ЕМКОСТЬ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ГАЗА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
TANK FOR GAS STORAGE AND METHOD FOR FABRICATION OF THIS TANK

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к емкости для хранения газа, такого как водород. Более точно, изобретение относится к емкости для хранения газа, имеющей облицовку на основе смолы, состоящую из множества образующих облицовку элементов, и к способу изготовления емкости для хранения газа.
Уровень техники
Известна облегченная емкость для хранения водорода или сжатого природного газа (СПГ), у которой внутренняя оболочка представляет собой облицовку на основе смолы, на наружной поверхности которой расположен армирующий слой (наружная оболочка), например из стеклопластика и т.п. Облицовку на основе смолы данного типа, например, состоящую из пары чашевидных образующих облицовку (преимущественно цилиндрических) элементов, предварительно изготавливают из термопластичной смолы, такой как полиэтилен, и соединяют концевые участки упомянутой пары образующих облицовку элементов методом сварки с подогревом (например, см. японскую заявку JP 2004-211783 А (фиг.2 и 5)).
Краткое изложение сущности изобретения
Упомянутое соединение образующих облицовку элементов друг с другом методом сварки с подогревом делает изготовление облицовки на основе смолы длительным и дорогостоящим. В процессе сварки с подогревом легко образуются заусенцы. Кроме того, сложно обеспечивать точность позиционирования образующих облицовку элементов. Помимо этого, в результате нагрева образующие облицовку элементы иногда деформируются, а регулирование нагрева является сложным процессом. В частности, при соединении друг с другом очень тонких образующих облицовку элементов методом сварки с подогревом может происходить обгорание поверхности, сопровождающееся избыточным и недостаточным плавлением смолы.
Задачей настоящего изобретения является создание емкости для хранения газа и способа изготовления емкости для хранения газа, в котором образующие облицовку элементы соответствующим образом соединяют друг с другом, за счет чего повышают эффективность изготовления.
Данная задача решена за счет предложенной в настоящем изобретении емкости для хранения газа, имеющей облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет, по меньшей мере, трубчатую (полую цилиндрическую) часть, и армирующий слой, расположенный на внешней периферии облицовки на основе смолы. Участки множества образующих облицовку элементов соединяют друг с другом лазерной сваркой.
Множество образующих облицовку элементов включает первый образующий облицовку элемент, имеющий первый участок соединения, и второй образующий облицовку элемент, имеющий второй участок соединения, соединяемый с первым участком соединения лазерной сваркой. Первый участок соединения имеет первую наклонную соединительную торцевую поверхность и первый выступающий участок, проходящий наружу от конца первой соединительной торцевой поверхности и входящий в контакт с наружной периферийной поверхностью второго участка соединения, и второй участок соединения имеет вторую наклонную соединительную торцевую поверхность, проходящую вдоль первой соединительной торцевой поверхности и соединенную с первой соединительной торцевой поверхностью лазерной сваркой, и второй выступающий участок, проходящий внутрь от конца второй соединительной торцевой поверхности и входящий в контакт с внутренней периферийной поверхностью первого участка соединения.
В настоящем изобретении также предложена другая емкость для хранения газа, имеющая облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет, по меньшей мере, полую цилиндрическую часть, и армирующий слой, расположенный на внешней периферии облицовки на основе смолы. Участок соединения одного образующего облицовку элемента соединен с участком соединения другого образующего облицовку элемента соединительной частью, которая включает сварную часть, образованную в результате соединения данных участков друг с другом лазерной сваркой.
Поскольку при изготовлении облицовки на основе смолы участок соединения одного образующего облицовку элемента соединяют с участком соединения другого образующего облицовку элемента лазерной сваркой, изготовление облицовки на основе смолы не требует длительного времени и больших затрат. За счет этого может быть повышена эффективность изготовления емкости для хранения газа. Поскольку при помощи лазерной сварки может осуществляться местный нагрев участков соединения, может быть предельно уменьшен подвергаемый тепловому воздействию участок каждого образующего облицовку элемента, в результате чего не будут образовываться заусенцы и т.п.
В данном случае признак "образующие облицовку элементы, каждый из которых имеет по меньшей мере полый цилиндрический конец (часть)" означает, что образующий облицовку элемент в целом имеет цилиндрическую, кольцевую, чашевидную, куполообразную или подобную форму. Например, если облицовка на основе смолы состоит из пары (разделенных на две части) образующих облицовку элементов, каждый образующий облицовку элемент имеет в целом чашевидную форму. Если облицовка на основе смолы состоит из трех или более образующих облицовку элементов, расположенные с противоположных концов образующие облицовку элементы имеют в целом чашевидную форму, а образующий облицовку элемент, расположенный между ними, имеет в целом форму полого цилиндра или кольца.
Согласно одной из особенностей другой предложенной в настоящем изобретении емкости для хранения газа соединительная часть предпочтительно включает тепловыделяющий материал, образующий единое целое со сварной частью или расположенный вблизи сварной части.
Поскольку тепловыделяющий материал способствует плавлению участков соединения в процессе лазерной сварки, уменьшается вероятность дефекта сварки участков соединения, и участки могут быть соответствующим образом соединены.
В данном случае предпочтительно, чтобы тепловыделяющий материал находился по меньшей мере на одном из участков соединения до изготовления облицовки на основе смолы (до лазерной сварки). Если тепловыделяющий материал образует единое целое со сварной частью, это означает, например, что тепловыделяющий материал может быть включен в смолу участка соединения, расплавляемого во время лазерной сварки, после изготовления облицовки на основе смолы (после лазерной сварки). В то же время, если тепловыделяющий материал расположен вблизи сварной части, это означает, например, что материал не включен в смолу участка соединения, расплавляемого во время лазерной сварки, и может быть помещен вблизи расплавленной и затвердевшей смолы после изготовления облицовки на основе смолы (после лазерной сварки).
Согласно одной из особенностей настоящего изобретения предпочтительно, чтобы участки соединения были соединены друг с другом лазерной сваркой в направлении вдоль окружности облицовки на основе смолы.
Таким образом, участки соединения последовательно сваривают лазером по всей окружности. В результате, предотвращается утечка газа через шов между участками соединения и обеспечивается соответствующая воздухонепроницаемость облицовки на основе смолы.
Согласно одной из особенностей настоящего изобретения предпочтительно, чтобы участок соединения одного из образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов имел пропускающий лазерное излучение элемент, а участок соединения другого образующего облицовку элемента имел поглощающий лазерное излучение элемент.
В качестве альтернативы, предпочтительно, чтобы один из образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов состоял из пропускающего лазерное излучение элемента, а другой образующий облицовку элемент состоял из поглощающего лазерное излучение элемента.
Когда в процессе изготовления облицовки на основе смолы участок соединения облучают лазером со стороны, пропускающей лазерное излучение, поглощающий лазерное излучение участок соединения нагревается и плавится. Кроме того, пропускающий лазерное излучение участок соединения нагревается и плавится за счет переноса тепла от участка соединения. В результате, за счет того, что участок соединения обладает способностью пропускать или поглощать лазерное излучение, участки соединения могут быть соответствующим образом соединены друг с другом. Свойства данного типа в отношении лазерного излучения типа могут быть приданы только одному участку соединения, но, если они приданы всему образующему облицовку элементу, включая участок соединения, это облегчает изготовление образующего облицовку элемента.
Предпочтительно участок соединения, включающий пропускающий лазерное излучение элемент, расположен снаружи облицовки на основе смолы, а участок соединения, включающий поглощающий лазерное излучение элемент, расположен изнутри облицовки на основе смолы.
Поскольку в процессе изготовления облицовки на основе смолы наружную сторону облицовки на основе смолы (наружную сторону образующего облицовку элемента) облучают лазером, участки соединения могут быть легко соединены друг с другом. Иными словами, в процессе изготовления облицовки на основе смолы лазерное излучательное устройство необязательно должно помещаться на внутренней стороне образующего облицовку элемента, при этом участки соединения могут быть легко соединены друг с другом. Это также позволяет миниатюризировать облицовку на основе смолы.
Предпочтительно, по меньшей мере, один из множества образующих облицовку элементов имеет участок, соединяющий полый внутренний участок облицовки на основе смолы с наружным участком, расположенным на стороне, противоположной участку соединения, для соединения с другим образующим облицовку элементом.
Первый выступающий участок выполнен таким образом, что наружная периферийная поверхность первого участка соединения и наружная периферийная поверхность второго участка соединения лежат в одной плоскости с армирующим слоем, расположенным на внешней периферии облицовки на основе смолы.
Соединительный участок может использоваться для заполнения полого внутреннего участка облицовки на основе смолы газом и выпуска газа из полого внутреннего участка.
Предпочтительно участок соединения одного из образующих облицовку элементов, соединяемых друг с другом, имеет первую наклонную соединительную торцевую поверхность, а участок соединения другого образующего облицовку элемента имеет вторую наклонную соединительную торцевую поверхность, проходящую вдоль первой соединительной торцевой поверхности и соединенную с первой соединительной торцевой поверхностью лазерной сваркой.
Предпочтительно емкость для хранения газа согласно настоящему изобретению рассчитана на хранение сжатого горючего газа.
Предпочтительно емкость для хранения газа согласно настоящему изобретению включает основной корпус, имеющий облицовку на основе смолы, армирующий слой, и насадку, расположенную на одном конце основного корпуса.
Для решения упомянутой задачи в настоящем изобретении предложен способ изготовления емкости для хранения газа, имеющей облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет, по меньшей мере, трубчатую (полую цилиндрическую) часть.
Множество образующих облицовку элементов включает первый образующий облицовку элемент, имеющий первый участок соединения, и второй образующий облицовку элемент, имеющий второй участок соединения, первый участок соединения включает первую наклонную соединительную торцевую поверхность и первый выступающий участок, проходящий наружу от конца первой соединительной торцевой поверхности, второй участок соединения включает вторую наклонную соединительную торцевую поверхность, проходящую вдоль первой соединительной торцевой поверхности. Способ включает следующие стадии: первую стадию, на которой первую соединительную торцевую поверхность снабжают пропускающим лазерное излучение элементом, а вторую соединительную торцевую поверхность снабжают поглощающим лазерное излучение элементом; вторую стадию, на которой первую соединительную торцевую поверхность вводят в контакт со второй соединительной торцевой поверхностью, а первый выступающий участок вводят в контакт с наружной периферийной поверхностью второго участка соединения после осуществления первой стадии; и третью стадию, на которой после осуществления второй стадии образующие облицовку элементы облучают лазером со стороны участка соединения, включающего пропускающий лазерное излучение элемент, для соединения введенных в контакт друг с другом первой соединительной торцевой поверхности и второй соединительной торцевой поверхности лазерной сваркой; и осуществляемую после третьей стадии стадию выравнивания поверхности первого выступающего участка, чтобы швы между наружными периферийными поверхностями первого и второго образующих облицовку элементов находились в одной плоскости.
Сначала участку соединения образующего облицовку элемента придают способность пропускать или поглощать лазерное излучение. Дополнительно, на стадии введения участков соединения в контакт друг с другом образующий облицовку элемент облучают лазером со стороны пропускающего лазерное излучение участка соединения. При облучении образующего облицовку элемента лазером поглощающий лазерное излучение участок соединения нагревается и плавится. Кроме того, пропускающий лазерное излучение участок соединения нагревается и плавится за счет переноса тепла от участка соединения, после чего остывает и затвердевает. В результате, на границе между участками соединения образуется шов.
Как описано выше, поскольку для соединения образующих облицовку элементов друг с другом применяют лазерную сварку, изготовление облицовки на основе смолы не требует длительного времени и больших затрат. Поскольку может осуществляться местный нагрев участков соединения, может быть предельно уменьшен подвергаемый тепловому воздействию участок образующего облицовку элемента, в результате чего не будут образовываться заусенцы.
Предпочтительно на второй стадии пропускающий лазерное излучение участок соединения извне вводят в контакт с поглощающим лазерное излучение участком соединения, а на третьей стадии облучают образующий облицовку элемент со стороны пропускающего лазерное излучение участка соединения при помощи лазерного излучательного устройства, расположенного снаружи образующего облицовку элемента.
Лазерное излучательное устройство необязательно должно помещаться на внутренней стороне образующего облицовку элемента, при этом участки соединения могут быть легко соединены друг с другом.
Предпочтительно на третьей стадии образующие облицовку элементы облучают лазером в условиях разности давлений внутри и снаружи двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов.
В условиях разности давлений, при которой улучшается степень контакта между участками соединения, участки соединения соединяют друг с другом лазерной сваркой. В результате, уменьшается дефект лазерной сварки и повышается точность соединения. Поскольку повышается точность соединения, соответствующим образом обеспечивается прочность и воздухонепроницаемость облицовки на основе смолы.
