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CN107543026A - 具有气密喷嘴结构的高压复合容器 - Google Patents

具有气密喷嘴结构的高压复合容器 Download PDF

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CN107543026A CN201610984302.6A CN201610984302A CN107543026A CN 107543026 A CN107543026 A CN 107543026A CN 201610984302 A CN201610984302 A CN 201610984302A CN 107543026 A CN107543026 A CN 107543026A
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Abstract

一种具有气密喷嘴结构的高压复合容器，包括：金属喷嘴，形成在限定高压复合容器的内层的塑料衬垫层的入口处；喷嘴插入件，在从塑料衬垫层的内侧到塑料衬垫层的外侧的方向上插入并附接至金属喷嘴；以及螺母件，固定至喷嘴插入件的上端部分。

Description

具有气密喷嘴结构的高压复合容器
技术领域
本公开涉及一种具有气密喷嘴结构的高压复合容器。更特别地，本公开涉及一种高压复合容器，其中，确保金属喷嘴和塑料衬垫层之间的气密性。
背景技术
通常，使用天然气或氢气作为燃料的汽车包括用于压缩成高压气体形式的燃料气体的储罐。可应用复合容器，以增加储气密度。
复合容器可包括阻止气体渗透的衬垫层和支撑容器的内部压力的复合层，并且，其中的衬垫层可由金属或塑料制成。特别地，衬垫层可由塑料材料形成，因为塑料衬垫具有非常好的耐久性，并可降低其制造成本。
在对复合容器应用塑料衬垫层的情况中，塑料本身需要具有足够的阻止气体透过的能力，并且，阀与容器入口耦接处的部分需要构造为具有金属突出部(或金属喷嘴)，以保持足够的阀耦接强度和气密性。
如果气体通过金属突出部和塑料衬垫层之间的接合部分泄漏，那么塑料衬垫层可能严重变形或损坏，这可能导致危险的事故。
图9是示出了根据相关领域的高压复合材料容器的例证视图。
如图9所示，相关领域中的高压复合容器具有这样的结构，其中，塑料衬垫层2注射成型为具有作为插入件的金属喷嘴1，并且，在塑料衬垫层2和金属喷嘴1之间的接合部分处堆叠密封垫3和密封板4，然后，通过锁定螺母5固定密封垫和密封板。
在相关领域中的高压复合容器的情况中，当容器的内部压力较高时，锁定螺母5下侧处的较大区域被密封垫3挤压，使得可以保持气密性，但是当容器的内部压力较低时，会减小由密封垫3施加的压力，结果，气体可通过密封垫3和塑料衬垫层2之间的接合部分泄漏，如果使通过接合部分泄漏的气体截留在金属喷嘴1和塑料衬垫层2之间的接合部分处，那么当容器的内部压力减小时，可能使塑料衬垫层2变形并损坏。
高压复合材料容器的喷嘴可具有较大尺寸和复杂结构，并且，由于容器的重量增加且内部体积减小而使容器的储氢密度减小。
日本专利申请第2012-231928号公开了一种塑料衬垫层，其直接耦接到与容器入口耦接的阀，以保持气密性，但是同时，当内部压力较高时，可通过容器的内部压力将塑料衬垫层和金属突出部之间的气密性保持在一定程度，当容器的内部压力由于气体的消耗而减小时，难以仅通过衬垫层和突出部之间的紧密接触来确保足够的气密性。而且，由于当阀重复固定和分离时导致的塑料衬垫层的形状变形的原因，难以确保气密性。
此背景技术部分中公开的以上信息仅是为了增强本公开的背景技术的理解，因此其可包含不形成对于本领域普通技术人员来说在本国已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开已经致力于解决与现有技术相关的上述问题，并致力于提供一种能够确保金属喷嘴和塑料衬垫层之间的气密性的高压复合容器。
在一个方面中，本公开提供一种具有气密喷嘴结构的高压复合容器，包括：金属喷嘴，形成在限定高压复合容器的内层的塑料衬垫层的入口处；喷嘴插入件，在从塑料衬垫层的内侧到外侧的方向上插入并附接至金属喷嘴；以及螺母件，固定至喷嘴插入件的上端部分。
在一个示例性实施例中，可在喷嘴插入件和塑料衬垫层之间设置有至少一个用于保持气密性的密封元件。
在另一示例性实施例中，喷嘴插入件可具有下平板部分，下平板部分在喷嘴插入件的下端部分处形成并与塑料衬垫层的内表面接触，并且第一密封元件可设置在形成于下平板部分的上端表面中的凹槽部分中，第一密封元件与喷嘴插入件和塑料衬垫层接触。
在又一示例性实施例中，可在喷嘴插入件的外表面和塑料衬垫层的入口内表面之间设置第二密封元件，第二密封元件与喷嘴插入件和塑料衬垫层接触。
在又一示例性实施例中，第三密封元件可与喷嘴插入件和塑料衬垫层接触，第三密封元件附接至下平板部分的上端表面的边缘部分，可在下平板部分的上端表面的边缘部分处形成凸起部分形式的阶梯状部分，并且，可将与喷嘴插入件和塑料衬垫层接触的第三密封元件附接至该阶梯状部分。
在又一示例性实施例中，与下平板部分的上端表面和塑料衬垫层的内表面接触的第四密封元件可向上延伸到喷嘴插入件的外表面和金属喷嘴的内表面之间的部分，并与喷嘴插入件的外表面和金属喷嘴的内表面接触。
在又一示例性实施例中，下平板部分可以按压配合在形成于塑料衬垫层的内表面中的凹槽部分中，喷嘴插入件可具有暴露于金属喷嘴的外侧的螺纹，螺母件可紧固至螺纹，使得螺母件的一个表面与金属喷嘴的上端表面接触，并且，可在金属喷嘴和螺母件之间插入弹性件，弹性件朝向塑料衬垫层弹性地支撑金属喷嘴。
根据本公开的高压复合容器在结构上可确保金属喷嘴和塑料衬垫层之间的气密性，如果气体泄漏，那么将气体泄漏引导至喷嘴插入件和金属喷嘴之间的接合部，而不是金属喷嘴和塑料衬垫层之间的接合部，从而导致能够清楚地判断气体是否泄漏并防止塑料衬垫层损坏。
根据本公开的高压复合容器可以实现为具有喷嘴单元，与相关领域相比，该喷嘴单元具有小且简单的结构，导致容器的重量减小并增加内部体积，从而提高容器的储氢密度。
在下文中讨论本公开中的其他方面和示例性实施例。
应理解，如这里使用的术语“交通工具”或“交通工具的”包含一般的机动车辆，例如乘用车(包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车)、船舶(包括多种小船和轮船)、飞机，等等，并包括混合驱动汽车、电动汽车、插电式混合动力汽车、氢动力车和其他代用燃料汽车(例如，来自除了石油以外的资源的燃料)。如这里提到的，混合驱动汽车是一种具有两种或更多种动力源的车辆，例如同时以汽油和电为动力的车辆。
在下文中讨论本公开的以上特征和其他特征。
附图说明
现在将参考附图中所示的本公开的某些示例性实施例来详细描述本公开的以上特征和其他特征，这些实施例在下文中仅通过说明给出，因此并不限制本公开，其中：
图1是示出了根据本公开中的示例性实施例的高压复合容器的视图；
图2是示出了根据本公开中的另一示例性实施例的高压复合容器的视图；
图3是示出了根据本公开中的另一示例性实施例的当气体从高压复合容器泄漏时的气流路径的视图；
图4至图8是示出了根据本公开的又一示例性实施例的高压复合容器的视图；
图9是示出了相关领域中的高压复合容器的示例性视图。
应理解，附图并非必须按比例绘制，而是提供了各种说明本公开的基本原理的特征的稍微简化的图示。如这里公开的本公开的具体设计特征(包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由特殊的预期应用和使用环境决定。
在图中，参考数字指代本公开在附图的多个图中相同或等价的部件。
具体实施方式
在下文中，现在将详细参考本公开的各种实施例，在附图中示出并在下面描述了本公开的实例。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是将理解，本说明书的目的并不是将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明的目的是，不仅覆盖示例性实施例，而且覆盖各种可能包含在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代、改进、等价物和其他实施例。
在下文中，将参考附图详细描述本公开中的示例性实施例。
图1和图2示出了根据本公开中的一个示例性实施例的高压复合容器，应指出，在塑料衬垫层10的外部(或在塑料衬垫层的外层上)形成复合层100。
如图1和图2所示，根据本示例性实施例的高压复合容器具有金属喷嘴20，金属喷嘴在限定高压复合容器的内层的塑料衬垫层10的入口12的一侧整体地形成。
通过插入然后注射成型金属喷嘴20来形成塑料衬垫层10，从而使得在塑料衬垫层10的入口12的外部整体地形成金属喷嘴20。
在从塑料衬垫层10的内侧到外侧的方向上构造喷嘴插入件30，喷嘴插入件插入到金属喷嘴中并紧密地附接至金属喷嘴的内周表面，并且螺母件40固定地装配至喷嘴插入件30的从金属喷嘴20向上伸出的上端部分的外周表面。
具体地，喷嘴插入件30具有暴露于金属喷嘴20的外侧的螺纹31，并且螺母件40紧固至螺纹31，使得螺母件40的一个表面以气密的方式与金属喷嘴20的上端表面紧密地表面接触。即，通过与金属喷嘴20的上端表面进行表面接触，螺母件40紧密地堆叠在金属喷嘴20的上端表面上。
下平板部分32形成为从喷嘴插入件30的下端部分延伸，并且第一密封元件50装配至形成于下平板部分32的上端表面中的凹槽部分34，该下平板部分通过与塑料衬垫层10的内周面进行表面接触而紧密地附接至塑料衬垫层10的内周面。
第一密封元件50构造为与喷嘴插入件30的下平板部分32和塑料衬垫层10表面接触，从而稳定地保持喷嘴插入件30和塑料衬垫层10之间的气密性。
金属喷嘴支撑与第一密封元件50表面接触的塑料衬垫层10的入口12的周缘，从而导致在塑料衬垫层10和第一密封元件50之间可以形成足够的压缩，从而保持气密性。
另外，当高压复合容器的内部压力较低时，为了改进气密性能，可在金属喷嘴20和螺母件40之间插入弹性件60(例如弹簧垫圈或板簧)，如图2所示。
弹性件60用于朝向塑料衬垫层10弹性地支撑金属喷嘴20，从而可增加喷嘴插入件30和塑料衬垫层10之间的压缩力，从而导致可以在压力较低的状态中改进气密性。
如果气体从具有上述结构的高压复合容器泄漏，那么将气体泄漏引导至喷嘴插入件30和金属喷嘴20之间的接合部，而不是金属喷嘴20和塑料衬垫层10之间的接合部(见图3)。
虽然未在图中示出，但是可将气体泄漏引导至这样的位置，在该位置处，通过在喷嘴插入件30的外周表面或金属喷嘴20的外周表面上形成细的流动路径、表面不平整等，来容易地测量气体泄漏。
可将具有上述结构的高压复合容器应用于用于燃料电池汽车的燃料罐等。
在本公开中的另一示例性实施例中，将参考图4至图8描述具有这样的结构的高压复合容器，该结构能够确保气密性性能在与上述高压复合容器的水平相同的水平下。
参考图4和图5，在喷嘴插入件30的外周表面和塑料衬垫层10的内周表面之间设置第二密封元件70，第二密封件是用于保持塑料衬垫层10和喷嘴插入件30之间的气密性的密封元件。
第二密封元件70设置在形成于喷嘴插入件30的外周表面中的凹槽部分36中，并且第二密封元件通过紧密地附接至喷嘴插入件30的外周表面和塑料衬垫层10的入口12的内周表面并与二者表面接触来保持气密性。
第二密封元件70可构造为由塑料材料制成且按压配合在喷嘴插入件30的凹槽部分36中的O形环(见图4)，或构造为由橡胶材料制成且插入喷嘴插入件30的凹槽部分36中的O形环(见图5)，在此情况中，在将支承环72与O形环一起插入凹槽部分36的状态中，用于防止由橡胶材料制成的O形环退出的支承环72装配至凹槽部分36。
如图6所示，第二密封元件70可以与上述第一密封元件50一起使用，以增强气密性，并且，将在下面描述的第三密封元件80也可以与第一密封元件50一起使用。
即，用于保持气密性的密封结构一起应用于喷嘴插入件30的外周表面和下平板部分32的上端表面之间，从而导致能够进一步改进喷嘴插入件30和塑料衬垫层10之间的气密性。
接下来，参考图7，作为用于在喷嘴插入件30和塑料衬垫层10之间保持气密密封的密封元件，第三密封元件80设置在下平板部分32的上端表面的边缘部分处，第三密封元件形成为由橡胶材料制成的垫圈。
第三密封元件80通过紧密地附接至下平板部分32的上端表面和塑料衬垫层10的内周表面并与二者表面接触而保持气密性。
在此情况中，为了增强气密性，在下平板部分32的上端表面的边缘部分处形成凸起部分形式的阶梯状部分38，并且第三密封元件80以气密的方式附接至阶梯状部分38。
凹槽部分14形成在塑料衬垫层10的内周表面中，下平板部分32以气密的方式插入到(或按压配合入)该凹槽部分中，并且通过第三密封元件80保持喷嘴插入件30和塑料衬垫层10之间的气密密封，第三密封元件附接至下平板部分32的边缘部分并装配至凹槽部分14。
在此情况中，凹槽部分14形成在塑料衬垫层10的入口12附近。
接下来，参考图8，作为用于保持喷嘴插入件30和塑料衬垫层10之间的气密密封的密封元件，第四密封元件90与下平板部分32的上端表面和塑料衬垫层10的内周表面进行表面接触，第四密封元件向上延伸到喷嘴插入件30的外周表面和金属喷嘴20的内周表面之间的部分，并且第四密封元件与喷嘴插入件30的外周表面和金属喷嘴20的内周表面进行表面接触。
第四密封元件90形成为由橡胶材料制成的垫圈，第四密封元件具有可紧密地附接至下平板部分32的上端表面和喷嘴插入件30的内周表面的结构，从而导致第四密封元件90通过同时与塑料衬垫层10和金属喷嘴20接触来保持气密性。
已经参考其示例性实施例详细描述了本公开。然而，本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可在这些实施例中进行变化，在所附权利要求及其等价内容中限定本发明的范围。

