CN102218810B

CN102218810B - 用于生产容器衬套的方法

Info

Publication number: CN102218810B
Application number: CN201110046079.8A
Authority: CN
Inventors: L.施特拉克; M.林德纳
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2031-02-25
Also published as: US8192666B2; DE102011011840A1; DE102011011840B4; US20110210475A1; CN102218810A

Abstract

本发明涉及用于生产容器衬套的方法。公开了容器和用于成型容器的方法，所述容器具有注射吹塑模制中空衬套，其中，中空衬套包括大致围绕至少一个容器穿透元件的一部分形成的增强分界面特征。

Description

用于生产容器衬套的方法

技术领域

本发明涉及容器。更具体地，本发明涉及用于生产包括至少一个容器穿透元件的压力容器衬套的注射吹塑模制方法。

背景技术

目前，存在设计成容纳各种流体的多种容器，所述流体例如压缩天然气（CNG）、用于燃料电池中的氢气等等。用于存储流体的常规技术是将其置于防穿孔的轻质高压容器中。常规地，这种容器被划分为四种类型。类型Ⅰ容器是金属容器。类型Ⅱ容器也是金属容器，该容器具有设置在其圆柱体部段上的外部复合外壳。类型Ⅲ容器包括由金属（例如，铝和不锈钢）制成的衬套以及包封衬套并且防止对其的损坏的外部复合外壳。类型Ⅳ容器大致类似于类型Ⅲ容器，其中衬套由塑料制成。

通常，衬套使用常规成型工艺来制造，例如焊接工艺、转模工艺和其它类似工艺。在焊接工艺期间，在部件的接缝处将衬套的多个部件焊接到一起。然而焊缝可能不是防漏的，且允许存储的流体从容器渗透。此外，焊接工艺限制可用于形成衬套的材料类型。在另一方面，转模工艺更慢并且制造具有不利厚度的衬套。在转模工艺期间，衬套通过如下步骤制造：将容器穿透元件设置在具有聚合物树脂的模腔中；在旋转时加热模具，以使得树脂熔化并且涂覆模腔的壁；冷却模具；以及移除模制衬套。然而，容器穿透元件可能不会正确地粘附到衬套上，从而导致在其间形成间隔。如果容器穿透元件未正确地粘附到衬套上，那么可能不会在容器穿透元件与衬套之间形成防漏密封。不具有防漏密封，那么容器中的内容物可从其逸出到大气中。为了确保容器穿透元件与衬套之间的防漏密封，可采用粘结剂、热焊接和其它类似工艺。这种工艺可能是耗时的且需要手动处理步骤，从而导致对于生产容器来说增加的成本。

期望开发出一种用于生产包括至少一个容器穿透元件的容器衬套的方法，其中，该方法的效率被优化并且其成本最小化。

发明内容

与本发明相符且相一致，令人惊奇地发现了一种生产包括至少一个容器穿透元件的容器衬套的方法，其中，该方法的效率被优化并且其成本最小化。

一种方法包括以下步骤：将第一容器穿透元件设置到模具中，所述模具包括在其中形成的腔；将第一可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第一部分，其中预成型坯的第一部分大致围绕容器穿透元件的至少一部分；将第二可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第二部分；以及将预成型坯制成为中空衬套。

另一方法包括以下步骤：将第一容器穿透元件设置到模具中，所述模具包括在其中形成的腔；将第一增强可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第一部分，其中预成型坯的第一部分大致围绕容器穿透元件的至少一部分；将第二可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第二部分；将预成型坯制成为中空衬套，所述中空衬套包括主本体、第一分界面特征和第二分界面特征，其中主本体由第二可模制材料成型且分界面特征由第一增强可模制材料成型；以及大致围绕中空衬套形成外壳。

另一方法包括以下步骤：将第一容器穿透元件设置到模具中，所述模具包括在其中形成的腔；将第一可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第一部分，其中预成型坯的第一部分大致围绕容器穿透元件的至少一部分；将第二可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第二部分；将第三可模制材料注射到第二可模制材料的芯部中；以及将预成型坯制成为中空衬套。

本发明涉及下述技术方案。

1. 一种用于生产容器的方法，所述方法包括以下步骤：

将第一容器穿透元件设置到模具中，所述模具包括在其中形成的腔；

将第一可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第一部分，其中预成型坯的第一部分大致围绕容器穿透元件的至少一部分；

将第二可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第二部分；以及

将预成型坯制成为中空衬套。

2. 根据方案1所述的方法，其中，第一可模制材料是增强热塑性材料。

3. 根据方案1所述的方法，其中，第二可模制材料是热塑性材料。

4. 根据方案1所述的方法，还包括步骤：将第三可模制材料注射到腔中以形成预成型坯的第三部分，其中预成型坯的第三部分大致围绕第二容器穿透元件的至少一部分。

5. 根据方案4所述的方法，其中，第三可模制材料是增强热塑性材料。

6. 根据方案1所述的方法，还包括步骤：大致围绕中空衬套形成外壳。

7. 根据方案1所述的方法，还包括步骤：在中空衬套与流体连通元件之间提供垫片，所述垫片适于在中空衬套与流体连通元件之间形成基本防漏密封。

8. 根据方案1所述的方法，还包括步骤：将第四可模制材料注射到第二可模制材料中以形成预成型坯的第四部分。

9. 根据方案8所述的方法，其中，第四可模制材料是热塑性材料。

10. 一种生产容器的方法，所述方法包括以下步骤：

将第一增强可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第一部分，其中预成型坯的第一部分大致围绕容器穿透元件的至少一部分；