В данном случае разность давлений исчезает, когда процесс соединения участков соединения посредством облучения лазером достигает определенной степени. Иными словами, разность давлений может поддерживаться, по меньшей мере, на протяжении одного периода в процессе облучения до начала облучения лазером.
Более предпочтительно разность давлений на третьей стадии создают путем регулирования, по меньшей мере, одного из давлений, включающих давление внутри и давление снаружи двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов.
Более предпочтительно, разность давлений на третьей стадии создают путем сварки изнутри двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов, путем преимущественной герметизации первого и второго образующих облицовку элементов, чтобы снизить давление в преимущественно герметизированном пространстве образующих облицовку элементов или поднять давление в герметизированном пространстве.
Поскольку давление в герметизированном пространстве двух образующих облицовку элементов является регулируемым, это облегчает поддержание разности давлений по сравнению с тем случаем, когда регулируют давление снаружи этих образующих облицовку элементов.
В данном случае примером повышения давления в герметизированном пространстве служит случай, когда в это пространство нагнетают сжатый газ, и случай, когда в него нагнетают газ, температура которого превышает температуру снаружи герметизированного пространства.
Более предпочтительно, разность давлений на третьей стадии создают путем снижения давления в герметизированном пространстве или повышения давления в герметизированном пространстве через соединительный участок, расположенный по меньшей мере на одном из двух соединяемых друг с другом образующих облицовку элементов.
Давление в герметизированном пространстве может быть снижено или повышено за счет эффективного использования соединительного участка. Следует отметить, что после изготовления емкости для хранения соединительный участок может быть использован для заполнения газом полого внутреннего участка облицовки на основе смолы или выпуска газа из полого внутреннего участка.
Предпочтительно на второй стадии участки соединения двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов накладывают друг на друга вдоль оси образующих облицовку элементов и вводят наложенные участки соединения в контакт друг с другом.
По сравнению со случаем, когда участки соединения просто соединяют встык, может быть увеличена поверхность соприкосновения участков соединения. Поскольку наложенные друг на друга участки входят в контакт друг с другом в осевом направлении, за счет разности давлений, созданной во время лазерной сварки, увеличивается усилие плотного контакта между участками соединения и дополнительно повышается точность соединения участков соединения.
Предпочтительно способ дополнительно включает осуществляемую между второй и третьей стадиями стадию отжиговой обработки участков соединения двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов, которые введены в контакт друг с другом.
В результате отжиговой обработки происходит самосжатие образующих облицовку элементов и повышается степень плотности контакта между участками соединения. В результате, в условиях повышенной степени плотности контакта между участками соединения они могут быть подвергнуты лазерной сварке, и может быть повышена точность соединения участков. Поскольку в результате отжиговой обработки повышается степень плотности контакта, может быть миниатюризировано и упрощено устройство для создания разности давлений, такое как насос.
Предпочтительно на третьей стадии осуществляют лазерную сварку введенных в контакт друг с другом участков соединения в направлении вдоль окружности образующих облицовку элементов с одновременным вращением двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов относительно лазерного излучательного устройства.
Поскольку двум образующим облицовку элементам придают вращение относительно лазерного излучательного устройства, лазер осуществляет последовательную сварку участков соединения по всей окружности. В результате, обеспечивают соответствующую воздухонепроницаемость облицовки на основе смолы.
В данном случае признак "относительное вращение" включает вращение двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов, вращение только лазерного излучательного устройства и вращение как элементов, так и устройства в одном направлении или противоположных направлениях. Вращение только двух образующих облицовку элементов является самым простым решением с точки зрения позиционирования и конструкции устройства.
Предпочтительно третью стадию осуществляют в атмосфере с низким содержанием кислорода.
За счет этого может быть уменьшено окисление участка соединения, плавящегося под действием лазерного излучения. В результате, уменьшается образование обгорания из-за окисления в процессе лазерной сварки и дефект сварки, такой как непрохождение лазерного излучения из-за обгорания. В данном случае атмосферой с низким содержанием кислорода является атмосфера с более низким содержанием кислорода, чем в атмосферном воздухе, а ее примерами являются атмосфера, содержащая инертный газ, и преимущественно вакуумная среда.
Предпочтительно на первой стадии один из образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов, например, первый, снабжают пропускающим лазерное излучение элементом, а другой образующий облицовку элемент снабжают поглощающим лазерное излучение элементом.
Поскольку весь образующий облицовку элемент, включая участок соединения, представляет собой элемент с определенным свойством, связанным с лазерным излучением, в отличие от случая, когда таким свойством обладает единственный участок соединения, облегчается изготовление образующих облицовку элементов.
Предпочтительно способы изготовления емкости для хранения газа согласно настоящему изобретению дополнительно включают осуществляемую после третьей стадии стадию выравнивания наружной периферийной поверхности, по меньшей мере, одного из двух образующих облицовку элементов, чтобы швы между наружными периферийными поверхностями двух образующих облицовку элементов, соединенных лазерной сваркой, находились в одной плоскости.
Например, при наложении участков соединения друг на друга в осевом направлении, как это описано выше, на наружной периферийной поверхности шва могут образовываться выпуклые участки. Для их устранения предусмотрена упомянутая стадия способа, на которой выравнивают наружную периферийную поверхность, по меньшей мере, одного образующего облицовку элемента. В результате, шов этой наружной периферийной поверхности находится в одной плоскости. Это полезно, например, при нанесении армирующего слоя на наружную периферийную поверхность облицовки на основе смолы.
Предложен способ изготовления емкости для хранения газа, имеющей облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет, по меньшей мере, трубчатую часть. Множество образующих облицовку элементов включает первый образующий облицовку элемент, имеющий первый участок соединения, и второй образующий облицовку элемент, имеющий второй участок соединения, первый участок соединения включает первую наклонную соединительную торцевую поверхность и первый выступающий участок, проходящий наружу от конца первой соединительной торцевой поверхности, второй участок соединения включает вторую наклонную соединительную торцевую поверхность, проходящую вдоль первой соединительной торцевой поверхности, и второй выступающий участок, проходящий внутрь от конца второй соединительной торцевой поверхности. Способ включает следующие стадии: первую стадию, на которой первую соединительную торцевую поверхность снабжают пропускающим лазерное излучение элементом, а вторую соединительную торцевую поверхность снабжают поглощающим лазерное излучение элементом; вторую стадию, на которой после осуществления первой стадии первую соединительную торцевую поверхность вводят в контакт со второй соединительной торцевой поверхностью, первый выступающий участок вводят в контакт с наружной периферийной поверхностью второго участка соединения, а второй выступающий участок вводят в контакт с внутренней периферийной поверхностью первого участка соединения; и после осуществления второй стадии облучают образующие облицовку элементы со стороны первого участка соединения лазером с целью соединения лазерной сваркой первой соединительной торцевой поверхности и второй соединительной торцевой поверхности, введенных в контакт друг с другом.
Предпочтительно способ изготовления емкости для хранения газа согласно настоящему изобретению дополнительно включает стадию предварительного нагрева, по меньшей мере, одного из двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов, при этом третью стадию осуществляют во время или после стадии предварительного нагрева.
При этом указанная стадия предварительного нагрева, по меньшей мере, первого или второго образующего облицовку элемента обеспечивается с целью испарения содержащейся в нем воды.
В результате, поскольку предварительный нагрев осуществляют до лазерной сварки, может быть уменьшено обгорание поверхности во время лазерной сварки. При облучении предварительно нагретого элемента лазером может быть сокращено время, необходимое для лазерной сварки, без увеличения мощности лазера сверх необходимого уровня.
В данном случае непосредственным объектом предварительного нагрева могут являться как оба образующих облицовку элемента, представляющих собой общий объект, так и только один из образующих облицовку элементов. Причина этого состоит в том, что образующие облицовку элементы вводят в контакт друг с другом во время лазерной сварки. В связи с этим, за счет переноса тепла от предварительно нагретого образующего облицовку элемента во время лазерной сварки обеспечивается состояние предварительного нагрева даже образующего облицовку элемента, который не был предварительно нагрет.
Предпочтительно на стадии предварительного нагрева осуществляют предварительный нагрев по меньшей мере одного из участков, включающих участок соединения одного из образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов и участок соединения другого образующего облицовку элемента.
В результате, поскольку являющийся объектом лазерной сварки участок соединения подвергнут местному предварительному нагреву на стадии предварительного нагрева, может быть предпочтительно уменьшено тепловое воздействие, такое как тепловая деформация всего образующего облицовку элемента. Кроме того, может быть уменьшено необходимое количество тепла.
Предпочтительно на стадии предварительного нагрева осуществляют предварительный нагрев введенных в контакт друг с другом участков соединения.
В результате, поскольку перенос тепла между участками соединения может быть дополнительно усилен, эффективно осуществляют предварительный нагрев.
Более предпочтительно, на стадии предварительного нагрева осуществляют нагрев введенных в контакт друг с другом участков соединения, включающих по меньшей мере внутреннюю поверхность или внешнюю поверхность введенных в контакт друг с другом образующих облицовку элементов.
Более предпочтительно, на стадии предварительного нагрева осуществляют предварительный нагрев введенных в контакт друг с другом участков соединения в направлении вдоль окружности с одновременным вращением введенных в контакт друг с другом образующих облицовку элементов относительно устройства предварительного нагрева с тепловым источником.
В результате, может быть предварительно нагрета вся окружность участков соединения.
В данном случае признак "относительное вращение" включает вращение двух образующих облицовку относительно друг друга, вращение только устройства предварительного нагрева и вращение как элементов, так и устройства в одном направлении или противоположных направлениях.
Более предпочтительно, на третьей стадии осуществляют предварительный нагрев введенных в контакт друг с другом участков соединения в направлении вдоль окружности с одновременным вращением введенных в контакт друг с другом образующих облицовку элементов относительно лазерного излучательного устройства, которым облучают участки.
Более предпочтительно устройство предварительного нагрева расположено со стороны входа лазерного излучательного устройства в направлении вращения введенных в контакт друг с другом образующих облицовку элементов.
При отсутствии вращения образующих облицовку элементов относительно друг друга участки соединения расположены напротив устройства предварительного нагрева, которое осуществляет их предварительный нагрев, а предварительно нагретый участок расположен напротив лазерного излучательного устройства, при помощи которого осуществляют его лазерную сварку. В результате, если довести до минимума спад температуры предварительного нагрева, участки соединения могут быть соединены друг с другом лазерной сваркой.
Предпочтительно устройство предварительного нагрева, при помощи которого осуществляют стадию предварительного нагрева, представляет собой по меньшей мере одно из устройств, включающих нагревательное устройство, калорифер, высокочастотный индукционный нагреватель и лазерное излучательное устройство.
Предварительный нагрев может осуществляться в течение короткого времени, например, при помощи высокочастотного индукционного нагревателя. Если на третьей стадии используют то же лазерное излучательное устройство, что и на стадии предварительного нагрева, может быть упрощена вся конструкция производственного оборудования. Следует отметить, что при использовании того же лазерного излучательного устройства облучение участков осуществляют с достаточно малой мощностью лазерного излучения, чтобы на стадии предварительного нагрева не происходила лазерная сварка.
Предпочтительно способ изготовления емкости для хранения газа согласно настоящему изобретению дополнительно включает осуществляемую до стадии предварительного нагрева стадию, на которой по меньшей мере на одном из участков соединения, включающих участок соединения одного из образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов и участок соединения другого образующего облицовку элемента, размещают тепловыделяющий материал.
В результате, тепловыделяющий материал способствует предварительному нагреву участков соединения. Кроме того, это способствует плавлению участков соединения во время лазерной сварки. В результате, может быть уменьшен дефект сварки участков соединения, и участки могут быть соответствующим образом соединены. Следует отметить, что тепловыделяющий материал может быть нанесен и распределен на участке соединения и на участок соединения может быть нанесен и распределен тонкий лист, в который вкраплен тепловыделяющий материал.
Более предпочтительно, тепловыделяющий материал представляет собой по меньшей мере один из материалов, включающих керамический материал, графит, смолу и металл.
Предпочтительно на стадии предварительного нагрева осуществляют предварительный нагрев участков соединения в соответствии с показаниями измерителя содержания воды, который измеряет содержание воды на участке соединения образующего облицовку элемента.
Высокий уровень содержания воды на участке соединения во время лазерной сварки может отрицательно повлиять на лазерную сварку. Вместе с тем, если предварительный нагрев осуществляют в соответствии с показаниями измерителя содержания воды, как это указано выше, может быть предотвращен дефект сварки.
