用于IV类压力容器的端部凸台制造技术

一种IV类可适形压力容器，具有在外复合壳体与凸台之间的改进的机械联接。压力容器包括内聚合物内衬，该内聚合物内衬具有固定地联接到凸台的扩口边缘。该凸台具有与压力容器的内部流体连通的开孔。另外，该凸台具有在内衬和外复合壳体之间延伸的杆。杆包括远离凸台而径向地突出的多个钉。树脂和纤维的外复合壳体围绕内衬的外周和杆的外周。钉嵌入外复合壳体中以将外复合壳体机械地紧固到凸台。以将外复合壳体机械地紧固到凸台。以将外复合壳体机械地紧固到凸台。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于IV类压力容器的端部凸台
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年6月28日提交的美国临时申请第62/867,910号的优先权。


[0003]本专利技术涉及一种用于IV类压力容器的凸台，包括IV类可适形压力容器。更具体地，本专利技术涉及具有嵌入外复合壳体中的钉的凸台设计，并且其中内衬定位在凸台内。

技术介绍

[0004]压力容器通常存储压力下的流体和/或气体，例如天然气、氧、氮、氢、丙烷等。IV类压力容器或储箱具有无金属本体，该无金属本体通常包括卷绕和/或编织在热塑性聚合物内衬上的碳纤维增强的聚合物复合材料。阀联接到容器，用于用压缩流体填充容器。然而，阀不能够直接连接到聚合物内衬。因此，需要提供凸台以将阀联接到容器。
[0005]第一种已知的通过将凸台附接到聚合物内衬和外复合壳体而形成IV类压力容器的方法在美国专利10,180,210中示出。第一种已知的方法利用注射成型过程以围绕凸台的锁定特征来模制内衬，以将凸台机械地锁定到内衬。该第一种已知的方法提供了在聚合物内衬和凸台的外表面之间极好的表面接触。内衬和凸台之间的密封由内衬和凸台之间的界面形成。此外，凸台通常包括唇部特征，在凸台被加压时该唇部特征抵靠其自身密封。气密凸台/内衬组件由复合壳体的外覆盖物支撑。密封机构和机械限制不联接。凸台和内衬之间的连结没有预加应力。
[0006]然而，该第一种已知的方法需要在用复合纤维缠绕内衬之前围绕凸台模制内衬。此外，第一种已知的方法在凸台和外复合壳体之间缺乏机械接合。因此，凸台会在应力下与外复合壳体分离，从而允许凸台在外复合壳体内旋转和/或相对于外复合壳体轴向滑动。凸台相对于内衬和/或外复合壳体的运动会导致凸台与压力容器之间的连接的潜在失效和泄漏。
[0007]第二种已知的形成IV类压力容器的凸台的方法在美国公开文本2018/283612中示出，其中软管式压接件，例如套环，围绕外复合壳体、聚合物内衬和凸台的层状组件而压接。第二种已知的方法包括凸台，该凸台在内衬中的开口内滑动，使得内衬抵靠凸台的外表面定位。在用外复合壳体覆盖内衬之后，套环围绕凸台和复合壳体而压接，以将凸台固定地联接到外复合壳体。该凸台可以包括沿凸台的外表面的脊部，以夹持内衬的内表面。软管式压接配合件依靠压接压力来提供复合材料的锚固和密封。试图沿内衬逸出的气体趋于在凸台和内衬之间打开间隙。套环和复合材料被预加应力到抵抗间隙开口的状态。通过在复合材料上提供夹持并且抵抗杆的轴向位移，来使套环也被轴向加应力。
[0008]然而，该第二种已知方法依靠压接压力以将凸台固定地联接到内衬。如果在凸台和内衬之间的连结处没有足够的压接力，则凸台会在凸台上的增加的载荷下在内衬内旋转。此外，第二种已知的方法缺少在凸台和外复合壳体之间的直接的机械接合，并且依靠套环以将凸台固定地联接到外复合壳体。在凸台上的轴向载荷和旋转载荷会削弱在凸台与外
复合壳体之间的连接。凸台可以在应力下与外复合壳体分离，从而允许凸台在外复合壳体内旋转和/或相对于外复合壳体轴向滑动。凸台相对于内衬和/或外复合壳体的运动会导致凸台与压力容器之间的连接的潜在失效和泄漏。
[0009]因此，期望的是，将凸台直接机械地联接到IV类压力容器的外复合壳体。此外，期望的是，将凸台直接机械地联接到压力容器的内衬。期望的是，在内衬和凸台之间形成密封。还期望的是，在向凸台施加扭矩时限制凸台相对于内衬和相对于外复合材料的旋转运动。此外，期望的是，在向凸台施加轴向力时，限制凸台相对于内衬和外复合壳体的轴向运动。此外，期望的是，在不使用模制过程并且在不需要使用套环来将内衬压接到凸台的情况下，将内衬固定地联接到凸台。最后，期望的是，在不依靠套环将外复合壳体压接到凸台的情况下将外复合壳体固定地联接到凸台。

