压力容器及地下储气结构

技术领域

本申请涉及高压容器技术领域，尤其涉及一种压力容器及地下储气结构。

背景技术

高压压力容器在各种化工原料存储、氢气存储、工业气体存储、压缩空气储能中得到广泛应用。通常高压容器的罐体如图1所示，罐体内的高压对罐体1内壁产生径向压力F1与端部压力F0，所以罐体要承受径向方向的膨胀和端面方向拉伸的综合作用，罐体需要做得非常扎实，一般为钢质，罐体的造价也非常高。大型的钢质罐体一般采焊接式，其壁厚越厚，焊接工艺也越复杂，容易出现质量风险，容易出现安全隐患。

发明内容

本申请所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种压力容器及地下储气结构。

一种压力容器，包括：

置于地下凹坑之内的弹性内胆，其具有用于储存流体的内部空腔；所述弹性内胆的顶部设置有至少一个流体的出入口；所述弹性内胆与所述凹坑内壁之间具有将两者完全隔离开的隔离空间；

上端部承压体，所述上端部承压体覆盖所述弹性内胆的上端部分；

填充物，所述填充物位于上端部承压体之下，且填充设置在所述弹性内胆与所述凹坑内壁之间的隔离空间内，并完全包裹住位于上端部承压体之下的弹性内胆外表面。

在一改进的技术方案中，压力容器还包括：若干预埋件；所述预埋件部分设置在上端部承压体内，部分设置在填充物内，使上端部承压体和填充物连接结合在一起。

在一改进的技术方案中，填充物包括：下端部承压体和填充料；所述下端部承压体覆盖所述弹性内胆的下端部分；所述填充料填充在上端部承压体与下端部承压体之间。

在一改进的技术方案中，压力容器还包括：若干预埋件；所述预埋件依次穿过上端部承压体、填充料、下端部承压体的内部，将三者连接结合在一起。

在一改进的技术方案中，上端部承压体的上表面与地面齐平。

另一方面，本申请还提供了一种地下储气结构，包括：以上部分所提供的压力容器、以及用于安装所述压力容器的地下构筑物；其中，所述地下构筑物包括用于安装所述压力容器的地下凹坑。

在本申请中，压力容器包括弹性内胆、上端部承压体、填充物；填充物填充在弹性内胆与凹坑之间。本申请的技术方案具有如下技术效果：第一、本申请所提供的压力容器只需要设置一个起密封作用的弹性内胆，且填充物的造价不高，整个高压容器的造价大幅降低。第二、当弹性内胆受力膨胀时，填充物可以将受力传递给地质结构，最终由地质结构承受，被压实的地质结构与填充物一起能承受住密封件产生的所有压力，而几乎不发生位移变形。第三、置于地下凹坑中，可增强安全性。第四、结构简单，易于制作和推广。

附图说明

图1是现有技术中高压容器的受力示意图。

图2是本申请实施例中压力容器和地下储气结构的结构示意图之一。

图3是本申请实施例中用于布置压力容器的地下结构示意图。

图4是本申请实施例中压力容器的结构示意图。

图5是本申请实施例中压力容器和地下储气结构的结构示意图之二。

图6是本申请实施例中压力容器和地下储气结构的结构示意图之三。

附图标记：压力容器100、弹性内胆110、内部空腔111、出入口112、上端部分113、下端部分114、上端部承压体120、填充物130、下端部承压体131、填充料132、预埋件140、地下构筑物200、凹坑210。

具体实施方式

以下是本申请的具体实施例并结合附图，对本申请的技术方案作进一步的描述，但本申请并不限于这些实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

为了解决背景技术中提出的问题，本申请提供了一种地质结构承压式高压容器，置于地下结构内，利用地质结构来承受高压容器的压力。下面结合附图对该压力容器进行具体说明。

参考图2，压力容器100包括弹性内胆110、上端部承压体120、填充物130。其中，弹性内胆110置于地下凹坑210之内，其具有用于储存流体的内部空腔111；所述弹性内胆110的顶部设置有至少一个流体的出入口112；所述弹性内胆110与所述凹坑210内壁之间具有将两者完全隔离开的隔离空间。所述上端部承压体120覆盖所述弹性内胆110的上端部分113；所述填充物130位于上端部承压体120之下，且填充设置在所述弹性内胆110与所述凹坑210内壁之间的隔离空间内，并完全包裹住位于上端部承压体120之下的弹性内胆110外表面。

参考图3，在本申请实施例中，凹坑210用于容纳压力容器100。示例性地，施工时，先利用机械设备从地面往地下建造一个坑洞，坑洞周围为良好的地质结构，无地下溶洞，地下河流等。如图3所示，坑洞可以为圆形，深度可以为几米或几百米不等，坑洞的直径根据需要来确定。坑洞挖好之后，利用机械设备对坑洞的内壁进行压实，压实的程度依据所需放置的高压容器的压力来定，例如高压容器需要承受30MPa内部压力，那么地洞内壁就需要压实到可以承受30MPa的面压而几乎不发生退缩。需要说明的是，以上建造方法仅仅是示意性的，本申请的技术方案并不对凹坑210的建造方式进行限定。