将第二可模制材料注射到腔中，以形成预成型坯的第二部分；

将预成型坯制成为中空衬套，所述中空衬套包括主本体、第一分界面特征和第二分界面特征，其中主本体由第二可模制材料成型且分界面特征由第一增强可模制材料成型；以及

大致围绕中空衬套形成外壳。

11. 根据方案10所述的方法，其中，第一增强可模制材料是增强热塑性材料。

12. 根据方案10所述的方法，其中，第二可模制材料是热塑性材料。

13. 根据方案10所述的方法，还包括步骤：将第三增强可模制材料注射到腔中以形成预成型坯的第三部分，其中预成型坯的第三部分大致围绕第二容器穿透元件的至少一部分。

14. 根据方案13所述的方法，其中，第三增强可模制材料是增强热塑性材料。

15. 一种用于生产容器的方法，所述方法包括以下步骤：

将第三可模制材料注射到第二可模制材料的芯部中；以及

将预成型坯制成为中空衬套。

16. 根据方案15所述的方法，其中，第一可模制材料是增强热塑性材料。

17. 根据方案15所述的方法，其中，第二可模制材料是热塑性材料。

18. 根据方案15所述的方法，其中，第三可模制材料是热塑性材料。

19. 根据方案15所述的方法，还包括步骤：将第四可模制材料注射到腔中以形成预成型坯的第三部分，其中预成型坯的第三部分大致围绕第二容器穿透元件的至少一部分。

20. 根据方案19所述的方法，其中，第四可模制材料是增强热塑性材料。

附图说明

通过优选实施例的下述详细说明并结合附图，本发明的上述优势以及其它优势对于本领域技术人员将显而易见，在附图中：

图1是根据本发明实施例的容器的截面正视图；

图2是根据本发明另一实施例的容器的截面正视图；

图3是与模具流体连通的注射器的示意性截面正视图，所述模具包括在其中设置的图2中所示的容器的一对容器穿透元件；

图4是用于制成图2中所示的容器衬套的预成型坯的截面正视图；

图5是在图2中所示设置在模具中的容器衬套的截面正视图；

图6是根据本发明另一实施例的容器的截面正视图；

图7是根据本发明另一实施例的容器的截面正视图；

图8是与模具流体连通的注射器的示意性截面正视图，所述模具包括在其中设置的在图7中所示的容器的一对容器穿透元件；以及

图9是用于制成图7中所示的容器的预成型坯的截面正视图。

具体实施方式

下述详细说明和附图描述并图示了本发明的各个实施例。所述说明和附图用于使得本领域技术人员制造并使用本发明，且不旨在以任何方式限制本发明的范围。对于所公开的方法，示出的步骤本质上是示例性的，且因此步骤的顺序不是必要或重要的。

图1描述了容器10。容器10包括具有主本体13、第一分界面特征14、以及第二分界面特征15的中空衬套12。在所示的实施例中，容器10还包括外壳16。容器10具有大致圆柱体形状并且适于留置加压流体（未示出）。应当理解的是，容器10根据需要可具有任何形状，且容器10根据需要可包括附加层，例如屏障层、箔层、多孔可渗透层等等。加压流体可以是任何流体，例如气体（例如，氢气和氧气）、液体以及液体和气体两者。如图所示，衬套12的主本体13由可模制材料制成，例如聚乙烯、聚酯合成纤维（PET）、乙烯-乙烯醇和聚酰胺材料。

分界面特征14、15围绕容器穿透元件18的至少一部分形成，所述容器穿透元件18例如为凸台、分段凸台的部件、配合件、插件等等。分界面特征14、15设置在衬套12的第一端20。如图1所示，分界面特征14、15由增强的可模制材料制成，例如玻璃纤维增强的热塑性材料（例如，增强的聚乙烯、PET和聚酰胺材料）。要认识到的是，为了优化分界面特征14、15和容器穿透元件18的匹配表面之间的连接，用于制造分界面特征14、15的增强可模制材料具有这样的线性热膨胀系数，其介于用于制造容器穿透元件18的材料的线性热膨胀系数与用于制造衬套12的主本体13的可模制材料的线性热膨胀系数之间。分界面特征14、15中的至少一个可包括设置在其上的垫片22，例如聚合物O形环。在所示的实施例中，垫片22设置成邻近于分界面特征15的环形肩部24和容器穿透元件18的内表面26。垫片22适于在分界面特征15与流体连通元件（未示出）之间形成防漏密封，所述流体连通元件用于与容器10的内部27连通并且例如是配合件、软管、喷嘴、导管等等。应当理解的是，垫片22根据需要可设置在分界面特征15与流体连通元件之间的其它部位。垫片22可以是由有利于在两个接触表面之间形成防漏密封的材料形成的任何常规垫片。

容器穿透元件18通常是独立制造的成品并且成形以接收封闭元件（未示出），所述成品形成进入到容器10内部27中的开口。容器10根据需要可包括任何数量的容器穿透元件18。如图1所示，容器穿透元件18包括在其内表面26上形成的环形肩部28，所述环形肩部28设置成邻近分界面特征15的环形肩部24。容器穿透元件18还可包括在其内表面26上形成的环形沟槽（未示出）和螺纹（未示出）中的至少一种，其适于接收流体连通元件的一部分。容器穿透元件18可由具有期望属性的任何合适材料（例如，金属）制成。

