一种高压复合容器塑料内胆的密封装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，所述密封装置包括铝合金或不锈钢的金属端头、单层或多层材料的塑料内衬、纤维与树脂组成的复合层、弹性体橡胶密封圈、瓶口阀以及金属的密封衬垫，所述金属端头被塑料内衬包裹，并通过加强部件加强连接，两个密封圈分别安装在金属端头与塑料内衬上；密封衬垫与金属端头、塑料内衬挤压密封圈，复合层通过缠绕的方式进行对密封衬垫、塑料内衬进行包裹，瓶口阀与金属端头通过金属螺纹进行连接，最终形成了密封结构。为保证金属端头与塑料内衬的连接得更为可靠，在塑料内衬成型时，嵌入金属端头，通过在金属端头上孔、槽、波纹等特征使得两者可靠连接。

A Sealing Device for Plastic Inner Liner of High Pressure Composite Vessel

The utility model relates to a sealing device for the plastic inner liner of a high-pressure composite container, which comprises a metal end of an aluminum alloy or stainless steel, a plastic inner liner of a single or multi-layer material, a composite layer composed of fibers and resins, an elastomeric rubber sealing ring, a bottle mouth valve and a metal sealing liner. The metal end is wrapped by a plastic inner liner and strengthened by reinforcing components. The two sealing rings are installed on the metal end and the plastic inner lining respectively. The sealing gasket is extruded with the metal end and the plastic inner lining. The composite layer wraps the sealing gasket and the plastic inner lining by winding. The bottle mouth valve and the metal end are connected by the metal thread, and finally a sealing structure is formed. In order to ensure that the connection between metal end and plastic lining is more reliable, when plastic lining is formed, the metal end is embedded, and the reliable connection between metal end and plastic lining is made by the characteristics of hole, groove and ripple.

【技术实现步骤摘要】
一种高压复合容器塑料内胆的密封装置
本专利技术涉及一种密封装置，具体涉及一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，属于油箱结构部件

