УСТОЙЧИВОЕ К ПОВРЕЖДЕНИЯМ ИНДИКАТОРНОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 2020 года по МПК B32B15/00 B32B5/00 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Емкости высокого давления обычно применяются для содержания разнообразных текучих сред под давлением, например, таких как водород, кислород, природный газ, азот, пропан, метан и прочие топлива. Как правило, емкости высокого давления могут иметь любые размер и конфигурацию. Емкости могут быть тяжелыми или легкими, однократного использования (например, одноразовыми, повторно используемыми, испытывающими высокие давления (например, свыше 50 psi (0,35 МПа)), с низким давлением (например, менее 50 psi(0,35 МПа)), или применяемыми, например, для хранения текучих сред по повышенных или криогенных температурах.

[0002] Пригодные для емкостей высокого давления материалы корпуса включают металлы, такие как сталь; или композиты, которые могут включать ламинированные слои намотанных нитей стеклянного волокна или других синтетических нитей, связанных друг с другом термореактивной или термопластичной смолой. Волокно может представлять собой стекловолокно, арамид, углерод, графит, или любой другой общеизвестный волокнистый армирующий материал. Применяемый материал на основе смолы может представлять собой эпоксидную, сложнополиэфирную смолу, сложный поливинилэфир, термопластичный или любой другой пригодный полимерный материал, способный обеспечивать связывание волокон друг с другом, связывание слоя волокон со слоем волокон, и требуется устойчивость к разрушению для конкретного применения, в условиях которого должен использоваться емкость. Композитная конструкция емкостей создает многообразные преимущества, такие как легкий вес и устойчивость к коррозии, усталости и катастрофическому отказу. Эти признаки обусловливаются высокими значениями удельной прочности армирующих волокон или нитей. В этом случае «композит» подразумевает армированный волокном матричный полимерный материал, такой как структура из намотанных нитей или ламинированная.

[0003] Внутри композитной оболочки часто размещается полимерная или другая неметаллическая упругая облицовка или эластичный баллон для покрытия емкости и предотвращения контакта содержащихся внутри текучих сред с композитным материалом. Облицовка может быть изготовлена формованием под давлением, раздувным формованием, инжекционным формованием, или любым другим общеизвестным способом. В альтернативном варианте, облицовка может быть выполнена из других материалов, в том числе стали, алюминия, никеля, титана, платины, золота, серебра, нержавеющей стали, и любых их сплавов. Такие материалы обычно могут быть охарактеризованы как имеющие высокий модуль упругости. В одном варианте исполнения облицовка 20 сформирована раздувным формованием полиэтилена высокой плотности (HDPE).

[0004] ФИГ. 1 иллюстрирует удлиненную емкость 10 высокого давления, такой, как раскрытый в патенте США № 5,476,189, озаглавленном «Емкость высокого давления с системой уменьшения повреждений», который тем самым включен ссылкой. Емкость 10 в общем представляет собой бак, определяющий полость для содержания текучих сред, и в некоторых вариантах исполнения имеет основную корпусную секцию 12 и по существу полусферические или куполообразные концевые секции 14. На одном или обоих концах емкости 10 обычно размещается втулка 16, обычно выполненная из алюминия, для создания канала для сообщения с внутренностью емкости 10. Как показано в ФИГ. 2, емкость 10 может быть сформирована с внутренней облицовкой 20, покрываемой оболочкой 18. В одном примере корпус 18 может представлять собой оболочку из образованного намотанными нитями композита. В таких случаях композитная оболочка 18 воспринимает нагрузки на конструкцию емкости 10.

[0005] ФИГ. 2 иллюстрирует частичный вид в разрезе, проведенном вдоль линии 2-2 в ФИГ. 1, типичной концевой секции 14, включающей композитную оболочку 18, облицовку 20 и втулку 16, такую, какая раскрыта в патенте США № 5,429,845, озаглавленном «Втулка для емкости высокого давления из намотанной нити», который тем самым включен ссылкой. Втулка 16 обычно имеет горловину 22, канал 26, создающий сообщение по текучей среде с внутренней частью емкости 10, и кольцеобразный фланец 24, протяженный радиально от канала 26. Втулка 16 пригнана к наружной оболочке 18 и облицовке 20 так, что канал 26 проходит между внутренней и наружной частями емкости 10 высокого давления. Как правило, оболочка 18 примыкает к горловине 22, и фланец 24 сэндвичеобразно размещается между облицовкой 20 и оболочкой 18. Конструкция скрепляет втулку 16 с емкостью 10 и обеспечивает герметичное соединение на поверхностях раздела между втулкой 16, оболочкой 18 и облицовкой 20.

[0006] Способ формирования емкости 10 высокого давления включает монтаж втулки на оправке и создание возможности течения жидкого полимерного материала для облицовки 20 вокруг фланца 24 втулки 16. Затем материал облицовки отверждается; тем самым облицовка 20 механически скрепляется с втулкой 16. Соответственно этому, даже при экстремальных условиях давления отделение облицовки 20 от втулки 16 предотвращается.