在所示的实施例中，容器10的外壳16大致抵靠衬套12的主本体13和分界面特征14的一部分。外壳16的一部分设置在容器穿透元件18上。外壳16通常使用纤维材料通过细丝卷绕和固化工艺来形成，该纤维材料例如为碳纤维、玻璃纤维、复合纤维和具有树脂涂层的纤维。应当理解的是，用于制成外壳16的材料可基于用于将外壳16设置到衬套12上的工艺、容器10的用途、以及要存储到容器10中的流体属性进行选择。还应当理解的是，外壳16根据需要可通过其它成型方法来制成。

图2示出了根据本发明另一实施例的容器10’。图2的实施例类似于图1的容器10，不同之处将在下面描述。类似于图1的结构，图2包括相同的附图标记加上单引号（’）以指代类似结构。

容器10’包括具有主本体13’、第一端20’和第二端110的中空衬套12’。在所示的实施例中，容器10’还包括外壳16’。容器10’具有大致圆柱体形状并且适于留置加压流体（未示出）。应当理解的是，容器10’根据需要可具有任何形状，且容器10’根据需要可包括附加层，例如屏障层、箔层、多孔可渗透层等等。加压流体可以是任何流体，例如气体（例如，氢气和氧气）、液体以及液体和气体两者。如图所示，衬套12’的主本体13’由如图3所示的可模制材料153制成，例如聚乙烯、PET、乙烯-乙烯醇和聚酰胺材料。

第一分界面特征14’和第二分界面特征15’在衬套12’的第一端20’形成。分界面特征14’、15’围绕容器穿透元件18’的至少一部分形成，所述容器穿透元件18’ 例如为凸台、分段凸台的部件、配合件、插件等等。分界面特征14’、15’由如图3所示的增强可模制材料154制成，例如玻璃纤维增强的热塑性材料（例如，增强的聚乙烯、PET和聚酰胺材料）。要认识到的是，优化分界面特征14’、15’和容器穿透元件18’的匹配表面之间的连接，用于制造分界面特征14’、15’的增强可模制材料154具有这样的线性热膨胀系数，其介于用于制造容器穿透元件18’的材料的线性热膨胀系数与用于制造衬套12’的主本体13’的可模制材料153的线性热膨胀系数之间。分界面特征14’、15’中的至少一个可包括设置在其上的垫片22’，例如聚合物O形环。在所示的实施例中，垫片22’设置成邻近于分界面特征15’的环形肩部24’和容器穿透元件18’的内表面26’。垫片22’适于在分界面特征15’与流体连通元件（未示出）之间形成防漏密封，所述流体连通元件用于与容器10’的内部27’连通并且例如是配合件、软管、喷嘴、导管等等。应当理解的是，垫片22’根据需要可设置在分界面特征15’与流体连通元件之间的其它部位。垫片22’可以是由有利于在两个接触表面之间形成防漏密封的材料形成的任何常规垫片。

容器穿透元件18’通常是独立制造的成品并且成形以接收封闭元件（未示出），所述成品形成进入到容器10’内部27’中的开口。容器10’根据需要可包括任何数量的容器穿透元件18’。如图2所示，容器穿透元件18’包括在其内表面26’上形成的环形肩部28’，所述环形肩部28’设置成邻近分界面特征15’的环形肩部24’。容器穿透元件18’还可包括在其内表面26’上形成的环形沟槽（未示出）和螺纹（未示出）中的至少一种，其适于接收流体连通元件的一部分。容器穿透元件18’可由具有期望属性的任何合适材料（例如，金属）制成。

第三分界面特征114和第四分界面特征115在衬套12’的第二端110形成。分界面特征114、115围绕容器穿透元件118的至少一部分形成，所述容器穿透元件118例如为凸台、分段凸台的部件、配合件、插件等等。分界面特征114、115由如图3所示的增强可模制材料158制成，例如玻璃纤维增强的热塑性材料（例如，增强的聚乙烯、PET和聚酰胺材料）。要认识到的是，为了优化分界面特征114、115和容器穿透元件118的匹配表面之间的连接，用于制造分界面特征114、115的增强可模制材料158具有这样的线性热膨胀系数，其介于用于制造容器穿透元件118的材料的线性热膨胀系数与用于制造衬套12’的主本体13’的可模制材料153的线性热膨胀系数之间。分界面特征114、115中的至少一个可包括设置在其上的垫片122，例如聚合物O形环。在所示的实施例中，垫片122设置在分界面特征115的环形肩部124上邻近于容器穿透元件118的内表面126。垫片122适于在分界面特征115与流体连通元件（未示出）之间形成防漏密封，所述流体连通元件用于与容器10’的内部27’连通并且例如是配合件、软管、喷嘴、导管等等。应当理解的是，垫片122根据需要可设置在分界面特征115与流体连通元件之间的其它部位。垫片122可以是由有利于在两个接触表面之间形成防漏密封的材料形成的任何常规垫片。

容器穿透元件118通常是独立制造的成品并且成形以接收封闭元件（未示出），所述成品形成进入到容器10’内部27’中的开口。容器10’根据需要可包括任何数量的容器穿透元件118。如图2所示，容器穿透元件118包括在其内表面126上形成的环形肩部128，所述环形肩部128设置成邻近分界面特征115的环形肩部124。容器穿透元件118还可包括在其内表面126上形成的环形沟槽（未示出）和螺纹（未示出）中的至少一种，其适于接收流体连通元件的一部分。容器穿透元件118可由具有期望属性的任何合适材料（例如，金属）制成。