Далее с учетом особенностей настоящего изобретения описан другой вариант его осуществления.
В изобретении предложен другой способ изготовления емкости для хранения газа, имеющей облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере полую цилиндрическую часть, при этом участки соединения множества образующих облицовку элементов облучают лазером и соединяют лазерной сваркой во время или после предварительного нагрева участков соединения.
В изобретении также предложен еще один способ изготовления емкости для хранения газа, имеющей облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере полую цилиндрическую часть, включающий следующие стадии: стадию предварительного нагрева, на которой осуществляют предварительный нагрев по меньшей мере одного из двух образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов, и стадию лазерного облучения, на которой образующие облицовку элементы облучают лазером с целью соединения лазерной сваркой введенных в контакт друг с другом образующих облицовку элементов.
Предпочтительно на стадии предварительного нагрева осуществляют предварительный нагрев по меньшей мере одного из участков, включающих участок соединения одного из образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов и участок соединения другого образующего облицовку элемента, при это на стадии лазерного облучения введенные в контакт друг с другом участки соединения соединяют друг с другом лазерной сваркой.
Предпочтительно способ изготовления емкости для хранения газа дополнительно включает осуществляемую до стадии предварительного нагрева стадию, на которой участок соединения одного из образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов снабжают пропускающим лазерное излучение элементом, участок соединения другого образующего облицовку элемента снабжают поглощающим лазерное излучение элементом, при этом на стадии лазерного облучения образующие облицовку элементы облучают со стороны участка соединения, включающего пропускающий лазерное излучение элемент.
Соответственно, при лазерном облучении образующих облицовку элементов со стороны пропускающего лазерное излучение участка соединения поглощающий лазерное излучение участок соединения нагревается и плавится. Кроме того, пропускающий лазерное излучение участок соединения нагревается и плавится за счет переноса тепла от поглощающего лазерное излучение участка соединения. За счет придания участку соединения способности пропускать или поглощать лазерное излучение участки соединения могут быть соответствующим образом соединены друг с другом. Следует отметить, что свойства данного типа в отношении лазерного излучения типа могут быть приданы только одному участку соединения, но, если они приданы всему образующему облицовку элементу, включая участок соединения, это облегчает изготовление образующего облицовку элемента.
В изобретении предложена другая емкость для хранения газа, имеющая облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере полую цилиндрическую часть, и армирующий слой, расположенный на внешней периферии облицовки на основе смолы, при этом участок соединения одного образующего облицовку элемента и участок соединения другого образующего облицовку элемента соединены соединительной частью, которая включает сварную часть, образованную в результате соединения данных участков друг с другом лазерной сваркой и включающую тепловыделяющий материал, который образует единое целое со сварной частью или расположен вблизи сварной части.
Соответственно, поскольку участок соединения одного образующего облицовку элемента соединен с участком соединения другого образующего облицовку элемента лазерной сваркой, изготовление облицовки на основе смолы не требует длительного времени и больших затрат. За счет этого может быть повышена эффективность изготовления емкости для хранения газа. Поскольку при помощи лазерной сварки может осуществляться местный нагрев участков соединения, может быть предельно уменьшен подвергаемый тепловому воздействию участок каждого образующего облицовку элемента, в результате чего не будут образовываться заусенцы и т.п. Кроме того, поскольку тепловыделяющий материал способствует плавлению участков соединения в процессе лазерной сварки, уменьшается вероятность дефекта сварки участков соединения, и участки могут быть соответствующим образом соединены.
В изобретении предложена еще одна емкость для хранения газа, имеющая облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере полую цилиндрическую часть, и армирующий слой, расположенный на внешней периферии облицовки на основе смолы, при этом участки соединения множества образующих облицовку элементов соединены друг с другом лазерной сваркой.
Соответственно, в настоящем изобретении предложен другой способ изготовления емкости для хранения газа, имеющей облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, каждый из которых имеет по меньшей мере полую цилиндрическую часть, включающий следующие стадии: первую стадию, на которой участок соединения одного из образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов снабжают пропускающим лазерное излучение элементом, а участок соединения другого образующего облицовку элемента снабжают поглощающим лазерное излучение элементом, вторую стадию, на которой после осуществления первой стадии участки соединения образующих облицовку соединяемых друг с другом элементов вводят в контакт друг с другом, и третью стадию, на которой образующие облицовку элементы облучают лазером со стороны участка соединения, включающего пропускающий лазерное излучение элемент, для соединения введенных в контакт друг с другом участков соединения лазерной сваркой.
Соответственно, как это описано выше, поскольку в процесс изготовления облицовки на основе смолы используют лазерную сварку, изготовление облицовки на основе смолы не требует длительного времени и больших затрат, и может быть повышена эффективность изготовления емкости для хранения газа.
В данном случае признак "образующие облицовку элементы, каждый из которых имеет по меньшей мере цилиндрическую часть" означает, что образующий облицовку элемент в целом имеет цилиндрическую, кольцевую, чашевидную или куполообразную форму, форму трубы углового сечения, такую как треугольная или четырехугольная форма и т.п. Таким образом, часть образующего облицовку элемента может иметь в поперечном сечении форму треугольной или многоугольной трубы, эллиптического, а не кругового цилиндра или форму трубы с изогнутой, а не круговой поверхностью.
Поскольку, как указано выше, для соединения образующих облицовку элементов друг с другом в емкости для хранения газа согласно настоящему изобретению и способе изготовления емкости для хранения газа используют лазерную сварку, образующие облицовку элементы могут быть соответствующим образом соединены друг с другом и может быть повышена эффективность изготовления.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид в разрезе, иллюстрирующий конструкцию емкости для хранения газа согласно первому варианту осуществления;
на фиг.2 показан увеличенный вид в разрезе соединительной части емкости для хранения газа согласно первому варианту осуществления;
на фиг.3 показана блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления емкости для хранения газа согласно первому варианту осуществления;
на фиг.4 показана блок-схема, иллюстрирующая стадии способа изготовления емкости для хранения газа согласно первому варианту осуществления;
на фиг.5 показана блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления емкости для хранения газа согласно второму варианту осуществления;
на фиг.6 показана блок-схема, иллюстрирующая стадии способа изготовления емкости для хранения газа согласно второму варианту осуществления;
на фиг.7 показана блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления емкости для хранения газа согласно третьему варианту осуществления;
на фиг.8 показана блок-схема, иллюстрирующая стадии способа изготовления емкости для хранения газа согласно третьему варианту осуществления;
на фиг.9 показана блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления емкости для хранения газа согласно четвертому варианту осуществления;
на фиг.10 показана блок-схема, иллюстрирующая стадии способа изготовления емкости для хранения газа согласно четвертому варианту осуществления;
на фиг.11 показан вид в разрезе, иллюстрирующий конструкцию емкости для хранения газа согласно пятому и одиннадцатому вариантам осуществления;
на фиг.12 показан увеличенный вид в разрезе соединительной части емкости для хранения газа согласно шестому варианту осуществления;
на фиг.13 - вид в перспективе, иллюстрирующий способ изготовления емкости для хранения газа согласно шестому варианту осуществления;
на фиг.14 показана блок-схема, иллюстрирующая стадии способа изготовления емкости для хранения газа согласно шестому варианту осуществления;
на фиг.15 - вид в перспективе, иллюстрирующий способ изготовления емкости для хранения газа согласно седьмому варианту осуществления;
на фиг.16 показан вид в перспективе, иллюстрирующий способ изготовления емкости для хранения газа согласно восьмому варианту осуществления;
на фиг.17А и 17В показан способ изготовления емкости для хранения газа согласно девятому варианту осуществления, при этом на фиг.17А показан увеличенный вид в разрезе соединительной части до соединения, а на фиг.17В показан увеличенный вид в разрезе соединительной части после соединения;
на фиг.18 показан вид сбоку, иллюстрирующий способ изготовления емкости для хранения газа согласно десятому варианту осуществления;
на фиг.19 показан вид в перспективе, иллюстрирующий способ изготовления емкости для хранения газа согласно двенадцатому варианту осуществления;
на фиг.20 показана блок-схема, иллюстрирующая стадии способа изготовления емкости для хранения газа согласно двенадцатому варианту осуществления.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Далее со ссылкой на приложенные чертежи описана емкость для хранения газа и способ изготовления емкости для хранения газа согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения. Предложенная емкость для хранения газа имеет облицовку на основе смолы, которую изготавливают путем соединения лазерной сваркой множества образующих облицовку элементов. Сначала описана конструкция емкости для хранения газа. Затем описан способ изготовления емкости для хранения газа. В вариантах осуществления со второго по двенадцатый в основных чертах описаны усовершенствования способа изготовления. Во втором и последующих вариантах осуществления общие с первым вариантом осуществления элементы обозначены теми же позициями, что и первом варианте осуществления, а их описание опущено.
Первый вариант осуществления
Как показано на фиг.1, емкость 1 для хранения газа включает основной корпус 2, имеющий в целом форму герметизированного цилиндра, и насадки 3, 3, установленные на противоположных торцевых сторонах основного корпуса 2 в продольном направлении. Внутреннее пространство основного корпуса 2 представляет собой пространство 5 для хранения различных газов. Емкость 1 для хранения газа может быть заполнена газом нормального давления или газом повышенного давления по сравнению с нормальным давлением. Иными словами, емкость 1 для хранения газа согласно настоящему изобретению может служить емкостью для хранения сжатого газа.
Например, давление горючего топливного газа, получаемого при высоком давлении, снижают для его использования в батарее топливных элементов. Емкость 1 для хранения газа согласно настоящему изобретению может использоваться для хранения сжатого горючего топливного газа, а также для хранения водорода в качестве топливного газа, сжатого природного газа (СП) в качестве неочищенного топлива и т.п. Водород, которым заполняют емкость 1 для хранения, находится под давлением, например, 35 МПа или 70 МПа, а СПГ находится под давлением, например, 20 МПа. Далее описан пример емкости для хранения водорода высокого давления.
Основной корпус 2 имеет двухслойную конструкцию, состоящую из внутренней облицовки 11 на основе смолы (внутренняя оболочка), обладающей свойствами газового барьера, армирующего слоя 12 (наружная оболочка), расположенного на внешней периферии облицовки 11 на основе смолы. Армирующий слой 12 выполнен из стеклопластика, например, углеродного волокна или эпоксидной смолы и навит на облицовку 11 на основе смолы, покрывая ее наружную поверхность.
По центру полусферического участка торцевой стенки основного корпуса 2 расположены насадки 3, выполненные из металла, такого как нержавеющая сталь. Внутренняя периферийная поверхность отверстия каждой насадки 3 снабжена внутренней резьбой для ввинчивания функциональных компонентов, таких как патрубок и клапан 14 в сборе (корпус клапана) и соединения с насадкой 3 посредством данной внутренней резьбы. Следует отметить, что на фиг.1 проиллюстрирован пример, когда только одна из насадок 3, 3 снабжена клапаном 14 в сборе, который обозначен штрихпунктирной линией.
Например, в батарее топливных элементов пространство 5 емкости 1 для хранения газа соединено с внешним газовым каналом (не показан) посредством клапана 14 в сборе, в который вмонтированы элементы патрубка, такие какие как клапан и сочленение, а пространство 5 для хранения заполнено водородом. Кроме того, водород выпускают из пространства 5 для хранения. Как описано далее, в процессе изготовления емкости 1 для хранения газа насадку 3 соединяют с патрубком, и регулируют давление в пространстве 5 для хранения. Следует отметить, что насадками 3, 3 снабжены противоположные концы емкости 1 для хранения. Вместе с тем, разумеется, насадкой 3 может быть снабжен только один конец.
Облицовку 11 на основе смолы изготавливают путем соединения лазерной сваркой пары образующих облицовку элементов 21, 22 (разъемных элементов), которые разделены по центру в продольном направлении на два элемента и имеют преимущественно одинаковую форму. Иными словами, образующие облицовку элементы 21, 22, представляющие собой разделенные напополам полые элементы, которые соединяют друг с другом лазерной сваркой и изготавливают облицовку 11 на основе смолы с полой внутренней частью.
Каждый из пары образующих облицовку элементов 21, 22 имеет стволовые участки 31, 41 заданной протяженности в осевом направлении. Противоположные концы стволовых участков 31, 41 открыты в осевом направлении.
Один образующий облицовку элемент 21 (первый образующий облицовку элемент) имеет возвратный участок 32, расположенный на одном конце стволового участка 31 с уменьшенным диаметром, соединительный участок 33, открытый в центре возвратного участка 32, и участок 34 соединения, расположенный на преимущественно цилиндрическом другом конце стволового участка 31.