[0007] В одном примерном варианте исполнения наружная оболочка 18 формируется из намотанных волокон и окружает облицовку 20 и по меньшей мере часть фланца 24 втулки 16. В примерном способе распределительная головка для волокон перемещается таким образом, чтобы наматывать волокна на облицовку 20 в желательном порядке. Если емкость 10 является скорее цилиндрической, нежели сферической, витки волокон обычно наносятся как по существу в продольной (по спирали), так и в окружной (в виде пояса) картине намотки. Этот процесс наматывания определяется многими факторами, такими как содержание смолы, конфигурация волокон, натяжение при намотке, и рисунок намотки относительно оси облицовки 20. Подробности относительно формирования примерной емкости высокого давления раскрыты в патенте США № 4,838,971, озаглавленном «Способ и устройство для намотки нитей», который включен здесь ссылкой.

Композитные емкости высокого давления во все возрастающей мере используются для общих промышленных и транспортных вариантов применения, например, таких как хранение топлива (например, природного газа или водорода) в пассажирских и коммерческих транспортных средствах, гидравлических системах и крупногабаритных системах транспортировки газа. Применение емкостей высокого давления в этих и других неконтролируемых внешних условиях повышает вероятность того, что емкость упадет, будет поцарапан, подвергнут удару, или поврежден иным образом. Такое повреждение может не быть легко выявлено при визуальном обследовании емкости, но может быть серьезным, делая емкость непригодной для продолжающегося использования. В альтернативном варианте, повреждение оболочки 18 может быть видимым, но серьезность повреждения может быть не определена визуальным обследованием. Другими словами, оператор может увидеть повреждение, такое как царапина или вмятина, на оболочке 18, и вывести емкость из эксплуатации, когда повреждение является не столь серьезным, чтобы сделать емкость негодной к применению. Подходы в предотвращении повреждения емкости включают добавление защитных слоев, материалов, покрытий, торцевых заглушек, или других разрушаемых протекторов на наружную сторону емкости. Однако ни один подход не способен полностью предотвратить повреждение емкости, поэтому существует потребность в визуальной индикации существования и серьезности повреждения емкости.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] В одном аспекте раскрыта емкость высокого давления для хранения текучих сред, причем емкость включает бак и покрытие, размещенное на наружной поверхности бака. Бак определяет полость для хранения текучих сред, и наружная поверхность бака включает первую визуальную характеристику. Покрытие включает индикаторный слой, наружный слой и первый промежуточный слой. Индикаторный слой размещен на наружной поверхности, причем индикаторный слой включает вторую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с первой визуальной характеристикой. Наружный слой размещен поверх индикаторного слоя, причем наружный слой включает третью визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует со второй визуальной характеристикой. Первый промежуточный слой позиционирован между индикаторным слоем и наружным слоем, причем первый промежуточный слой является визуально прозрачным или полупрозрачным.

[0009] В еще одном аспекте изобретение описывает покрытие, конфигурированное для нанесения на подложку, включающую первую визуальную характеристику. Покрытие включает индикаторный слой, наружный слой и первый промежуточный слой. Индикаторный слой размещен на подложке, причем индикаторный слой включает вторую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с первой визуальной характеристикой. Наружный слой размещен поверх индикаторного слоя, причем наружный слой включает третью визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует со второй визуальной характеристикой. Первый промежуточный слой позиционирован между индикаторным слоем и наружным слоем, причем первый промежуточный слой является визуально прозрачным или полупрозрачным.

[0010] Изобретение, в его различных комбинациях, в форме либо устройства, либо способа, также может быть охарактеризовано следующим списком пунктов:

1. Емкость высокого давления для хранения текучих сред, причем емкость включает:

бак, определяющий полость для хранения текучих сред, причем наружная поверхность бака включает первую визуальную характеристику; и

покрытие, размещенное на наружной поверхности, причем покрытие включает:

индикаторный слой, размещенный на наружной поверхности, причем индикаторный слой включает вторую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с первой визуальной характеристикой;

наружный слой, размещенный поверх индикаторного слоя, причем наружный слой включает третью визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует со второй визуальной характеристикой; и

первый промежуточный слой, позиционированный между индикаторным слоем и наружным слоем, причем первый промежуточный слой является визуально прозрачным или полупрозрачным.

2. Емкость высокого давления согласно пункту 1, в которой покрытие дополнительно включает второй промежуточный слой между индикаторным слоем и наружным слоем.

3. Емкость высокого давления согласно пункту 2, в которой по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя, первого промежуточного слоя или второго промежуточного слоя включает сминаемый вспененный материал.

4. Емкость высокого давления согласно любому из пунктов 2-3, в которой второй промежуточный слой включает четвертую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует по меньшей мере с одной из первой, второй и третьей визуальных характеристик.

5. Емкость высокого давления согласно любому из пунктов 1-4, в которой по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя и первого промежуточного слоя включает сминаемый вспененный материал.

