BR112017007187B1

BR112017007187B1 - Conjunto de distribuidor de fluido de vaso de pressão

Info

Publication number: BR112017007187B1
Application number: BR112017007187-8A
Authority: BR
Inventors: Paul F. Croteau; Andrzej Ernest Kuczek; Daniel V. Viens; Justin R. Hawkes; Wenping Zhao; Thomas J. Garosshen
Original assignee: United Technologies Corporation
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2014-10-07
Publication date: 2022-02-15
Also published as: WO2016057023A1; CN107257898B; CN107257898A; EP3204683A1; BR112017007187A2; EP3204683B1; US20170299122A1; US10221999B2

Abstract

um conjunto de distribuidor de fluido de vaso de pressão inclui um vaso de pressão tendo uma pluralidade de lóbulos unidos entre si, cada um da pluralidade dos lóbulos tendo uma parede disposta em contato com uma parede adjacente de um lóbulo adjacente e em que o distribuidor pode ser externo ou interno aos lóbulos.

Description

[001] Esta invenção foi feita com apoio do Governo conforme o Acordo DE-AR0000254 para ARPA-E Low Cost Hybrid Materials and Manufacturing for Conformable CNG Tank. O Governo tem certos direitos na invenção.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] Modalidades exemplares da invenção se referem geralmente a vaso de pressão a ser utilizado para transporte, armazenagem ou utilização de um fluido pressurizado e, mais particularmente, a um vaso de pressão otimizado tendo uma alta taxa de conformidade.

[003] Vasos de pressão são amplamente usados para armazenar líquidos e gases sob pressão. A capacidade de armazenamento de um vaso de pressão depende do volume interno do vaso de pressão e da pressão que o vaso é capaz de conter de forma segura. Em adição à sua capacidade de armazenamento, o tamanho, a forma interna, a forma externa e o peso do vaso de pressão são personalizados para uma aplicação particular.

[004] Uma aplicação crescente de vasos de pressão é o armazenamento de gás natural comprimido (CNG). Tanques de múltiplos lóbulos relativamente grandes para o transporte ou armazenamento de fluidos pressurizados existem. Esta tecnologia básica pode ser estendida para permitir a fabricação relativamente barata e comercialmente viável de tanques menores os quais são capazes de manipular fluidos sob pressão. O uso atual de cilindros padrão da indústria para CNG em veículos automotores é limitado porque a densidade volumétrica do gás de um cilindro é baixa. Um tanque tendo gás natural suficiente para atingir uma faixa de condução de veículo comparável a automóveis convencionais seria grande e volumoso e exigiria espaço que geralmente seria de outro modo espaço de carga utilizável. O uso de tanques múltiplos requer conjuntos de distribuidor que podem ser complexos e suscetíveis a vazamentos. Distribuidores externos complexos podem requerer um uso grande e desperdiçado de espaço de carga também.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[005] De acordo com uma modalidade da invenção, um conjunto de distribuidor de fluido de vaso de pressão inclui um vaso de pressão tendo uma pluralidade de lóbulos unidos entre si, cada um da pluralidade dos lóbulos tendo uma parede disposta em contato com uma parede adjacente de um lóbulo adjacente. Também estão incluídas uma primeira extremidade e uma segunda extremidade de cada um da pluralidade de lóbulos. Além disso, é incluída uma pluralidade de tampas de extremidade, cada uma das tampas de extremidade montada na primeira extremidade e na segunda extremidade da pluralidade de lóbulos. Além disso, é incluído um distribuidor de fluido acoplando fluidamente uma região interna de cada um da pluralidade de lóbulos, o distribuidor de fluido tendo um orifício de enchimento de fluido.

[006] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que o distribuidor de fluido é um distribuidor externo localizado numa porção externa da pluralidade de tampas de extremidade.

[007] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que o distribuidor externo inclui uma pluralidade de bocais se estendendo das tampas de extremidade, a localização da pluralidade de bocais alternando entre próxima a um lado superior e próxima a um lado inferior das tampas de extremidade, os bocais tendo cada um uma abertura se estendendo através dos mesmos e um furo fluidamente acoplando a abertura à região interna dos lóbulos. O distribuidor externo também inclui uma pluralidade de tubos de distribuidor acoplados aos bocais e fluidamente acoplados às aberturas dos bocais, em que cada um dos tubos de distribuidor é disposto numa forma substancialmente em forma de Z.