在所示的实施例中，容器10’的外壳16’大致抵靠衬套12’的主本体13’和分界面特征14’、 114的一部分。外壳16’的一部分设置在容器穿透元件18’、 118上。外壳16’通常使用纤维材料通过细丝卷绕和固化工艺来形成，该纤维材料例如为碳纤维、玻璃纤维、复合纤维和具有树脂涂层的纤维。应当理解的是，用于制成外壳16’的材料可基于用于将外壳16’设置到衬套12’上的工艺、容器10’的用途、以及要存储到容器10’中的流体属性进行选择。还应当理解的是，外壳16’根据需要可通过其它成型方法来制成。

为了制造容器10、10’，相应衬套12、12’都注射吹塑模制。应当理解的是，容器10’的衬套12’的注射吹塑模制工艺大致类似于容器10的衬套12的注射吹塑模制工艺。为了简明起见，在下文仅描述容器10’的成型。

现参考图3，容器穿透元件18’、118均设置在定位装置130上。在所示的实施例中，定位装置130是具有第一端132和第二端134的细长轴131。应当理解的是，定位装置130根据需要可具有适于任何类型容器的任何长度和直径。还应当理解的是，定位装置130根据需要可具有可调节长度和可调节直径。虽然定位装置130示出为整体式结构，但是应当理解的是，定位装置130根据需要可以是多个结构的组合体。还应当理解的是，定位装置130可以是伸缩装置，藉此使得使用定位装置130和制造容器10’的衬套12’所需的时间和空间最小化。定位装置130根据需要可由任何材料（例如，金属材料）制成。

第一端132接收在其上的适配器装置136。第一端132和适配器装置136中的至少一个与形成于容器穿透元件118的内表面126上的沟槽和螺纹中的一个协同工作，以形成大致防漏连接。然而应当理解的是，根据需要，可在适配器装置136、第一端132和容器穿透元件118的各个匹配表面之间的其它部位形成大致防漏的连接。第二端134与形成于容器穿透元件18’的内表面26’ 上的沟槽和螺纹中的一个协同工作，以形成大致防漏连接。然而应当理解的是，根据需要，可在第二端134和容器穿透元件18’的各个匹配表面之间的其它部位形成大致防漏的连接。还应当理解的是，容器穿透元件18’、118可通过任何连接方法可移除地紧固到定位装置130，所述连接方法例如带螺纹连接、燕尾槽互锁连接、球和凹口连接、锁杆连接等等。

第二端134与吹模流体源139流体连通。应当理解的是，流体根据需要可以是任何流体，例如空气。第二端134可例如通过快速连接、螺纹连接等等联接到流体源139。应当理解的是，流体源139根据需要可与定位装置130整体地形成。通道144形成在轴131中。通道144通过第二端134中的开口与流体源139流体连通。轴131包括在其中形成的多个直线间隔开的孔146环形阵列。孔146允许流体从通道144流动到定位装置130周围的环境中。在所示的实施例中，孔146具有一致的尺寸和形状，并且均匀地间隔开以有利于容器10’的衬套12’的正确膨胀。应当理解的是，孔146可具有任何尺寸和形状，并且根据需要可间隔开成例如防止可模制材料153、154、158在其中流动的尺寸和形状。替代性地，定位装置130还可包括可旋转内壁（未示出），其具有多个线性间隔开的孔（未示出）环形阵列。在第一位置，内壁的孔与定位装置130的孔146基本对齐，以允许流体从其流动。在第二位置，内壁有利于封闭孔146，藉此防止流体从其流动以及防止可模制材料153、154、158在其中流动。

在注射吹塑模制工艺期间，容器穿透元件118、18’设置在定位装置130的相应端部132、134上。随后，适配器装置136被接收在第一端132上。可选地，定位装置130的内壁旋转到第二位置，从而关闭在定位装置130的轴131中形成的孔146。之后，第一模具150（例如，匹配的金属模具）围绕定位装置130和容器穿透元件18’、118关闭，从而在其间形成腔152。于是，熔融形式的增强可模制材料154从注射器156注射到环形浇口159中且通过环形浇口159、并接着注射到第一模具150的腔152中。随后，用于制造衬套12’的主本体13’的熔融形式的可模制材料153从注射器156注射到环形浇口159中且通过环形浇口159、并接着注射到第一模具150的腔152中。之后，熔融形式的增强可模制材料158从注射器156注射到环形浇口159中且通过环形浇口159、并接着注射到第一模具150的腔152中。如图4所示的预成型坯160大致围绕容器穿透元件18’、118的一部分和定位装置130的轴131形成。预成型坯160被允许在第一模具150中冷却期望时间。应当理解的是，期望时间仅长达预成型坯160在从第一模具150移除时保持其形状所需的时间。

随后，如图5所示，第二模具170围绕预成型坯160和容器穿透元件18’、118关闭，从而将预成型坯160紧固到容器穿透元件18’、118并且在其间形成大致防漏连接。可选地，在从第一模具150移除之后且在关闭第二模具170之前，预成型坯160可被加热到期望温度。定位装置130有利于容器穿透元件18’、118在预成型坯160中的正确位置和对齐。可选地，然后定位装置130的内壁旋转到第一位置，从而使得内壁的孔与轴131的孔146基本对齐。之后，流体于是被使得从流体源139流动通过通道144并通过孔146。因此，预成型坯160被使得膨胀并且符合封闭的第二模具170的形状，并且形成衬套12’。在衬套12’达到期望形状之后，第二模具170释放成型衬套12’。适配器装置136从第一端132移除。于是，例如通过断开带螺纹连接、燕尾槽互锁连接、球和凹口连接、锁杆连接等等，定位装置130从容器穿透元件18’、118移除。