6. Емкость высокого давления согласно любому из пунктов 1-5, в которой первый промежуточный слой является более толстым, чем объединенная толщина индикаторного слоя и наружного слоя.

7. Емкость высокого давления согласно любому из пунктов 1-6, в которой по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя и первого промежуточного слоя включает УФ-отверждаемый материал.

8. Емкость высокого давления согласно любому из пунктов 1-7, в которой по меньшей мере одна из первой визуальной характеристики, второй визуальной характеристики и третьей визуальной характеристики включает цвет.

9. Покрытие, конфигурированное для нанесения на подложку, включающую первую визуальную характеристику, причем покрытие включает:

индикаторный слой, размещенный на подложке, причем индикаторный слой включает вторую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с первой визуальной характеристикой;

наружный слой, размещенный поверх индикаторного слоя, причем наружный слой включает третью визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует со второй визуальной характеристикой; и

первый промежуточный слой, позиционированный между индикаторным слоем и наружным слоем, причем первый промежуточный слой является визуально прозрачным или полупрозрачным.

10. Покрытие согласно пункту 9, дополнительно включающее второй промежуточный слой между индикаторным слоем и наружным слоем.

11. Покрытие согласно пункту 10, в котором по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя, первого промежуточного слоя или второго промежуточного слоя включает сминаемый вспененный материал.

12. Покрытие согласно любому из пунктов 10-11, в котором второй промежуточный слой включает четвертую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует по меньшей мере с одной из первой, второй и третьей визуальных характеристик.

13. Покрытие согласно любому из пунктов 9-12, в котором по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя и первого промежуточного слоя включает сминаемый вспененный материал.

14. Покрытие согласно любому из пунктов 9-13, в котором первый промежуточный слой является более толстым, чем объединенная толщина индикаторного слоя и наружного слоя.

15. Покрытие согласно любому из пунктов 9-14, в котором по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя и первого промежуточного слоя включает УФ-отверждаемый материал.

16. Покрытие согласно любому из пунктов 9-15, в котором по меньшей мере одна из первой визуальной характеристики, второй визуальной характеристики и третьей визуальной характеристики включает цвет.

[0011] Это обобщение приведено для ознакомления с концепциями в упрощенной форме, которые дополнительно описываются ниже в Подробном Описании. Это обобщение не подразумевает идентификацию ключевых признаков или существенных признаков раскрытого или заявленного предмета изобретения, и не предполагает описания каждого раскрытого варианта исполнения или всякого осуществления раскрытого или заявленного предмета изобретения. Более конкретно, раскрытые здесь признаки в отношении одного варианта исполнения могут быть равным образом применимы к еще одному. Кроме того, это обобщение не предполагается быть использованным в качестве пособия в определении области заявленного предмета изобретения. Многие другие новые преимущества, признаки и взаимосвязи станут очевидными по мере изучения этого описания. Фигуры и описание, которые следуют ниже, более конкретно представляют примерные иллюстративные варианты исполнения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Раскрытый предмет изобретения будет дополнительно разъяснен со ссылкой на сопроводительные фигуры, в которых сходные элементы конструкции или системы обозначены подобными кодовыми номерами позиций на всем протяжении нескольких изображений.

[0013] ФИГ. 1 показывает вид сбоку типичного емкости высокого давления.

[0014] ФИГ. 2 представляет частичный вид одного конца емкости из ФИГ. 1 в разрезе, проведенном вдоль линии 2-2 в ФИГ. 1, и показывающий типичную оболочку, втулку и облицовку.

[0015] ФИГ. 3 представляет частичный вид в разрезе емкости высокого давления в одном примерном варианте исполнения, включающего защитное многослойное покрытие согласно настоящему изобретению.

[0016] ФИГ. 4 представляет увеличенный частичный вид в разрезе участка емкости высокого давления и защитного многослойного покрытия из ФИГ. 3, ориентированного так, что внутренность емкости высокого давления показана слева, и наружная сторона емкости высокого давления показана справа.

[0017] ФИГ. 5 подобна ФИГ. 4, но включает выемку, в которой часть покрытия была удалена для обнажения промежуточного, прозрачного слоя.

[0018] ФИГ. 6 подобна ФИГ. 5, но включает более глубокую выемку, в которой часть срединного, прозрачного слоя покрытия была удалена, тем самым делая видимым нижний индикаторный слой без прозрачного слоя.

[0019] ФИГ. 7 подобна ФИГ. 6, но показывает еще более глубокую выемку, в которой срединный, прозрачный слоя на участке покрытия был удален на всю толщину, тем самым обнажив нижний индикаторный слой покрытия.

[0020] ФИГ. 8 подобна ФИГ. 7, но показывает наиболее глубокую выемку, причем выемка была проделана с удалением по всей толщине покрытия, с обнажением тем самым оболочки емкости высокого давления.

[0021] ФИГ. 8А представляет вид с правой стороны ФИГ. 8 участка емкости высокого давления с защитным покрытием согласно ФИГ. 4, в котором выемка была сделана с удалением на всю толщину покрытия, с обнажением тем самым оболочки емкости высокого давления.

