изобретением.

[0012] Фиг.3 показывает вид сбоку концевого элемента, показанного на Фиг.2, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0013] Фиг.4 показывает вид в перспективе концевого элемента, показанного на Фиг.2, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0014] Фиг.5 представляет собой вид в перспективе первого иллюстративного варианта выполнения узла, включающего в себя защитную концевую крышку в соответствии с настоящим изобретением, установленную на сосуде под давлением с помощью концевого элемента, показанного на Фиг.2.

[0015] Фиг.6 представляет собой частичный вид в разрезе узла, показанного на Фиг.5, взятом вдоль линии 6-6, показанной на Фиг.5.

[0016] Фиг.7A показывает вид в разрезе (взятом вдоль линии 6-6, показанной на Фиг.5) другой примерной защитной концевой крышки в соответствии с настоящим изобретением с обращенной к сосуду поверхностью, включающей в себя окружные ребра.

[0017] Фиг.7B показывает вид в разрезе (взятом вдоль линии 6-6, показанной на Фиг.5) еще одной примерной защитной концевой крышки в соответствии с настоящим изобретением с обращенной к сосуду поверхностью, включающей в себя радиальные ребра.

[0018] Фиг.7C показывает вид в разрезе (взятом вдоль линии 6-6, показанной на Фиг.5) еще одной примерной защитной концевой крышки в соответствии с настоящим изобретением, включающей в себя обращенную к сосуду поверхность без реберных элементов.

[0019] Фиг.8 показывает вид в перспективе второго иллюстративного варианта выполнения концевого элемента в соответствии с настоящим изобретением.

[0020] Фиг.9 показывает вид сбоку концевого элемента, показанного на Фиг.8, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0021] Фиг.10 показывает вид в перспективе концевого элемента, показанного на Фиг.8, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0022] Фиг.11 представляет собой частичный вид в разрезе второго иллюстративного варианта выполнения узла, включающего в себя защитную концевую крышку, установленную на сосуде под давлением с помощью концевого элемента, показанного на Фиг.8. Вид, показанный на Фиг.11, взят вдоль линии 11-11, показанной на Фиг.10; однако на Фиг.11 дополнительно добавлена защитная концевая крышка.

[0023] Фиг.12 показывает вид в перспективе третьего иллюстративного варианта выполнения концевого элемента в соответствии с настоящим изобретением.

[0024] Фиг.13 показывает вид сбоку концевого элемента, показанного на Фиг.12, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0025] Фиг.14 показывает вид в перспективе концевого элемента, показанного на Фиг.12, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0026] Фиг.15 представляет собой частичный вид в разрезе третьего иллюстративного варианта выполнения узла, включающего в себя защитную концевую крышку, установленную на сосуде под давлением с помощью концевого элемента, показанного на Фиг.12. Вид, показанный на Фиг.15, взят вдоль линии 15-15, показанной на Фиг.14; однако на Фиг.15 дополнительно добавлена защитная концевая крышка.

[0027] Фиг.16 показывает вид в перспективе четвертого иллюстративного варианта выполнения концевого элемента в соответствии с настоящим изобретением.

[0028] Фиг.17 показывает вид сбоку концевого элемента, показанного на Фиг.16, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0029] Фиг.18 показывает вид в перспективе концевого элемента, показанного на Фиг.16, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0030] Фиг.19 показывает разобранный вид в разрезе четвертого иллюстративного варианта выполнения узла, включающего в себя защитную концевую крышку, устанавливаемую на сосуде под давлением с помощью крепежей и концевого элемента, показанного на Фиг.16. Вид, показанный на Фиг.19, взят вдоль линии 19-19, показанной на Фиг.18; однако на Фиг.19 дополнительно добавлена защитная концевая крышка, и элементы отделены друг от друга.

[0031] Фиг.20 представляет собой увеличенный вертикальный вид в разрезе узла, включающего в себя защитную концевую крышку, установленную на сосуде под давлением с помощью вставного крепежа, образованного за одно целое с защитной концевой крышкой, и с помощью концевого элемента, показанного на Фиг.16.

[0032] Фиг.21 представляет собой увеличенный вертикальный вид в разрезе узла, включающего в себя защитную концевую крышку, установленную на сосуде под давлением с помощью другого вставного крепежа, образованного за одно целое с защитной концевой крышкой, и с помощью концевого элемента, показанного на Фиг.16.

[0033] Фиг.22 показывает вертикальный разобранный вид в перспективе в разрезе пятого иллюстративного варианта выполнения узла, включающего в себя защитную концевую крышку, установленную на сосуде под давлением с помощью вставки, крепежей и модифицированного варианта выполнения концевого элемента, показанного на Фиг.16, включающего в себя защелки.

[0034] Фиг.23 показывает разобранный вид сзади узла, показанного на Фиг.22.

[0035] Фиг.24 показывает увеличенный частичный вертикальный вид в перспективе в разрезе концевого элемента и сосуда под давлением, показанных на Фиг.22, в частично собранном состоянии.

[0036] Фиг.25 показывает частичный вертикальный вид в разрезе узла, показанного на Фиг.22, в собранном состоянии.

[0037] Фиг.26 показывает увеличенный разобранный вид иллюстративного варианта выполнения защитной концевой крышки, включающей в себя крепежное средство, вставку, показанную на Фиг.22, включающую в себя отверстие, и крепеж.

[0038] Фиг.27 показывает увеличенный вид в разрезе узла, показанного на Фиг.22, иллюстрирующий вставку, соединенную с защитной концевой крышкой с помощью крепежей и с концевым элементом с помощью защелок.

[0039] Фиг.28 показывает вид в перспективе шестого иллюстративного варианта выполнения концевого элемента в соответствии с настоящим изобретением.

[0040] Фиг.29 показывает вид сбоку концевого элемента, показанного на Фиг.28, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0041] Фиг.30 показывает вид в перспективе концевого элемента, показанного на Фиг.28, прикрепленного к концевому участку сосуда под давлением намотанными волоконными лентами.