技术实现思路

[0010]提供一种IV类压力容器，具有在外复合壳体与凸台之间的改进的机械联接。压力容器包括内聚合物内衬，该内聚合物内衬具有固定地联接到凸台的扩口边缘。该凸台具有与压力容器的内部流体连通的开孔。另外，该凸台具有在内衬和外复合壳体之间延伸的杆。杆包括远离凸台而径向地突出的多个钉。树脂和纤维的外复合壳体围绕内衬的外周和杆的外周。钉嵌入外复合壳体中以将外复合壳体机械地紧固到凸台。
附图说明
[0011]在结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本专利技术的优点将容易理解并且变得更好理解，其中：
[0012]图1是根据本专利技术的一个实施例的IV类压力容器的一部分的横截面图，该IV类压力容器具有组装在聚合物内衬和外复合壳体之间的凸台；
[0013]图2是图1的压力容器的部分2的放大的横截面图，示出了从凸台突出并且嵌入到外复合壳体中的钉，并且示出了抵靠凸台压紧内衬扩口区段的密封插入件；
[0014]图3A示出了从压力容器移除的图1的凸台的立体图；
[0015]图3B
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3D示出了图3A的凸台的剖视图，分别示出了在凸台圆锥形表面上的细脊部、粗糙表面纹理和光滑表面纹理；
[0016]图4A示出了从压力容器移除的图1的密封插入件的横截面图；
[0017]图4B
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4D示出了图4A的密封插入件的一部分的立体图，分别示出了在密封插入件的圆锥形表面上的细脊部、粗糙表面纹理和光滑表面纹理；
[0018]图5示出了以螺旋模式围绕内衬缠绕浸渍有树脂的纤维的束的已知方法；
[0019]图6示出了围绕图1的压力容器包覆编织纤维束的编织过程；
[0020]图7示出了图1的压力容器的第二实施例的横截面图，其中凸台的杆沿内衬的锥形区域延伸；
[0021]图8示出了图1的压力容器的第三实施例的横截面图，其中凸台的杆部分地沿内衬的锥形区域延伸；
[0022]图9示出了图3A的凸台的另一实施例的立体图；
[0023]图10是在与图3A的凸台组装之前的钉的实施例的立体图；
[0024]图11是图10的钉的实施例的立体图，钉具有远离每一个钉的基底而纵向地突出的圆柱形销；
[0025]图12A示出了将图10的圆柱形钉压配合到图3A的凸台中的孔中的组装方法；
[0026]图12B示出了将图11的圆柱形钉压配合到图3A的凸台中的孔中的组装方法；
[0027]图12C示出了将图10的圆柱形钉焊接到图3A的凸台的组装方法；
[0028]图12D示出了与图3A的凸台一体地形成的图10的棱锥体形钉；
[0029]图13是图1的压力容器沿剖面线A
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A的截面图，示出了围绕凸台的外周布置的钉的排；
[0030]图14示出图13的压力容器的截面图的部分C的第一实施例，示出了部分地嵌入外复合壳体中的钉；
[0031]图15示出了图13的压力容器的截面图的部分C的第二实施例，示出了嵌入形成外复合壳体的纤维束的所有层中的钉；