Другой образующий облицовку элемент 22 (второй образующий облицовку элемент) имеет возвратный участок 42, расположенный на одном конце стволового участка 41 с уменьшенным диаметром, соединительный участок 43, открытый в центре возвратного участка 42, и участок 44 соединения, расположенный на преимущественно цилиндрическом другом конце стволового участка 41.
Возвратные участки 32, 42 обеспечивают прочность образующих облицовку элементов 21, 22. Между наружными периферийными поверхностями возвратных участков 32, 42 и концом армирующего слоя 12 расположены насадки 3, 3. Следует отметить, что, когда насадка 3 расположена только на одном конце, один из пары образующих облицовку элементов 21, 22 не имеет одного из возвратных участков 32, 42, а соединительные участки 33, 43 и один конец стволовых участков 31, 41 имеют закрытый конец.
Описанные образующие облицовку элементы 21, 22 представляют собой элементы, образующие облицовку 11 на основе смолы с разъемной конструкцией, при этом каждый из образующих облицовку элементов имеет по меньшей мере полый цилиндрический конец (часть), как это описано выше. Таким образом, образующие облицовку элементы 21, 22 в целом имеют цилиндрическую, кольцевую, чашевидную, куполообразную или подобную форму.
Однако согласно другой особенности настоящего изобретения формообразующие облицовку элементы 21, 22 могут иметь часть в форме нецилиндрической трубы. Например, образующие облицовку элементы 21, 22 могут иметь часть, которая имеет в поперечном сечении форму треугольной или многоугольной трубы, эллиптической трубы или трубы с изогнутой поверхностью, отличающейся от круговой поверхности.
На фиг.2 показан увеличенный вид в разрезе участков 34, 44 соединения. Следует отметить, что на фиг.2 не показан армирующий слой 12.
Один участок 34 соединения (первый участок соединения) имеет соединительную торцевую поверхность 51, наклоненную под заданным углом, и выступающий участок 52, проходящий вдоль оси облицовки 11 на основе смолы. Соединительная торцевая поверхность 51 скошена внутрь (имеет обратный наклон). Выступающий участок 52 соединен с вершиной снаружи соединительной торцевой поверхности 51 в диаметральном направлении и имеет преимущественно цилиндрическую форму.
Аналогичным образом другой участок 44 соединения (второй участок соединения) имеет соединительную торцевую поверхность 61, наклоненную под заданным углом, и выступающий участок 62, проходящий вдоль оси облицовки 11 на основе смолы. Соединительная торцевая поверхность 61 скошена наружу (имеет наклон). Выступающий участок 62 соединен с вершиной изнутри соединительной торцевой поверхности 61 в диаметральном направлении и имеет преимущественно цилиндрическую форму.
Когда образующие облицовку элементы 21, 22 примыкают друг к другу, соединительные торцевые поверхности 51, 61 двух участков 34 и 44 соединения совпадают и входят в контакт друг с другом по окружности облицовки 11 на основе смолы. При этом участки 34 и 44 соединения частично накладывают друг на друга вдоль оси облицовки 11 на основе смолы, и вводят наложенные участки в контакт друг с другом по окружности облицовки 11 на основе смолы.
В данном случае пара наложенных участков включает наружный выступающий участок 52 и наружную периферийную поверхность вблизи участка 44 соединения, которая входит в контакт с внутренней периферийной поверхностью выступающего участка. Другая пара наложенных участков включает внутренний выступающий участок 62 и внутреннюю периферийную поверхность вблизи участка 34 соединения, которая входит в контакт с наружной периферийной поверхностью этого выступающего участка. За счет использования таких выступающих участков 52, 62 в описанном далее процессе производства емкости 1 для хранения газа может быть увеличено усилие плотного контакта между участками 34 и 44 соединения. Следует отметить, что углы наклона соединительных торцевых поверхностей 51, 61 являются произвольными, но такими, чтобы они позволяли пропускать или поглощать лазерное излучение лазерного факела (лазерного излучательного устройства).
В рассматриваемом варианте осуществления образующий облицовку элемент 21, имеющий участок 34 соединения, расположенный на наружной стороне облицовки 11 на основе смолы, выполнен из пропускающей лазерное излучение термопластичной смолы. В то же время, образующий облицовку элемент 22, имеющий участок 44 соединения, расположенный на внутренней стороне облицовки 11 на основе смолы, выполнен из поглощающей лазерное излучение термопластичной смолы.
Пропускающая лазерное излучение термопластичная смола может иметь такой коэффициент пропускания лазерного излучения, чтобы энергия, необходимая для лазерной сварки, достигала соединительной торцевой поверхности 61 участка 44 соединения с поглощающей лазерное излучение стороны. Таким образом, даже пропускающая лазерное излучение термопластичная смола может обладать способностью в незначительной степени поглощать лазерное излучение. Примеры пропускающей лазерное излучение термопластичной смолы включают полиэтилен, полипропилен и нейлон 66, но данные материалы могут быть упрочнены армирующим волокном, таким как стекловолокно и дополнительно включать пигмент. Например, пропускающий лазерное излучение образующий облицовку элемент 21 может быть белым, просвечивающим или прозрачным.
Поглощающая лазерное излучение термопластичная смола может обладать способностью поглощать лазерное излучение, если она выделяет тепло и плавится в результате поглощения лазерного излучения. Примеры поглощающей лазерное излучение термопластичной смолы включают полиэтилен, полипропилен и нейлон 66, но данные материалы могут быть упрочнены армирующим волокном, таким как стекловолокно и дополнительно включать пигмент. Например, если в качестве поглощающей лазерное излучение термопластичной смолы используют ту же смолу, что и пропускающая лазерное излучение термопластичная смола, в нее добавляют больше угля, чем в пропускающую лазерное излучение термопластичную смолу. Таким образом, получают, например, черный поглощающий лазерное излучение образующий облицовку элемент 22.
Пропускающий лазерное излучение участок 34 соединения и поглощающий лазерное излучение участок 44 соединения имеют соединительные торцевые поверхности 51, 61, соединенные друг с другом лазерной сваркой. Лазерную сварку осуществляют путем внешнего облучения участка 34 соединения при помощи лазерного факела 100 с целью нагрева и плавления смолы соединительной торцевой поверхности 61 и нагрева и плавления смолы соединительной торцевой поверхности 51 за счет переноса тепла от соединительной торцевой поверхности 61.
Таким образом, сварная часть 70, расположенная в месте соединительной части 80, соединенной с участками 34, 44 соединения, является частью, где расплавлены обе соединительные торцевые поверхности 61 и 51 и перемешаны поглощающая и пропускающая лазерное излучение смолы.
Следует отметить, что образующие облицовку элементы 21, 22 как таковые необязательно выполнены из пропускающих и поглощающих лазерное излучение смол. Например, из пропускающих и поглощающих лазерное излучение смол выполнены только участки 34, 44 соединения. Так, образующие облицовку элементы 21, 22 могут обладать частичной способностью пропускать и поглощать лазерное излучение.
Кроме того, например, оба элемента из пары образующих облицовку элементов 21, 22 заранее выполнены из пропускающей лазерное излучение смолы. Соединительная торцевая поверхность 51 (или 61) участка 34 соединения (или 44) одного образующего облицовку элемента 21 (или 22) может быть покрыта абсорбентом, обладающим способностью поглощать лазерное излучение, или к соединительной торцевой поверхности может быть прикреплен тонкий лист, включающий абсорбент данного типа.
Далее со ссылкой на фиг.3 и 4 описан способ изготовления емкости 1 для хранения газа.
Сначала формуют пару образующих облицовку элементов 21, 22 и две насадки 3, 3 (шаг S1). Затем, например, одну предварительно изготовленную насадку 3 помещают в форму и заливают в эту форму пропускающую лазерное излучение термопластичную смолу, чтобы изготовить цельнолитой образующий облицовку элемент 21 с насадкой 3 (литье под давлением).
Кроме того, аналогичным способом заливают поглощающую лазерное излучение термопластичную смолу, чтобы изготовить цельнолитой образующий облицовку элемент 22 с насадкой 3. За счет применения литья под давлением обеспечивают высокую точность формования образующих облицовку элементов 21, 22. Следует отметить, что вместо литья под давлением может применяться роторное формование и выдувное формование.
Затем образующие облицовку элементы 21, 22, снабженные насадками 3, помещают в камеру 101, например, в поперечном положении и соединяют образующие облицовку элементы 21, 22 встык, чтобы ввести участки 34, 44 соединения в контакт друг с другом (шаг S2). При этом, как описано выше, участки 34, 44 соединения наложены друг на друга в осевом направлении. Кроме того, соединительные торцевые поверхности 51, 61 входят в контакт друг с другом в направлении вдоль окружности. В результате, получают облицовку 11 на основе смолы, у которой образующие облицовку элементы 21, 22 предварительно (временно) соединены друг с другом.
Затем в насадку 3 образующего облицовку элемента 22 ввинчивают и соединяют с ней заглушку (не показана), а в насадку 3 образующего облицовку элемента 21 ввинчивают и соединяют с ней патрубок 121, чтобы преимущественно герметизировать внутреннее пространство предварительно соединенной облицовки 11 на основе смолы. Следует отметить, что насадки 3, в которые ввинчивают заглушку и патрубок 121, можно поменять местами.
Затем приводят в действие устройство 110 подачи инертного газа, соединенное с камерой 101, чтобы заполнить камеру 101 инертным газом (шаг S3). Устройство 110 подачи инертного газа включает, например, емкость 111 для хранения газа, в которой хранится инертный газ, трубу 112, соединяющую емкость 111 для хранения газа с камерой 101, и насос 113, расположенный на трубе 112 для подачи инертного газа под давлением из емкости 111 для хранения газа в камеру 101.
Примеры инертного газа включают аргон, азот и гелий. Поскольку камеру 101 заполняют инертным газом при помощи устройства 110, камера вокруг облицовки 11 на основе смолы рассчитана на атмосферу инертного газа. В такой атмосфере инертного газа может быть уменьшено окисление участков 34, 44 соединения во время лазерной сварки на следующем шаге.
На следующем шаге приводят в действие устройство 120 создания отрицательного давления, подключенное к предварительно соединенной облицовке 11 на основе смолы для снижения давления внутри преимущественно закрытой облицовки 11 на основе смолы (шаг S4). Устройство 120 создания отрицательного давления включает, например, трубу 121, соединенную с описанной выше насадкой 3, и насос 122, расположенный на трубе 121 снаружи камеры 101, для снижения давления внутри облицовки 11 на основе смолы.
После приведения в действие насоса 122 давление внутри облицовки 11 на основе смолы становится отрицательным. Когда давление внутри облицовки 11 на основе смолы становится ниже, чем давление в камере 101, создается разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы. За счет данной разности давлений повышается степень плотного контакта между участками 34, 44 соединения. В частности, поскольку участки 34, 44 соединения наложены друг на друга в осевом направлении, и наложенные участки входят в контакт друг с другом, увеличивается усилие плотного контакта между участками 34 и 44 соединения.
При помощи датчика 131 концентрации, расположенного в камере 101, перед началом лазерной сварки определяют, достигнута ли заданная концентрация инертного газа внутри камеры 101 (шаг S5). Если заданная концентрация достигнута, работа устройства 110 подачи инертного газа может быть прекращена. На основании показаний датчика 132 давления, расположенного внутри камеры 101, и показаний датчика 133 давления, расположенного на трубе 121, определяют, достигла ли разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы заданного значения (шаг S5).
Когда разность давлений достигает заданного значения, работа устройства 120 создания отрицательного давления может быть прекращена, чтобы закрыть отсечной клапан (не показан), расположенный на трубе 121. Разумеется, работа устройства 120 создания отрицательного давления может продолжаться (регулироваться) даже во время лазерной сварки на следующем шаге для поддержания разности давлений изнутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы на заданном уровне во время лазерной сварки. Следует отметить, что места расположения датчиков 132, 133 давления не ограничены упомянутыми выше положениями.
На следующем шаге приводят в действие лазерный факел 100 для соединения участков 34, 44 соединения облицовки 11 на основе смолы друг с другом лазерной сваркой (шаг S6). Лазерный факел 100 извне через пропускающий лазерное излучение участок 34 соединения облучает введенные в контакт друг с другом соединительные торцевые поверхности 51, 61. Лазерное излучение проходит через пропускающий лазерное излучение участок 34 соединения, достигает поглощающей лазерное излучение соединительной торцевой поверхности 61, нагревает и плавит смолу этой соединительной торцевой поверхности 61. За счет переноса тепла от этой соединительной торцевой поверхности 61 нагревается и плавится смола пропускающей лазерное излучение соединительной торцевой поверхности 51. Кроме того, после охлаждения и отверждения расплавленных смол образуется сварная часть 70, соединяющая участки 34, 44 соединения в единое целое друг с другом.