[0042] Фиг.31 представляет собой частичный вид в разрезе шестого варианта выполнения узла, включающего в себя концевой элемент, показанный на Фиг.28, прикрепленный к концевому участку сосуда под давлением.

[0043] Хотя на вышеописанных фигурах показано несколько вариантов выполнения раскрытого изобретения, также предусмотрены другие варианты выполнения, изложенные в описании. Во всех случаях описание представляет раскрытое изобретение путем иллюстрации, а не ограничения. Следует понимать, что специалистами в данной области техники может быть разработано множество других модификаций и вариантов выполнения, которые находятся в пределах объема принципов настоящего изобретения.

[0044] Фигуры могут быть изображены не в масштабе. В частности, некоторые элементы могут быть увеличены по сравнению с другими элементами в целях наглядности. Кроме того, при использовании выражений, таких как выше, ниже, над, под, верхний, нижний, боковой, правый, левый вертикальный, горизонтальный и т.д., следует понимать, что они используются только для облегчения понимания описания. Предполагается, что конструкции могут быть ориентированы иным образом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0045] В настоящем описании определена необходимость защиты сосуда под давлением от повреждений надежным и экономически выгодным образом. Особый интерес представляет защита концов сосуда под давлением, поскольку они наиболее подвержены повреждениям из-за их положения и, как правило, полусферической формы. В иллюстративных вариантах выполнения к концевому участку сосуда прикреплен концевой элемент с помощью волоконных лент, намотанных на концевой участок сосуда и на участки концевого элемента. Концевой элемент может быть прикреплен к сосуду во время изготовления сосуда или может быть позднее добавлен к существующему сосуду под давлением. Примерный раскрытый концевой элемент может иметь подходящие защитные характеристики и/или может быть выполнен с возможностью соединения с дополнительным приспособлением, например, с защитной концевой крышкой. В примерном варианте выполнения концевой элемент не полностью покрыт или окружен волоконной обмоткой; таким образом, в соответствии с раскрытой концепцией используется меньше волокна и смолы, чем в некоторых известных защитных системах, в которых защитный элемент или весь сосуд покрыт слоями композитного материала. Кроме того, крепление концевого элемента с помощью отвержденных намотанных волокон является более надежным, чем приклеивание защитной крышки к концевому участку сосуда с помощью адгезива.

[0046] Фиг.1 иллюстрирует вытянутый сосуд 10 высокого давления, такой как раскрыт в патенте US № 5,476,189 под названием «Pressure vessel with damage mitigating system», который настоящим включен сюда путем ссылки. Такой традиционный сосуд или резервуар 10 под давлением обычно используется для хранения текучих сред под давлением. Сосуд 10 имеет по существу цилиндрический основной участок корпуса с куполообразными концевыми участками 15. На одном или обоих концах сосуда 10 обеспечен штуцер 16 для обеспечения отверстия, сообщающегося с внутренней областью сосуда 10. Сосуд 10 состоит из внутренней непроницаемой для текучей среды футеровки 12, покрытой внешней композитной оболочкой 14.

[0047] Концевой участок 15 может иметь полусферическую или куполообразную форму и может включать в себя штуцер 16 со сквозным отверстием 18, которое обеспечивает впуск или выпуск текучей среды из сосуда 10. Футеровка 12 может быть выполнена, например, из пластиковых или эластомерных материалов. Оболочка 14 может быть выполнена из композитного материала, изготовленного из волокон или нитей в смоле, причем волокна представляют собой, например, углеродное волокно, графитовое волокно или арамидное волокно. В этом случае термин «композитный» означает волокно, армированное смоляным матричным материалом, например, структуру из намотанных или ламинированных волокон. Композитная оболочка 14 воспринимает конструктивные нагрузки на сосуд 10. Подробная информация, касающаяся изготовления примерного сосуда 10 под давлением, раскрыта в патенте US № 4,838,971 под названием «Filament Winding Process and Apparatus», который настоящим включен сюда путем ссылки. Штуцер 16 может быть выполнен из металла, такого как, например, алюминиевый, латунный стальной или никелевый сплав, или любого подходящего металлического или неметаллического материала. Подробная информация о примерном штуцере раскрыта в патенте US № 5,429,845 под названием «Boss for a Filament Wound Pressure Vessel», который настоящим включен сюда путем ссылки.

[0048] Фиг.2 показывает первый иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22a, выполненного с возможностью крепления к сосуду 10, в соответствии с настоящим изобретением. В иллюстративном варианте выполнения концевой элемент 22a имеет кольцевую форму с центральным отверстием 34a и включает в себя множество разнесенных друг от друга выступающих участков 28a и множество плоских областей или нижних участков 32a между двумя смежными выступающими участками 28a. Таким образом, в проиллюстрированном варианте выполнения выступающие участки 28a и нижние участки 32a расположены на концевом элементе 22a чередующимся образом. Показанное центральное отверстие 34a имеет круглую форму, но может представлять собой отверстие или проем любой подходящей формы. Показанные плоские области или нижние участки 32a являются по существу плоскими, но могут иметь любую подходящую форму или профиль, который утоплен по сравнению с выступающими участками 28a. Кроме того, в примерных вариантах выполнения плоские области или нижние участки 32a фактически не являются плоскими, а скорее слегка контурированы для соответствия выпуклой форме внешней поверхности куполообразного концевого участка 15 сосуда 10 под давлением. Выступающие участки 28a включают в себя крепежные средства 38a, выполненные с возможностью соединения с соответствующими средствами 72 на дополнительном приспособлении, например, на защитной крышке 40 (см. Фиг.7A-7C). В иллюстративном варианте выполнения крепежные средства 38a представляют собой отверстия, выполненные с возможностью выравнивания с крепежами на защитной крышке или выполненные с возможностью крепления к защитной крышке 40 или через нее, например, винты, заклепки, вставные крепежи, крючки, защелки или клипсы, например (см. Фиг.19-27). Альтернативно крепежные средства 38a могут представлять собой винты, заклепки, вставные крепежи, крючки, защелки, клипсы или т.п., выполненные с возможностью взаимодействия с комплементарными средствами на защитной крышке 40.