技术介绍
大部分出租车改装压缩天然气(CNG)以代替燃油，一般CNG高压气瓶的工作压力为20MPa；部分车辆生产制造商已推广CNG或CNG与燃油混用的车辆，如奥迪、通用等。采用了氢燃料电池汽车也是当前的热点，储氢高压气瓶的工作压力一般为35MPa、70MPa，且70MPa的IV型瓶(高压塑料内衬复合容器)是当前的研发热点。除了车用，高压气瓶在其他领域也得到充分的应用，例如欧洲的部分液化石油气采用塑料内衬复合容器(工作压力2MPa)。大量的高压容器在日常生活中得到广泛使用，传统的纯金属或金属内衬复合容器存在重量偏大的问题，不易运输；且存储压力越高，金属内胆生产工艺越复杂，成本越高，还存在被高压气体腐蚀的风险。为了满足轻量化的要求，高压塑料内衬复合容器产生，因为塑料的特性，该类产品具备耐腐蚀、耐疲劳等优越性能，主要生产厂商为丰田、Hexagon(挪威)、Quantum(美国)等。相对于纯金属或金属内衬复合容器，高压塑料内衬复合容器的密封性的保证更为苛刻，主要原因是塑料内衬与金属端头的材料不同，在反复的使用过程中，塑料内衬与金属端头连接会松动，密封性能下降。鉴于现状，金属端头与塑料内衬的连接成为了研究的热点与难点。图1所示为一个高压塑料内衬复合容器，金属端头1安装在塑料内衬2上，之后通过纤维复合材料层3进行缠绕包裹形成。图2对端面的密封结构进行说明：金属端头1与塑料内衬的大面接触在工艺上是不可行的，即使可行成本也是高昂的；该结构未考虑金属端头1与塑料内衬2轴线上的限位；该结构未考虑缠绕时塑料内衬的内压不断改变的充压，会导致金属端头1及塑料内衬连接处产生缝隙引起泄漏；该结构未考虑瓶口承受安装扭矩时的限位，安装后导致金属端头1与复合层3的结合强度降低；该结构中压缩气体的逃逸路径P较短，会增加压缩气体逃逸的风险，尤其是小分子气体氢气、氦气；因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，该技术方案设计巧妙、结构紧凑，为保证金属端头与塑料内衬的连接得更为可靠，在塑料内衬成型时，嵌入金属端头，通过在金属端头上孔、槽、波纹等特征使得两者可靠连接，同时波纹结构在一定程度上可抑制压缩气体的逃逸；为降低压缩气体的逃逸，增长了氢气逃逸的路径P；综合考虑了金属端头、塑料内衬、瓶口阀的连接，用尽量少的密封圈实现总成的密封。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下，一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，所述密封装置由铝合金或不锈钢的金属端头、单层或多层材料的塑料内衬、纤维与树脂组成的复合层、弹性体橡胶密封圈、瓶口阀以及金属的密封衬垫组成，所述金属端头被塑料内衬包裹，并通过加强部件加强连接，两个密封圈分别安装在金属端头与塑料内衬上；密封衬垫与金属端头、塑料内衬挤压已安装的密封圈，复合层通过缠绕的方式进行对密封衬垫、塑料内衬进行包裹，瓶口阀与金属端头通过金属螺纹进行连接，最终形成了密封结构。作为本专利技术的一种改进，所述加强部件是设置在金属端头上的孔、槽、波纹结构、异形结构中的一种或者多种加强部件。作为本专利技术的一种改进，所述金属端头包括平直段端头即瓶口位置和弧形段端头即封头位置，所述弧形段端头从内向外的厚度逐渐变薄，所述孔、槽设置在弧形段端头，波纹结构设置在平直段端头。作为本专利技术的一种改进，孔分布在弧形段端头最外侧，壁厚较薄的位置，孔的轴向与贴合面尽量垂直。成型过程中，熔融塑料通过孔被挤过最小截面且形成倒扣结构，为了满足有足够的料能被挤到；且形成倒扣结构。同时考虑等直径开孔，则对于截面(截面的法向与贴合面的法向平行)最初接触料胚的开口11a、最小截面11b、11c的面积满足如下条件。Min(11a的截面积,11c的截面积)≥11b的截面积；该孔结构不限于示意图中的结构，而限于上述公式可能出现的所有情形。作为本专利技术的一种改进，所述槽分布在弧形段端头比较厚的位置，所述槽设置为进口小、内部大结构，成型过程中，熔融塑料通过槽形成倒扣。该方案中，为了保证料能挤压到槽中形成倒扣，进口小、内部大，主进料方向置与贴合面法向尽量平行；为了保证排气，设计通孔。作为本专利技术的一种改进，所述波纹结构分布在平直段端头即瓶口位置，成型过程中，吹塑后塑料内衬形成环向限位密封波纹，每个波纹截面旋转360°后首尾相连，首尾相连的波纹沿瓶口的轴向位置进行阵列。为增强瓶口处金属端头与塑料内衬的连接强度，增长压缩气体的泄露路径，金属端头采用波纹结构在吹塑后塑料内衬形成特征。该单个波纹截面结构不限于矩形、等腰梯形，限于每个截面旋转360°后首尾相连，首尾相连的波纹沿瓶口的轴向位置进行阵列。作为本专利技术的一种改进，所述异形结构分布在平直段端头即瓶口位置。为保证瓶口位置能够承受大的扭矩。金属端头上具备异形几何特征14a防止径向转动，为了保证密封圈的安装，可能在异形几何特征上面有其他特征，例如预安装槽。一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，所述密封结构由铝合金或不锈钢的金属端头、单层或多层材料的塑料内衬、纤维与树脂组成的复合层、弹性体橡胶密封圈以及瓶口阀组成，所述金属端头被塑料内衬包裹，并通过加强部件加强连接，并通过孔、槽、波纹等加强连接，复合层通过缠绕的方式进行对塑料内衬进行包裹，密封圈预安装与塑料内衬上，金属端头、塑料内衬挤压已安装的密封圈，瓶口阀与金属端头通过金属螺纹进行连接，形成密封。该方案采用的是外螺纹连接，密封发生在塑料内衬与金属端头上，可以节约1个密封圈，同时省去了密封衬垫。一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，所述密封结构由铝合金或不锈钢的金属端头、带有密封特性的塑料内衬、纤维与树脂组成的复合层、弹性体橡胶密封圈以及瓶口阀组成，金属端头被塑料内衬通过加强部件加强连接，复合层通过缠绕的方式进行对塑料内衬进行包裹，密封圈预安装与塑料内衬上，金属端头、塑料内衬挤压已安装的密封圈，瓶口阀与金属端头通过金属螺纹进行连接，形成密封。作为本专利技术的一种改进，所述加强部件是设置在金属端头上的孔、槽、波纹结构、卡槽、槽孔结构中的一种或者几种，所述卡槽环向布置在瓶口位置，在吹塑时，通过挤料的方式使得卡槽与塑料内衬进行连接；所述槽孔结构环向布置在瓶口位置，在吹塑时，通过挤料的方式使得槽孔结构进入。该方案在瓶口位置采用了另外一种连接结构，通过卡槽保证承受扭矩的能力，通过槽孔结构实现金属端头与塑料内衬的连接保证密封。该方案的卡槽，环向布置。在吹塑时，通过挤料的方式使得卡槽与塑料内衬进行连接，在可能的情况下，可以在金属端头上形成卡槽特征，使得瓶口位置连接得更为可靠。该方案的中的槽孔结构，该结构为环向布置。在吹塑时，通过挤料的方式使得槽孔结构沿虚线挤料方向进入。该结构形成了径向的限制连接，提高连接强度，增强密封。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点，1)该技术方案整体结构设计紧凑、巧妙，该方案综合考虑了金属端头、塑料内衬、瓶口阀的连接，该方案中设计具有孔、槽的金属端头，在塑料内衬成型时，实现塑料内衬与金属端面的连接，增长压缩气体逃跑的路径；2)该方案采用多个首末相连的、闭合的波浪纹，增强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，其特征在于，所述密封装置由铝合金或不锈钢的金属端头、单层或多层材料的塑料内衬、纤维与树脂组成的复合层、弹性体橡胶密封圈、瓶口阀以及金属的密封衬垫组成，所述金属端头被塑料内衬包裹，并通过加强部件加强连接，两个密封圈分别安装在金属端头与塑料内衬上；密封衬垫与金属端头、塑料内衬挤压密封圈，复合层通过缠绕的方式进行对密封衬垫、塑料内衬进行包裹，瓶口阀与金属端头通过金属螺纹进行连接，最终形成了密封结构。