Во время лазерной сварки (шаг S6) приводят в действие вращательное устройство (не показано), которое синхронно с излучением лазерного факела 100 вращает предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы вокруг ее оси. В результате, поглощающая лазерное излучение соединительная торцевая поверхность 61 нагревается и плавится в направлении вдоль окружности. Кроме того, поглощающая лазерное излучение соединительная торцевая поверхность 61 нагревается и плавится в направлении вдоль окружности за счет переноса тепла. Таким образом, если облицовка 11 на основе смолы имеет преимущественно цилиндрическую форму, облицовку 11 на основе смолы вращают по меньшей мере один раз. В результате, образуется сварная часть 70, соединяющая соединительные торцевые поверхности 51, 61 в единое целое друг с другом в направлении вдоль окружности поверхностей.
Следует отметить, что вместо вращения облицовки 11 на основе смолы вокруг облицовки 11 на основе смолы может вращаться лазерный факел 100. Как облицовка 11 на основе смолы, так и лазерный факел 100 могут вращаться в одном направлении или противоположных направлениях. Разумеется, если вращение облицовки 11 на основе смолы осуществляют, как это описано выше, упрощается позиционирование и изготовление облицовки 11 на основе смолы.
За счет выбора формы двух участков 34, 44 соединения может быть увеличена поверхность участка лазерной сварки. В частности, если соединительные торцевые поверхности 51, 61 наклонены вдоль оси облицовки 11 на основе смолы, как это показано на фиг.2, поверхность контакта соединительных торцевых поверхностей 51 и 61 может быть увеличена по сравнению с тем случаем, когда соединительные торцевые поверхности 51, 61 проходят под прямым углом к оси облицовки 11 на основе смолы. В результате, образуется сварная часть 70 достаточного размера, и предпочтительно увеличивается прочность соединения облицовки 11 на основе смолы.
Кроме того, лазерную сварку осуществляют, когда создана разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы. Таким образом, соединительные торцевые поверхности 51, 61 соединяют друг с другом в условиях повышенной степени плотности контакта участков 34 и 44 соединения. В результате, поскольку соединительные торцевые поверхности 51, 61 удовлетворительно соединены друг с другом лазерной сваркой, может быть соответствующим образом обеспечена прочность и воздухонепроницаемость облицовки 11 на основе смолы.
Более того, может быть упрощено или исключено зажимное или подобное приспособление для введения участков 34, 44 соединения в плотный контакт друг с другом. Помимо этого, за счет того, что наложенные участки 34 и 44 соединения имеют общую структуру, между участками 34 и 44 соединения может быть эффективно распределено усилие плотного контакта, создаваемое разностью давлений, и успешно осуществлена лазерная сварка.
Кроме того, поскольку лазерную сварку осуществляют в атмосфере инертного газа, уменьшается окисление участков 34 и 44 соединения. В результате, могут быть устранены обгорание и прилипание вследствие местного окисления между участками 34 и 44 соединения, недостаточное пропускание лазерного излучения и поры, образующиеся в результате обгорания и прилипания, и соединительные торцевые поверхности 51, 61 могут быть соответствующим образом соединены друг с другом. Путем лазерной сварки предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы окончательно (т.е. полностью) соединяют, в результате чего в ее внутренней полой части образуется пространство 5 для хранения.
Следует отметить, что в качестве источника излучения лазерного факела 100 может использоваться полупроводниковый или подобный лазер, но настоящее изобретение не ограничено данным вариантом осуществления, при этом лазер соответствующим образом выбирают с учетом свойств, включающих толщину смолы пропускающего лазерное излучение образующего облицовку элемента 21. На шаге лазерной сварки соответствующим образом задают различные условия, такие как мощность (количество излучения) лазера и скорость вращения облицовки 11 на основе смолы в соответствии со свойствами образующих облицовку элементов 21, 22.
По завершении лазерной сварки давление внутри камеры 101 и облицовки 11 на основе смолы возвращают на уровень атмосферного давления (шаг S7). После этого на соединительном участке наружной периферийной поверхности облицовки 11 на основе смолы формируют выступ (шаг S8). Данный выступ включает периферийный участок, включая выступающий участок 52 пропускающего лазерное излучение участка 34 соединения, и проходит в направлении окружности облицовки 11 на основе смолы, выступая наружу от облицовки 11 на основе смолы (см. фиг.2).
При формировании на шаге S8 выступа в направлении окружности соединительный участок на наружной периферийной поверхности облицовки 11 на основе смолы лежит в той же плоскости (и имеет преимущественно такой же наружный диаметр). Наконец, на внешней периферии облицовки 11 на основе смолы методом намотки нити или подобным методом формируют армирующий слой 12 (шаг S9) и получают емкость 1 для хранения газа.
Как описано выше, поскольку в рассматриваемом варианте осуществления для соединения образующих облицовку элементов 21 и 22 друг с другом применяют лазерную сварку, изготовление облицовки 11 на основе смолы не требует длительного времени и больших затрат. В результате, может быть в целом увеличена эффективность изготовления емкости 1 для хранения. Как описано выше, поскольку лазерную сварку осуществляют в атмосфере инертного газа, а для повышения степени плотности контакта участков 34 и 44 создают разность давлений, уменьшаются дефекты соединения и обеспечивается высокая точность соединения облицовки 11 на основе смолы.
Следует отметить, что в некоторых случаях выступ на соединительном участке наружной периферийной поверхности облицовки 11 на основе смолы образован двумя образующими облицовку элементами 21, 22 в зависимости от формы участков 34, 44 соединения. В этом случае на шаге S8 может осуществляться сглаживание двух наружных периферийных поверхностей двух образующих облицовку элементов 21, 22.
Второй вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.5 и 6 в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно второму варианту осуществления. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что в качестве устройства генерирования разности давлений используют устройство 160 подачи нагретого газа, которое заменяет устройство 120 создания отрицательного давления, и что шаг S4 соответственно заменен шагом S4'.
Устройство 160 подачи нагретого газа может быть сконструировано таким же образом, что и устройство 110 подачи инертного газа. Например, устройство 160 подачи нагретого газа включает емкость 161 для хранения инертного газа, трубу 162, соединяющую емкость 161 для хранения газа с насадкой 3 предварительно соединенной облицовки 11 на основе смолы, и насос 163, расположенный на трубе 162 снаружи камеры 101 для подачи инертного газа под давлением из емкости 161 для хранения газа в облицовку 11 на основе смолы.
Инертный газ, подаваемый в облицовку на основе смолы, может отличаться от инертного газа, подаваемого в камеру 101, но может использоваться и газ того же типа. При использовании газа того же типа емкость 161 для хранения газа не используют, и емкость 111 для хранения газа камеры 101 может одновременно использоваться для устройства 160 подачи нагретого газа.
Насос 163 включает нагревательное устройство (не показано) для нагрева инертного газа, поступающего из емкости 161 для хранения газа. Таким образом, после приведения в действие насоса 163 нагретый инертный газ поступает в облицовку 11 на основе смолы. Следует отметить, что нагревательное устройство, разумеется, необязательно расположено на насосе 163. Например, средством нагрева, таким как нагревательное устройство может быть снабжена труба 162.
На шаге S4' приводят в действие устройство 160 подачи нагретого газа, подключенное к предварительно соединенной облицовке 11 на основе смолы, для подачи нагретого инертного газа в преимущественно герметизированное пространство облицовки 11 на основе смолы. После заполнения облицовки 11 на основе смолы заданным количеством инертного газа повышают давление внутри облицовки 11 на основе смолы. Кроме того, когда давление внутри облицовки 11 на основе смолы становится выше давления в камере 101 (т.е. давления снаружи облицовки 11 на основе смолы), создается разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы.
Таким образом, даже в рассматриваемом варианте осуществления может быть создана разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы. В результате, на следующем шаге (шаг S6) участки 34, 44 соединения могут быть соединены друг с другом лазерной сваркой в условиях повышенной степени плотности контакта участков 34 и 44 соединения. Следует отметить, что приведение в действие насоса 163 предпочтительно регулируют таким образом, чтобы поддерживать разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы на заданном уровне даже во время лазерной сварки.
Третий вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.7 и 8 в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно третьему варианту осуществления. Третий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что вместо устройства 110 подачи инертного газа используют устройство 170 создания вакуума, в качестве устройства создания разности давлений используют устройство 180 подачи нагретого воздуха, которое заменяет устройство 120 создания отрицательного давления, а шаги S3-S5 соответственно заменены шагами S3"-S5".
Устройство 170 создания вакуума включает, например, вакуумный насос 171, который всасывает воздух из камеры 101, буферный резервуар 172 для временного хранения воздуха, который всосал вакуумный насос 171, воздуховод 173, соединяющий камеру 101 с буферным резервуаром 172.
После приведения в действие вакуумного насоса 171, расположенного на воздуховоде 173, внутреннее пространство камеры 101 может быть вакуумировано. Следует отметить, что на воздуховоде 173 со стороны входа (стороны камеры 101) вакуумного насоса 171 расположен датчик для определения степени вакуума в камере 101, при этом вакуумный насос 171 приводят в действие на основании показаний датчика.
Устройство 180 подачи нагретого воздуха нагревает воздух, всосанный из камеры 101 устройством 170 создания вакуума, для его подачи в облицовку 11 на основе смолы. Устройство 180 подачи нагретого воздуха включает, например, насос 181 для подачи воздуха под давлением из буферного резервуара 172 в облицовку 11 на основе смолы и трубу 182, соединяющую насадку 3 облицовки 11 на основе смолы с буферным резервуаром 172 посредством насоса 181.
Насос 181 включает нагревательное устройство (не показано) для диффузии масла, которое нагревает воздух из буферного резервуара 172. Таким образом, после приведения в действие насоса 181 воздух, нагреваемый нагревательным устройством, поступает в облицовку 11 на основе смолы.
Следует отметить, что вместо конструкции, в которой насос 181 снабжен нагревательным устройством, средством нагрева, таким как нагревательное устройство, может быть снабжена, например, труба 182 и буферный резервуар 172. Устройство 180 подачи нагретого воздуха может быть сконструировано так же как и, например, устройство 160 подачи нагретого газа согласно второму варианту осуществления или подобным образом. Вместе с тем, за счет нагнетания в облицовку 11 на основе смолы воздуха, откачанного из камеры 101, может быть повышена эффективность всей системы.
На шаге S3" способа согласно рассматриваемому варианту осуществления в камере 101, в которой установлена предварительно соединенная облицовка 11 на основе смолы, создают разрежение. Для этого на заданное время приводят в действие вакуумный насос 171. В результате, внутри камеры 101 создают вакуум.
На следующем шаге S4" приводят в действие насос 181 для подачи нагретого воздуха в преимущественно герметизированное пространство облицовки 11 на основе смолы. После заполнения облицовки 11 на основе смолы заданным количеством нагретого воздуха повышают давление внутри облицовки 11 на основе смолы.
Кроме того, когда давление внутри облицовки 11 на основе смолы становится выше давления в камере 101 (т.е. наружного давления облицовки 11 на основе смолы), создается разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы. При помощи, например, датчика 132 давления, расположенного в камере 101, и датчика 133 давления, расположенного на трубе 182, определяют, достигла ли разность давлений заданного уровня (оптимального уровня разности давлений) (шаг S5"), после чего переходят к лазерной сварке (шаг S6).
Таким образом, даже в рассматриваемом варианте осуществления, за счет того, что может быть создана разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы, на следующем шаге (шаг S6) участки 34, 44 соединения могут быть соединены друг с другом лазерной сваркой в условиях повышенной степени плотности контакта участков 34 и 44 соединения. Кроме того, поскольку лазерная сварка может осуществляться в вакууме, соответствующим образом уменьшается окисление между участками 34 и 44 соединения, а соединительные торцевые поверхности 51, 61 могут быть соответствующим образом соединены друг с другом.
Кроме того, данный вариант осуществления более удобен по сравнению с описанными выше вариантами осуществления тем, что при разрежении камеры 101 вместе с воздухом могут быть всосаны (удалены) посторонние включения и тому подобные загрязнения, которые могут налипать на наружную поверхность облицовки 11 на основе смолы. Данный вариант осуществления также удобен тем, что по завершении лазерной сварки (шаг S6) может быть быстро проверена воздухонепроницаемость облицовки 11 на основе смолы. Например, воздухонепроницаемость сварки может быть проверена после подачи нагретого воздуха в облицовку 11 на основе смолы по завершении лазерной сварки и обнаружения датчиком 132 давления изменения давления внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы.