[0049] В иллюстративном варианте выполнения концевой элемент 22a имеет круглую кольцевую форму и включает в себя нижние участки 32a и выступающие участки 28a, каждый из которых имеет одинаковую длину на окружности концевого элемента 22a. Однако предполагается, что концевой элемент 22a, а также выступающие участки 28a и плоские или нижние участки 32a могут иметь любую форму и конфигурацию поверхности, которая позволяет крепление к сосуду 10 с использованием множества волоконных лент 44, как описано ниже. В примерном варианте выполнения каждый выступающий участок имеет по существу пирамидальную трапециевидную форму, но также возможны другие формы при условии, что выступающие участки 28a приподняты относительно нижних участков 32a и имеют верхнюю поверхность 30a с крепежным средством 38a или без. В примерном варианте выполнения концевой элемент 22a выполнен из твердого полимера путем литьевого формования или вакуумного формования, но концевой элемент 22a может быть выполнен из любого подходящего материала и любым подходящим способом.

[0050] Фиг.3 и 4 показывают иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22a, прилегающего к концевому участку 15 сосуда 10, так что штуцер 16 сосуда 10 проходит через центральное отверстие 34a. Элемент 22a прикреплен к внешней поверхности концевого участка 15 множеством волоконных лент 44, намотанных на куполообразный концевой участок 15 и по меньшей мере на часть элемента 22a. В примерном варианте выполнения концевой элемент 22a имеет обращенную к сосуду поверхность, которая имеет контур, соответствующий кривизне концевого участка 15, так что концевой элемент 22a расположен по существу вплотную к выпуклой внешней поверхности концевого участка 15.

[0051] Концевой элемент 22a прикреплен к сосуду 10 множеством волоконных лент 44. В примерном варианте выполнения волоконные ленты 44 могут быть выполнены из волокнистого армирующего материала, такого как стекловолокно, углеродное волокно или арамидное волокно, и могут быть выполнены с использованием тех же материалов и тем же способом, что и оболочка 14. Волоконные ленты 44 проходят вдоль оболочки 14 сосуда 10 и по концевому элементу 22a, так что каждая из множества лент 44 проходит по одному из множества нижних участков 32a, продолжается мимо штуцера 16 (и в некоторых местах смежно с ним) и проходит по другому из множества нижних участков 32a. Множество волоконных лент 44 расположено таким образом, что по меньшей мере одна из волоконных лент 44 проходит по каждой паре несмежных нижних участков 32a и намотана на них, тем самым образуя переплетение 46 волоконных лент 44 вокруг концевого участка 15 сосуда 10. Рисунок, образованный переплетением 46, зависит от количества и положения волоконных лент 44, а также от формы и конфигурации концевого элемента 22a. Для образования переплетения 46 волоконных лент волоконные ленты 44 перекрываются друг другом, пересекаются друг с другом или иным образом сходятся друг с другом. В примерном варианте выполнения переплетение 46 волоконных лент выполнено из тех же материалов и теми же способами, как, например, описано в патенте US № 4,838,971, который настоящим включен сюда путем ссылки. Таким образом, каждая волоконная лента 44 из переплетения 46 волоконных лент состоит из множества волокон, наложенных друг на друга в процессе намотки.

[0052] Предполагается, что волоконные ленты 44 могут проходить по некоторым или по всем нижним участкам 32a в зависимости от конфигурации концевого элемента 22a. В примерном варианте выполнения волоконные ленты 44 продолжаются за пределы концевого участка 15 на некоторое расстояние вдоль цилиндрического корпуса сосуда 10 под давлением. Волоконные ленты 44 в примерном варианте выполнения следуют по кольцевой и/или спиральной схемам намотки. Волоконные ленты 44 могут быть соединены друг с другом и с сосудом 10 с помощью термоотверждаемой смолы, такой как эпоксидная смола, полиэфирная смола, винилэфирная смола, или любого другого подходящего материала, способного обеспечивать свойства, требуемые для области применения сосуда 10. Таким образом, концевой элемент 22a закреплен между переплетением 46 и концевым участком 15 сосуда 10. За счет прохождения волоконных лент 44 по нижним участкам 32a, расположенным между выступающими участками 28a, выступающие участки 28a служат в качестве фиксаторов, способствуя предотвращению вращения концевого элемента 22a вокруг оси 42, которая проходит в продольном направлении через отверстие 18 и корпус сосуда 10 под давлением, для использования в способах крепления, дополнительно рассмотренных ниже.

[0053] При использовании множества волоконных лент 44 для крепления концевого элемента 22 к сосуду 10 требуется меньше волокна, чем, если бы весь сосуд 10 или даже весь концевой участок 15 были покрыты слоем волоконной намотки. Хотя проиллюстрированы конкретные рисунки переплетения 46, предполагается, что для крепления концевого элемента 22 к сосуду 10 под давлением могут быть использованы другие рисунки из волоконных лент 44. В вариантах выполнения концевого элемента 22, в которых обеспечены крепежные средства 38, предпочтительно, чтобы переплетение 46 оставляло по меньшей мере часть крепежных средств 38 открытыми.

[0054] В примерном варианте выполнения концевой элемент 22a позволяет установку дополнительного приспособления на сосуд 10 и/или позволяет установку сосуда 10 на другую конструкцию. В иллюстративном узле 50a, показанном на Фиг.5 и 6, установленное дополнительное приспособление представляет собой защитную крышку 40. Фиг.5 и 6 показывают первый вариант выполнения узла 50a, включающего в себя защитную крышку 40, установленную на концевом участке 15 сосуда 10 с использованием концевого элемента 22a. Фиг.6 представляет собой вид в разрезе, взятом вдоль линии 6-6, показанной на Фиг.5. Концевой элемент 22a прилегает к концевому участку 15, так что штуцер 16 проходит через центральное отверстие 34a. Волоконные ленты 44 проходят поперек концевого элемента 22a, закрепляя концевой элемент 22a на сосуде 10 и образуя переплетение 46a. Защитная крышка 40 установлена на концевом элементе 22a путем соединения крепежных средств 72 на крышке 40 (показаны на Фиг.7A-7C) с крепежными средствами 38a на концевом элементе 22a. Дополнительная подробная информация, касающаяся такого крепления, приведена ниже со ссылкой на другой вариант выполнения, показанный на Фиг.16-27. Концевая стенка 58 защитной крышки 40 вблизи отверстия 52 прилегает к переплетению 46, а обод 68 расположен смежно и проходит по окружности оболочки 14 сосуда 10.