[008] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que o distribuidor externo inclui uma pluralidade de bocais se estendendo das tampas de extremidade, a localização da pluralidade de bocais alternando entre próxima a um lado superior e próxima a um lado inferior das tampas de extremidade, os bocais tendo cada um uma abertura se estendendo através dos mesmos e um furo acoplando fluidamente a abertura à região interna dos lóbulos. O distribuidor externo também inclui uma pluralidade de tubos de distribuidor acoplados aos bocais e fluidamente acoplados às aberturas dos bocais, a pluralidade de tubos de distribuidor compreendendo um tubo de distribuidor de extremidade se estendendo entre um bocal no lado superior e um bocal no lado inferior, pelo menos um tubo de distribuidor de lado superior se estendendo entre bocais no lado superior e pelo menos um fundo de distribuidor de lado inferior se estendendo entre bocais no lado inferior.

[009] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que o distribuidor externo inclui um bocal circular de lado superior e um bocal circular de lado inferior se estendendo de cada uma da pluralidade de tampas de extremidade, os bocais penetrando cada um na região interna dos lóbulos e definindo um furo. O distribuidor externo também inclui uma pluralidade de tubos de distribuidor acoplados aos bocais, cada um dos tubos de distribuidor acoplado a, e se estendendo entre, um bocal circular de lado superior de uma tampa de extremidade e um bocal circular de lado inferior de uma tampa de extremidade adjacente.

[0010] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que o bocal circular de lado superior e o bocal circular de lado inferior se estendam da tampa de extremidade em um ângulo de 45 graus em relação a um plano horizontal do vaso de pressão.

[0011] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que o distribuidor externo inclua um coletor tendo uma cavidade interna se estendendo entre uma extremidade fechada e uma extremidade aberta, a extremidade aberta compreendendo o orifício de enchimento, o coletor se estendendo horizontalmente ao longo do vaso de pressão. O distribuidor externo também inclui uma pluralidade de aberturas espaçadas ao longo da direção longitudinal do coletor. O distribuidor externo inclui ainda uma pluralidade de bocais se estendendo de cada uma da pluralidade de tampas de extremidade, os bocais penetrando cada um na região interna dos lóbulos e definindo um furo. O distribuidor externo ainda inclui ainda uma pluralidade de tubos de distribuidor se estendendo entre e acoplando fluidamente os bocais e as aberturas do coletor.

[0012] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que o distribuidor externo inclui uma pluralidade de aberturas definidas pelas tampas de extremidade. O distribuidor externo também inclui uma pluralidade de anéis anulares tendo pelo menos um furo, cada um dos anéis anulares disposto em contato com uma das tampas de extremidade próximo à respectiva abertura da tampa de extremidade. O distribuidor externo ainda inclui uma pluralidade de parafusos ocos roscados às tampas de extremidade dentro da pluralidade de aberturas para prender os anéis anulares às tampas de extremidade, o parafuso e o anel anular definindo uma passagem anular e cada parafuso tendo pelo menos um furo de alívio para acoplar fluidamente a região interna dos lóbulos à passagem anular. O distribuidor externo ainda inclui uma pluralidade de tubos acoplados a e se estendendo entre os anéis anulares para acoplar fluidamente adjacente a passagens anulares.

[0013] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que o distribuidor de fluido é um conjunto de distribuidor interno disposto dentro da região interna da pluralidade de lóbulos.

[0014] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir uma pluralidade de aberturas definidas pela parede e pela parede adjacente de cada um da pluralidade de lóbulos, em que o distribuidor interno compreende um único tubo se estendendo através da parede e da parede adjacente de cada um da pluralidade de lóbulos, o tubo único tendo uma superfície de parede interna definindo uma passagem de fluido configurada para acoplar fluidamente a região interna de cada um da pluralidade de lóbulos.

[0015] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que uma pluralidade de seções de furo definidas pelo e se estendendo através do tubo único, cada uma da pluralidade de seções de furo localizada dentro de lóbulos distintos.

[0016] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que a pluralidade de seções de furo compreende furos tendo uma geometria de pelo menos uma de elíptica e circular.

[0017] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir uma pluralidade de aberturas definidas pela parede e pela parede adjacente de cada um da pluralidade de lóbulos para acoplar fluidamente a região interna de cada um da pluralidade de lóbulos. Também incluída é uma pluralidade de componentes de vedação dispostos na pluralidade de aberturas.

[0018] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que a pluralidade de componentes de vedação é roscada na parede e na parede adjacente de cada um da pluralidade de lóbulos, os componentes de vedação configurados para acoplar os lóbulos adjacentes entre si e vedar a pluralidade de aberturas.