[0022] ФИГ. 9 представляет увеличенный частичный вид в разрезе емкости высокого давления и защитного многослойного покрытия из ФИГ. 3 во втором примерном варианте исполнения.

[0023] ФИГ. 10 представляет увеличенный частичный вид в разрезе емкости высокого давления и защитного многослойного покрытия в третьем примерном варианте исполнения, включающего несколько промежуточных слоев.

[0024] В то время как вышеуказанные фигуры изображают один или многие варианты осуществления раскрытого предмета изобретения, также рассматриваются другие варианты осуществления, как указанные в изобретении. Во всех случаях настоящее изобретение представляет раскрытый предмет изобретения путем иллюстрирования и не ограничения. Должно быть понятно, что квалифицированными специалистами в этой области технологии могут быть разработаны многочисленные другие модификации и варианты исполнения, которые попадают в пределы области и смысла принципов настоящего изобретения.

[0025] Фигуры могут быть вычерчены не в масштабе. В частности, некоторые признаки могут быть увеличены относительно других признаков для ясности. Более того, где применяются такие термины, как выше, ниже, поверх, под, верх, низ, сторона, правый, левый, и т.д., должно быть понятно, что они используются только, чтобы облегчить понимание описания. Предполагается, что структуры могут быть ориентированы иным образом.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0026] Настоящее изобретение описывает разнообразные варианты исполнения защитного многослойного покрытия для емкости высокого давления, которое создает визуальную индикацию того, что покрытие было повреждено. В дополнение, покрытие создает визуальную индикацию серьезности повреждения так, что оператор может сохранять емкость в эксплуатации, если повреждение не делает емкость непригодным для использования. Оператор может вывести емкость из эксплуатации, если повреждение емкости ухудшает эффективность использования емкости. Такое повреждение, как соскоб, царапина или выемка, обнажает по меньшей мере один внутренний слой многослойного покрытия, который создает визуальный индикатор серьезности повреждения. В примерном варианте исполнения визуальный индикатор может обусловливаться контрастирующими визуальными характеристиками между слоями покрытия, в том числе, например, контрастирующими цветами, различными характеристиками отражательной способности, или различными характеристиками преломления. В дополнение, покрытие в примерном варианте исполнения действует в качестве защиты емкости высокого давления от такого повреждения, например, как истирание или удары.

[0027] ФИГ. 3 показывает примерный вариант исполнения многослойного индикаторного покрытия 28 на оболочке 18. В некоторых вариантах исполнения покрытие 28 представляет собой отверждаемое ультрафиолетовым (УФ) излучением покрытие, с одним или многими слоями его, созданными в такой форме, как УФ-отверждаемая жидкость или порошок. Однако покрытие 28 может быть из любого материала или типа, который проявляет такие свойства, как сцепление с подложкой, такой как оболочка 18 (на ней самой или посредством непоказанного промежуточного связующего слоя), устойчивость к истиранию и удару, и сохранение цвета, например, чтобы обеспечивать зрительное восприятие повреждения емкости 10. ФИГУРЫ 4-8, 9 и 10 представляют увеличенные частичные виды в разрезе примерных вариантов исполнения части емкости высокого давления и защитного многослойного покрытия согласно ФИГ. 3, ориентированные так, что внутренность емкости высокого давления показана слева, и наружная сторона емкости высокого давления показана справа. В то время как они представляют собой виды в разрезе, штриховка компонентов индикаторного покрытия 28 была опущена для ясности иллюстрации.

[0028] ФИГ. 4 показывает увеличенный частичный вид в разрезе примерного покрытия 28а на емкости высокого давления, изолирующего оболочку 18 и облицовку 20. В примерном варианте исполнения покрытие 28а включает индикаторный слой 30, размещенный на оболочке 18, срединный или промежуточный слой 32, размещенный на индикаторном слое 30, и наружный слой 34 на срединном слое 32. Таким образом, срединный слой 32 позиционирован как промежуточный между индикаторным слом 30 и наружным слоем 34. В примерных вариантах исполнения покрытия 28 соответствующие покровные слои 30, 32, 34 склеены друг с другом непосредственно как таковыми, или же через один или многие непоказанные промежуточные связующие слои.

[0029] В примерном варианте исполнения любой из слоев многослойного покрытия 28 включает материал, который может быть нанесен на нижележащую оболочку 18 емкости или на нижележащий слой. Пригодные материалы включают, например, уретановые, полиуретановые, эпоксидные, акриловые, и сжимаемые и/или сминаемые вспененные материалы. В особенности пригодными материалами являются отверждаемые ультрафиолетовым (УФ) излучением. Применение УФ-отверждаемых материалов может сокращать время, необходимое для нанесения покрытия и отверждения разнообразных слоев многослойного покрытия 28, сравнительно с материалами, для которых требуется более продолжительное время отверждения. Конкретные композиции материалов любого из слоев многослойного покрытия 28 могут быть точно подобраны для обеспечения желательных характеристик адгезии и устойчивости к условиям окружающей среды, например, таким как температуростойкость и влагостойкость, сопротивление старению, прочность, износостойкость и ударостойкость.