[0055] Фиг.5 показывает защитную крышку 40, установленную на сосуд 10 с помощью концевого элемента 22, который на этой фигуре закрыт защитной крышкой 40. Защитная крышка 40 выполнена с возможностью надевания на концевой участок 15 сосуда 10 и включает в себя концевую стенку 58, которая прилегает к концевому элементу 22a на концевом участке 15 сосуда 10, как показано на Фиг.6. Боковая стенка 60 защитной крышки 40 продолжается вдоль сосуда 10; скругленная стенка 62 продолжается между боковой стенкой 60 и концевой стенкой 58. Скругленная стенка 62 выполнена с возможностью защиты нижележащей скругленной поверхности 64 сосуда 10. Хотя на Фиг.5 между концевой стенкой 58 и скругленной стенкой 62 показана разграничительная линия, предполагается, что в примерном варианте выполнения эти стеночные участки плавно перетекают друг в друга без четких разграничений. В примерном варианте выполнения защитная крышка 40 включает в себя отверстие 52, выполненное с возможностью концентричного выравнивания со штуцером 16 и обеспечения прохождения горловины 54 штуцера 16.

[0056] Фиг.7A-7C показывают иллюстративные варианты выполнения обращенной к сосуду поверхности 48 защитных крышек 40a, 40b и 40c. В некоторых вариантах выполнения защитная крышка 40 имеет толщину стенок, которая является наибольшей на скругленной стенке 62, уменьшается вдоль концевой стенки 58 в направлении отверстия 52 и уменьшается вдоль боковой стенки 60 в направлении обода 68. Крепежные средства 72 на обращенной к сосуду поверхности 48 защитной крышки 40 выровнены и соответствуют крепежным средствам 38 на концевом элементе 22, позволяя крепление защитной крышки 40 к концевому элементу 22 и, следовательно, к сосуду 10. В иллюстративном варианте выполнения крепежные средства 72 выполнены в виде выступов на обращенной к сосуду поверхности 48 концевой стенки 58. В проиллюстрированных вариантах выполнения крепежное средство 72 включает в себя отверстие 74, выполненное с возможностью приема крепежа, например, винта, болта или вставного крепежа (см. крепеж 56, показанный на Фиг.19). Показанные крепежные средства 72 имеют форму, комплементарную выступающим участкам 28 концевого элемента 22, но следует понимать, что крепежные средства на защитной крышке 40 могут иметь любую форму, проем (проемы), отверстие (отверстия) и/или конфигурацию, подходящую для соединения с концевым элементом 22.

[0057] Иллюстративный вариант выполнения защитной крышки 40a, показанный на Фиг.7A, включает в себя конструкцию из окружных ребер 76, концентрично расположенных вокруг отверстия 52, причем конструкция имеет такую форму, чтобы прилегать к скругленной поверхности 64 концевого участка 15 сосуда 10 под давлением. Другой иллюстративный вариант выполнения защитной крышки 40b, показанный на Фиг.7B, включает в себя конструкцию из ребер 78, радиально расположенных вокруг отверстия 52, каждое из которых продолжается от концевой стенки 58 до боковой стенки 60. Конструкция из ребер 78 имеет такую форму, чтобы прилегать к скругленной поверхности 64 концевого участка 15 сосуда 10 под давлением. Ребра 76, 78 обеспечивают структурную опору для защитной крышки 40a, 40b, благодаря чему защитная крышка 40a, 40b может лучше выдерживать удар без деформации или повреждения сосуда 10. Могут быть использованы любое количество, толщина, интервал и конфигурация ребер, гребней и других структурных элементов, например, в зависимости от материала, используемого для концевой крышки, размера концевой крышки, формы концевого участка 15 сосуда 10 под давлением и области применения. Иллюстративный вариант выполнения защитной крышки 40c, показанный на Фиг.7C, включает в себя обращенную к сосуду поверхность 48 без ребер.

[0058] Предполагается, что защитная крышка 40 может быть выполнена из любого материала и в любой форме, подходящей для смягчения повреждений сосуда 10. Защитная крышка 40 может быть выполнена из твердого полимера, вспененного полимера и/или металла. Например, защитная крышка 40 может быть полностью выполнена из твердого полимера, может представлять собой оболочку из твердого полимера, заполненную вспененным полимером, или может быть выполнена из вспененного полимера с защитным покрытием или без. Защитная крышка 40 может быть изготовлена путем литьевого формования или вакуумного формования или любым подходящим способом, например, в зависимости от материала и формы защитной крышки 40.

[0059] Как показано на Фиг.6, примерный выступающий участок 28a имеет в некоторой степени трапециевидный профиль относительно оболочки 14, но может иметь любой подходящий профиль. Внутреннее пространство 80a, образованное между выступающим участком 28a и концевым участком 15, может иметь любой размер или форму, подходящую для установки защитной крышки 40 на концевой участок 15 с помощью крепежных средств 38a, и может зависеть, например, от крепежей (не показаны), используемых для установки защитной крышки 40 на сосуд 10, и/или от формы защитной крышки 40. Внутреннее пространство 82a, образованное скругленной стенкой 62 защитной крышки 40 и скругленной поверхностью 64 сосуда 10, обеспечивает пространство, в которое может сминаться или деформироваться защитная крышка 40, не повреждая оболочку 14 и/или сосуд 10. Форма и/или размер внутреннего пространства 82a могут зависеть, например, от используемых материалов или от требуемого применения защитной крышки 40. Кроме того, во внутреннем пространстве 82a может быть обеспечен вспененный материал или другие смягчающие повреждение материалы.