[0019] Além de uma ou mais das características descritas acima, ou como uma alternativa, modalidades adicionais podem incluir que a pluralidade de componentes de vedação é de anéis de expansão formados de uma liga de memória de forma.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0020] A matéria que é considerada como a invenção é particularmente salientada e distintamente reivindicada nas reivindicações na conclusão do relatório descritivo. As características e vantagens anteriores e outras da invenção são evidentes a partir da seguinte descrição detalha tomada em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[0021] A FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um vaso de pressão configurado para armazenar um fluido pressurizado de acordo com uma modalidade da invenção; A FIG. 2 é uma vista de extremidade desmontada de uma porção de uma modalidade do vaso de pressão; A FIG. 3 é uma vista em perspectiva de uma porção de uma modalidade do vaso de pressão; A FIG. 4 é uma vista em perspectiva desmontada de uma região de extremidade do vaso de pressão; A FIG. 5 é uma vista em perspectiva desmontada de um vaso de pressão; A FIG. 6 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um distribuidor de fluido externo do vaso de pressão; A FIG. 7 é uma vista em perspectiva de outra modalidade de um distribuidor de fluido externo do vaso de pressão; A FIG. 8 é uma vista em perspectiva de outra modalidade de um distribuidor de fluido externo do vaso de pressão; A FIG. 9 é uma visão em seção transversal parcial do distribuidor externo de acordo com a modalidade da FIG. 8; A FIG. 10 é uma vista em perspectiva de outra modalidade de um distribuidor de fluido externo do vaso de pressão; A FIG. 11 é uma vista em perspectiva de outra modalidade de um distribuidor de fluido externo do vaso de pressão; A FIG. 12 é uma vista em seção transversal parcial do distribuidor externo de acordo com a modalidade da FIG. 11; A FIG. 13 é uma vista em corte parcial em perspectiva de uma modalidade de um distribuidor de fluido interno do vaso de pressão; A FIG. 14 é uma visão ampliada do distribuidor de fluido interno de acordo com a modalidade da FIG. 13; A FIG. 15 é uma vista em corte parcial em perspectiva de outra modalidade de um distribuidor de fluido interno do vaso de pressão; A FIG. 16 é uma vista em perspectiva de outra modalidade de um distribuidor de fluido interno do vaso de pressão; e A FIG. 17 é uma vista ampliada do distribuidor de fluido interno de acordo com a modalidade da FIG. 16.

[0022] A descrição detalhada explica modalidades da invenção juntamente com vantagens e características, a título de exemplo, com referência os desenhos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0023] Com referência agora à FIG. 1, um exemplo de um vaso ou tanque de pressão 20 configurado para armazenar um fluido ou gás a alta pressão é ilustrado. Fluidos ou gases exemplares que podem ser armazenados dentro do vaso de pressão 20 incluem, mas não estão limitados a, gás natural comprimido (CNG), hidrogênio, propano, metano, ar e fluido hidráulico, por exemplo. O vaso de pressão 20 inclui uma pluralidade de lóbulos geralmente cilíndricos incluindo um lóbulo esquerdo 25 e um lóbulo direito 30. Na modalidade não limitativa ilustrada, o vaso de pressão 20 inclui adicionalmente uma pluralidade de lóbulos internos substancialmente idênticos 35, tal como cinco lóbulos internos 35, por exemplo; no entanto, um vaso de pressão 20 tendo qualquer número de lóbulos internos 35 está dentro do escopo da invenção. O lóbulo esquerdo 25, um ou mais lóbulos internos 35 e o lóbulo direito 30 são posicionados lado a lado e são unidos juntos por uma pluralidade de ligações (ver FIG. 3). Como resultado deste arranjo, a configuração global do vaso de pressão 20 é geralmente retangular na forma.

[0024] Com referência agora à FIG. 2, os lóbulos individuais 25, 30, 35 do vaso de pressão 20 são apresentados em mais detalhes. O lóbulo esquerdo 25 e o lóbulo direito 30 são substancialmente idênticos e são dispostos de tal modo que o lóbulo direito 30 seja girado 180 graus em relação ao lóbulo esquerdo 25 ou sejam dispostos como uma imagem de espelho um do outro. Os lóbulos extremos 25, 30 incluem uma parede externa geralmente cilíndrica 40 tendo uma primeira espessura. Uma parede interna 45 se estende geralmente verticalmente entre uma primeira extremidade 42 e uma segunda extremidade 44 da parede externa cilíndrica 40 e tem uma espessura igual a metade daquela da parede externa 40. Numa modalidade, a parede interna 45 é formada integralmente com as extremidades 42, 44 da parede externa cilíndrica 40. Pelo menos uma porção da curvatura da parede externa cilíndrica 40 é definida por um raio R. Numa modalidade, a porção da parede externa 40, oposta à parede interna 45, inclui uma forma circular ou curva geralmente de um ângulo de 240 graus como definido pelo raio R. Por conseguinte, a altura global dos lóbulos extremos 25, 30 é igual ao dobro do comprimento do raio R da parede externa cilíndrica 40. A parede interna vertical 45 é geralmente paralela e espaçada de um plano vertical P que inclui a origem do raio R que define a curvatura da parede externa 40. Numa modalidade, a distância entre a parede interna 45 e o plano vertical paralelo P é cerca de metade do comprimento do raio R. Como resultado, os lóbulos de extremidade 25, 30 têm geralmente uma largura igual a cerca de uma vez e meia o comprimento do raio de curvatura R da parede externa 40.