[0030] В иллюстрированном варианте исполнения индикаторный слой 30 размещается на оболочке 18. В примерном варианте исполнения индикаторный слой 30 представляет собой УФ-отверждаемую краску с цветом, который контрастирует с цветом оболочки 18 так, что оболочка 18 легко зрительно отличается от индикаторного слоя 30. Например, если оболочка 18 является черной, подходящим цветом для индикаторного слоя 30 может быть ярко-желтый, красный, оранжевый или неоновый цвет. Однако для смежных слоев многослойного покрытия 28 пригодны любые контрастирующие цвета. Индикаторный слой 30 наносится на оболочку 18 накаткой, напылением, нанесением покрытия кистью, нанесением покрытия поливом, или любым подходящим способом нанесения. В примерном варианте исполнения индикаторный слой 30 наносится в два слоя до общей толщины между и включительно около 0,003 дюйма (0,076 мм) и около 0,006 дюйма (0,152 мм), для создания надлежащей величины покрытия оболочки 18, и зрительно представляет пользователю сплошной (в отличие от просвечивающего или неравномерного) цвет. В других вариантах исполнения индикаторный слой 30 может быть нанесен с любым числом покрытий любой толщины, насколько слой является легко различимым, когда удаляются участки срединного и/или наружного слоев 32, 34.

[0031] В примерном варианте исполнения срединный слой 32 является по существу прозрачным или полупрозрачным УФ-отверждаемым покрытием, нанесенным на индикаторный слой 30, и через который может быть виден цвет индикаторного слоя 30. Когда срединный слой 32 в примерном варианте исполнения является визуально прозрачным или полупрозрачным, сам по себе срединный слой 32 не служит в качестве визуального индикатора повреждения. Скорее его основным назначением является роль защитного слоя, воспринимающего вмятины, царапины и прочие повреждения, и предотвращающего повреждение индикаторного слоя 30 или оболочки 18. Более того, когда срединный слой 32 является прозрачным или полупрозрачным, он обеспечивает ясную индикацию повреждения тем, что индикаторный слой 30 может быть виден через прозрачный срединный слой 32, когда был затронут только наружный слой 34, даже если срединный слой 32 является по существу невредимым.

[0032] Срединный слой 32 наносится на индикаторный слой 30 накаткой, напылением, нанесением покрытия кистью, нанесением покрытия поливом, или любым подходящим способом нанесения. В некоторых вариантах исполнения срединный слой 32 является более толстым, нежели совокупная толщина индикаторного слоя 30 и наружного слоя 34. В примерном варианте исполнения срединный слой 32 имеет толщину между и включительно около 0,015 дюйма (0,381 мм) и около 0,035 дюйма (0,889 мм). В некоторых вариантах исполнения срединный слой 32 может составлять около 90% общей толщины многослойного покрытия 28. В примерном варианте исполнения срединный слой 32 может быть выполнен из материала, который может поглощать ударные нагрузки, тем самым обеспечивая дополнительную устойчивость к повреждениям. Материал может быть гибким или сминаемым вспененным материалом, и может представлять собой, например, вспененный полиуретан.

[0033] В примерном варианте исполнения наружный слой 34 представляет собой УФ-отверждаемый материал в форме краски с цветом, который контрастирует с цветом индикаторного слоя 30 так, что индикаторный и наружный слои 30, 34 можно легко отличить друг от друга. Наружный слой 34 налипает на срединный слой 32 и на любой(-ые) слой(слои), которые могут быть добавлены к наружному слою 34, например, такие как базовые слои, на которые может быть наклеена или иным образом нанесена маркировка. Наружный слой 34 наносится на срединный слой 32 накаткой, напылением, нанесением покрытия кистью, нанесением покрытия поливом, или любым подходящим способом нанесения. В примерном варианте исполнения наружный слой 34 наносится в два или три слоя до толщины между и включительно около 0,003 дюйма (0,076 мм) и около 0,006 дюйма (0,152 мм). В других вариантах исполнения наружный слой 34 может быть нанесен с любым числом слоев любой толщины. В емкостях 10, имеющих более толстый наружный слой 34, в многослойном покрытии 28 могут быть сделаны более глубокие вмятины без разрушения до срединного слоя 32, чтобы сделать видимым индикаторный слой 30.

[0034] ФИГУРЫ 4-8А показывают первый примерный вариант исполнения многослойного покрытия 28. ФИГ. 4 показывает примерный вариант исполнения неповрежденного многослойного покрытия 28 на емкости 10. В каждой соответствующей ФИГ. 5-8 выемка 36 с различной глубиной вызвала повреждение различных уровней серьезности. Настоящее изобретение упоминает «выемку» для описания любых соскоба, царапины, разрыва, истирания, трещины, или любого признака разрушения наружной поверхности покрытия 28. ФИГ. 5 показывает, что многослойное покрытие 28 было подвергнуто небольшому повреждению выемкой 36i, которое является недостаточно серьезным, чтобы повредить применению емкости 10. В ФИГ. 5 повреждение наружного слоя 34 было вызвано выемкой 36i, которая не проникает через наружный слой 34 до срединного слоя 32. Виден только цвет наружного слоя 34, показывая, что емкость 10 пригодна для применения.

