高压罐制造技术

本申请提供一种高压罐。所述高压罐通过优化形成用于燃料电池车辆的燃料罐中的高压罐的半球部分的纤维增强塑料的层压样式和结构而提供改进了的强度和刚性。将具有较高强度的纤维增强塑料混合并用于由于高压罐的内部压力造成的应力集中所在的高压罐的支撑层的半球部分的较弱部分。特别地，增加破裂强度和刚性。通过直接增强半球部分的较弱点而减少纤维增强塑料的使用量、缠绕的数量和厚度。因此，减少高压罐的制造成本。

High pressure tank

The application provides a high pressure tank. The high-pressure tank provides improved strength and rigidity by optimizing the formation and structure of fiber reinforced plastics laminated parts for the hemispherical part of a high-pressure tank in a fuel cell vehicle. The fiber reinforced plastic with higher strength is mixed and applied to the weaker part of the hemisphere part of the supporting layer of the high-pressure tank caused by the internal pressure of the high-pressure tank. In particular, the strength and rigidity of the rupture are increased. The use of fiber reinforced plastics, the amount and thickness of the filament winding are reduced by directly enhancing the weaker part of the hemispherical part. Therefore, the manufacturing cost of the high pressure tank is reduced.

【技术实现步骤摘要】
高压罐
本申请涉及一种高压罐，更具体地，涉及这样一种高压罐，其通过优化形成罐的纤维增强塑料(fiberreinforcedplastic)的层压样式和结构而提供改进的强度和刚性增强。
技术介绍
通常，使用氢作为燃料的燃料电池车辆包括用于存储高压气体形式的氢的高压燃料罐。高压燃料罐包括内部衬垫层和外部支撑层，所述内部衬垫层阻挡气体的渗透，而所述外部支撑层支撑内部的罐压力。衬垫层由塑料材料形成，而支撑层由高价的纤维增强塑料形成。例如，用于高压燃料罐的支撑层的碳纤维增强塑料是利用碳纤维作为增强纤维而形成的复合材料。碳纤维增强塑料可以用于制造重量轻且具有改进的强度和弹性的复合体。然而，当与碳钢相比较时，碳纤维增强塑料是成本增加的高价材料。纤维增强塑料为基于纤维的层压样式而具有不同的强度的各向异性材料。当层压样式变差时，即使在使用大量材料的情况下也不能获得高强度。公开于该专利技术
技术介绍
部分的上述信息仅仅旨在加深对专利技术背景的理解，因此其可能包含并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术的信息。
技术实现思路
本申请提供一种高压罐，其通过优化用于形成在燃料电池车辆等的燃料罐中使用的高压罐的半球部分的纤维增强塑料的层压样式和结构而具有改进的强度和刚性增强。在示例性实施方案中，高压罐可以包括支撑层，所述支撑层具有高压罐的外层，并且在其中部包括圆柱体部分。半球部分可以形成在圆柱体部分的两侧。半球部分可以包括形成内层的小角度内部螺旋层部分和可以形成外层的小角度外螺旋层部分。小角度内部螺旋层部分包括多个小角度内部螺旋层。多个小角度内部螺旋层中的至少一个小角度内部螺旋层可以为比小角度内部螺旋层具有更大的刚性的高强度小角度内部螺旋层。在示例性实施方案中，小角度内部螺旋层部分可以在对应于半球部分的整体厚度的约5％至30％的厚度区域中形成。小角度外螺旋层部分可以在对应于半球部分的整体厚度的约70％至95％的厚度区域中形成。在示例性实施方案中，小角度内螺旋层部分的多个小角度内螺旋层中的一部分可以为比其余的小角度内螺旋层具有更大的刚性的高强度小角度内螺旋层，所述其余的小角度内螺旋层可以为低强度小角度内螺旋层。例如，高强度小角度内螺旋层可以设置为小角度内螺旋层部分的内层。低强度小角度内螺旋层可以设置为小角度内螺旋层部分的外层。在另一示例性实施方案中，高强度小角度内螺旋层可以设置为小角度内螺旋层部分的外层。低强度小角度内螺旋层可以设置为小角度内螺旋层部分的内层。在某些示例性实施方案中，高强度小角度内螺旋层和低强度小角度内螺旋层可以以混合的方式设置，而不限制层的层压的顺序，或者可以以层相互交替层压的混合的方式设置。根据示例性实施方案，将和常规塑料相比而改进了的纤维增强塑料混合并用于高压罐的支撑层的半球部分的较弱部分，由罐内部压力引起的应力集中在该较弱部分。因此可以增加破裂强度(burstingstrength)和刚性，而纤维增强塑料的使用量可以减少。通过直接增强半球部分的较弱点可以减少缠绕的次数，且高压罐的制造成本可以减少。通过围绕衬垫层的外表面缠绕纤维增强塑料来形成半球部分，且其中金属凸缘以相对于高压罐的中心轴线的方向呈在预定范围内的锐角而设置。附图说明接下来将参照在下文中以说明性的方式给出且因而为非限定性的附图中示出的本申请的示例性实施方案来详细地描述本申请的以上和其它特征，所述附图中：图1为显示根据本申请的示例性实施方案的高压罐的示例性截面视图；图2为显示根据本申请的示例性实施方案的图1中部分A的示例性放大视图；图3为显示根据本申请的示例性实施方案的图1中部分B的示例性放大视图；图4A至4H为显示根据本申请的示例性实施方案的小角度内螺旋层部分的示例性视图；图5为显示根据本申请的示例性实施方案的图1中部分C的示例性放大视图。图6A至6C为显示根据本申请的示例性实施方案的用于高压罐的缠绕样式的类型的示例性概念视图；图7为显示根据本申请的示例性实施方案的相对于通过缠绕高强度纤维增强塑料而形成的高强度小角度内螺旋层的位置的高压罐的破裂压力的示例性图表；以及图8为显示根据本申请的示例性实施方案的相对于利用高强度小角度内螺旋层的半球部分的厚度区域的使用区域的高压罐的破裂压力的示例性图表。列于附图中的附图标记包括对下文中将进一步讨论的如下元件的引用：100：高压罐110：衬垫层112：金属凸缘120：支撑层122：圆柱体部分122a：环箍层122b：螺旋层124：半球部分126a：小角度内螺旋层部分126aa：高强度小角度内螺旋层126ab：低强度小角度内螺旋层126b：小角度外螺旋层部分128：过渡部分应了解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的说明本申请的基本原理的各个特征。在此所公开的本申请的具体设计特征，包括例如具体的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定的目标应用和使用环境加以确定。在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记表示本申请的同样的或等同的部分。具体实施方式现在将在下文中详细地参考本申请的各个示例性实施方案，这些实施方案的示例示出在附图中并描述如下。虽然本申请与示例性的实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书不是要将本申请限制为那些示例性的实施方案。相反，本申请旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本申请的精神和范围之内的各种替换形式、修改形式、等同形式和其它示例性实施方案。本文所使用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本申请。除非上下文中清楚作出相反表示，如本文所使用的单数形式“一”和“一个”旨在也包括复数形式。应当进一步了解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指示所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括相关列出的项目的一个或多个的任意和全部组合。例如，为了使本申请的说明书清楚，不显示不相关的部分，并且为了清楚而夸大了层的厚度和区域。此外，当记载一层在另一层或基材“上”时，该层可以直接在另一层或基材上，或者第三层可以插置在它们之中。应当进一步了解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指示所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一种或多种其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括相关列出的项目的一个或多个的任意和全部组合。除非特别指出或根据上下文而显然的，本文中所用的术语“约”理解为在本领域内的正常容差的范围内，例如均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另外明确说明，本文所提供的所有数值都受到术语“约”修饰。应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压罐，其包括：支撑层，其限定高压罐的外层，并在其中部包括圆柱体部分；半球部分，其形成在圆柱体部分的两侧，其中半球部分包括作为内层的小角度内螺旋层部分和作为外层的小角度外螺旋层部分，其中，小角度内螺旋层部分包括多个小角度内螺旋层，所述多个小角度内螺旋层中的至少一个小角度内螺旋层是比其它小角度内螺旋层具有更大的刚性的高强度小角度内螺旋层。