[0060] Предполагается, что иллюстративный вариант выполнения защитной крышки 40 может быть снят с концевого элемента 22a для замены при повреждении или для соответствия требованиям конкретного применения. Например, разные варианты выполнения защитной крышки 40 могут иметь разные физические профили, разные уровни устойчивости к царапинам, ударным повреждениям или сминанию и/или могут быть выполнены с возможностью визуальной индикации удара, царапин или другого повреждения. Предполагается, что иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22a и/или защитной крышки 40 может быть добавлен к существующему сосуду. Предполагается, что с помощью концевого элемента 22a к сосуду 10 может быть прикреплено дополнительное приспособление, отличное от раскрытой защитной крышки 40.

[0061] Второй иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22b, показанный на Фиг.8, имеет кольцевую форму кольца, имеющего центральное отверстие 34b. Концевой элемент 22b может иметь по существу U-образный профиль (см. Фиг.11). На концевом элементе 22b расположено множество разнесенных друг от друга крепежных средств 38b. Крепежные средства 38b выполнены с возможностью соединения с соответствующими средствами 72 на защитной крышке 40, ранее описанной в настоящем документе. Иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22b имеет равномерный профиль и крепежные средства 38b, разнесены друг от друга на небольшое расстояние по всей окружности концевого элемента 22b. Таким образом, множество волоконных лент 44 может проходить в любых местах (а не по образованным плоским участкам) на концевом элементе 22b, оставляя часть из множества крепежных средств 38b открытыми для установки защитной крышки 40 на сосуд 10. Таким образом, концевой элемент 22b может быть прикреплен к сосуду 10 в любой поворотной ориентации относительно продольной оси 42 (см. Фиг.11). Показанный концевой элемент 22b и центральное отверстие 34b имеют круглую форму, но могут иметь любую подходящую форму.

[0062] Фиг.9 и 10 показывают иллюстративный вариант выполнения узла концевого элемента 22b, прилегающего к концевому участку 15 сосуда 10, так что штуцер 16 проходит через центральное отверстие 34b. Концевой элемент 22b может иметь обращенные к сосуду поверхности, которые имеют контур, соответствующий кривизне оболочки 15, так что концевой элемент 22b расположен по существу вплотную к концевому участку 15. Концевой элемент 22b прикреплен к сосуду 10 множеством волоконных лент 44. В иллюстративном варианте выполнения каждая из множества волоконных лент 44 проходит по концевому элементу 22b в положении 84, продолжается мимо и смежно со штуцером 16 и проходит по концевому элементу 22b во втором положении 84. Множество волоконных лент 44 расположено таким образом, что каждая из волоконных лент 44 проходит по конкретной паре разнесенных друг от друга положений 84 на концевом элементе 22b, тем самым образуя переплетение 46b волоконных лент 44 вокруг концевого участка 15 сосуда 10. Рисунок, образованный переплетением 46b, зависит от количества и положения волоконных лент 44, а также от конфигурации концевого элемента 22b. На некоторых фигурах может казаться, что переплетение 46 волоконных лент расположено на расстоянии от сосуда 10 под давлением. Однако следует понимать, что волоконные ленты 44 соединены друг с другом и с сосудом 10 с помощью термоотверждаемой смолы. Таким образом, концевой элемент 22b закреплен между переплетением 46b и концевым участком 15 сосуда 10.

[0063] Фиг.11 показывает вид в разрезе второго варианта выполнения узла 50b, взятом вдоль линии 11-11, показанной на Фиг.10, и дополнительно включает в себя защитную крышку 40, установленную на сосуде 10 с помощью концевого элемента 22b. Частично показанная волоконная лента 44 проходит по концевому элементу 22b, который имеет перевернутый U-образный профиль относительно сосуда 10, но может иметь любой подходящий профиль. Внутреннее пространство 80b, образованное концевым участком 15 и концевым элементом 22b, может иметь любой размер или форму, подходящую для установки защитной крышки 40 на концевой участок 15, и может зависеть, например, от крепежей, используемых для установки защитной крышки 40 на концевой элемент 22b. Внутреннее пространство 82b, образованное скругленной стенкой 62 защитной крышки 40 и скругленной поверхностью 64 сосуда 10, обеспечивает пространство, в которое может сминаться или деформироваться защитная крышка 40, не повреждая сосуд 10. Форма и/или размер внутреннего пространства 82b могут зависеть, например, от используемого материала или требуемого применения защитной крышки 40.

[0064] Третий иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22c, показанный на Фиг.12, включает в себя кольцевой участок 86c с центральным отверстием 34c и имеет множество выступающих участков 28c, разнесенных друг от друга на кольце 86c. Показанный концевой элемент 22c и центральное отверстие 34c имеют круглую форму, но могут иметь любую подходящую форму. Иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22c включает в себя разнесенные друг от друга, продолжающиеся в радиальном направлении лапки 88c, продолжающиеся наружу от кольца 86c и радиально выровненные с выступающими участками 28c. Каждая лапка 88c может иметь выступ 90, расположенный на дальнем конце и продолжающийся в направлении, перпендикулярном лапке 88c, так что лапка 88c имеет по существу L-образную форму. Каждая лапка 88c выполнена с возможностью приема волоконной ленты 44 между внешней стенкой 92c выступающего участка 28c и выступом 90, так что волоконные ленты 44 наматываются на лапки 88c и тем самым крепят концевой элемент 22c к сосуду 10. Множество разнесенных друг от друга крепежных средств 38c расположено на кольце 86 и выполнено с возможностью соединения с соответствующими крепежными средствами 72 на дополнительном приспособлении, например, на защитной крышке 40. В иллюстративном варианте выполнения каждое крепежное средство 38c расположено на верхней поверхности 30c одного из множества выступающих участков 28c. Однако предполагается, что крепежные средства 38c, например, отверстия, крючки, клипсы или защелки, могут быть расположены в любом подходящем месте на кольце 86. Варианты выполнения концевых элементов 22 могут включать в себя поверхности 30 на выступающих участках 28, имеющие разные конфигурации, например, выпуклую, вогнутую или рифленую.