[0025] O lóbulo interno ilustrado 35 inclui uma primeira parede lateral interna disposta verticalmente 50 e uma segunda parede lateral interna 55 separadas uma da outra por uma distância. Numa modalidade, a largura do lóbulo interno 35 é geralmente igual ao raio de curvatura R dos lóbulos extremos 25, 30. As espessuras da primeira parede lateral interna 50 e da segunda parede lateral interna 55 são idênticas e iguais à espessura da parede interna 45 dos lóbulos extremos 25, 30. A primeira parede externa 60 se estende entre uma primeira extremidade 52 da primeira parede lateral interna 50 e uma primeira extremidade 56 da segunda parede lateral interna 55. Do mesmo modo, uma segunda parede externa 65 se estende entre uma segunda extremidade 54 da primeira parede lateral interna 50 e uma segunda extremidade 58 da segunda parede lateral interna 55. A espessura da primeira e da segunda paredes externas 60, 65 é substancialmente idêntica à espessura da parede externa curva 40 dos lóbulos de extremidade 25, 30. Numa modalidade, a pluralidade de paredes internas 50, 55 e a pluralidade de paredes externas 60, 65 são formadas integralmente.

[0026] A curvatura da primeira parede externa 60 e da segunda parede externa 65 pode ser definida por uma forma circular ou curva geralmente de um ângulo de 60 graus por um raio R. Numa modalidade, o raio de curvatura R do lóbulo interno 35 é substancialmente idêntica ao raio de curvatura R dos lóbulos de extremidade 25, 30. Por conseguinte, a distância entre a primeira parede curva 60 e a segunda parede curva 65 é o dobro do comprimento do raio de curvatura R e é, portanto, substancialmente igual à altura dos lóbulos de extremidade 25, 30.

[0027] Quando o vaso de pressão 20 é montado, cada parede interna 45, 50, 55 é posicionada diretamente adjacente a outra parede interna 45, 50, 55. Por exemplo, num vaso de pressão 20 não tendo quaisquer lóbulos internos 35, a parede interna 45 do lóbulo esquerdo 25 está disposta ao lado da parede interna 45 do lóbulo direito 30. Em um vaso de pressão 20 tendo um único lóbulo interno 35, a primeira parede lateral interna 50 encosta na parede interna 45 do lóbulo esquerdo 25 e a segunda parede lateral interna 55 encosta na parede interna 45 do lóbulo direito 30. Em modalidades incluindo uma pluralidade de lóbulos internos 35, a segunda parede lateral interna 55 de pelo menos um dos lóbulos internos 35 é disposta ao lado de uma primeira parede lateral interna 50 de um lóbulo interno adjacente 35. A distância entre a origem do raio de curvatura R de um lóbulo interno e a origem do raio de curvatura R de um lóbulo adjacente, ou um lóbulo de extremidade 25, 30 ou outro lóbulo interno 35, é geralmente igual ao comprimento do raio de curvatura R. Além disso, a largura global do vaso de pressão 20 é geralmente igual à soma de três e o número total de lóbulos internos 35 multiplicado pelo comprimento do raio de curvatura R.

[0028] Como ilustrado na FIG. 3, lóbulos adjacentes 25, 30, 35 do vaso de pressão 20 são acoplados com uma ou mais ligações 98. As ligações 98 são configuradas para transmitir a carga de tração nas paredes curvas 40, 60, 65 entre a pluralidade de lóbulos 25, 30, 35. As ligações 98 são dimensionadas para proporcionar resistência e caminho de carga adequados para permitir um compartilhamento de carga equilibrado entre as paredes externas 40, 60, 65 com as paredes internas verticais 45, 50 e 55. Processos exemplares para fabricar estas ligações 98 incluem, mas não estão limitados a, soldagem por fusão, tal como soldagem a laser de arco ou de feixe de elétrons, soldagem de estado sólido, tal como soldagem de agitação por atrito, soldagem de atrito linear, brasagem e ligação de fase líquida transiente, por exemplo, dependendo do material do tanque selecionado.