【技术特征摘要】
2017.12.31 CN 20171149439211.一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，其特征在于，所述密封装置由铝合金或不锈钢的金属端头、单层或多层材料的塑料内衬、纤维与树脂组成的复合层、弹性体橡胶密封圈、瓶口阀以及金属的密封衬垫组成，所述金属端头被塑料内衬包裹，并通过加强部件加强连接，两个密封圈分别安装在金属端头与塑料内衬上；密封衬垫与金属端头、塑料内衬挤压密封圈，复合层通过缠绕的方式进行对密封衬垫、塑料内衬进行包裹，瓶口阀与金属端头通过金属螺纹进行连接，最终形成了密封结构。2.根据权利要求1所述的高压复合容器塑料内胆的密封装置，其特征在于，所述加强部件是设置在金属端头上的孔、槽、波纹结构中的一种或者多种加强部件。3.根据权利要求2所述的高压复合容器塑料内胆的密封装置，其特征在于，所述金属端头包括平直段和弧形段，所述弧形段端头从内向外的厚度逐渐变薄，所述孔、槽设置在弧形段端头，波纹结构设置在平直段端头。4.根据权利要求2所述的高压复合容器塑料内胆的密封装置，其特征在于，所述孔(11)分布在弧形段端头最外侧，壁厚较薄的位置，孔的轴向与贴合面尽量垂直，成型过程中，熔融塑料通过孔(11)被挤到过最小截面(11b)且形成倒扣结构(21)。5.根据权利要求2所述的高压复合容器塑料内胆的密封装置，其特征在于，所述槽(12)分布在弧形段端头比较厚的位置，所述槽设置为进口小、内部大结构，成型过...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜林，刘亮，翁益明，周传军，
申请(专利权)人：亚普汽车部件股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32