[0065] Фиг.13 и 14 показывают иллюстративный вариант выполнения модифицированного концевого элемента 22c', который по сравнению с концевым элементом 22c, показанным на Фиг.12, имеет дополнительное центрирующее кольцо 20, прикрепленное к кольцу 86c с помощью спиц 24. В проиллюстрированном варианте выполнения каждая спица 24 соответствует одному выступающему участку 28c; однако предполагается, что также возможны другие конфигурации. Концевой элемент 22c' прилегает к концевому участку 15 сосуда 10, так что штуцер 16 проходит через центрирующее кольцо 20. Концевой элемент 22c' может иметь обращенную к сосуду поверхность, которая имеет контур, соответствующий кривизне оболочки 15, так что концевой элемент 22c' расположен по существу вплотную к концевому участку 15. Концевой элемент 22c' прикреплен к сосуду 10 множеством волоконных лент 44. Волоконные ленты 44 намотаны на концевой участок 15 сосуда 10 и на концевой элемент 22c' таким образом, что каждая из множества лент 44 проходит по по меньшей мере одной из множества лапок 88c, тем самым образуя переплетение 46c волоконных лент 44, которые разнесены вокруг концевого участка 15 сосуда 10. Рисунок, образованный переплетением 46c, зависит от количества и положения волоконных лент 44, а также от конфигурации концевого элемента 22c'. Волоконные ленты 44 соединены друг с другом и с сосудом 10 с помощью термоотверждаемой смолы. Таким образом, концевой элемент 22c' закреплен между переплетением 46c и концевым участком 15 сосуда 10. Поскольку волоконные ленты 44 не проходят по кольцу 86c между выступающими участками 28c, выступающие участки 28c не обязательно должны представлять собой отдельные конструкции; и может быть обеспечен непрерывный выступающий участок, например, как в варианте выполнения концевого элемента 22b.

[0066] Фиг.15 показывает вид в разрезе третьего варианта выполнения узла 50c, взятом вдоль линии 15-15, показанной на Фиг.14, и дополнительно включает в себя защитную крышку 40, установленную на сосуде 10 с помощью концевого элемента 22c'. В проиллюстрированном варианте выполнения центрирующее кольцо 20 имеет криволинейный профиль для присоединения спиц 24 и соответствия горловине 54 штуцера 16. Внутреннее пространство 82c, образованное скругленной стенкой 62 защитной крышки 40 и скругленной поверхностью 64 сосуда 10, обеспечивает пространство, в которое может сминаться или деформироваться защитная крышка 40, не повреждая сосуд 10. Форма и/или размер внутреннего пространства 82c могут зависеть, например, от используемого материала или требуемого применения защитной крышки 40.

[0067] Фиг.16 показывает четвертый иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22d, включающего в себя кольцо 86d с центральным отверстием 34d и имеющего множество выступающих участков 28d, разнесенных друг от друга на кольце 86d. В примерном варианте выполнения показанный концевой элемент 22d и центральное отверстие 34d имеют круглую форму, но могут иметь любую подходящую форму. Иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22d включает в себя множество разнесенных друг от друга лапок 88d, продолжающихся наружу в радиальном направлении от кольца 86d. Лапки 88d могут быть радиально выровнены с выступающими участками 28d или нет. В проиллюстрированном варианте выполнения количество лапок 88d больше количества выступающих участков 28d, и эти элементы в общем не выровнены друг с другом в радиальном направлении. Лапки 88d выполнены с возможностью закрепления между множеством волоконных лент 44 и сосудом 10, как описано ниже. На кольце 86d расположено множество разнесенных друг от друга крепежных средств 38d. В иллюстративном варианте выполнения каждое крепежное средство 38d расположено на верхней поверхности 30d одного из выступающих участков 28d и выполнено с возможностью соединения с соответствующими крепежными средствами 72 на дополнительном приспособлении, например, на защитной крышке 40. Однако предполагается, что крепежные средства 38d, например, отверстия, крючки, клипсы или защелки, могут быть расположены в любом подходящем месте на кольце 86d. Иллюстративный вариант выполнения может включать в себя поверхности 30d, расположенные на выступающих участках 28d и имеющие разные конфигурации, например, выпуклую, вогнутую или рифленую.

[0068] Фиг.17 и 18 показывают иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22d, прилегающего к концевому участку 15 сосуда 10, так что штуцер 16 проходит через центральное отверстие 34d. Концевой элемент 22d может иметь обращенную к сосуду поверхность, которая имеет контур, соответствующий кривизне оболочки 15, так что концевой элемент 22d расположен по существу вплотную к концевому участку 15. Концевой элемент 22d прикреплен к сосуду 10 множеством волоконных лент 44. Волоконные ленты 44 намотаны на концевой участок 15 сосуда 10 и на концевой элемент 22d таким образом, что каждая из множества лент 44 проходит по по меньшей мере одной из множества лапок 88d, тем самым образуя переплетение 46d волоконных лент 44, которые разнесены вокруг концевого участка 15 сосуда 10. Рисунок, образованный переплетением 46d, зависит от количества и положения волоконных лент 44, а также от формы и конфигурации концевого элемента 22d. За счет большого количества лапок 88d концевой элемент 22d может быть расположен в любой поворотном положении относительно продольной оси 42, и не требуется точное соблюдение поворотного положения рисунка переплетения 46d относительно концевого элемента 22d. Волоконные ленты 44 соединены друг с другом и с сосудом 10 с помощью термоотверждаемой смолы. Таким образом, концевой элемент 22d закреплен между переплетением 46 и концевым участком 15 сосуда 10. Поскольку волоконные ленты 44 не проходят по кольцу 86d между выступающими участками 28d, выступающие участки 28d не обязательно должны представлять собой отдельные конструкции; и может быть обеспечен непрерывный выступающий участок, например, как в варианте выполнения концевого элемента 22b.