【技术特征摘要】
2016.08.09 KR 10-2016-01011071.一种高压罐，其包括：支撑层，其限定高压罐的外层，并在其中部包括圆柱体部分；半球部分，其形成在圆柱体部分的两侧，其中半球部分包括作为内层的小角度内螺旋层部分和作为外层的小角度外螺旋层部分，其中，小角度内螺旋层部分包括多个小角度内螺旋层，所述多个小角度内螺旋层中的至少一个小角度内螺旋层是比其它小角度内螺旋层具有更大的刚性的高强度小角度内螺旋层。2.根据权利要求1所述的高压罐，其中，小角度内螺旋层部分形成在对应于每个半球部分的整体厚度的约5％至30％的厚度区域中。3.根据权利要求1所述的高压罐，其中，小角度外螺旋层部分形成在对应于半球部分的整体厚度的约70％至95％的厚度区域中。4.根据权利要求1所述的高压罐，其中，小角度内螺旋层部分的所述多个小角度内螺旋层中的一部分为具有相对较高刚性的高强度小角度内螺旋层，而其余的小角度内螺旋层为具有相对较低刚性的低强度小角度内螺旋层。5.根据权利要求4所述的高压罐，其中，高强度小角度内螺旋层设置为小角度内螺旋层部分的内层，而其中全部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东善，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR