复合容器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种存储气体的复合容器，其包括衬里(10)和所述衬里(10)的至少一个加固外壳，所述衬里(10)包括至少一个连接区域(Z)，在该连接区域中，第一元件(A)与第二元件(B)密封组装以形成存储气体的内部体积，所述第一元件(A)具有由内部直径(A1i、A2i)和外部直径(A1e、A2e)所限定的圆形或椭圆形形状，所述第二元件(B)具有由内部直径(B1i、B2i)和外部直径(B1e、B2e)限定的圆形或椭圆形形状，其特征在于，所述外部直径(A1e、A2e)等于所述外部直径(B1e、B2e)，并在于，所述内部直径(A1i、A2i)不同于所述内部直径(B1i、B2i)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合容器及其制造方法
概括地说，本专利技术涉及高压气体(特别是在机动车辆中用作燃料的气体，例如氢气)存储容器的
更具体地说，本专利技术涉及一种存储高压压缩气体的复合容器，其包括由塑料制成的衬里和由复合材料制成的加固外壳。塑料衬里在其端部中的第一个处包括至少一个侧开口，并包括内壁和外壁。本专利技术还涉及一种用于制造高压气体存储复合容器的制造方法，该容器包括塑料衬里。
技术介绍
关于机动车载高压气体(例如处于700bar的压缩氢气或处于350bar的压缩天然气(称为CNG))的存储容器的法规认可以下四种类型的容器：I.完全由金属制成的容器(1kg/升)；II.带箍的容器，由其内衬或“衬里”(设计为确保气体密封性的部分)独自确保机械强度，围绕衬里的纤维缠绕仅作为对于断裂的补充性安全措施(0.8kg/升)；III.整体加固的容器，由确保密封性的金属制衬里和缠绕在柱形部分以及端部上的加固件构成(0.4kg/升)；IV.复合容器，由在其柱形部分以及端部上实现的纤维缠绕(复合缠绕)的塑料材料衬里构成(0.35kg/升)。这样的容器例如可见于专利文献EP0333013A1中的说明。这四种类型的容器能够响应法规规定的技术要求，并且在它们的使用寿命期间受到严格的检验。在经受特别严峻的测试(静态、疲劳、低和高能投射物撞击、火)时，它们具有相同安全性水平。由此，用类型IV的复合容器代替类型I的钢制容器能够减轻车载气体存储容器的重量而不损害机械特性(相同安全性水平)。已知通过密封地组装多个由塑料制成的零件，例如将球形冠部组装到柱形件的每个端部处，来制造复合容器的由塑料材料制成的衬里。在该情况中，衬里的机械强度及其密封性取决于构成衬里的零件的组装质量。为了实现密封的组装，已知可以通过红外线、激光、吹热空气或氮气等无接触的加热技术，或替代地通过摩擦、加热片或加热镜等有接触的加热技术来焊接塑料零件。为了确保良好的焊接，塑料零件被局部地加热，即它们在零件接触区域被加热，并且彼此压抵以确保零件相互之间的机械连接和密封性。在接触区域，塑料零件具有互补的接触表面，即一个塑料零件与另一个塑料零件互相接触的表面是相同的。因此，为了能够确保它们之后的组装，必须在制造塑料零件期间严格遵守几何形状方面的限制，这在塑料零件组装工艺和制造成本方面是不令人满意的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于克服塑料零件制造期间的几何形状限制。为了该目的，本专利技术的主题在于一种存储高压气体的复合容器，其包括衬里和衬里的至少一个由复合材料制成的加固外壳，衬里具有沿着纵轴线呈长形的形状并包括至少一个连接区域，在该连接区域中，由第一热塑性聚合物制成的第一元件与由第二热塑性聚合物制成的第二元件密封组装以形成存储气体的内部体积，第一元件在其与第二元件连接的连接区域中具有限定存储气体的内部体积的圆形或椭圆形形状，第一元件的圆形或椭圆形形状由第一内部长轴距和第一外部长轴距以及第一内部短轴距和第一外部短轴距来确定，第二元件在与第一元件连接的连接区域中具有限定存储气体的内部体积的圆形或椭圆形形状，第二元件的圆形或椭圆形形状由第二内部长轴距和第二外部长轴距以及第二内部短轴距和第二外部短轴距来确定。根据本专利技术，第一外部长轴距等于第二外部长轴距且第一外部短轴距等于第二外部短轴距，而第一内部长轴距不同于第二内部长轴距且第一内部短轴距不同于第二内部短轴距。“内部”指在构成衬里的零件组装之前或之后，所有位于衬里的整体之内的。“外部”指在构成衬里的零件组装之前或之后，所有位于衬里之外的。上述圆形或椭圆形形状在贯穿连接区域的横截面中可见(参见图12)。横截面是垂直于衬里的纵轴的平面。衬里的纵轴线是衬里在长度上沿着其延伸的轴线。在椭圆形形状的情况中，“长轴距”指的是经过椭圆形的两个焦点并与椭圆形在其最相对的两个点处连接的线段的长度，“短轴距”指的是经过椭圆形中心并与其长轴垂直的直线上的线段的长度。在圆形形状的情况中，长轴距与短轴距相等，它们都对应于圆的直径。借助于本专利技术，不再需要制造具有互补接触表面(即在接触表面处完全相同的表面)的构成衬里的零件，相反地，接触表面可以是不同的，这能够降低它们的制造成本。实际上，通过为塑料零件的接触表面提供更大的几何形状自由度，本专利技术允许克服制造的几何形状限制，同时确保零件相互之间的良好连接。根据本专利技术的额外特征：-第一元件包括管，第二元件包括称为穹顶的冠部。该构造允许通过将冠部密封地组装在一侧打开而另一侧被弧面底部封闭的管来实现衬里。-第一元件另外还包括称为穹顶的冠部。该构造允许通过将两个冠部密封地组装在管节(法语virole)上来实现衬里。-第二元件另外还包括管。该构造允许通过密封地组装两个一侧打开而另一侧被弧面底部封闭的管来实现衬里。-第一元件与第二元件在连接区域的密封组装是“端对端”组装。该构造允许避免在第一和第二元件的连接区域中再增加材料增厚部。-第二元件在第一端部处包括顶部并在第二端部处包括基部，并且第二元件在其第二端部处被截面为圆形或椭圆形的管状界面延长。借助于该特征，便利第一元件与第二元件的密封组装。实际上，不容易通过其顶部来持取第二元件，与之相反，基部的延长部为操作员或工具提供了更容易的持取区域。-管状界面的长度大于或等于10mm。借助于该特征，确保第二元件的持取区域足够操作员或工具利用。-第一内部长轴距和/或第一内部短轴距分别比第二内部长轴距和/或第二内部短轴距小0.1mm至1.5mm。由此，确保在第一和第二元件的连接区域中，第二元件的圆形或椭圆形形状的整个接触表面都与第一元件的圆形或椭圆形形状的相对接触表面的至少一部分相接触。通过该设置，在连接区域中，第一元件的材料厚度比第二元件大，如果当第一元件是挤出成型的管时，这特别有用。-第二内部长轴距和/或第二内部短轴距分别比第一内部长轴距和/或第一内部短轴距小0.1mm至1.5mm。由此，确保在第一和第二元件的连接区域中，第一元件的圆形或椭圆形形状的整个接触表面都与第二元件的圆形或椭圆形形状的相对接触表面的至少一部分相接触。-第一元件与第二元件在连接区域中的密封组装是通过第一热塑性聚合物的聚合物链与第二热塑性聚合物的聚合物链的分子缠结(法语enchevêtrement)的组装。这特别有利，这是因为它允许使得组装能够抵抗拉伸。第一热塑性聚合物与第二热塑性聚合物的“通过聚合物链的分子缠结的组装”这个术语指的是两种聚合物材料被压在一起而产生自粘(法语autohésion)现象。所谓“自粘”是描述穿过形成强键的聚合物界面的分子间扩散和分子链缠结的现象。“自粘”与“粘结”不同，粘结涉及表面能(或两种材料之间相似或不相似的次级化学键)，而自粘涉及彼此化学兼容的材料的聚合物链的分子链缠结和次级键。在理想条件下，当不再能将两种聚合物材料中每种的实体与它们的界面区分开来时，扩散就是完全的。例如，对于两种热塑性聚合物材料，一旦在界面处获得热塑性聚合物-热塑性聚合物接触，分子间扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储高压气体的复合容器，其包括衬里(10)和所述衬里的至少一个由复合材料制成的加固外壳，所述衬里(10)具有沿着纵轴线(X)呈长形的形状并包括至少一个连接区域(Z)，在该连接区域中，由第一热塑性聚合物(M1)制成的第一元件(A)与由第二热塑性聚合物(M2)制成的第二元件(B)密封组装以形成存储气体的内部体积，所述第一元件(A)在其与所述第二元件(B)连接的连接区域(Z)中具有限定所述存储气体的内部体积的圆形或椭圆形形状，所述第一元件(A)的圆形或椭圆形形状由第一内部长轴距(A1i)和第一外部长轴距(A1e)以及第一内部短轴距(A2i)和第一外部短轴距(A2e)来确定，所述第二元件(B)在其与所述第一元件(A)连接的连接区域中具有限定所述存储气体的内部体积的圆形或椭圆形形状，所述第二元件(B)的圆形或椭圆形形状由第二内部长轴距(B1i)和第二外部长轴距(B1e)以及第二内部短轴距(B2i)和第二外部短轴距(B2e)来确定，所述容器的特征在于，所述第一外部长轴距(A1e)等于所述第二外部长轴距(B1e)且所述第一外部短轴距(A2e)等于所述第二外部短轴距(B2e)，并在于，所述第一内部长轴距(A1i)不同于所述第二内部长轴距(B1i)且所述第一内部短轴距(A2i)不同于第二内部短轴距(B2i)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180306 FR 1851936;20180306 FR 1851937;20180306 F1.一种存储高压气体的复合容器，其包括衬里(10)和所述衬里的至少一个由复合材料制成的加固外壳，所述衬里(10)具有沿着纵轴线(X)呈长形的形状并包括至少一个连接区域(Z)，在该连接区域中，由第一热塑性聚合物(M1)制成的第一元件(A)与由第二热塑性聚合物(M2)制成的第二元件(B)密封组装以形成存储气体的内部体积，所述第一元件(A)在其与所述第二元件(B)连接的连接区域(Z)中具有限定所述存储气体的内部体积的圆形或椭圆形形状，所述第一元件(A)的圆形或椭圆形形状由第一内部长轴距(A1i)和第一外部长轴距(A1e)以及第一内部短轴距(A2i)和第一外部短轴距(A2e)来确定，所述第二元件(B)在其与所述第一元件(A)连接的连接区域中具有限定所述存储气体的内部体积的圆形或椭圆形形状，所述第二元件(B)的圆形或椭圆形形状由第二内部长轴距(B1i)和第二外部长轴距(B1e)以及第二内部短轴距(B2i)和第二外部短轴距(B2e)来确定，所述容器的特征在于，所述第一外部长轴距(A1e)等于所述第二外部长轴距(B1e)且所述第一外部短轴距(A2e)等于所述第二外部短轴距(B2e)，并在于，所述第一内部长轴距(A1i)不同于所述第二内部长轴距(B1i)且所述第一内部短轴距(A2i)不同于第二内部短轴距(B2i)。


2.如权利要求1所述的容器，其特征在于，所述第一元件(A)包括管(12、14、15)，所述第二元件(B)包括称为穹顶的冠部(11、13、16、18)。


3.如权利要求2所述的容器，其特征在于，所述第一元件(A)另外还包括称为穹顶的冠部(11、13、16、18)。


4.如权利要求2或3所述的容器，其特征在于，所述第二元件(B)另外还包括管(12、14、15)。


5.如上述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述第二元件(B)在第一端部(13a、16a、18a)处包括顶部并在第二端部(13b、16b、18b)处包括基部，并在于，所述第二元件(B)在其第二端部(13b、16b、18b)处被截面为圆形或椭圆形的管状界面(T)延长。


6.如上述权利要求5所述的容器，其特征在于，所述管状界面(T)的长度大于或等于10mm。


7.如上述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述第一内部长轴距(A1i)和/或所述第一内部短轴距(A2i)分别比所述第二内部长轴距(B1i)和/或所述第二内部短轴距(B2i)小0.1mm至1.5mm。


8.如权利要求1至6中任一项所述的容器，其特征在于，所述第二内部长轴距(B1i)和/或所述第二内部短轴距(B2i)分别比所述第一内部长轴距(A1i)和/或所述第一内部短轴距(A2i)小0.1mm至1.5mm。


9.如上述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述第一元件(A)与所述第二元件(B)在所述连接区域(Z)中的密封组装是通过所述第一热塑性聚合物(M1)的聚合物链与所述第二热塑性聚合物(M2)的聚合物链的分子缠结的组装。


10.如上述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述第一热塑性聚合物(M1)和所述第二热塑性聚合物(M2)是聚酰胺(PA)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)，或PA与PPA的混合物。


11.如上述权利要求中任一项所述的容器，其特征在于，所述容器另外还在所述连接区域(Z)中包括环(25、27、43、47、51)，该环至少部分地形成于所述衬里(10)的所述第一元件(A)的第一厚度(Ep1)中和/或所述第二元件(B)的第二厚度(Ep2)中。


12.如权利要求11所述的容器，其特征在于，在经过所述纵轴线(X)的纵向剖面中，所述环(25、27、43、47、51)具有呈U形、三角形、椭圆形或矩形的截面。


13.如上述权利要求中任一项所述的复合容器，其特征在于，所述由复合材料制成的加固外壳是被树脂浸渍的纤维缠绕。


14.一种用于制造复合容器的方法，其特征在于，该方法包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·克里尔，尼古拉斯·杜赫姆，爱丽丝·佩罗，
申请(专利权)人：全耐塑料高级创新研究公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE