CN109476230A - 用于车辆的高压容器 - Google Patents

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Abstract

本发明具有这样的结构，其中由于塑料密封构件通过热粘合与塑料衬垫结合而在塑料衬垫和塑料密封构件之间不会出现间隙，因此，完全阻止高压气体泄漏到塑料衬垫和塑料密封构件之间的间隙。此外，由于由相同材料制成的塑料衬垫和塑料密封构件通过热粘合相互结合，因此不需要使用常规的下紧固构件，并且进一步地，不需要使用橡胶密封构件来保持气密性，从而促进了通过减少部件数量、重量、成本和工时来提高生产率。

Description

用于车辆的高压容器
技术领域
本发明总体涉及一种用于车辆的高压容器。更具体地，本发明涉及一种用于车辆的高压容器，从而防止容器中的高压气体通过塑料衬垫和金属喷嘴凸台之间的间隙泄漏到外部。
背景技术
通常，压缩天然气(CNG)车辆或氢燃料电池车辆包括安装在其中的高压容器，通过该高压容器对处于蒸发状态的燃料进行增压并储存。
高压容器包括塑料衬垫、覆盖塑料衬垫的复合材料层和金属喷嘴凸台。为了减轻重量，塑料衬垫由例如高密度聚乙烯、聚丙烯或聚酯树脂的塑料材料制成，通过将混合碳纤维或玻璃纤维与用于保持强度的诸如环氧树脂的聚合物树脂来制成的复合材料层与塑料衬垫结合以覆盖塑料衬垫的表面，并且喷嘴凸台由金属材料制成，以便和由该金属材料所制成的调节器或阀(下文中，称为阀)牢固地结合。
同时，由于塑料衬垫和金属喷嘴凸台是由不同材料制成的，因此不能使用粘合剂以使塑料衬垫和金属喷嘴结合。因此，保持塑料衬垫和金属喷嘴凸台之间的气密性是决定高压容器的性能和稳定性的重要议题。
高压容器中的压力通常是700ba的高压，并且当塑料衬垫和金属喷嘴凸台之间的气密性降低时，存储在高压容器中的高压气体泄漏到外部，特别是高压气体使喷嘴凸台与塑料衬垫分开，这可能会造成事故。
如图1中所示，根据示出在其上塑料衬垫和喷嘴凸台相互结合的部分的常规高压容器，塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2被配置成通过注塑成型相互结合。即，当先前制成的金属喷嘴凸台2放入注塑模具中之后注塑成型塑料衬垫1时，塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2相互结合。
由于注塑结合的特点，由不同材料制成的塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2不能相互完全地结合，并且因此，塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2之间出现微小的间隙。
当塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2之间存在间隙时，容器中的高压气体通过塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2之间的间隙泄漏到外部。
因此，根据常规的高压容器，另外制造的下紧固构件3被配置成与金属喷嘴凸台2结合，以去除塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2之间的间隙。
下紧固构件3用于将塑料衬垫1的端部压向金属喷嘴凸台2，以使塑料衬垫与金属喷嘴凸台紧密接触。
下紧固件构件3由金属材料制成，以便被牢固地紧固至金属喷嘴凸台2，并且通常拧紧至金属喷嘴凸台。
然而，由于塑料衬垫1和金属下紧固构件3分别由不同材料制成，所以在塑料衬垫1和下紧固构件3之间出现间隙，并且容器中的高压气体通过塑料衬垫1和下紧固构件3之间的间隙且通过塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2之间的间隙泄露到塑料衬垫1的外部。
为了防止这种情况，可将橡胶密封构件4(O形密封圈)与下紧固构件3结合，以去除塑料衬垫1和下紧固构件3之间的间隙。
然而，当橡胶密封构件4被高压气体持续加压时，其耐久性迅速降低，因此，不能完全防止高压气体泄漏到外部。