Следует отметить, что в описанных выше вариантах осуществления с первого по третий для создания разности давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы регулируют давление внутри облицовки 11 на основе смолы. Разумеется, вместо этого можно регулировать давление снаружи облицовки 11 на основе смолы, иными словами, для создания разности давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы можно регулировать давление в камере 101 между наружной стенкой облицовки 11 на основе смолы и внутренней стенкой камеры 101. Можно регулировать давление как внутри, так и снаружи облицовки на основе смолы.
Четвертый вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.9 и 10 в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно четвертому варианту осуществления. Четвертый вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что до лазерной сварки (шаг S15) осуществляют отжиговую обработку (шаг S14) предварительно соединенной облицовки 11 на основе смолы. Следует отметить, что, поскольку шаги S11 и S12 аналогичны шагам S1 и S2 согласно первому варианту осуществления, a S15-S18 аналогичны шагам S6-S9 согласно первому варианту осуществления, подробное описание данных шагов опущено.
На шаге S13 осуществляют разрежение камеры 101, в которой установлена предварительно соединенная облицовка 11 на основе смолы. Для этого, например, приводят в действие вакуумный насос 191 устройства 190 создания вакуума для всасывания воздуха из камеры 101 через воздуховод 192, соединенный с камерой 101. Устройство 190 создания вакуума может быть сконструировано так же как и устройство 170 создания вакуума согласно третьему варианту осуществления.
В процессе отжиговой обработки на следующем шаге S14 сначала нагревают камеру 101 изнутри, чтобы нагреть облицовку 11 на основе смолы до заданной температуры. После поддержания данного нагретого состояния в течение заданного времени камеру 101 охлаждают изнутри, чтобы охладить облицовку 11 на основе смолы.
При отжиговой обработке устраняется остаточное напряжение облицовки 11 на основе смолы, но к этому времени происходит самосжатие образующих облицовку элементов 21, 22. Таким образом, повышается степень плотности контакта участков 34 и 44 соединения. В результате, на следующем после отжиговой обработки шаге (шаг S15) участки 34, 44 соединения с повышенной степенью плотности контакта могут быть соединены друг с другом лазерной сваркой.
Таким образом, даже в рассматриваемом варианте осуществления участки 34, 44 соединения могут быть удовлетворительно и соответствующим образом соединены друг с другом лазерной сваркой. Поскольку отжиговую обработку осуществляют в вакууме, по завершении отжиговой обработки может быть осуществлена лазерная сварка.
Следует отметить, что даже в рассматриваемом варианте осуществления, в качестве вспомогательного средства может использоваться упомянутое устройство создания разности давлений (устройство 120 создания отрицательного давления согласно первому варианту осуществления, устройство 160 подачи нагретого газа согласно второму варианту осуществления или устройство 180 подачи нагретого воздуха согласно третьему варианту осуществления). В результате, может быть дополнительно повышена степень плотности контакта участков 34 и 44 соединения. Поскольку за счет отжиговой обработки повышается степень плотности контакта участков 34 и 44 соединения, элементы конструкции (например, насосы 122, 163 и 181) устройств создания разности давлений могут быть миниатюризированы и упрощены.
Пятый вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.11 в основных чертах описаны различные особенности емкости 1 для хранения газа согласно пятому варианту осуществления. Пятый вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что облицовка 11 на основе смолы емкости 1 для хранения газа включает три образующих облицовку элементов 201, 202 и 203. Следует отметить, что на фиг.11 армирующий слой 12 не показан.
Облицовку 11 на основе смолы изготавливают путем соединения друг с другом трех образующих облицовку элементов 201, 202 203, которые разделены лазерной сваркой в продольном направлении на три элемента. Два образующих облицовку элемента 201, 202, которые расположены на противоположных концах, в целом имеют чашевидную форму. Образующий облицовку элемент 203, который расположен посередине, в целом имеет цилиндрическую или кольцевую форму. Два образующих облицовку элемента 201, 202, которые расположены на противоположных концах, имеют цельнолитые насадки 3, 3, изготовленные например, литьем под давлением. Центральный образующий облицовку элемент 203 изготовлен, например, литьем под давлением.
Два образующих облицовку элемента 201, 202, которые расположены на противоположных концах, помимо возвратных участков 211, 221 и соединительных участков 212, 222 имеют участки 213, 223 соединения, расположенные на стороне, противоположной насадкам 3, 3. Центральный образующий облицовку элемент 203 имеет участки 231, 232 соединения, расположенные на противоположных открытых концах в осевом направлении.
Следует отметить, что данные участки соединения (213, 223, 231 и 232) просто представляют собой торцевые поверхности, проходящие поперечно продольной оси, но предпочтительно, чтобы с учетом излучательной способности лазера и плотности контакта вследствие разности давлений участки имели такую же конструкцию, как и в первом варианте осуществления.
Данные участки соединения (213, 223, 231 и 232) обладают способностью пропускать или поглощать лазерное излучение. Например, два образующих облицовку элемента 201, 202, расположенные на противоположных концах, выполнены из пропускающей лазерное излучение термопластичной смолы, а центральный образующий облицовку элемент 203 выполнен из поглощающей лазерное излучение термопластичной смолы. Разумеется, материалы могут использоваться в обратном порядке, и образующие облицовку элементы 201, 202 и 203 могут обладать способностью частично пропускать или поглощать лазерное излучение. Участки 213, 231 соединения и участки 223, 232 соединения облицовки 11 на основе смолы соединяют друг с другом лазерной сваркой.
Емкость 1 для хранения газа согласно рассматриваемому варианту осуществления может быть изготовлена способом согласно каждому из описанных выше вариантов осуществления. Далее кратко описан случай, в котором три образующих облицовку элемента 201, 202 и 203 одновременно соединяют лазерной сваркой.
Сначала методом формования изготавливают три образующих облицовку элемента 201, 202 и 203, включая образующие облицовку элементы 201, 202, снабженные насадками 3, и помещают их в камеру 101 для введения в контакт друг с другом участков 213, 231 соединения и участков 223, 232 соединения, в результате чего получают предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы.
Затем, например, внутри камеры 101 создают атмосферу инертного газа или вакуум, снижают давление в преимущественно герметизированном пространстве облицовки 11 на основе смолы или герметизируют пространство при помощи устройства создания разности давлений (например, устройства 120 создания отрицательного давления, устройства 160 подачи нагретого газа или устройства 180 подачи нагретого воздуха из описанных выше вариантов осуществления), и создают заданную разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы.
Далее, вращая предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы вокруг ее оси или вращая два лазерных факела 100 вокруг облицовки 11 на основе смолы, лазерной сваркой соединяют друг с другом участки 213, 231 соединения и участки 223, 232 соединения в направлении вдоль окружности. В результате, три образующих облицовку элемента 201, 202 и 203 соединяют в единое целое и изготавливают окончательно соединенную облицовку 11 на основе смолы. Затем осуществляют заданные шаги изготовления емкости 1 для хранения газа (например, S7-S9 согласно первому варианту осуществления).
Таким образом, даже когда облицовка 11 на основе смолы включает три образующих облицовку элемента 201, 202 и 203, как в рассматриваемом варианте осуществления, емкость 1 для хранения газа может быть изготовлена с высокой эффективностью таким же образом, как и в описанных выше вариантах осуществления.
Следует отметить, что в описанном примере операции, такие как предварительное соединение и лазерная сварка, осуществляют одновременно с тремя образующими облицовку элементами 201, 202 и 203. Тем не менее, разумеется, данные операции могут осуществляться по отдельности. В описанном примере соединяют три образующих облицовку элемента, но также могут быть соединены четыре или более образующих облицовку элементов. Иными словами, настоящее изобретение применимо к облицовке 11 на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, расположенных в осевом направлении.
Шестой вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.12-14 в основных чертах описаны различные особенности емкости 1 для хранения газа согласно шестому варианту осуществления. На фиг.12 показан увеличенный вид в разрезе, иллюстрирующий часть вокруг участков 34, 44 соединения, как и на фиг.2. Вместе с тем, на фиг.12 не показан армирующий слой. Конструкция емкости 1 для хранения газа отличается от конструкции согласно первому варианту осуществления (фиг.2) тем, что в шестом варианте осуществления участки 34, 44 соединения не имеют выступающих участков 52, 62.
Далее со ссылкой на фиг.13 и 14 описан способ изготовления емкости 1 для хранения газа.
Шаги S101 и S102 аналогичны шагам S1 и S2 согласно первому варианту осуществления, а шаг S105 аналогичен шагу S9 согласно первому варианту осуществления.
Сначала методом формования изготавливают пару образующих облицовку элементов 21, 22 и две насадки 3, 3 (шаг S101). При этом образующий облицовку элемент 21 и насадка 3 являются цельнолитыми и изготовлены литьем под давлением, а образующий облицовку элемент 22 и насадка 3 также являются цельнолитыми. Следует отметить, что вместо литья под давлением применяются роторное формование и выдувное формование. Образующие облицовку элементы 21, 22 и насадки 3, 3 необязательно являются цельнолитыми, при этом насадки 3, 3 могут быть прикреплены к образующим облицовку элементам 21, 22 после лазерной сварки (шаг S105), что описано далее.
Затем образующие облицовку элементы 21, 22 с насадками 3 размещают, например, в поперечном положении в производственном оборудовании и стыкуют друг с другом образующие облицовку элементы 21, 22. Кроме того, участки 34, 44 соединения и соединительные торцевые поверхности 51, 61 вводят в контакт друг с другом в направлении вдоль окружности (шаг S102). В результате, получают облицовку 11 на основе смолы, у которой образующие облицовку элементы 21, 22 предварительно (временно) соединены. Следует отметить, что впоследствии в насадки 3, 3 образующих облицовку элементов 21, 22 могут быть ввинчены и соединены с ними заглушки (не показаны), чтобы преимущественно герметизировать пространство внутри предварительно соединенной облицовки 11 на основе смолы и предотвратить попадание посторонних включений в это герметизированное пространство.
На следующем шаге, приводят в действие вращательное устройство (не показано) для вращения предварительно соединенной облицовки 11 на основе смолы вокруг ее оси и в качестве устройства предварительного нагрева приводят в действие нагревательное устройство 240 для предварительного нагрева введенных в контакт друг с другом участков 34, 44 соединения (шаг S103). Нагревательное устройство 240 является бесконтактным и расположено снаружи облицовки 11 на основе смолы напротив части участков 34, 44 соединения (части соединительной границы между образующими облицовку элементами 21 и 22) в направлении вдоль окружности.
Кроме того, нагревательное устройство 240 имеет область 241 нагрева, проходящую вдоль оси облицовки 11 на основе смолы по длине двух соединительных торцевых поверхностей 51, 61 в осевом направлении (см. фиг.12). Таким образом, при однократном вращении облицовки 11 на основе смолы нагревательное устройство 240 осуществляет предварительный нагрев всей соединительной торцевой поверхности 51 и всей соединительной торцевой поверхности 61, которые введены в контакт друг с другом. Следует отметить, что, поскольку соединительные торцевые поверхности 51, 61 введены в контакт друг с другом, это способствует переносу тепла во время предварительного нагрева.
Следует отметить, что длина нагревательного устройства 240 в осевом направлении может быть меньше длины соединительных торцевых поверхностей 51, 61 в осевом направлении, а область 241 нагрева нагревательного устройства 240 может располагаться за пределами противоположных соединительных торцевых поверхностей 51, 61 в осевом направлении. Нагревательное устройство 240 расположено снаружи облицовки 11 на основе смолы, но нагревательное устройство 240 может быть расположено внутри облицовки 11 на основе смолы для предварительного нагрева введенных в контакт друг с другом участков 34, 44 соединения со стороны внутренней поверхности (с внутренней стороны облицовки 11 на основе смолы). Более того, нагревательное устройство 240 сконструировано как устройство бесконтактного типа, но может быть предусмотрено устройство предварительного нагрева контактного типа, которое вводят в контакт с внутренней или наружной поверхностью определенной соединительной границы между участками 34 и 44 соединения. Например, когда устройство предварительного нагрева контактного типа выполнено в виде валика с нагревательным устройством, периферийную поверхность нагретого валика вводят в контакт с внутренней или наружной поверхностью соединительной границы. Нагревательное устройство 240 может осуществлять полный предварительный нагрев введенных в контакт друг с другом образующих облицовку элементов 21, 22. Однако, в случае осуществления местного предварительного нагрева участков 34, 44 соединения в качестве объектов лазерной сварки, может быть предпочтительно ослаблено тепловое воздействие, такое как тепловая деформация всего образующего облицовку элемента 21 (22). Кроме того, может быть уменьшено количество необходимого тепла.