[0032]图16示出了图6的压力容器的部分B的第一实施例，示出了延伸穿过外复合壳体的编织纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种压力容器，用于容纳压力下的液体和/或气体，所述压力容器包括：聚合物内衬，其包括由细长的圆柱形壁限定的中空本体，所述圆柱形壁具有在所述内衬的第一终端和第二终端之间延伸的相对的内表面和外表面，所述内衬包括靠近所述内衬的所述第一终端的入口开口，所述入口开口由所述内衬的扩口边缘限定；外复合壳体，其包括树脂和纤维，所述外复合壳体围绕所述内衬的外周；凸台，其具有轴向地穿过所述凸台的开孔，所述开孔由具有内部表面的圆柱形壁限定，所述开孔与所述压力容器的内部流体连通；所述凸台具有杆，所述杆具有相对的内支承表面和外支承表面，所述内支承表面朝向所述内衬的所述外表面定向，并且所述外支承表面朝向所述外复合壳体定向；所述杆包括多个钉，所述多个钉固定地联接到所述杆并且远离所述外支承表面而径向地突出，所述多个钉中的每一个至少部分地嵌入所述外复合壳体中；以及所述聚合物内衬的所述扩口边缘固定地联接到所述凸台。2.根据权利要求1所述的压力容器，其中：所述多个钉包括四个或更多个钉。3.根据权利要求2所述的压力容器，其中：所述多个钉的至少第一部分形成围绕所述杆的外周间隔开的第一排的钉。4.根据权利要求2所述的压力容器，其中：所述多个钉分布在所述杆的所述外表面上的至少一个区域上。5.根据权利要求4所述的压力容器，其中：所述多个钉分布在所述杆的所述外表面上的两个或更多个区域上；以及所述两个或更多个区域在所述杆的所述外周上间隔开。6.根据权利要求3所述的压力容器，其中：所述多个钉的第二部分形成围绕所述杆的所述外周间隔开的第二排的钉；以及所述第二排的钉在所述凸台的轴向方向上与所述第一排的钉间隔开。7.根据权利要求6所述的压力容器，其中：所述第二排的钉中的每一个钉与所述第一排的钉中的所述钉周向地偏移。8.根据权利要求3所述的压力容器，其中：通过围绕所述内衬和所述凸台的所述杆编织多个纤维束以形成编织纤维束的层，来形成所述外复合壳体。9.根据权利要求8所述的压力容器，其中：所述多个纤维束中的每一个包括多个纤维丝，所述多个纤维束中的所述每一个具有额定束宽度；以及每一对相邻的钉具有以至少所述额定束宽度间隔开的相应的钉尖端。10.根据权利要求9所述的压力容器，其中：所述多个钉的第二部分形成围绕所述杆的所述外周间隔开的第二排的钉；所述第二排的钉在所述凸台的轴向方向上与所述第一排的钉间隔开；以及所述第一排的钉和所述第二排的钉以具有至少所述额定束宽度的所述凸台的轴向距离间隔开。11.根据权利要求9所述的压力容器，其中：
所述多个钉中的每一个钉具有钉主体，所述钉主体限定在所述钉的钉基底和钉尖端之间，所述钉基底固定地联接到所述杆；所述多个钉中的每一个钉的所述钉尖端具有小于所述额定束宽度的最大宽度；以及所述多个钉中的每一个钉的所述钉主体具有小于所述额定束宽度的最大宽度。12.根据权利要求11所述的压力容器，其中：所述多个钉中的每一个钉具有在大约0.2mm和大约2.0mm之间的最大横截面宽度。13.根据权利要求12所述的压力容器，其中：所述多个钉中的每一个钉具有限定在所述钉基底和所述钉尖端之间的钉长度，所述钉长度在大约0.5mm至大约5mm之间。14.根据权利要求13所述的压力容器，其中所述多个钉中的每一个钉的所述钉基底焊接和/或粘附到所述凸台的所述杆。15.根据权利要求13所述的压力容器，其中所述多个钉中的每一个钉压配合到所述凸台的所述杆中的孔中。16.根据权利要求15所述的压力容器，其中所述多个钉中的至少一个钉包括远离所述钉基底而轴向地突出的销，所述销构造为压配合到所述凸台的所述杆中的孔中。17.根据权利要求13所述的压力容器，其中所述多个钉中的至少一个钉是圆柱形钉。18.根据权利要求13所述的压力容器，其中所述多个钉中的至少一个钉是四面体形钉。19.根据权利要求13所述的压力容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔，
申请(专利权)人：莱纳玛公司，
类型：发明
国别省市：