此外，橡胶密封构件4的寿命通常为四至五年的短暂时期，尤其是，当高压气体的压力持续施加至橡胶密封构件时，橡胶密封构件4的寿命进一步缩短。此外，由于其中安装有高压容器的车辆的寿命长于密封构件4的寿命，因此，由于密封构件4的耐久性降低，需要定期更换高压容器。
也就是说，在常规高压容器的结构中，下紧固构件3和密封构件4用于去除由不同材料制成的塑料衬垫1和金属喷嘴凸台2之间的间隙，由此，组件的数量、重量、成本和工时增加。具体地，由于密封构件4是由使用寿命短的橡胶材料制成的，因此，当密封构件4的耐久性降低时，容器中的高压气体仍然泄漏到外部，并且由于密封构件4耐久性降低，需要定期更换高压容器。
图1中示出的未描述的附图标记5和附图标记6分别是复合材料层和上紧固构件。
登记号为20-0372069的韩国实用新型作为相关的常规技术。
前述内容仅旨在帮助理解本发明的背景，并不意味着本发明落入本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
发明内容
本发明是考虑到现有技术中出现的上述问题而做出的，并且本发明的目的是提供一种用于车辆的高压容器，由此改进塑料衬垫和金属喷嘴凸台之间的气密结构，以便从根本上防止容器中的高压气体泄漏到塑料衬垫的外部。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于车辆的高压容器，该高压容器包括：塑料衬垫，包括设置在其上的通孔；塑料密封构件，其一部分位于通孔中，其剩余的部分与塑料衬垫重叠，其中与塑料衬垫重叠的部分通过热粘合与塑料衬垫结合；以及金属喷嘴凸台，与塑料密封构件结合，以覆盖塑料密封构件与塑料衬垫重叠的部分。
塑料衬垫可由塑料树脂通过吹塑成型制成，并且在塑料衬垫的吹塑成型期间可通过热粘合与塑料密封构件结合。
塑料密封构件可包括：圆柱形部分，位于塑料衬垫的通孔中并沿塑料衬垫的外侧方向突出；和圆板形的翼部分，设置成弯曲以对应塑料衬垫的形状，同时从圆柱形部分的端部沿径向延伸，并且翼部分的预定部段可通过热粘合与塑料衬垫的外表面结合。
翼部分可以包括设置在翼部分的端部上以朝向圆柱形部分的突出方向倾斜的倾斜部分，其中翼部分的倾斜部分可设置成具有与塑料衬垫的倾斜部分相同的形状，并且翼部分的倾斜部分和塑料衬垫的倾斜部分可通过热粘合相互结合。
金属喷嘴凸台可包括：凸缘部分，与塑料密封构件的翼部分结合以覆盖其翼部分；以及凸台部分，从凸缘部分沿塑料密封构件的圆柱形部分的纵向方向延伸，其中凸台部分可包括设置在其内周向表面上的螺纹以便与阀接合。
金属喷嘴凸台的凸缘部分可设置成比塑料密封构件的翼部分长，以便与翼部分结合，使得凸缘部分完全覆盖翼部分。
塑料密封构件的圆柱形部分可设置成向上延伸到设置在金属喷嘴凸台的凸台部分上的螺纹，使得圆柱形部分和螺纹相互连接。
高压容器可进一步包括：复合材料层，与塑料衬垫和金属喷嘴凸台结合，以覆盖塑料衬垫和金属喷嘴凸台；以及阀，通过被***金属喷嘴凸台的凸台部分而拧紧至该凸台部分。
阀的前端可设置成***到塑料密封构件的圆柱形部分的内侧，并且位于圆柱形部分的内侧上的阀的前端部分可包括结合在其上的多个阀O形密封圈，以保持阀和圆柱形部分之间的气密性。
塑料衬垫和塑料密封构件仅通过热粘合相互结合，不另外包括紧固构件和橡胶密封构件。
本发明具有这样的结构，其中由于塑料密封构件通过热粘合与塑料衬垫结合而在塑料衬垫和塑料密封构件之间不会出现间隙，因此，完全阻止高压气体泄漏到塑料衬垫和塑料密封构件之间的间隙。
此外，由于由相同材料制成的塑料衬垫和塑料密封构件通过热粘合相互结合，因此，不需要使用常规的下紧固构件，并且进一步地，不需要使用橡胶密封构件来保持气密性，从而促进了通过减少部件数量、重量、成本和工时来提高生产率。
附图说明
图1是示出了在常规的高压容器中塑料衬垫和金属喷嘴凸台的结合部分的纵向截面图；
图2是根据本发明的高压容器的透视图；
图3是图2的分解透视图；
图4是图2的纵向截面图；以及
图5是图4中的金属喷嘴凸台的结合部分的放大视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例的用于车辆的高压容器。