[0035] В ФИГУРАХ 6 и 7 выемка 36ii, 36iii не является протяженной по всей толщине многослойного покрытия 28. Вместо этого, в ФИГ. 6 выемка 36ii частично проникает в срединный слой 32 так, что может быть виден индикаторный слой 30 через прозрачный (или полупрозрачный) срединный слой 32. В ФИГ. 7 выемка 36iii проходит через срединный слой 32, обнажая тем самым индикаторный слой 30. В обеих ФИГУРАХ 6 и 7 видимость цвета индикаторного слоя 30 (видимого либо непосредственно, как в ФИГ. 7, либо косвенно через срединный слой 32, как в ФИГ. 6) показывает, что емкость 10 была подвергнута такому повреждению, как удар или истирание, но может не быть поврежден до такой степени, что применение емкости 10 является противопоказанным. Емкость 10 может быть проверена на месте повреждения, например, во время обычного технического обслуживания, вместо того, чтобы быть немедленно выведенным из эксплуатации.

[0036] В ФИГУРАХ 8 и 8А повреждение было вызвано выемкой 36iv, которая удалила часть многослойного покрытия 28а по всей толщине. Оболочка 18 емкости 10 оказывается открытой для обзора, показывая, что произошло серьезное повреждение, и в некоторых случаях эта емкость 10 готова для выведения из эксплуатации или для другого исправляющего действия. В этом случае по меньшей мере участок выемки 36iv имеет цвет оболочки 18, причем этот участок окружен участком выемки 36, который имеет цвет индикаторного слоя 30, который в примерном варианте исполнения визуально контрастирует с цветом оболочки 18. Когда срединный слой 32 является прозрачным, участки стенок 40а по толщине срединного слоя 32 и индикаторного слоя 30 принимают цвет индикаторного слоя 30, и разграничение между слоями 30, 32 является трудноразличимым. В примерном варианте исполнения цвет наружного слоя 34 зрительно контрастирует с цветом индикаторного слоя 30.

[0037] Относительные размеры и формы окрашенных участков, имеющих отношение к выемке или разрыву, зависят от размера и формы выемки, и углов наклона стенок 40 выемки относительно наружной поверхности 18. Кодовый номер 36 позиции означает выемку любой конфигурации, тогда как номер 36i подразумевает конфигурацию выемки, показанной в ФИГ. 5; 36ii означает конфигурацию выемки, показанной в ФИГ. 6; 36iii относится к конфигурации выемки, показанной в ФИГ. 7; 36iv означает конфигурацию выемки, показанной в ФИГУРАХ 8 и 8А; и 36с представляет конфигурацию выемки, показанной в ФИГ. 10. Кодовый номер 40 позиции означает стенки выемки любой конфигурации, тогда как 40а подразумевает конфигурацию стенок выемки, показанную в ФИГУРАХ 8 и 8А; 40с означает конфигурацию стенок выемки, показанную в ФИГ. 10.

[0038] Как очевидно из ФИГУР 8 и 8А, стенки 40 выемки, ориентированные почти перпендикулярно к оболочке 18, мало обнаруживают цвет индикаторного слоя 30, тогда как стенки 40, ориентированные относительно наклонно к оболочке 18, в большей степени открывают индикаторный цвет. Относительно широкие выемки 36 с полого падающими стенками отличаются относительно большими участками индикаторного слоя 30, видимого вокруг обнаженного участка оболочки 18. Выемки 36 с круто падающими стенками характеризуются относительно малыми или узкими участками индикаторного слоя 30, видимого вокруг обнаженного участка оболочки 18. Внешний вид обнаженных слоев позволяет приблизительно оценить размер, форму, тип и/или серьезность повреждения емкости 10. В примерном варианте исполнения все из наружного слоя 34, индикаторного слоя 30 и оболочки 18 имеют взаимно контрастирующие цвета. В таком случае, даже если стенки 40 являются крутыми (и даже подрезными), выемка 36iv может визуально восприниматься выявлением цвета оболочки 18, который контрастирует с цветом наружного слоя 34, даже если цвет индикаторного слоя 30 виден с трудом.

[0039] Общая толщина многослойного покрытия 28 может быть выведена теоретически или экспериментально. Примерная толщина многослойного покрытия 28 составляет между около 0,010 дюйма (0,254 мм) и около 0,100 дюйма (2,540 мм), включительно. Общая толщина многослойного покрытия 28, толщина каждого слоя, цвет каждого слоя и защитные характеристики каждого слоя могут быть выбраны и откалиброваны для создания желательных индикаций. Например, состав и структура многослойного покрытия 28 могут быть выбраны так, что видимая обнаженная оболочка 18 указывает на самую низкую серьезность повреждения, которая скорее всего делает емкость 10 непригодной для работы, но состав и структура многослойного покрытия 28 могут быть выбраны для указания любого уровня повреждения, допустимого для данного варианта применения.

[0040] Например, в вариантах применения, требующих ответных действий на небольшое повреждение емкости, общая толщина многослойного покрытия 28 может быть выбрана малой так, что относительно неглубокая выемка 36 удаляет участок покрытия 28 по всей толщине, показывая, что емкость 10 должна быть выведена из эксплуатации или иным образом подлежит контролю после относительно небольшого повреждения. В альтернативном варианте, в вариантах применения, требующих ответных действий на небольшое повреждение емкости 10, общая толщина многослойного покрытия 28 может быть выбрана большой, тогда как толщина наружного слоя 34 выбирается малой. Относительно неглубокая выемка 36, такая как выемка 36ii в ФИГ. 6, удаляет секцию наружного слоя 34, тем самым открывая цвет индикаторного слоя 30 через прозрачный срединный слой 32. Пользователь может вывести емкость 10 из эксплуатации или проследить за емкостью 10 в этот момент после относительно небольшого повреждения. Тем самым многослойное покрытие 28 может быть использовано таким образом, что обеспечивает раннюю индикацию повреждения, в то время как по меньшей мере некоторые слои или участки многослойного покрытия 28 являются все еще неповрежденными, создавая продолжающуюся защиту от повреждений.

[0041] В примерном варианте исполнения по меньшей мере некоторые слои многослойного покрытия 28 служат не только как визуальные индикаторы, но также действуют в качестве защиты оболочки 18 от истирания, износа, небольших ударов, и тому подобных. Как таковое, для данного материала, более тонкое покрытие 28 или соответствующий слой создает меньшую защиту. В любом случае относительные толщины соответствующих слоев могут быть выбраны в отношении используемых для слоев материалов и требований к применению емкости 10.

[0042] ФИГ. 9 показывает примерный вариант исполнения многослойного покрытия 28b, не имеющего срединный слой 32. В этом варианте исполнения наружный слой 34 нанесен непосредственно на индикаторный слой 30, так что удаление небольшого количества покрытия 28b (относительно вариантов исполнения, в которых многослойное покрытие 28 включает срединный слой 32) показывает, что емкость 10 повреждена. В примерном варианте исполнения общая толщина покрытия 28b, не имеющего срединный слой 32, составляет между около 0,010 дюйма и около 0,015 дюйма (0,254-0,381 мм). Покрытие 28b без срединного слоя 32 создает индикатор, который чувствителен к повреждению, в котором небольшие потертости или удары проявляются как повреждение. Такое покрытие 28b является экономически выгодным и легковесным вследствие сокращения используемых покровных материалов, сравнительно с более толстыми покрытиями.

[0043] ФИГ. 10 показывает примерный вариант исполнения многослойного покрытия 28с на емкости 10, имеющего несколько промежуточных индикаторных слоев 38 между индикаторным слоем 30 и наружным слоем 34. Отдельные промежуточные индикаторные слои 38 могут иметь различные цвета, могут быть прозрачными/полупрозрачными, или представлять собой сочетание окрашенных и бесцветных слоев 38. Выемка 36с в покрытии 28с обнажает индикаторные слои вдоль стенок 40с выемки 36с так, что глубина выемки 36с может быть определена, например, подсчетом числа обнаженных слоев или по цвету самого глубокого вскрытого слоя, где каждый слой имеет известную толщину. В примерном варианте исполнения оболочка 18 имеет первый цвет, например, черный. Индикаторный слой 30 имеет второй цвет, который контрастирует с первым цветом, например, ярко-желтый. Наружный слой 34 имеет третий цвет, который контрастирует как с первым, так и со вторым цветом, например, красный. По меньшей мере один из промежуточных слоев 38 является по существу бесцветным. И по меньшей мере один из промежуточных слоев 38 имеет четвертый цвет, который контрастирует со всеми из первого, второго и третьего цветов - например, зеленый. В то время как в этом примере используются различные цвета для каждого слоя, также предусматривается, что может быть применено меньшее число цветов, пока в соседних слоях применяются контрастирующие цвета.

[0044] Кроме того, структура многослойного покрытия 28с может размещать окрашенные слои 30, 38 на известных, отдельных глубинах по измерению от наружного слоя 34. Тем самым обнажение конкретного цвета легко предупреждает пользователя о глубине выемки 36с. Многочисленные промежуточные индикаторные слои 38 также могут быть использованы для определения топографических характеристик выемки 36, в варианте исполнения, где все области данного цвета, раскрытые на стенках выемки 36, являются по существу на одинаковой глубине от наружного слоя 34.