[0029] Com referência agora às FIGS. 4 e 5, uma tampa de extremidade 100 é montada, tal como com uma solda de topo instantânea, por exemplo, em ambas uma primeira extremidade 22 e uma segunda extremidade oposta 24 de cada um da pluralidade de lóbulos 25, 30, 35 do vaso de pressão 20. A pluralidade de tampas de extremidade 100 montada numa extremidade 22, 24 de cada um dos lóbulos 25, 30, 35, pode ser separada (FIG. 4) ou pode ser integralmente formada (FIG. 5). Em modalidades em que a tampas de extremidade 100 são formadas integralmente, as tampas de extremidade 100 incluem um suporte interno 105 geralmente alinhado com cada parede interna adjacente 45, 50, 55 do vaso de pressão 20. Cada tampa de extremidade 100 tem uma forma substancialmente complementar à forma do lóbulo adjacente 25, 30, 35 do vaso de pressão 20. Numa modalidade, cada tampa de extremidade 100 inclui uma porção de uma esfera tendo um raio igual ao raio de curvatura R. Como resultado, as tampas de extremidade 100 configuradas para acoplar aos lóbulos de extremidade 25, 30 incluem uma porção maior de uma esfera do que a(s) tampa(s) de extremidade 100 configuradas para acoplar aos lóbulos internos.

[0030] Os lóbulos 25, 30, 35 do vaso de pressão 20 podem ser geralmente fabricados de um metal de alta resistência ou de material compósito. Os lóbulos extremos 25, 30 e os lóbulos internos 35 podem ser formados por qualquer um de uma série de processos de fabricação incluindo, mas não se limitando a, extrusão, forjamento, fundição de espremer, formação por laminação e formação a laser, por exemplo. Tampas de extremidade 100 podem ser fabricadas de forma semelhante de um metal de alta resistência ou de material compósito e por um processo incluindo, mas não se limitando a, estampagem, forjamento, fundição de espremer, extrusão de impacto e usinagem, por exemplo. Uma modalidade de tanque 20 pode ser fabricada de um compósito por um processo incluindo, mas não limitado a, tecelagem, entrançamento, enrolamento de filamento, sobreposições de camadas, por exemplo. Estes processos podem ser usados individualmente ou em combinação para fabricar tubos individuais ou conjugados para produzir a geometria final.

[0031] Com referência agora às FIGS. 6 a 12, a pluralidade de lóbulos 25, 30, 35 pode ser fluidamente acoplada via um distribuir externo 150. Múltiplas modalidades do distribuidor externo 150 são contempladas e descritas abaixo em detalhes.

[0032] Com referência à FIG. 6, um bocal externo 155 é formado no exterior da tampa de extremidade 100, adjacente a cada lóbulo 25, 30, 35 do vaso de pressão 20. Cada bocal externo 155 inclui uma abertura se estendendo através do bocal externo 155 e disposta substancialmente paralela ao plano horizontal H e um furo se estendendo substancialmente perpendicularmente da abertura para o interior do vaso de pressão 20. Um conector 160, fluidamente acoplado ao bocal externo 155 próximo à abertura e, portanto, ao interior do vaso de pressão 20, é montado em ambos os lados de cada bocal 155. Uma tubulação 165, de outro modo denominada aqui como um tubo de distribuidor, se estende de um conector 160 de um primeiro bocal externo 155a para um conector 160 de um segundo bocal externo 155b. Numa modalidade, a posição do bocal externo 155 numa tampa de extremidade 100, em relação a cada lóbulo 25, 30, 35, pode alternar de modo que a tubulação 165 que se estende entre os conectores adjacentes 160 seja disposta numa forma em Z. Mais especificamente, os bocais 155 alternam de modo que um bocal 155a seja disposto próximo a um lado superior 170 da tampa de extremidade 100 e um bocal adjacente 155b seja disposto próximo a um lado inferior 175 da tampa de extremidade 100. Como mostrado, este arranjo alternado resulta na forma em Z descrita acima da tubulação 165 para fornecer alívio de deformação de crescimento potencial do vaso de pressão 20 devido à pressurização do vaso de pressão 20 e/ou exposição a extremos de temperatura em relação ao ambiente. Um destes conectores 160 pode ser acoplado fluidamente a máquina ou a um sistema para reabastecer o fluido pressurizado (não mostrado) armazenado no mesmo, desse modo proporcionando um orifício de enchimento de fluido 180. Em uma modalidade, há um único orifício de enchimento de fluido, enquanto outras modalidades incluem múltiplos orifícios de enchimento de fluido. Adicionalmente, o distribuidor externo 150 pode ser usado para acoplar fluidamente uma pluralidade de vasos de pressão empilhados 20.

