复合材料的高压容器制造技术

本申请公开了复合材料的高压容器，包括内胆、补强壳体以及瓶头，瓶头包括：金属嵌件，包括抵压于内胆内部的膨大结构、延伸至外界的螺接部以及介质通道；金属封头，套设于金属嵌件上且与膨大结构相互抵压以夹紧内胆；金属扣件，与螺接部配合以实现金属封头和膨大结构之间的抵紧；第一密封件，设置于金属封头和内胆之间；第二密封件，设置于金属封头、内胆、金属嵌件中的至少两者之间；第三密封件，设置于金属嵌件、金属封头、金属扣件至少两者之间。本申请公开的技术方案通过瓶头结构的优化设置，能够有效提高瓶头的密闭效果，降低瓶头气密失效的可能性；同时为简化装配工序提供了结构基础，保障了良品率，有效提高生产效率以及质量。有效提高生产效率以及质量。有效提高生产效率以及质量。

【技术实现步骤摘要】
复合材料的高压容器


[0001]本申请涉及高压容器领域，特别是涉及复合材料的高压容器。

技术介绍

[0002]随着人类社会的快速发展，煤、石油、天然气三大化石能源的消耗速度日益加快，其带来的供应短缺和环境问题也越来越受到各界的关注。氢气因其燃烧产物只生成水，且来源丰富，被誉为是本世纪最具发展潜力的清洁能源载体，而以氢气为能源的燃料电池汽车具有环保、高效、零污染、零排放的特点。
[0003]目前来看,高压容器是氢能最具有实用意义的存储介质。氢能的高压容器按照技术迭代可以分为：纯钢制金属瓶(Ⅰ型)、钢制内胆纤维缠绕瓶(Ⅱ型)、铝内胆纤维缠绕瓶(Ⅲ型)及塑料内胆纤维缠绕瓶(Ⅳ型)。Ⅰ型、Ⅱ型储氢密度低、安全性能差，难以满足车载储氢密度要求。而凭借提高安全性、减轻重量、提高质量储氢密度等优势，Ⅲ型瓶、Ⅳ型瓶的车载应用已经较为广泛。相较Ⅲ型瓶，Ⅳ型瓶的塑料内胆完全颠覆了原有气瓶技术，凭借优异的抗氢脆腐蚀性、更轻的质量、更低的成本及更高的质量储氢密度与循环寿命，成为引领国际氢能汽车高压储氢容器发展方向的“新宠”。不过，由于标准法规推进难、技术工艺攻克难，长时间以来，我国Ⅳ型瓶发展相对缓慢，目前还处于研发阶段，与该领域的国际水平仍有一定的差距。
[0004]例如公开号为CN103672387A的中国专利文献公开了一种70MPa高压车载铝合金内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶；该储氢气瓶包括铝合金内胆、碳纤维缠绕层和玻璃纤维保护层；在铝合金内胆表面按照优化设计的铺层次序用浸渍树脂调节张力后的纤维进行缠绕，然后在该碳纤维缠绕层外表面上缠绕玻璃纤维抗冲击保护层，并在制造过程中采用“自紧”技术处理。
[0005]专利技术人发现，Ⅳ型瓶的现有技术在应用于车载氢气存储的高压(一般为35MPa至70MPa)中，塑料内胆和金属封头间的密封性是该类容器的技术难点，在高压力和长期疲劳作用下容易发生泄露。高压容器的瓶头部分为了保证与塑料内胆的密闭效果以及抗压能力整体结构相对复杂，装配过程繁琐且要求高，对生产效率、良品率以及生产成本都造成了不小的影响。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本申请公开了复合材料的高压容器，包括用于收容介质的内胆、包裹于所述内胆的补强壳体以及联通所述内胆的内部与外界的瓶头，所述瓶头包括：
[0007]金属嵌件，包括抵压于所述内胆内部的膨大结构、延伸至外界的螺接部以及内外贯通的介质通道；
[0008]金属封头，套设于所述金属嵌件上且与所述膨大结构相互抵压以夹紧所述内胆；
[0009]金属扣件，与所述螺接部配合以实现所述金属封头和所述膨大结构之间的抵紧；
[0010]第一密封件，设置于所述金属封头和所述内胆之间；
[0011]第二密封件，设置于所述金属封头、所述内胆、所述金属嵌件中的至少两者之间；
[0012]第三密封件，设置于所述金属嵌件、所述金属封头、所述金属扣件至少两者之间。
[0013]以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
[0014]可选的，所述金属嵌件还包括设置在所述膨大结构和所述螺接部之间的光轴部，所述介质通道贯穿上述三者，所述金属封头套设于所述光轴部且轴向的两端分别用于配合所述膨大结构和所述金属扣件。
[0015]可选的，所述金属封头的至少一部分与所述光轴部间隙设置以形成夹持室，所述内胆经由所述金属封头和所述膨大结构之间的轴向间隙延伸至所述夹持室内，所述金属嵌件和/或所述金属封头上设有朝向所述夹持室延伸的夹持凸筋。