[0045] Хотя предмет настоящего изобретения был описан со ссылкой на некоторые варианты осуществления, квалифицированным специалистам в этой области технологии будет понятно, что изменения могут быть сделаны по форме и в деталях без выхода за пределы области изобретения. В дополнение, любой признак, раскрытый в отношении одного варианта исполнения, может быть включен в еще один вариант исполнения, и наоборот.

Изобретение относится к емкостям высокого давления, которые обычно применяются для содержания разнообразных текучих сред под давлением, например, таких как водород, кислород, природный газ, азот, пропан, метан и прочие топлива. Емкость высокого давления для хранения текучих сред включает бак и покрытие, размещенное на наружной поверхности бака. Бак определяет полость для хранения текучих сред, и наружная поверхность бака включает первую визуальную характеристику. Покрытие включает индикаторный слой, наружный слой и первый промежуточный слой. Индикаторный слой размещен на наружной поверхности, причем индикаторный слой включает вторую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с первой визуальной характеристикой. Наружный слой размещен поверх индикаторного слоя, причем наружный слой включает третью визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует со второй визуальной характеристикой. Первый промежуточный слой позиционирован между индикаторным слоем и наружным слоем, причем первый промежуточный слой является визуально прозрачным или полупрозрачным. Изобретение также описывает покрытие, включающее индикаторный слой, наружный слой и первый промежуточный слой. Изобретение обеспечивает композитную конструкцию емкостей, имеющих многообразные преимущества, такие как легкий вес и устойчивость к коррозии, усталости и катастрофическому отказу. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Емкость высокого давления для хранения текучих сред, причем емкость включает в себя:

бак, определяющий полость для хранения текучих сред, причем наружная поверхность бака включает первую визуальную характеристику; и

покрытие, размещенное на наружной поверхности, причем покрытие включает в себя:

индикаторный слой, размещенный на наружной поверхности, причем индикаторный слой включает вторую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с первой визуальной характеристикой;

наружный слой, размещенный поверх индикаторного слоя, причем наружный слой включает третью визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует со второй визуальной характеристикой; и

первый промежуточный слой, расположенный между индикаторным слоем и наружным слоем, причем первый промежуточный слой является визуально прозрачным или полупрозрачным.

2. Емкость высокого давления по п.1, в которой покрытие дополнительно включает в себя второй промежуточный слой между индикаторным слоем и наружным слоем.

3. Емкость высокого давления по п.2, в которой по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя, первого промежуточного слоя или второго промежуточного слоя включает сминаемый вспененный материал.

4. Емкость высокого давления по п.2 или 3, в которой второй промежуточный слой включает четвертую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с по меньшей мере одной из первой, второй и третьей визуальных характеристик.

5. Емкость высокого давления по любому из пп.1-3, в которой по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя и первого промежуточного слоя включает сминаемый вспененный материал.

6. Емкость высокого давления по любому из пп.1-3, в которой первый промежуточный слой является более толстым, чем объединенная толщина индикаторного слоя и наружного слоя.

7. Емкость высокого давления по любому из пп.1-3, в которой по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя и первого промежуточного слоя включает УФ-отверждаемый материал.

8. Емкость высокого давления по любому из пп.1-3, в которой по меньшей мере одна из первой визуальной характеристики, второй визуальной характеристики и третьей визуальной характеристики включает в себя цвет.

9. Покрытие, выполненное с возможностью нанесения на подложку, включающую первую визуальную характеристику, причем покрытие включает:

индикаторный слой, размещенный на подложке, причем индикаторный слой включает вторую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с первой визуальной характеристикой;

наружный слой, размещенный поверх индикаторного слоя, причем наружный слой включает третью визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует со второй визуальной характеристикой; и

первый промежуточный слой, расположенный между индикаторным слоем и наружным слоем, причем первый промежуточный слой является визуально прозрачным или полупрозрачным.

10. Покрытие по п.9, дополнительно включающее второй промежуточный слой между индикаторным слоем и наружным слоем.

11. Покрытие по п.10, в котором по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя, первого промежуточного слоя или второго промежуточного слоя включает сминаемый вспененный материал.

12. Покрытие по п.10 или 11, в котором второй промежуточный слой включает четвертую визуальную характеристику, которая зрительно контрастирует с по меньшей мере одной из первой, второй и третьей визуальных характеристик.

13. Покрытие по любому из пп.9-11, в котором по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя и первого промежуточного слоя включает сминаемый вспененный материал.

14. Покрытие по любому из пп.9-11, в котором первый промежуточный слой является более толстым, чем объединенная толщина индикаторного слоя и наружного слоя.

15. Покрытие по любому из пп.9-11, в котором по меньшей мере один из индикаторного слоя, наружного слоя и первого промежуточного слоя включает в себя УФ-отверждаемый материал.

16. Покрытие по любому из пп.9-11, в котором по меньшей мере одна из первой визуальной характеристики, второй визуальной характеристики и третьей визуальной характеристики включает цвет.

17. Емкость высокого давления по любому из пп.1-3, в которой облицовка расположена в композитной оболочке, и причем наружная поверхность бака является внешней поверхностью композитной оболочки.