[0033] Com referência à FIG. 7, o arranjo de bocal alternado da modalidade da FIG. 6 está incluído. A modalidade ilustrada na FIG. 7 fornece um arranjo de tubulação distinto para conectar os diferentes lóbulos do vaso de pressão 20. Como mostrado, a tubulação 165 se estende de um conector 160 de um primeiro bocal externo 155a para um conector 160 de um segundo bocal externo 155b. Em uma modalidade, um ou mais tubos de distribuidor de lado superior 182 são incluídos para acoplar bocais localizados próximos ao lado superior 170 das tampas de extremidade 100, enquanto um ou mais tubos de distribuidor de lado inferior 184 são incluídos para acoplar bocais localizados próximos ao lado inferior 175 das tampas de extremidade 100. Além disso, um tubo de distribuidor de extremidade 186 se estende entre um bocal no lado superior 170 e um bocal no lado inferior 175.

[0034] Em uma modalidade, tubo(s) de distribuidor de lado superior 182 e tubo(s) de distribuidor de lado inferior 184 incluem ligeira curvatura que é concêntrica com a curvatura da tampa de extremidade. No entanto, é contemplado que tubos retos podem ser empregados. Os conectores 160 que estão localizados nas extremidades do arranjo e que não estão conectados a um tubo podem ser conectados a um conjunto de válvula e empregados como orifícios de enchimento de fluido.

[0035] Com referência às FIGS 8 e 9, outra modalidade do distribuidor externo 150 é ilustrada. Estão incluídos bocais circulares de lado superior 190 e bocais circulares de lado inferior 192 formados nas ou dentro das tampas de extremidade 100. Os bocais circulares 190, 192 são orientados em torno de eixos respectivos que são cada qual orientados normais à superfície das tampas de extremidade 100. Em uma modalidade, os bocais 190, 192 são cada qual orientados num ângulo de cerca de 45 graus em relação ao plano horizontal H do vaso de pressão 20. Independentemente da orientação precisa dos bocais 190, 192, os bocais penetram cada qual na região interna dos lóbulos do vaso de pressão 20 e definem um furo 194. Um conector 160 é montado em cada um dos bocais 190, 192. Na modalidade ilustrada, os tubos de distribuidor 165 são acoplados aos bocais 190, 192 com os conectores 160 e se estendem de um bocal circular superior 190a para um bocal circular inferior adjacente 192a, desse modo acoplando fluidamente as regiões internas dos lóbulos. Os conectores 160 que estão localizados nas extremidades do arranjo e que não estão conectados a um tubo podem ser conectados a um conjunto de válvula e empregados como orifícios de enchimento de fluido.

[0036] Com referência à FIG. 10, outra modalidade do distribuidor externo 150 é ilustrada. O distribuidor externo 150 inclui os bocais de lado superior 190 semelhantes às modalidades das FIGS. 8 e 9. É incluído um coletor 196 se estendendo substancialmente horizontalmente e tendo uma cavidade interna 198 se estendendo entre uma extremidade fechada 200 e uma extremidade aberta 202. Os tubos de coletor 165 são acoplados aos bocais 190 da maneira descrita acima, mas são acoplados ao coletor 196 próximo à pluralidade de aberturas 204 espaçadas ao longo da direção longitudinal do coletor 196. A extremidade aberta 202 do coletor 196 pode ser conectada a um conjunto de válvula e empregada como um orifício de enchimento de fluido.

[0037] Com referência agora às FIGS. 11 e 12, outra modalidade do distribuidor externo 150 é ilustrada. O distribuidor externo 150 inclui os bocais de lado superior 190 semelhantes às modalidades das FIGS. 8 a 10. Um parafuso 210, tal como um parafuso banjo, é aparafusado nos bocais 190 para penetrar nas tampas de extremidade 100 até a região interna dos lóbulos. O parafuso 210 é oco e inclui pelo menos um furo de alívio 212. Circundando uma porção do parafuso 210 está um anel anular 214 que é fixado à tampa de extremidade 100 com uma porção de cabeça 216 do parafuso 210. Uma passagem anular 218 é definida pelo parafuso 210 e o anel anular 214. A porção oca e o(s) furo(s) de alívio 212 do parafuso 210 acoplam fluidamente a região interna dos lóbulos à passagem anular 218. Cada um dos tubos de distribuidor 165 é acoplado aos, e se estender entre, anéis anulares adjacentes 214 para acoplar fluidamente as passagens anulares 218. Como mostrado, os tubos 165 podem ser não lineares, de modo que seja estabelecido um padrão curvado ou dobrado. Um segmento de tubo 220 pode ser incluído numa extremidade do arranjo para ser conectado a um conjunto de válvula e é empregado como um furo de enchimento de fluido.