通过成型具有相应分界面特征14’、15’、114、115的容器穿透元件18’、118，容器穿透元件18’、118根据需要可具有任何形状和尺寸。由于衬套12’注射吹塑模制而成，分界面特征15’、115形成有正确密封表面，从而消除返工或附加制造工艺。此外，注射吹塑模制工艺相比于典型成型工艺是高度自动化和更有效的。注射吹塑模制工艺还允许使用PET以成型衬套12’，藉此PET相比于由其它材料成型的衬套更适于在其上接收涂层。在成型衬套12’冷却之后，模具170打开且成型衬套12’被移除。于是，通过细丝卷绕和固化工艺围绕衬套12’成型外壳16’。应当理解的是，外壳16’根据需要可通过其它成型工艺围绕衬套12’成型。

图6示出了根据本发明另一实施例的容器10’’。图6的实施例类似于图1-5的容器10、10’，不同之处将在下文描述。类似于图1-5的结构，图6包括相同的附图标记加上引号（’’）以指代类似结构。

容器10’’包括具有主本体13’’、第一分界面特征14’’和第二分界面特征15’’的中空衬套12’’。在所示的实施例中，容器10’’还包括外壳16’’。容器10’’具有大致圆柱体形状并且适于留置加压流体（未示出）。应当理解的是，容器10’’根据需要可具有任何形状，且容器10’’根据需要可包括附加层，例如屏障层、箔层、多孔可渗透层等等。加压流体可以是任何流体，例如气体（例如，氢气和氧气）、液体以及液体和气体两者。

如图所示，主本体13’’包括外层200、屏障层210和内层220。外层200大致抵靠容器10’’的外壳16’’和屏障层210。外层200可由任何可模制材料制成，例如聚乙烯、PET、乙烯-乙烯醇和聚酰胺材料。屏障层210夹在外层200和内层220之间，以防止加压流体通过主本体13’’渗透到围绕容器10’’的大气中。屏障层210可由任何可模制材料制成，例如热塑性材料（例如，乙烯-乙烯醇和聚酰胺材料）。主本体13’’的内层220大致抵靠屏障层210。内层220可由任何可模制材料制成，例如聚乙烯、PET、乙烯-乙烯醇和聚酰胺材料。应当理解的是，用于形成层200、210、220的可模制材料可基于用于制成衬套12’’的主本体13’’的工艺、容器10’’的用途、以及要存储到容器10’’中的流体属性进行选择。

分界面特征14’’、15’’围绕容器穿透元件18’’的至少一部分形成，所述容器穿透元件18’’例如为凸台、分段凸台的部件、配合件、插件等等。分界面特征14’’、15’’设置在衬套12’’的第一端20’’。分界面特征14’’、15’’由增强的可模制材料制成，例如玻璃纤维增强的热塑性材料（例如，增强的聚乙烯、PET和聚酰胺材料）。要认识到的是，为了优化分界面特征14’’、15’’和容器穿透元件18’’的匹配表面之间的连接，用于制造分界面特征14’’、15’’的增强可模制材料具有这样的线性热膨胀系数，其介于用于制造容器穿透元件18’’的材料的线性热膨胀系数与用于制造衬套12’’的主本体13’’的可模制材料的线性热膨胀系数之间。分界面特征14’’、15’’中的至少一个可包括设置在其上的垫片22’’，例如聚合物O形环。在所示的实施例中，垫片22’’设置成邻近于分界面特征15’’的环形肩部24’’和容器穿透元件18’’的内表面26’’。垫片22’’适于在分界面特征15’’与流体连通元件（未示出）之间形成防漏密封，所述流体连通元件用于与容器10’’的内部27’’连通并且例如是配合件、软管、喷嘴、导管等等。应当理解的是，垫片22’’根据需要可设置在分界面特征15’’与流体连通元件之间的其它部位。垫片22’’可以是由有利于在两个接触表面之间形成防漏密封的材料形成的任何常规垫片。

容器穿透元件18’’通常是独立制造的成品并且成形以接收封闭元件（未示出），所述成品形成进入到容器10’’内部27’’中的开口。容器10’’根据需要可包括任何数量的容器穿透元件18’’。容器穿透元件18’’包括在其内表面26’’上形成的环形肩部28’’，所述环形肩部28’’设置成邻近分界面特征15’’的环形肩部24’’。容器穿透元件18’’还可包括在其内表面26’’上形成的环形沟槽（未示出）和螺纹（未示出）中的至少一种，其适于接收流体连通元件的一部分。容器穿透元件18’’可由具有期望属性的任何合适材料（例如，金属）制成。

在所示的实施例中，容器10’’的外壳16’’大致抵靠主本体13’’的外层200和分界面特征14’’的一部分。外壳16’’的一部分设置在容器穿透元件18’’上。外壳16’’通常使用纤维材料通过细丝卷绕和固化工艺来形成，该纤维材料例如碳纤维、玻璃纤维、复合纤维和具有树脂涂层的纤维。应当理解的是，用于制成外壳16’’的材料可基于用于将外壳16’’设置到衬套12’’上的工艺、容器10’’的用途、以及要存储到容器10’’中的流体属性进行选择。还应当理解的是，外壳16’’根据需要可通过其它成型方法来制成。