[0069] Фиг.19 показывает разобранный вертикальный вид в разрезе второго варианта выполнения узла 50d, взятом вдоль линии 19-19, показанной на Фиг.18, и дополнительно включает в себя защитную крышку 40, выполненную с возможностью установки на сосуд 10 с помощью концевого элемента 22d. Узел 50d содержит крепежи 56, например, винты, болты, защелки или вставные крепежи, выровненные с отверстиями 74 в крепежных средствах 72 защитной крышки 40 и выровненные с крепежными средствами 38d в выступающих участках 28d концевого элемента 22c. Отверстие 52 в защитной крышке 40 концентрично выровнено с центральным отверстием 34d в концевом элементе 22d и штуцером 16 сосуда 10 под давлением (не показано на Фиг.19).

[0070] Как показано на Фиг.19 и 22-24, концевой элемент 22 может включать в себя прорези 70 в кольце 86 для увеличения гибкости кольца 86, так что он может лучше соответствовать контурам концевого участка 15 нижележащего сосуда 10 под давлением. Следует понимать, что такие прорези, канавки или подобные модифицирующие форму элементы могут быть обеспечены на раскрытых концевых элементах 22 любых вариантов выполнения.

[0071] Фиг.20 и 21 показывают частичные виды в разрезе узла 50d' и 50dʺ соответственно, включающего в себя защитную концевую крышку 40', 40ʺ, прикрепленную к сосуду 10 под давлением с помощью концевого элемента 22d с использованием разных вставных крепежей 36, 36'. В проиллюстрированных вариантах выполнения крепежные средства защитной крышки 40 представляют собой вставные крепежи 36, 36', встроенные в концевую крышку 40', 40ʺ и соединенные с концевым элементом 22d с помощью крепежных средств 38d и 28d. Каждый крепеж 36, 36' включает в себя расширяющийся конец 26, 26', который может проходить через крепежное средство 38d и оставаться вставленным. Как показано на Фиг.21, крепеж 36' имеет зазор 37 между лапками 39. Лапки 39 могут сжиматься в направлении зазора 37 для облегчения прохождения расширяющегося конца 26' через крепежное средство 38d.

[0072] Фиг.22-25 показывают пятый примерный вариант выполнения концевого элемента 22e, имеющего защелки 98 и крепежные средства 38e на верхней поверхности 30d выступающих участков 28e. Фиг.22, 23 и 25 показывают пятый вариант выполнения узла 50e, включающего в себя защитную крышку 40, выполненную с возможностью установки на концевом участке 15 сосуда 10 с помощью концевого элемента 22e и защелкивающейся вставки 96. Для наглядности волоконные ленты 44, крепящие концевой элемент 22d к сосуду 10, не показаны, но предполагается, что такие волоконные ленты 44 будут обеспечены в виде переплетения 46 поверх лапок 88e, как описано выше со ссылкой на лапки 88d концевого элемента 22d.

[0073] Крепежные средства на защитной крышке 40e могут представлять собой приливы 102, каждый из которых имеет отверстие 104, проходящее через него, выполненное с возможностью приема крепежа 106, например, винта или болта, как показано на Фиг.22-23 и 25-26. Отверстия 104 могут проникать в концевую стенку 58 или нет. Примерная защелкивающаяся вставка 96 представляет собой кольцевой элемент, выполненный с возможностью размещения на внутренней поверхности 48 концевой стенки 58, и включает в себя отверстия 108, выровненные с приливами 102 на защитной крышке 40e, так что крепеж 106 может быть вставлен через отверстие 108 во вставке 96 и отверстие 104 в приливе 102, тем самым прикрепляя вставку 96 к защитной крышке 40e, как показано на Фиг.25-27. Прилив 102 размещается в выемке 110 во вставке 96 для фиксации вставки 96 относительно концевой стенки 58. Внутреннее пространство 82e, образованное скругленной стенкой 62 защитной крышки 40e и скругленной поверхностью 64 сосуда 10, обеспечивает пространство, в которое может сминаться или деформироваться защитная крышка 40e, не повреждая сосуд 10. Форма и/или размер внутреннего пространства 82e могут зависеть, например, от используемого материала или требуемого применения защитной крышки 40.

[0074] Фиг.27 показывает вариант выполнения защелкивающейся вставки 96, соединенной с защелкой 98 для установки защитной крышки 40e на концевом элементе 22e и, следовательно, на сосуде 10. Защелка 98 включает в себя лапку 112 и выступ 114, выполненный с возможностью приема края 116 вставки 96. Упругий характер защелки 98 позволяет лапке 112 перемещаться в сторону от вставки 96, когда вставка 96 прижимается к защелке 98, а затем возвращаться в исходное положение над краем 116, закрепляя край 116 с помощью выступа 114. Выступающий участок 28e концевого элемента 22e включает в себя отверстие 38e для приема головки 120 крепежа 106, позволяя размещение вставки 96 вплотную к поверхности 30e выступающего участка 28e. Прилив 102 отделяет вставку 96 от концевой стенки 58, обеспечивая пространство для крепежа 106 и защелок 98. Следует понимать, что могут быть использованы другие защелкивающиеся конфигурации, например, вставки других форм, большее или меньшее количество защелок или защелки разных типов.

[0075] Шестой иллюстративный вариант выполнения кольцевого концевого элемента 22f показан на Фиг.28. Кольцевой концевой элемент 22f может включать в себя по меньшей мере некоторые или все смягчающие повреждение характеристики защитной крышки 40, описанные в настоящем документе. Иллюстративный вариант выполнения концевого элемента 22f имеет центральное отверстие 34f и включает в себя множество выступающих участков 28f, образующих множество нижних участков 32f между ними. В примерном варианте выполнения показанный концевой элемент 22f и центральное отверстие 34f имеют круглую форму, но могут иметь любую подходящую форму. Выступающие участки 28f могут представлять собой защитные элементы, которые служат в качестве бамперов для смягчения повреждения сосуда 10, например, из-за удара или царапания. Внутреннее пространство 126 (см. Фиг.31), образованное выступающими участками 28f и сосудом 10, обеспечивает пространство, в которое может сминаться или деформироваться выступающий участок 28f, не повреждая сосуд 10. Форма и/или размер выступающих участков 28f и, следовательно, внутреннего пространства 126 могут зависеть, например, от материала концевого элемента 22f и/или требуемого применения сосуда 10. В иллюстративном варианте выполнения выступающие участки 122 имеют по существу пирамидальную трапециевидную форму. В иллюстративном варианте выполнения части нижних участков 32f концевого элемента 22f имеют контур, позволяющий установку по существу вплотную к концевому участку 15 сосуда 10.