[0038] Com referência agora às FIGS. 13 a 17, a pluralidade de lóbulos 25, 30, 35 pode ser acoplada fluidamente via um distribuidor interno 250. Múltiplas modalidades do distribuidor externo 250 são contempladas e descritas abaixo em detalhes. O distribuidor interno 250 acopla fluidamente as regiões internas dos lóbulos, embora eliminando a necessidade de conectores de tubo externos, tubos e outras características associadas, desse modo reduzindo peso e risco de vazamento.

[0039] Com referência às FIGS. 13 e 14, o vaso de pressão 20 pode incluir uma pluralidade de aberturas 120, de modo que o fluido pressurizado disposto no mesmo possa comunicar entre a pluralidade de lóbulos 25, 30, 35. Cada uma da pluralidade de aberturas 120 é geralmente alinhada e pode ser formada ou numa parede interna 40, 50, 55 de um lóbulo ou numa parede lateral ou suporte interno 105 de cada tampa de extremidade 100. Numa modalidade, um elemento de vedação tendo um comprimento maior que o dobro da espessura da parede interna 45, 50, 55 é disposto dentro de cada abertura 120 para evitar que o fluido pressurizado vaze entre as paredes internas adjacentes 45, 50 55. Elementos de vedação exemplares incluem, mas não estão limitados a, um O-ring de metal, um e-seal e uma vedação formada de uma liga de metal contraída, por exemplo.

[0040] Se estendendo entre as distintas regiões internas dos lóbulos é um tubo único 252 que se estende através das aberturas 120. O tubo 252 é inserido através de um orifício de acesso 254 localizado no lado da tampa de extremidade 100 e é estampado, ou plasticamente deformado, do interior do tubo 252 exteriormente para criar um encaixe por interferência de vedação em cada junção de paredes adjacentes. O diâmetro interno de cada abertura 120 pode incluir características usinadas incluindo, mas não se limitando a, nervuras concêntricas de borda de faca para intensificar conexão e vedação com o tubo 252.

[0041] O tubo 252 inclui uma pluralidade de seções de furo 256 definidas por e se estendendo através do tubo 252. Cada uma das seções de furo 256 está localizada dentro de lóbulos distintos para acoplar fluidamente o tubo 252 à região interna de cada lóbulo. Os furos podem ser formados em qualquer geometria apropriada, incluindo circular ou elíptica, para reduzir a rigidez axial em comparação com um tubo de parede sólida. Uma extremidade do tubo 252 localizada próxima ao orifício de acesso 254 pode ser usada como o orifício de enchimento de fluido.

[0042] Com referência à FIG. 15, um arranjo semelhante para a modalidade das FIGS. 13 e 14 é fornecido. No entanto, ao invés de um único tubo, uma pluralidade de componentes de vedação 260 é fornecida. A pluralidade de componentes de vedação 260 inclui segmentos de vedação distintos localizados dentro de cada uma das aberturas 120. Os componentes de vedação 260 podem ser instalados antes de juntar os segmentos de lóbulo. Os componentes de vedação 260 podem ser encaixados por pressão numa modalidade. Em outra modalidade, os componentes de vedação 260 são roscados nas aberturas das paredes adjacentes. Em particular, um arranjo de dupla rosca pode ser empregado. Especificamente, cerca de metade do diâmetro externo do componente de vedação 260 pode incluir uma rosca à direita e a outra metade do diâmetro externo inclui uma rosca à esquerda. A superfície interna do componente de vedação 260 inclui uma geometria (por exemplo, quadrado, hexágono, etc.) que facilita a transmissão de torque de um operador ou uma máquina. Os componentes de vedação 260 estão assentados dentro de uma vedação, conforme descrito acima.

[0043] Quando os lóbulos são juntados com o componente de vedação 260, uma vedação é criada em cada junção de paredes adjacentes. As paredes adjacentes de lóbulos não estão, tipicamente, em contato constante e completo ao longo de um comprimento inteiro dos mesmos devido aos métodos de junção ocorrendo próximos os lados superior e inferior do vaso de pressão 20. Estirar as paredes juntamente com os componentes de vedação 260 intensifica o contato entre as paredes, desse modo reduzindo os vazios. Um arranjo de vedação desses é desejável para evitar uma equalização de pressão entre as cavidades de armazenamento dos lóbulos e o vazio entre as paredes. Tal equalização provoca um estado de alta tensão na raiz do material unido (por exemplo, soldas).