图7示出了根据本发明另一实施例的容器10’’’。图7的实施例类似于图1-6的容器10、10’、10’’，不同之处将在下文描述。类似于图1-6的结构，图7包括相同的附图标记加上引号（’’’）以指代类似结构。

容器10’’’包括具有主本体13’’’、第一端20’’’和第二端110’’’的中空衬套12’’’。在所示的实施例中，容器10’’’还包括外壳16’’’。容器10’’’具有大致圆柱体形状并且适于留置加压流体（未示出）。应当理解的是，容器10’’’根据需要可具有任何形状，且容器10’’’根据需要可包括附加层，例如屏障层、箔层、多孔可渗透层等等。加压流体可以是任何流体，例如气体（例如，氢气和氧气）、液体以及液体和气体两者。

如图所示，主本体13’’’包括外层200’’’、屏障层210’’’和内层220’’’。外层200’’’大致抵靠容器10’’’的外壳16’’’和屏障层210’’’。外层200’’’可由如图8所示的可模制材料300制成，例如聚乙烯、PET、乙烯-乙烯醇和聚酰胺材料。屏障层210’’’夹在外层200’’’和内层220’’’之间，以防止加压流体通过主本体13’’’渗透到围绕容器10’’’的大气中。屏障层210’’’可由如图8所示的可模制材料310制成，例如热塑性材料（例如，乙烯-乙烯醇和聚酰胺材料）。主本体13’’’的内层220’’’大致抵靠屏障层210’’’。内层220’’’可由可模制材料300制成。应当理解的是，用于形成层200’’’、210’’’、220’’’的可模制材料300、310可基于用于制成衬套12’’’的主本体13’’’的工艺、容器10’’’的用途、以及要存储到容器10’’’中的流体属性进行选择。

第一分界面特征14’’’和第二分界面特征15’’’在衬套12’’’的第一端20’’’形成。分界面特征14’’’、15’’’围绕容器穿透元件18’’’的至少一部分形成，所述容器穿透元件18’’’ 例如为凸台、分段凸台的部件、配合件、插件等等。分界面特征14’’’、15’’’由如图8所示的增强可模制材料154’’’制成，例如玻璃纤维增强的热塑性材料（例如，增强的聚乙烯、PET和聚酰胺材料）。要认识到的是，为了优化分界面特征14’’’、15’’’和容器穿透元件18’’’的匹配表面之间的连接，用于制造分界面特征14’’’、15’’’的增强可模制材料154’’’具有这样的线性热膨胀系数，其介于用于制造容器穿透元件18’’’的材料的线性热膨胀系数与用于制造衬套12’’’的主本体13’’’的可模制材料300、310的线性热膨胀系数之间。分界面特征14’’’、15’’’中的至少一个可包括设置在其上的垫片22’’’，例如聚合物O形环。在所示的实施例中，垫片22’’’设置成邻近于分界面特征15’’’的环形肩部24’’’和容器穿透元件18’’’的内表面26’’’。垫片22’’’适于在分界面特征15’’’与流体连通元件（未示出）之间形成防漏密封，所述流体连通元件用于与容器10’’’的内部27’’’连通并且例如是配合件、软管、喷嘴、导管等等。应当理解的是，垫片22’’’根据需要可设置在分界面特征15’’’与流体连通元件之间的其它部位。垫片22’’’可以是由有利于在两个接触表面之间形成防漏密封的材料形成的任何常规垫片。

容器穿透元件18’’’通常是独立制造的成品并且成形以接收封闭元件（未示出），所述成品形成进入到容器10’’’内部27’’’中的开口。容器10’’’根据需要可包括任何数量的容器穿透元件18’’’。容器穿透元件18’’’包括在其内表面26’’’上形成的环形肩部28’’’，所述环形肩部28’’’设置成邻近分界面特征15’’’的环形肩部24’’’。容器穿透元件18’’’还可包括在其内表面26’’’上形成的环形沟槽（未示出）和螺纹（未示出）中的至少一种，其适于接收流体连通元件的一部分。容器穿透元件18’’’可由具有期望属性的任何合适材料（例如，金属）制成。

第三分界面特征114’’’和第四分界面特征115’’’在衬套12’’’的第二端110’’’形成。分界面特征114’’’、115’’’围绕容器穿透元件118’’’的至少一部分形成，所述容器穿透元件118’’’例如为凸台、分段凸台的部件、配合件、插件等等。分界面特征114’’’、115’’’由增强可模制材料158’’’制成，例如玻璃纤维增强的热塑性材料（例如，增强的聚乙烯、PET和聚酰胺材料）。要认识到的是，为了优化分界面特征114’’’、115’’’和容器穿透元件118’’’的匹配表面之间的连接，用于制造分界面特征114’’’、115’’’的增强可模制材料158’’’具有这样的线性热膨胀系数，其介于用于制造容器穿透元件118’’’的材料的线性热膨胀系数与用于制造衬套12’’’的主本体13’’’的可模制材料300、310的线性热膨胀系数之间。分界面特征114’’’、115’’’中的至少一个可包括设置在其上的垫片122’’’，例如聚合物O形环。在所示的实施例中，垫片122’’’设置在分界面特征115’’’的环形肩部124’’’上邻近于容器穿透元件118’’’的内表面126’’’。垫片122’’’适于在分界面特征115’’’与流体连通元件（未示出）之间形成防漏密封，所述流体连通元件用于与容器10’’’的内部27’’’连通并且例如是配合件、软管、喷嘴、导管等等。应当理解的是，垫片122’’’根据需要可设置在分界面特征115’’’与流体连通元件之间的其它部位。垫片122’’’可以是由有利于在两个接触表面之间形成防漏密封的材料形成的任何常规垫片。