Claims (11)

1.一种具有气密喷嘴结构的高压复合容器，所述高压复合容器包括：
金属喷嘴，形成在限定所述高压复合容器的内层的塑料衬垫层的入口处；
喷嘴插入件，在从所述塑料衬垫层的内侧到所述塑料衬垫层的外侧的方向上插入到所述金属喷嘴内并附接至所述金属喷嘴；以及
螺母件，固定至所述喷嘴插入件的上端部分。
2.根据权利要求1所述的高压复合容器，其中，在所述喷嘴插入件和所述塑料衬垫层之间设置至少一个用于保持气密性的密封元件。
3.根据权利要求1所述的高压复合容器，其中，所述喷嘴插入件具有下平板部分，所述下平板部分形成在所述喷嘴插入件的下端部分处并与所述塑料衬垫层的内表面接触。
4.根据权利要求3所述的高压复合容器，其中，第一密封元件与所述喷嘴插入件和所述塑料衬垫层接触，并且所述第一密封元件设置在形成于所述下平板部分的上端表面中的凹槽部分中。
5.根据权利要求3所述的高压复合容器，其中，第三密封元件与所述喷嘴插入件和所述塑料衬垫层接触，并且所述第三密封元件附接至所述下平板部分的上端表面的边缘部分。
6.根据权利要求5所述的高压复合容器，其中，在所述下平板部分的上端表面的边缘部分处形成有阶梯状部分，并且所述第三密封元件附接至所述阶梯状部分。
7.根据权利要求3所述的高压复合容器，其中，第四密封元件与所述下平板部分的上端表面和所述塑料衬垫层的内表面接触，所述第四密封元件向上延伸至所述喷嘴插入件的外表面和所述金属喷嘴的内表面之间的部分并与所述喷嘴插入件的外表面和所述金属喷嘴的内表面接触。
8.根据权利要求1所述的高压复合容器，其中，第二密封元件与所述喷嘴插入件和所述塑料衬垫层接触，并且所述第二密封元件设置在所述喷嘴插入件的外表面和所述塑料衬垫层的入口内表面之间。
9.根据权利要求1所述的高压复合容器，其中，所述喷嘴插入件具有暴露于所述金属喷嘴的外侧的螺纹，并且螺母件紧固至所述螺纹，使得所述螺母件的一个表面与所述金属喷嘴的上端表面接触。
10.根据权利要求9所述的高压复合容器，其中，弹性件朝向所述塑料衬垫层弹性地支撑所述金属喷嘴，并且所述弹性件设置在所述金属喷嘴和所述螺母件之间。
11.根据权利要求3所述的高压复合容器，其中，所述下平板部分按压配合在形成于所述塑料衬垫层的内表面中的凹槽部分中。
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