[0076] Фиг.29 и 30 показывают концевой элемент 22f, расположенный на концевом участке 15 сосуда 10, так что штуцер 16 сосуда 10 проходит через центральное отверстие 34f. Концевой элемент 22f прикреплен к сосуду 10 множеством волоконных лент 44. Множество волоконных лент 44 расположено таким образом, что по меньшей мере одна из волоконных лент 44 проходит по одному из множества нижних участков 32f, продолжается мимо и смежно со штуцером 16 и проходит по другому из множества нижних участков 32f. Множество волоконных лент 44 расположено таким образом, что по меньшей мере одна из волоконных лент 44 проходит по каждому из конкретной пары нижних участков 32f, тем самым образуя переплетение 46f волоконных лент 44, которые разнесены вокруг концевого участка 15 сосуда 10. Рисунок, образованный переплетением 46f, зависит от количества и положения волоконных лент 44, а также от конфигурации концевого элемента 22f. В иллюстративном варианте выполнения волоконная лента 44 проходит смежно с каждой из множества боковых стенок 130 концевых элементов 22f, продолжается мимо и смежно со штуцером 16 и проходит смежно с другой из множества боковых стенок 130. Таким образом, две волоконные ленты 44 проходят по каждому из множества нижних участков 32f. Волоконные ленты 44 соединены друг с другом и с сосудом 10 с помощью термоотверждаемой смолы. Таким образом, концевой элемент 22f закреплен между переплетением 46f и концевым участком 15 сосуда 10.

[0077] Фиг.31 показывает частичный вид в разрезе концевого элемента 22f, установленного на концевом участке 15 сосуда 10, взятом вдоль линии 31-31, показанной на Фиг.30. Частично показанная волоконная лента 44 проходит по нижнему участку 32f, который закрыт концевым участком 15 с этой точки зрения. В иллюстративном варианте выполнения выступающий участок 28f может иметь по существу пирамидальную трапециевидную форму относительно оболочки 14, но может иметь любой подходящий профиль. Внутреннее пространство 126, образованное выступающим участком 28f концевого элемента 22f и концевым участком 15 сосуда 10, обеспечивает пространство, в которое может сминаться или деформироваться концевой элемент 22f, не повреждая сосуд 10. Форма и/или размер внутреннего пространства 126 могут зависеть, например, от используемого материала или требуемого применения защитного концевого элемента 22f. Кроме того, во внутреннем пространстве 126 может быть обеспечен вспененный материал или другие смягчающие повреждения материалы.

[0078] Способ крепления концевого элемента 22 к сосуду 10 под давлением включает в себя этапы, на которых размещают концевой элемент 22 на куполообразном концевом участке 15 сосуда 10 под давлением и устанавливают штуцер 16 на оправке. Наматывают композитный материал на участки концевого элемента 22, концевой участок 15 и в некоторых случаях на часть цилиндрического корпуса сосуда 10 под давлением в форме волоконных лент 44, образующих переплетение 46 волоконных лент, которое закрепляет концевой элемент 22 на концевом участке 15. Ламинированные слои из намотанного стекловолокна или нитей или других синтетических нитей соединены с помощью термоусадочной или термопластичной смолы. Волокно может представлять собой стекловолокно, арамидное волокно, углеродное волокно, графитовое волокно или любой другой общеизвестный волокнистый армирующий материал. Используемая смоляная матрица может представлять собой эпоксидную смолу, полиэфирную смолу, винилэфирную смолу, термопластичную смолу или любой другой подходящий смолистый материал, способный обеспечивать соединение волокон, соединение волоконных слоев и устойчивость к разрыву, требуемую в конкретной области применения сосуда. В примерном способе головку для выдачи волокон перемещают таким образом, чтобы волокно наматывалось на концевой элемент 22 и сосуд 10 под давлением по заданной схеме для переплетения 46. Такая намотка волокна обычно осуществляется по существу как по продольной (спиральной), так и по окружной (кольцевой) схеме намотки. Процесс намотки определяется несколькими факторами, например, содержанием смолы, конфигурацией волокна, натяжением намотки и схемой намотки относительно оси 42 сосуда 10 под давлением. Подробная информация, касающаяся подходящего способа намотки волокон, раскрыта в патенте US № 4,838,971 под названием «Filament Winding Process and Apparatus», который настоящим включен сюда путем ссылки.

[0079] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на несколько вариантов выполнения, специалистам в данной области техники будет понятно, что в форму и содержание могут быть внесены изменения без отклонения от объема изобретения. В дополнение любой признак, раскрытый в отношении одного варианта выполнения, может быть включен в другой вариант выполнения, и наоборот.

Реферат

Изобретение относится к хранению газов. Узел (50) включает в себя сосуд (10) под давлением для хранения текучей среды, причем сосуд (10) включает в себя куполообразный концевой участок (15), имеющий внешнюю поверхность (64); и элемент (22), расположенный на куполообразном концевом участке (15), причем элемент (22) прикреплен к внешней поверхности (64) множеством волоконных лент (44), намотанных на куполообразный концевой участок (15) и по меньшей мере на часть элемента (22). В соответствии с другим аспектом описано устройство для предотвращения повреждения сосуда (10). Устройство включает в себя элемент (22), выполненный с возможностью размещения на куполообразном концевом участке (15), причем элемент (22) выполнен с возможностью крепления к внешней поверхности (64) множеством волоконных лент (44), намотанных на куполообразный концевой участок (15) и по меньшей мере на часть элемента (22). Описан способ крепления элемента (22) к сосуду (10), включающий в себя этапы, на которых размещают элемент (22) на куполообразном концевом участке (15) и наматывают множество волоконных лент (44). Техническим результатом является обеспечение надежной и экономичной защиты сосуда под давлением от повреждений. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 31 ил.

Формула