容器穿透元件118’’’通常是独立制造的成品并且成形以接收封闭元件（未示出），所述成品形成进入到容器10’’’内部27’’’中的开口。容器10’’’根据需要可包括任何数量的容器穿透元件118’’’。容器穿透元件118’’’包括在其内表面126’’’上形成的环形肩部128’’’，所述环形肩部128’’’设置成邻近分界面特征115’’’的环形肩部124’’’。容器穿透元件118’’’还可包括在其内表面126’’’上形成的环形沟槽（未示出）和螺纹（未示出）中的至少一种，其适于接收流体连通元件的一部分。容器穿透元件118’’’可由具有期望属性的任何合适材料（例如，金属）制成。

在所示的实施例中，容器10’’’的外壳16’’’大致抵靠衬套12’’’的主本体13’’’和分界面特征14’’’、114’’的一部分。外壳16’’’的一部分设置在容器穿透元件18’’’、118’’’上。外壳16’’’通常使用纤维材料通过细丝卷绕和固化工艺来形成，该纤维材料例如为碳纤维、玻璃纤维、复合纤维和具有树脂涂层的纤维。应当理解的是，用于制成外壳16’’’的材料可基于用于将外壳16’’’设置到衬套12’’’上的工艺、容器10’’’的用途、以及要存储到容器10’’’中的流体属性进行选择。还应当理解的是，外壳16’’’根据需要可通过其它成型方法来制成。

为了制造容器10’’、10’’’，相应衬套12’’、12’’’都注射吹塑模制。应当理解的是，容器10’’的注射吹塑模制工艺大致类似于容器10’’’的注射吹塑模制工艺。为了简明起见，在下文仅描述容器10’’’的成型。

现参考图8，容器穿透元件18’’’、118’’’均设置在定位装置130’’’上。在所示的实施例中，定位装置130’’’是具有第一端132’’’和第二端134’’’的细长轴131’’’。应当理解的是，定位装置130’’’根据需要可具有适于任何类型容器的任何长度和直径。还应当理解的是，定位装置130’’’根据需要可具有可调节长度和可调节直径。虽然定位装置130’’’示出为整体式结构，但是应当理解的是，定位装置130’’’根据需要可以是多个结构的组合体。还应当理解的是，定位装置130’’’可以是伸缩装置，藉此使得使用定位装置130’’’和制造容器10’’’的衬套12’’’所需的时间和空间最小化。定位装置130’’’根据需要可由任何材料（例如，金属材料）制成。

第一端132’’’接收在其上的适配器装置136’’’。第一端132’’’和适配器装置136’’’中的至少一个与形成于容器穿透元件118’’’的内表面126’’’上的沟槽和螺纹中的一个协同工作，以形成大致防漏连接。然而应当理解的是，根据需要，可在适配器装置136’’’、第一端132’’’和容器穿透元件118’’’的各个匹配表面之间的其它部位形成大致防漏的连接。第二端134’’’与形成于容器穿透元件18’’’的内表面26’’’ 上的沟槽和螺纹中的一个协同工作，以形成大致防漏连接。然而应当理解的是，根据需要，可在第二端134’’’和容器穿透元件18’’’的各个匹配表面之间的其它部位形成大致防漏的连接。还应当理解的是，容器穿透元件18’’’、118’’’可通过任何连接方法可移除地紧固到定位装置130’’’，所述连接方法例如带螺纹连接、燕尾槽互锁连接、球和凹口连接、锁杆连接等等。

第二端134’’’与吹模流体源139’’’流体连通。应当理解的是，流体根据需要可以是任何流体，例如空气。第二端134’’’可例如通过快速连接、螺纹连接等等联接到流体源139’’’。应当理解的是，流体源139’’’根据需要可与定位装置130’’’整体地形成。通道144’’’形成在轴131’’’中。通道144’’’通过第二端134’’’中的开口与流体源139’’’流体连通。轴131’’’包括在其中形成的多个直线间隔开的孔146’’’环形阵列。孔146’’’允许流体从通道144’’’流动到定位装置130’’’周围的环境中。在所示的实施例中，孔146’’’具有一致的尺寸和形状，并且均匀地间隔开以有利于容器10’’’的衬套12’’’的正确膨胀。应当理解的是，孔146’’’可具有任何尺寸和形状，并且根据需要可间隔开成例如防止可模制材料300、310、154’’’、158’’’在其中流动的尺寸和形状。替代性地，定位装置130’’’还可包括可旋转内壁（未示出），其具有多个线性间隔开的孔（未示出）环形阵列。在第一位置，内壁的孔与定位装置130’’’的孔146’’’基本对齐，以允许流体从其流动。在第二位置，内壁有利于封闭孔146’’’，藉此防止流体从其流动以及防止可模制材料300、310、154’’’、158’’’在其中流动。