Затем предварительно нагретые участки 34, 44 соединения облучают лазером (шаг S104). Для облучения лазером приводят в действие лазерный факел 100, расположенный снаружи облицовки 11 на основе смолы. Облучение введенных в контакт друг с другом соединительных торцевых поверхностей 51, 61 осуществляют лазерным факелом 100 снаружи пропускающего лазерное излучение участка 34 соединения. Смола соединительной торцевой поверхности 61 нагревается и плавится под воздействием лазерного излучения, а смола соединительной торцевой поверхности 51 нагревается и плавится за счет переноса тепла. Кроме того, после охлаждения и отверждения расплавленных смол образуется сварная часть 70, соединяющая участки 34, 44 соединения в единое целое друг с другом.
В данном случае облучение лазером осуществляют путем вращения предварительно соединенной облицовки 11 на основе смолы вокруг ее оси таким же образом, как и во время предварительного нагрева. Таким образом, в направлении вдоль окружности облицовки 11 на основе смолы образуется сварная часть 70.
В рассматриваемом варианте осуществления лазерный факел 100 расположен со стороны выхода нагревательного устройства 240 в направлении вращения вокруг оси предварительно соединенной облицовки 11 на основе смолы. Таким образом, лазерным факелом 100 по желанию облучают предварительно нагретые участки участков 34, 44 соединения, расположенных напротив нагревательного устройства 240. Таким образом, при по меньшей мере однократном вращении облицовки 11 на основе смолы происходит предварительный нагрев и облучение лазером участков 34, 44 соединения в направлении вдоль окружности.
Как описано выше, поскольку предварительно нагретые соединительные торцевые поверхности 51, 61 последовательно облучают лазером с целью их соединения друг с другом лазерной сваркой, лазерная сварка участков 34, 44 соединения может быть осуществлена при сведенном до минимума падении температуры предварительного нагрева участков 34, 44 соединения.
Кроме того, поскольку предварительно нагретые участки соединения облучают лазером, может быть предотвращено обгорание участков облицовки 11 на основе смолы, облученных лазером, и уменьшены дефекты соединения и ослабление прочности облицовки 11 на основе смолы.
Помимо этого, поскольку соединительные торцевые поверхности 51, 61 предварительно нагреты, может быть сокращено время, необходимое для лазерной сварки. Более того, поскольку осуществляют предварительный нагрев, мощность лазерного излучения не требуется увеличивать сверх необходимого уровня даже в том случае, когда пропускающий лазерное излучение участок 34 соединения выполнен из смолы с низкой способностью пропускать лазерное излучение или большой толщины.
Следует отметить, что в качестве источника излучения лазерного факела 100 может использоваться полупроводниковый лазер или подобный лазер, но настоящее изобретение не ограничено данным вариантом осуществления, при этом лазер соответствующим образом выбирают с учетом свойств, включающих толщину смолы пропускающего лазерное излучение образующего облицовку элемента 21. В зависимости от свойств образующих облицовку элементов 21, 22 и участков 34, 44 соединения могут быть соответствующим образом выбраны различные параметры, такие как выходная мощность (температура нагрева, степень нагрева и время нагрева) нагревательного устройство 240, выходная мощность лазера (степень облучения, время облучения) и скорость вращения облицовки 11 на основе смолы. В данном случае температура предварительного нагрева участков 34, 44 соединения может быть установлена на более низком уровне, чем окончательная температура, до которой лазер нагревает участки и при которой они начинают плавиться.
В процессе упомянутого выше предварительного нагрева (шаг S103) облучение лазером осуществляют с целью проведения лазерной сварки (шаг S104). Тем не менее, разумеется, облучение лазером может быть начато после предварительного нагрева участков 34, 44 соединения в направлении вдоль окружности. Следует отметить, что, как описано выше, участки 34, 44 соединения облучают лазером снаружи облицовки 11 на основе смолы, но для облучения участков 34, 44 соединения лазером внутри облицовки 11 на основе смолы лазерный факел 100 располагают внутри облицовки 11 на основе смолы.
Кроме того, вместо вращения самой облицовки на основе смолы, нагревательное устройство 240 и лазерный факел 100 могут вращаться вокруг облицовки 11 на основе смолы. Облицовка 11 на основе смолы, нагревательное устройство 240 и лазерный факел 100 могут вращаться в одном направлении или противоположных направлениях. Разумеется, если вращается лишь облицовка 11 на основе смолы, как это описано выше, конструкция устройства может быть упрощена по сравнению с тем, когда вращаются нагревательное устройство 240 и лазерный факел.
Путем лазерной сварки предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы окончательно (т.е. полностью) соединяют, в результате чего в ее внутренней полой части образуется пространство 5 для хранения, как это описано выше. Кроме того, по завершении лазерной сварки на внешней периферии облицовки 11 на основе смолы методом намотки нити или подобным методом формируют армирующий слой 12 (шаг S105). В результате, получают емкость 1 для хранения газа.
Поскольку, как описано выше, в рассматриваемом варианте осуществления способа изготовления емкости 1 для хранения газа участки 34, 44 соединения до лазерной сварки предварительно нагревают в качестве объектов лазерной сварки, может быть предотвращено обгорание участков облицовки 11 на основе смолы во время облучения лазером, и образующие облицовку элементы 21, 22 могут быть за короткое время соединены друг с другом с удовлетворительной точностью.
Седьмой вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.15 в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно седьмому варианту осуществления. Седьмой вариант осуществления отличается от шестого варианта осуществления тем, что в качестве устройства предварительного нагрева используют нагревательное устройство 250 со змеевиком.
Нагревательное устройство 250 согласно рассматриваемому варианту осуществления имеет кольцевую поверхность 251 нагрева для предварительного нагрева участков 34, 44 соединения снаружи облицовки 11 на основе смолы. Кольцевая поверхность 251 нагрева расположена напротив соединительной границы между введенными в контакт друг с другом участками 34 и 44 соединения и бесконтактно проходит преимущественно в направлении вдоль окружности облицовки 11 на основе смолы. Таким образом, даже если облицовка 11 на основе смолы не вращается относительно нагревательного устройства 250, участки 34, 44 соединения могут быть предварительно нагреты преимущественно в направлении вдоль окружности кольцевой поверхностью 251 нагрева. Кольцевая поверхность 251 нагрева имеет область нагрева, проходящую вдоль оси облицовки 11 на основе смолы по длине двух соединительных торцевых поверхностей 51, 61 в осевом направлении так же, как и у описанного выше нагревательного устройства 240.
Даже в рассматриваемом варианте осуществления за счет того, что участки 34, 44 соединения, предварительно нагретые нагревательным устройством 250, облучают лазером, может быть ослаблен такой недостаток, как прогорание, и участки 34, 44 соединения могут быть соответствующим образом соединены друг с другом лазерной сваркой.
Следует отметить, что даже в рассматриваемый вариант осуществления, как и в шестой вариант осуществления, может быть внесено множество усовершенствований. Например, вращение облицовки 11 на основе смолы и облучение лазером синхронно этому вращению может быть начато во время выработки тепла нагревательным устройством 250 (т.е. во время предварительного нагрева). Кроме того, вместо вращения облицовки 11 на основе смолы вокруг облицовки 11 на основе смолы может вращаться лазерный факел 100.
Восьмой вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.16 в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно восьмому варианту осуществления. Восьмой вариант осуществления отличается от шестого варианта осуществления тем, что вместо нагревательного устройства 240 в качестве устройства предварительного нагрева используют калорифер 260.
Калорифер 260 включает, например, источник тепла (не показанный), вентилятор (не показанный), который нагнетает горячий воздух, такой как воздух, прошедший через источник тепла, или инертный газ, и патрубок 261 для подачи горячего воздуха из вентилятора в предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы. Патрубок 261 ввинчен, например, в одну насадку 3 облицовки 11 на основе смолы.
В данном случае выходной конец патрубка 261 входит в облицовку 11 на основе смолы для нагнетания горячего воздуха из облицовки 11 на основе смолы в соединительную границу между участками 34 и 44 соединения или вблизи границы. Разумеется, выходной конец патрубка 261 может располагаться по центру насадки 3 или облицовки 11 на основе смолы для предварительного нагрева горячим воздухом всего внутреннего пространства облицовки 11 на основе смолы. В случае такого общего предварительного нагрева насадка 3, расположенная напротив насадки 3, соединенной с патрубком 261 облицовки 11 на основе смолы, закрыта заглушкой. В результате, максимально уменьшен выход тепла из облицовки 11 на основе смолы.
Как описано выше, даже в рассматриваемом варианте осуществления предварительно нагретые калорифером 260 участки 34, 44 соединения могут быть облучены лазером. В результате, ослабляется такой недостаток, как прогорание, и участки 34, 44 соединения могут быть соответствующим образом соединены лазерной сваркой. В частности, в случае использования вместо воздуха нагретого инертного газа может быть уменьшено окисление между участками 34 и 44 соединения во время лазерной сварки.
Кроме того, подобно описанным выше вариантам осуществления работа калорифера 260 может быть остановлена во время лазерной сварки. В качестве альтернативы, его работа может быть продолжена для продолжения предварительного нагрева. Облицовка 11 на основе смолы может вращаться во время предварительного нагрева, пока работает калорифер 260, но когда горячий воздух из патрубка 261 нагнетают в соединительную границу между участками 34 и 44 соединения или вблизи границы в направлении вдоль окружности, облицовка 11 на основе смолы необязательно вращается во время предварительного нагрева.
Девятый вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.17А и 17В в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно девятому варианту осуществления. Девятый вариант осуществления отличается от шестого варианта осуществления тем, что на границе между участками 34 и 44 соединения размещают тепловыделяющий материал 270. Следует отметить, что на фиг.17А и 17В, как и на фиг.12, показаны виды в разрезе, иллюстрирующие увеличенную соединительную часть 80 емкости 1 для хранения газа.
Тепловыделяющий материал 270 распределен по соединительной торцевой поверхности 61 поглощающего лазерного излучения образующего облицовку элемента 22. Разумеется, тепловыделяющий материал 270 может частично находиться на соединительной торцевой поверхности 61. Вместо этого тепловыделяющий материал 270 может быть распределен по всей поглощающей лазерное излучение соединительной торцевой поверхности 51 или по обеим соединительным торцевым поверхностям 51, 61.
В качестве тепловыделяющего материала может использоваться любой материал 270, если только он обладает большей способностью генерировать тепло, чем смола соединительной торцевой поверхности 61. Например, в качестве тепловыделяющего материала 270 может использоваться любой из материалов, включающих керамический материал, графит, смолу и металл, при этом данные материалы могут быть смешаны для получения тепловыделяющего материала. В случае размещения тепловыделяющего материала 270 на соединительной торцевой поверхности 61 на всю соединительную торцевую поверхность 61 могут быть нанесены мелкие тепловыделяющие частицы, смешанные с летучим растворителем, и ко всей соединительной торцевой поверхности 61 может быть прикреплен тонкий лист, включающий тепловыделяющий материал 270.
Для изготовления емкости 1 для хранения газа согласно рассматриваемому варианту осуществления на соединительной торцевой поверхности 61 размещают тепловыделяющий материал 270 методом нанесения или подобным методом, после чего стыкуют образующий облицовку элемент 21 и образующий облицовку элемент 22 друг с другом для предварительного соединения элементов друг с другом. Иными словами, шаги изготовления емкости 1 для хранения газа согласно рассматриваемому варианту осуществления включают шаг размещения тепловыделяющего материала 270 на соединительной торцевой поверхности 61, который осуществляют между шагами, соответствующим шагам S101 и S102, проиллюстрированным на фиг.14 и описанным в шестом варианте осуществления.
После осуществления шага размещения тепловыделяющего материала 270 облицовку 11 на основе смолы предварительно соединяют с целью предварительного нагрева введенных в контакт друг с другом участков 34, 44 соединения и соединяют участки друг с другом лазерной сваркой. Предварительный нагрев осуществляют при помощи, например, устройства предварительного нагрева (240, 250 или 260) согласно вариантам осуществления с шестого по восьмой. По завершении лазерной сварки в результате соединения в единое целое участков 34, 44 соединения облицовки 11 на основе смолы образуется соединительная часть 80, которая включает тепловыделяющий материал 270 вблизи сварной части 70 (см. фиг.17В).