[0016]可选的，所述金属封头整体为台阶孔且包括相互联通的第一适配孔和第二适配孔，两者之间设有过度台阶，所述第一适配孔与所述光轴部尺寸匹配，所述第二适配孔略大于所述光轴部的外径以形成所述夹持室，所述内胆的端面与所述过度台阶相抵。
[0017]可选的，所述第一密封件设置于所述金属封头朝向所述膨大结构的端面上。
[0018]可选的，所述第二密封件设置于所述内胆的端面和所述过度台阶之间。
[0019]可选的，所述金属封头贴靠于所述金属嵌件的内缘设有第三密封倒角，所述第三密封件设置于所述第三密封倒角与所述光轴部的周面之间。
[0020]可选的，所述瓶头还包括套设于所述金属封头上的塑料封头，所述塑料封头为环状结构，内环贴附于所述金属封头的外周面，所述塑料封头的第一轴向端面贴附于内胆，第二轴向端面为弧面且与所述内胆的外形相匹配。
[0021]可选的，所述金属封头上的径向外周面上设有凹陷设置的适配环槽，所述补强壳体至少一部分嵌入所述适配环槽内。
[0022]可选的，所述金属封头朝向所述金属扣件的端面的外缘设有卡接轴肩，所述补强壳体至少包裹所述卡接轴肩。
[0023]本申请公开的技术方案通过瓶头结构的优化设置，能够有效提高瓶头的密闭效果，降低瓶头气密失效的可能性；同时为简化装配工序提供了结构基础，从而保障了良品率，有效提高生产效率以及质量。
[0024]具体的有益技术效果将在具体实施方式中结合具体结构或步骤进一步阐释。
附图说明
[0025]图1为一实施例中复合材料的高压容器示意图；
[0026]图2为图1中的复合材料的高压容器内部结构示意图；
[0027]图3为图2中的复合材料的高压容器另一视角示意图；
[0028]图4为图3中的瓶头部位局部放大示意图；
[0029]图5为图4中的瓶头装配关系配合示意图；
[0030]图6为一实施例中高压容器的生产工艺流程示意图；
[0031]图7为高压容器生产过程中的挂料状态示意图；
[0032]图8为高压容器生产过程中的合模状态示意图；
[0033]图9为高压容器生产过程中的包裹有金属嵌件的内胆结构示意图；
[0034]图10为高压容器生产过程中的第二密封倒角加工示意图；
[0035]图11为高压容器生产过程中的金属封头安装示意图；
[0036]图12为高压容器生产过程中的金属扣件安装示意图；
[0037]图13为图6中所示流程生产得到的高压容器结构示意图。
[0038]图中附图标记说明如下：
[0039]1、内胆；11、第二密封倒角；
[0040]2、补强壳体；
[0041]3、瓶头；31、金属嵌件；311、膨大结构；312、螺接部；313、介质通道；314、光轴部；32、金属封头；321、第一适配孔；322、第二适配孔；323、过度台阶；324、第三密封倒角；325、适配环槽；326、卡接轴肩；327、装配槽；328、第三密封倒角；33、金属扣件；34、夹持室；341、夹持凸筋；35、塑料封头；
[0042]401、第一密封件；402、第二密封件；403、第三密封件；
[0043]901、吹针；902、管胚；90本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.复合材料的高压容器，包括用于收容介质的内胆、包裹于所述内胆的补强壳体以及联通所述内胆的内部与外界的瓶头，其特征在于，所述瓶头包括：金属嵌件，包括抵压于所述内胆内部的膨大结构、延伸至外界的螺接部以及内外贯通的介质通道；金属封头，套设于所述金属嵌件上且与所述膨大结构相互抵压以夹紧所述内胆；金属扣件，与所述螺接部配合以实现所述金属封头和所述膨大结构之间的抵紧；第一密封件，设置于所述金属封头和所述内胆之间；第二密封件，设置于所述金属封头、所述内胆、所述金属嵌件中的至少两者之间；第三密封件，设置于所述金属嵌件、所述金属封头、所述金属扣件至少两者之间。2.根据权利要求1所述的复合材料的高压容器，其特征在于，所述金属嵌件还包括设置在所述膨大结构和所述螺接部之间的光轴部，所述介质通道贯穿上述三者，所述金属封头套设于所述光轴部且轴向的两端分别用于配合所述膨大结构和所述金属扣件。3.根据权利要求2所述的复合材料的高压容器，其特征在于，所述金属封头的至少一部分与所述光轴部间隙设置以形成夹持室，所述内胆经由所述金属封头和所述膨大结构之间的轴向间隙延伸至所述夹持室内，所述金属嵌件和/或所述金属封头上设有朝向所述夹持室延伸的夹持凸筋。4.根据权利要求3所述的复合材料的高压容器，其特征在于，所述金属封头整体为台阶孔且包括相互联...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱豪吉，
申请(专利权)人：浙江凯博压力容器有限公司，
类型：发明
国别省市：