[0044] Com referência às FIGS. 16 e 17, outra modalidade do distribuidor interno 250 é ilustrada. Na modalidade ilustrada, as aberturas 120 são vedadas com um acoplador cilíndrico 268 que é fabricado de uma liga de memória de forma que expande ou contrai com excursões de temperatura controlada. Dependendo da liga particular do material, o acoplador 268 poderia ser feito para contrair com uma elevação até uma certa temperatura elevada e, então, contrair com uma diminuição até uma certa temperatura baixa. Os extremos de temperatura precisariam estar acima e abaixo da faixa operacional do vaso de pressão 20 para impedir ativação involuntária da liga de memória de forma. O acoplador 268 seria exposto a uma temperatura elevada para provocar sua contração e, então, instalado nas aberturas 120 de paredes adjacentes. A superfície externa do acoplador 268 pode ter características de intensificação de vedação, tal como nervuras concêntricas de borda de faca 270. Depois de os lóbulos serem juntados com todos os acopladores no lugar (localizados e retidos por uma característica de localização que impede movimento axial), o conjunto seria, então, exposto à temperatura extrema baixa para fazer os acopladores expandirem e, então, criar a junta de vedação com as aberturas 120.

[0045] Todas as modalidades do distribuidor interno 250 fornecem um orifício de enchimento de fluido 180 configurado para conectar o vaso de pressão 20 a uma máquina ou a um sistema para reabastecer o fluido pressurizado (não mostrado) armazenado no mesmo.

[0046] O vaso de pressão 20 tem uma conformabilidade significativamente mais alta (razão de volume de fluido pressurizado que pode ser armazenado dentro do vaso de pressão para o envelope retangular equivalente) do que os vasos de pressão convencionais para armazenar um fluido pressurizado. A alta conformabilidade do vaso de pressão 20 é um resultado da geometria que foi otimizada para compartilhar as cargas e minimizar as tensões, tal como tensão circular, por exemplo, nas paredes internas e externas 40, 45, 50, 55, 60, 65 dos lóbulos conjugados 25, 30, 35 sob pressão interna. Adicionalmente, as modalidades dos distribuidores externos e internos 150, 250 fornecem esquemas de roteamento de fluido que não exigem muito, se algum, volume externo e acoplam fluidamente os diferentes lóbulos do vaso de pressão 20.

[0047] Embora a invenção tenha sido descrita em detalhes em conexão com apenas um número limitado de modalidades, deve ser prontamente entendido que a invenção não está limitada a tais modalidades divulgadas. Em vez disso, a invenção pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, modificações, substituições ou disposições equivalentes não até então descritas, mas que são compatíveis com o espírito e o escopo da invenção. Adicionalmente, embora várias modalidades da invenção tenham sido descritas, é para ser entendido que aspectos da invenção podem incluir somente algumas das modalidades descritas. Por conseguinte, a invenção não será vista como limitada pela descrição anterior, mas só é limitada pelo escopo das reivindicações anexadas.

Claims

1. Conjunto de distribuidor de fluido de vaso de pressão, caracterizado pelo fato de que compreende: um vaso de pressão (20) tendo uma pluralidade de lóbulos (25, 30, 35) unidos entre si, cada um da pluralidade dos lóbulos (25, 30, 35) tendo uma parede (45, 50, 55) disposta em contato com uma parede adjacente (40, 50, 55) de um lóbulo adjacente (25, 30, 35); uma primeira extremidade (22) e uma segunda extremidade (24) de cada um da pluralidade de lóbulos (25, 30, 35); uma pluralidade de tampas de extremidade (100), cada uma das tampas de extremidade (100) montada na primeira extremidade e na segunda extremidade da pluralidade de lóbulos (25, 30, 35); e um distribuidor de fluido acoplando fluidamente uma região interna de cada um da pluralidade de lóbulos, o distribuidor de fluido tendo um orifício de enchimento de fluido, o distribuidor de fluido compreendendo um conjunto de distribuidor interno disposto dentro da região interna da pluralidade de lóbulos; e uma pluralidade de aberturas (120) definidas pela parede e pela parede adjacente de cada um da pluralidade de lóbulos, em que o distribuidor interno (250) compreende um único tubo cilíndrico se estendendo através da parede e da parede adjacente de cada um da pluralidade de lóbulos, o tubo cilíndrico único tendo uma superfície de parede interna definindo uma passagem de fluido configurada para acoplar fluidamente a região interna de cada um da pluralidade de lóbulos.

2. Conjunto de distribuidor de vaso de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de seções de furo definidas pelo e se estendendo através do tubo único, cada uma da pluralidade de seções de furo localizada dentro de lóbulos distintos.

3. Conjunto de distribuidor de vaso de pressão de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de seções de furo compreende furos tendo uma geometria de pelo menos uma de elíptica e circular.

4. Conjunto de distribuidor de vaso de pressão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma pluralidade de componentes de vedação dispostos na pluralidade de aberturas.