Рассматриваемый вариант осуществления полезен для вариантов осуществления с шестого по восьмой, во-первых, тем, что тепловыделяющий материал 270 способствует генерированию тепла между соединительными торцевыми поверхностями 51 и 61 во время предварительного нагрева. Таким образом, предварительный нагрев может быть осуществлен за короткое время. Во-вторых, тепловыделяющий материал 270 аналогичным образом способствует плавлению соединительных торцевых поверхностей 51, 61 во время лазерной сварки. Таким образом, может быть уменьшен дефект плавления между участками 34 и 44 и соединения и дополнительно обеспечено удовлетворительное соединение участков друг с другом.
Следует отметить, что в некоторых случаях в результате лазерной сварки тепловыделяющий материал 270 может образовывать единое целое со сварной частью 70. Например, когда смолу соединительной торцевой поверхности 61 облучают и расплавляют лазером, и смешивают тепловыделяющий материал 270 со смолой, иногда тепловыделяющий материал 270 включают в расплавленную и затвердевающую смолу (т.е. сварную часть 70).
Следует отметить, что, когда в рассматриваемом варианте осуществления в качестве тепловыделяющего материала 270 используют проводящий керамический материал или подобный материал, и тепловыделяющий материал 270 обладает соответствующей электропроводностью, вместо устройства предварительного нагрева согласно вариантам осуществления с шестого по восьмой может использоваться высокочастотный индукционный нагреватель, который также служит устройством предварительного нагрева.
Далее кратко описан способ изготовления емкости 1 для хранения газа с использованием высокочастотного индукционного нагревателя. Сначала на шаге S102, проиллюстрированном на фиг.14, предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы помещают в высокочастотную печь высокочастотного индукционного нагревателя, и устанавливают лазерный факел 100 в заданное положение в высокочастотной печи. После приведения в действие высокочастотного индукционного нагревателя в результате высокочастотного индукционного нагрева тепловыделяющий материал 270 генерирует тепло и происходит предварительный нагрев соединительных торцевых поверхностей 51, 61. Во время работы высокочастотного индукционного нагревателя приводят в действие факел 100 для соединения соединительных торцевых поверхностей 51, 61 друг с другом лазерной сваркой.
Как описано выше, когда соединительная торцевая поверхность 61 включает проводящий тепловыделяющий материал 270 и используют высокочастотный индукционный нагреватель, предварительный нагрев соединительных торцевых поверхностей 51, 61 может быть осуществлен за более короткое время. Кроме того, это способствует плавлению соединительных торцевых поверхностей 51, 61. Таким образом, может быть уменьшен дефект плавления между участками 34 и 44 и соединения и дополнительно обеспечено удовлетворительное соединение участков друг с другом.
Кроме того, за счет высокочастотного индукционного нагрева во время лазерной сварки может поддерживаться заданная температура сварной части 70. Таким образом, может быть стабилизировано качество облицовки 11 на основе смолы. Более того, за счет высокочастотного индукционного нагрева в самой облицовке 11 на основе смолы может быть получен эффект, аналогичный отжиговой обработке.
Десятый вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.18 в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно десятому варианту осуществления. Десятый вариант осуществления отличается от девятого варианта осуществления тем, что в высокочастотной печи 281 высокочастотного индукционного нагревателя 280 установлено зажимное приспособление 290. Зажимное приспособление 290 состоит из пары приспособлений, обращенных друг к другу через участки 34, 44 соединения, за счет чего, например, на предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы действует направленное внутрь давление с противоположных сторон. Пара зажимных приспособлений 290, 290 создает приложенное к облицовке 11 на основе смолы направленное внутрь по оси усилие плотного контакта, в результате чего соединительные торцевые поверхности 51, 61 входят в плотный контакт друг с другом. Пара зажимных приспособлений 290, 290 может иметь пускатель, такой как приводной цилиндр, или не иметь пускателя.
В рассматриваемом варианте осуществления высокочастотный индукционный нагрев и лазерная сварка могут осуществляться в условиях, когда при помощи пары зажимных приспособлений 290, 290 увеличено усилие плотного контакта соединительных торцевых поверхностей 51 и 61. В результате, может быть повышено качество соединения соединительных торцевых поверхностей 51 и 61, подвергнутых лазерной сварке, и дополнительно обеспечена прочность и воздухонепроницаемость облицовки 11 на основе смолы.
Следует отметить, что вместо механического усилия плотного контакта, создаваемого парой зажимных приспособлений 290, 290, предварительно соединенные соединительные торцевые поверхности 51, 61 могут быть плотно прижаты друг к другу иным способом, таким как плотный фрикционный контакт.
Одиннадцатый вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.11 в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно одиннадцатому варианту осуществления.
Как описано выше в пятом варианте осуществления, облицовка 11 на основе смолы емкости 1 для хранения газа включает три образующих облицовку элемента 201, 202 и 203. Если три образующих облицовку элемента 201, 202 и 203 подвергают предварительному нагреву и лазерной сварке одновременно, данный способ изготовления емкости 1 для хранения газа может быть осуществлен следующим образом,
Сначала вводят в контакт друг с другом участки 213, 231 соединения и участки 223, 232 соединения, чтобы изготовить предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы. Затем вращают предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы вокруг своей оси и одновременно соединяют друг с другом лазерной сваркой участки 213, 231 соединения и участки 223, 232 соединения в направлении вдоль окружности лазерной сваркой во время или после предварительного нагрева. Следует отметить, что вместо вращения облицовки 11 на основе смолы вокруг облицовки на основе смолы могут вращаться два устройства предварительного нагрева (например, нагревательные устройства 240, 250) и два лазерных факела 100.
В результате, три образующих облицовку элемента 201, 202 и 203 соединяют в единое целое и получают окончательно соединенную облицовку 11 на основе смолы. Затем вокруг внешней периферии трех образующих облицовку элементов 201, 202 и 203 обматывают армирующий слой и изготавливают емкость 1 для хранения газа.
Таким образом, даже когда, как в рассматриваемом варианте осуществления, облицовка 11 на основе смолы состоит из трех образующих облицовку элементов 201, 202 и 203, емкость 1 для хранения газа, соответствующим образом соединенная лазерной сваркой, может быть изготовлена таким же образом, как в описанных выше вариантах осуществления.
Следует отметить, что в описанном примере операции, такие как предварительный нагрев и лазерная сварка осуществляют одновременно с тремя образующими облицовку элементами 201, 202 и 203. Тем не менее, разумеется, данные операции могут осуществляться по отдельности. В описанном примере соединяют три образующих облицовку элемента, но также могут быть соединены четыре или более образующих облицовку элементов. Иными словами, настоящее изобретение применимо к облицовке 11 на основе смолы, которую изготавливают путем соединения множества образующих облицовку элементов, расположенных в осевом направлении.
Двенадцатый вариант осуществления
Далее со ссылкой на фиг.19 и 20 в основных чертах описаны различные особенности способа изготовления емкости 1 для хранения газа согласно двенадцатому варианту осуществления. Двенадцатый вариант осуществления отличается от шестого варианта осуществления тем, что лазерный факел 100 также используют в качестве устройства предварительного нагрева и использует устройство 300 бесконтактного типа для измерения содержания воды.
Устройство 300 измерения содержания воды измеряет соотношение содержания воды в образующих облицовку элементах 21, 22. Устройство 300 измерения содержания воды является бесконтактным и расположено снаружи облицовки 11 на основе смолы напротив части участков 34, 44 соединения в направлении вдоль окружности (части соединительной границы между образующими облицовку элементами 21 и 22). Таким образом, устройство 300 измерения содержания воды измеряет соотношение содержания воды на участках 34 или 44 соединения.
В качестве устройства 300 измерения содержания воды могут использоваться различные известные устройства, такие как индикатор точки росы и инфракрасный спектрометр, а в настоящем изобретении используется СВЧ-измеритель содержании воды. При однократном вращении облицовки 11 на основе смолы вращательным устройством (не показанным) устройство 300 измерения содержания воды измеряет соотношение содержания воды на участке 34 или участке 44 соединения в направлении вдоль окружности.
На фиг.19 показана блок-схема, иллюстрирующая шаги предварительного нагрева и лазерной сварки. Эти шаги соответствуют шагу предварительного нагрева (шаг S33) и шагу лазерной сварки (шаг S104), которые проиллюстрированы на фиг.14 и описаны в шестом варианте осуществления.
Когда на шаге S201 вращательное устройство вращает предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы, приводят в действие лазерный факел 100, чтобы осуществить предварительный нагрев введенных в контакт друг с другом участков 34, 44 соединения. При этом мощность излучения лазерного факела 100 устанавливают на таком уровне, чтобы не происходила лазерная сварка участков 34, 44 соединения. Иными словами, мощность лазерного излучения во время предварительного нагрева устанавливают на более низком уровне, чем во время окончательного нагрева (нагрева с целью лазерной сварки).
В процессе предварительного нагрева устройство 300 измерения содержания воды измеряет соотношение содержания воды в образующих облицовку элементах 21, 22 (шаг S202). Если соотношение содержания воды превысит заданное значение (шаг S203; нет), лазерный факел 100 продолжает предварительный нагрев с целью удаления воды, содержащейся на участках соединения 33, 34 путем предварительного нагрева. Заданное значение соотношения содержания воды устанавливают, например, на уровне 0,2%.
В то же время, если соотношение содержания воды меньше заданного значения (шаг S203; да), лазерный факел 100 переходит из режима предварительного нагрева в режим окончательного нагрева, и начинается лазерная сварка участков 34, 44 соединения (шаг S204). Кроме того, как и в описанных выше вариантах осуществления, по завершении лазерной сварки (шаг S205), из предварительно соединенной облицовки 11 на основе смолы получают окончательно соединенную облицовку.
Как описано выше, в рассматриваемом варианте осуществления предварительный нагрев осуществляют в зависимости от показаний устройства 300 измерения содержания воды, при этом соотношение содержания воды на участках 34, 44 соединения может быть снижено до заданного значения. В результате, когда соотношение содержания воды на участках 34, 44 соединения снижается до такого уровня, что не возникает каких-либо дефектов сварки, может быть начата лазерная сварка, которую осуществляют с высокой надежностью. За счет этого можно легко контролировать влажность образующих облицовку элементов 21, 22. Более того, поскольку лазерный факел 100 также служит устройством предварительного нагрева, может быть упрощено все производственное оборудование.
Следует отметить, что для осуществления предварительного нагрева в зависимости от показаний устройства 300 измерения содержания воды помимо лазерного факела 100 также может использоваться другое устройство предварительного нагрева, применимое в описанных выше вариантах осуществления.
Другой вариант осуществления
Способ изготовления емкости 1 для хранения газа настоящего изобретения, описанный в вариантах осуществления с шестого по двенадцатый, может быть реализован с использованием различного производственного оборудования, при этом может использоваться производственное оборудование, описанное в вариантах осуществления с первого по четвертый.
Например, предварительно соединенную облицовку 11 на основе смолы согласно шестому варианту осуществления помещают в камеру, внутри камеры создают атмосферу инертного газа или вакуум, а участки 34, 44 соединения могут быть подвергнуты предварительному нагреву и/или лазерной сварке. В результате, поскольку предварительный нагрев и/или лазерную сварку осуществляют в атмосфере с низким содержанием кислорода по сравнению с атмосферным воздухом, может быть уменьшено окисление участков 34, 44 соединения, и дополнительно повышена точность соединения.
Кроме того, во время лазерной сварки может быть создана разность давлений внутри и снаружи облицовки 11 на основе смолы, чтобы повысить плотность контакта соединительных торцевых поверхностей 51 и 61. Разность давлений может быть создана путем снижения давления внутри облицовки 11 на основе смолы через насадку 3 облицовки 11 на основе смолы или повышения давления в облицовке с использованием, например, насоса. В результате, даже при отсутствии или упрощении зажимных приспособлений, описанных в десятом варианте осуществления, соединительные торцевые поверхности 51, 61 могут быть соединены лазерной сваркой в условиях увеличенного усилия плотного контакта соединительных торцевых поверхностей 51 и 61.
Промышленная применимость
Лазерная сварка, описанная применительно к предложенной в настоящем изобретении емкости 1 для хранения газа, применима не только к облицовке 11 на основе смолы, но также к различным формованным из смолы элементам, таким как детали автомобилей и труб. Например, даже если впускной коллектор состоит из множества формованных из смолы элементов, чтобы повысить точность соединения при соединении формованных из смолы элементов друг с другом лазерной сваркой, может использоваться описанная конструкция участков соединения, разность давлений во время лазерной сварки, атмосфера инертного газа или вакуум во время лазерной сварки, предварительный нагрев до лазерной сварки, включение тепловыделяющего материала 270 в сварную часть 70 и т.п.