在注射吹塑模制工艺期间，容器穿透元件118’’’、18’’’设置在定位装置130’’’的相应端部132’’’、134’’’上。随后，适配器装置136’’’被接收在第一端132’’’上。可选地，定位装置130’’’的内壁旋转到第二位置，从而关闭在定位装置130’’’的轴131’’’中形成的孔146’’’。之后，第一模具150’’’（例如，匹配的金属模具）围绕定位装置130’’’和容器穿透元件18’’’、118’’’关闭，从而在其间形成腔152’’’。于是，熔融形式的增强可模制材料154’’’从注射器156’’’注射到环形浇口159’’’中且通过环形浇口159’’’、并接着注射到第一模具150’’’的腔152’’’中。随后，用于制造衬套12’’’的主本体13’’’的层200、210的熔融形式的可模制材料300从注射器156’’’注射到环形浇口159’’’中且通过环形浇口159’’’、并接着注射到第一模具150’’’邻近于注射增强可模制材料154’’’的腔152’’’中。之后，用于制造屏障层210的熔融形式的可模制材料310从注射器156’’’注射到环形浇口159’’’中且通过环形浇口159’’’、并接着注射到可模制材料300的芯部中。之后，熔融形式的增强可模制材料158’’’从注射器156’’’注射到环形浇口159’’’中且通过环形浇口159’’’、并接着注射到第一模具150’’’邻近于注射可模制材料300、310的腔152’’’中。如图9所示的预成型坯160’’’大致围绕容器穿透元件18’’’、118’’’的一部分和定位装置130’’’的轴131’’’形成。预成型坯160’’’被允许在第一模具150’’’中冷却期望时间。应当理解的是，期望时间仅长达预成型坯160’’’在从第一模具150’’’移除时保持其形状所需的时间。

随后，第二模具（未示出）围绕预成型坯160’’’和容器穿透元件18’’’、118’’’关闭，从而将预成型坯160’’’紧固到容器穿透元件18’’’、118’’’并且在其间形成大致防漏连接。可选地，在从第一模具150’’’移除之后且在关闭第二模具之前，预成型坯160’’’可被加热到期望温度。定位装置130’’’有利于容器穿透元件18’’’、118’’’在预成型坯160’’’中的正确位置和对齐。可选地，然后定位装置130’’’的内壁旋转到第一位置，从而使得内壁的孔与轴131’’’的孔146’’’基本对齐。之后，流体于是被使得从流体源139’’’流动通过通道144’’’并通过孔146’’’。因此，预成型坯160’’’被使得膨胀并且符合封闭的第二模具的形状，并且形成衬套12’’’。在衬套12’’’达到期望形状之后，第二模具释放成型衬套12’’’。适配器装置136’’’从第一端132’’’移除。于是，例如通过断开带螺纹连接、燕尾槽互锁连接、球和凹口连接、锁杆连接等等，定位装置130’’’从容器穿透元件18’’’、118’’’移除。

通过成型具有相应分界面特征14’’’、15’’’、114’’’、115’’’的容器穿透元件18’’’、118’’’，容器穿透元件18’’’、118’’’根据需要可具有任何形状和尺寸。由于衬套12’’’注射吹塑模制而成，分界面特征15’’’、115’’’形成有正确密封表面，从而消除返工或附加制造工艺。此外，注射吹塑模制工艺相比于典型成型工艺是高度自动化和更有效的。注射吹塑模制工艺还允许使用PET以成型衬套12’’’，藉此PET相比于由其它材料成型的衬套更适于在其上接收涂层。在成型衬套12’’’冷却之后，模具打开且成型衬套12’’’被移除。于是，通过细丝卷绕和固化工艺围绕衬套12’’’成型外壳16’’’。应当理解的是，外壳16’’’根据需要可通过其它成型工艺围绕衬套12’’’成型。

通过前述说明，本领域技术人员可容易地确定本发明的基本特征，且在不偏离本发明的精神和范围的前提下可作出本发明的各种变化和修改，以使之适用于各种用途和状况。

Claims

1.一种用于生产容器衬套的方法，所述方法包括以下步骤：

将预成型坯制成为中空衬套。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，第一可模制材料是增强热塑性材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二可模制材料是热塑性材料。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：将第三可模制材料注射到腔中以形成预成型坯的第三部分，其中预成型坯的第三部分大致围绕第二容器穿透元件的至少一部分。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，第三可模制材料是增强热塑性材料。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：大致围绕中空衬套形成外壳。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：在中空衬套与流体连通元件之间提供垫片，所述垫片适于在中空衬套与流体连通元件之间形成基本防漏密封。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：将第四可模制材料注射到第二可模制材料中以形成预成型坯的第四部分。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，第四可模制材料是热塑性材料。

10.一种生产容器衬套的方法，所述方法包括以下步骤：

大致围绕中空衬套形成外壳。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，第一增强可模制材料是增强热塑性材料。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，第二可模制材料是热塑性材料。

13.根据权利要求10所述的方法，还包括步骤：将第三增强可模制材料注射到腔中以形成预成型坯的第三部分，其中预成型坯的第三部分大致围绕第二容器穿透元件的至少一部分。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，第三增强可模制材料是增强热塑性材料。

15.一种用于生产容器衬套的方法，所述方法包括以下步骤：

将第三可模制材料注射到第二可模制材料的芯部中；以及

将预成型坯制成为中空衬套。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，第一可模制材料是增强热塑性材料。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，第二可模制材料是热塑性材料。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，第三可模制材料是热塑性材料。

19.根据权利要求15所述的方法，还包括步骤：将第四可模制材料注射到腔中以形成预成型坯的第三部分，其中预成型坯的第三部分大致围绕第二容器穿透元件的至少一部分。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，第四可模制材料是增强热塑性材料。