参考图4，在本申请实施例中，弹性内胆110内部具有内部空腔111，可用于存储各种工业气体。顶部的出入口112可用于气体、液体的进出。弹性内胆110为密封结构，其外径小于坑洞的内径，位置固定好后，一般确保外壁与坑洞侧壁之间的间距均匀，并与坑洞底部间隔一段距离，然后在弹性内胆110与坑洞之间，包含四周和底部，浇注填充物。在本申请实施例中，填充物130可以是钢筋混凝土、钢筋混凝土与高分子材料(如树脂物)的结合体、各种高分子材料、各种具有隔热保温特殊性能的材料等。应当理解，施工时填充物具有一定的流动性，能够使坑洞内壁与弹性内胆110之间的所有缝隙全部填充密实。如此，填充物130可以隔绝坑洞内壁上可能存在的尖锐突出物，如岩石，同时填充物130固化后具有较好的强度与硬塑性，与地质结构结合为一体后，为弹性内胆110提供良好的支撑，当弹性内胆110承压后往四周膨胀时，被压实的地质结构与填充物130一起能承受住弹性内胆110产生的所有压力，而几乎不发生退缩变形。因此，一方面，填充物130可以将弹性内胆110的膨胀压力传递至地质结构上，另一方面，填充物130还可以隔离凹坑210内壁上的坚硬尖锐的物体，避免损坏弹性内胆110。

参考图2，弹性内胆110置于坑洞210中，弹性内胆110可由金属材料或高分子材料制作而成，具有密封性的同时又拥有良好的延展性，在承受高压时可以发生一定的形变后而不破坏。另外，需要说明的是，弹性内胆110顶部的出入口112可用于气体、液体的进出，此处并不限定出入口的数量，可以根据具体情况进行设计，可选地，出入口112由若干独立的进口和若干独立的出口构成。可选地，进口和出口集成在同一开口上。

进一步地，弹性内胆110受压向上膨胀时，向上挤压位于上方的上端部承压体120，如图2所示。上端部承压体120可以由钢筋混凝土、钢质结构件、或两者的结合体组成，能够承受住弹性内胆110往上膨胀时产生的所有压力。上端部承压体120的体积可大于坑洞的直径。

参考图5，在本申请的一实施方式中，压力容器100还包括若干预埋件140。预埋件140部分设置在上端部承压体120内，部分设置在填充物130内，使上端部承压体120和填充物130连接结合在一起。预埋件140穿入填充物或地质结构中保证良好的结合力，增加其承载能力，当弹性内胆110受压向上膨胀挤压上端部承压体120时，预埋件140可承受部分的作用力。在一具体示例中，预埋件140可以为钢筋。

参考图6，在本申请的一实施方式中，填充物130包括：下端部承压体131和填充料132；所述下端部承压体131覆盖所述弹性内胆110的下端部分114；所述填充料132填充在上端部承压体120与下端部承压体131之间。此处，上端部承压体120、下端部承压体131、填充料132共同包围在弹性内胆110周围。下端部承压体131的材质与上端部承压体120类似，可以由钢筋混凝土、钢质结构件、或两者的结合体组成。填充料132可以是钢筋混凝土、钢筋混凝土与高分子材料(如树脂物)的结合体、各种高分子材料、各种具有隔热保温特殊性能的材料等。

进一步地，参考图6，压力容器100还包括若干预埋件140；所述预埋件140依次穿过上端部承压体120、填充料132、下端部承压体131的内部，将三者连接结合在一起。如图6所示，可以将弹性内胆110的上下两端分别设置上端部承压体120与下端部承压体131，然后用预埋件140将两者连接起来，如此弹性内胆110产生的上、下的膨胀挤压力时，部分的作用力可由内部连接的预埋件140来承受。

参考图2、图5和图6，在本申请一实施方式中，上端部承压体120的上表面与地面齐平，从而在地下储气结构的上方获得一个平整表面。

本申请实施例还提供了一种地下储气结构，该地下储气结构包括：前一部分所提出的压力容器100、以及用于安装所述压力容器100的地下构筑物200；其中，地下构筑物200包括用于安装所述压力容器100的地下凹坑210。图2、图5、或图6分别示出了三种地下储气结构，图2中，地下储气结构包括地下构筑物200和压力容器100，其中，压力容器100包括弹性内胆110、上端部承压体120、填充物130。图5中，在图2所示的地下储气结构的基础上，在上端部承压体120和填充物130内增加了预埋件140，预埋件140可穿入填充物或地质结构中保证良好的结合力，增加其承载能力。图6中，在图5所示的地下储气结构的基础上，填充物130包括下端部承压体131和填充料132；上端部承压体120、下端部承压体131、填充料132共同包围在弹性内胆110周围，预埋件140依次穿过上端部承压体120、填充料132、下端部承压体131的内部，将三者连接结合在一起。需要注意的是，图2、图5、或图6分别示出了三种地下储气结构仅仅是一种示意性的结构。例如，预埋件140可以向下穿出填充物130，向下穿入地质结构中。

综上，在本申请中，压力容器100包括弹性内胆、上端部承压体、填充物；上端部承压体和填充物填充在弹性内胆与凹坑之间。以上压力容器100只需要设置一个起密封作用的弹性内胆，且填充物的造价不高，这样整个高压容器的造价会大幅降低。当弹性内胆受力膨胀时，填充物可以将受力传递给地质结构，最终由地质结构承受，被压实的地质结构与填充物一起能承受住密封件产生的所有压力，而几乎不发生位移变形。此外，该压力容器100置于地下凹坑中，可增强安全性，尤其是存储可燃气体时。另外，该压力容器100结构简单，易于制作、施工较为简单，因此易于推广。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本申请精神作举例说明。本申请所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本申请的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。