如图2至图5中所示，根据本发明的用于车辆的高压容器包括：塑料衬垫10，包括设置在其上的通孔11；塑料密封构件20，其一部分位于通孔11中，其剩余的部分与塑料衬垫10重叠，其中与塑料衬垫10重叠的部分通过热粘合与塑料衬垫10结合；金属喷嘴凸台30，与塑料密封构件20结合，以覆盖塑料密封构件20与塑料衬垫10重叠的部分；复合材料层40，与塑料衬垫10和金属喷嘴凸台30结合，以覆盖塑料衬垫和金属喷嘴凸台；以及阀50，拧紧至金属喷嘴凸台30。
为了减轻重量，塑料衬垫10由例如高密度聚乙烯、聚丙烯或聚酯树脂的塑料材料通过吹塑成型整体制成。
优选地，塑料密封构件20的材料与塑料衬垫10的材料相同并通过注塑成型来制造，并且在塑料衬垫10的吹塑成型期间，塑料密封构件20通过热粘合与塑料衬垫10结合。
当由相同材料制成的塑料衬垫10和塑料密封构件20通过热粘合而相互结合时，塑料衬垫10和塑料密封构件20相互完全结合，从而不用防止它们之间的间隙。因此，可完全防止高压气体泄漏到塑料衬垫10和塑料密封构件20之间的间隙。
此外，由于由相同材料制成的塑料衬垫10和塑料密封构件20通过热粘合相互结合，因此，不需要使用常规的下紧固构件3，并且进一步地，不需要使用橡胶密封构件4来保持气密性，从而促进了通过减少部件数量、重量、成本和工时来提高生产率。
金属喷嘴凸台30是由金属制成的，其与塑料衬垫10和塑料密封构件20的材料不同，以便与金属所制成的阀50牢固地结合。
如图5中所示，金属喷嘴凸台30拧紧至塑料密封构件20(M1)，并且在这种情况下，面向塑料衬垫10的金属喷嘴凸台的下表面的大部分与塑料接触密封构件20接触，并且金属喷嘴凸台的下表面仅有一部分与塑料衬垫10接触。
尽管由不同材料制成的金属喷嘴凸台30和塑料衬垫10之间、以及由不同材料制成的金属喷嘴凸台30和塑料密封构件20之间可能出现微小的间隙，但间隙不会直接与高压容器的内部连通。
也就是说，金属喷嘴凸台30和塑料衬垫10之间的间隙、以及金属喷嘴凸台30和塑料密封构件20之间的间隙仅通过塑料衬垫10和塑料密封构件20之间的间隙与高压容器的内部连通。
然而，根据本发明的实施例，由相同材料制成的塑料衬垫10和塑料密封构件20是通过热粘合而相互完全结合的，从而不用防止间隙。因此，金属喷嘴凸台30和塑料衬垫10之间的间隙、以及金属喷嘴凸台30和塑料密封构件20之间的间隙由于塑料衬垫10和塑料密封构件20通过热粘合相互结合而被阻塞，使得间隙不直接与高压容器的内部连通。因此，从根本上防止存储在高压容器中的高压气体泄漏到外部。
通过将碳纤维或玻璃纤维和诸如环氧树脂的聚合物树脂混合以用于保持强度而制成的复合材料层40与塑料衬垫10和喷嘴凸台30结合以覆盖塑料衬垫10和喷嘴凸台30的表面。
由金属材料制成的阀50通过拧紧至喷嘴凸台50而与其结合。
塑料密封构件20包括：圆柱形部分21，位于塑料衬垫10的通孔11中并沿塑料衬垫10的外侧方向突出；和圆板形的翼部分22，设置成弯曲以对应塑料衬垫10的形状，同时从圆柱形部分21的端部沿径向延伸，并且翼部分22的预定部段通过热粘合与塑料衬垫10的外表面结合。
翼部分22包括弯曲地形成以具有波浪形状的弯曲部分22a、沿水平方向延伸的水平部分22b、以及设置在水平部分22b上以朝向圆柱形部分21的突出方向倾斜的倾斜部分22c。
翼部分22的倾斜部分22c设置成具有与塑料衬垫10的倾斜部分12相同的形状，并且倾斜部分22c和倾斜部分12通过热粘合相互结合。
如前所述，塑料衬垫10是吹塑成型的，并且在吹塑成型的过程中通过热粘合与塑料密封构件20结合。塑料密封构件20与塑料衬垫10通过热粘合而结合的部分是翼部分22，其中，翼部分22的弯曲部分22a因其弯曲形状而结合力弱，并且支撑力较弱的水平部分22b可能会因热粘合期间出现的压力而变形。因此，优选地，结合力强并能充分承受热粘合期间出现的压力的倾斜部分22c通过热粘合与塑料衬垫10的倾斜部分12结合。
金属喷嘴凸台30包括：凸缘部分31，与塑料密封构件20的翼部分22结合以覆盖塑料密封构件20的翼部分22；以及凸台部分32，从凸缘部分31沿塑料密封构件20的圆柱形部分21的纵向方向延伸，其中凸台部分32包括设置在其内周向表面上的螺纹32a，以便与阀50接合，并且因此，与阀50的螺纹51接合。
金属喷嘴凸台30的凸缘部分31设置成比塑料密封构件20的翼部分22长，以与翼部分22结合，使得凸缘部分完全覆盖翼部分。因此，通过对金属喷嘴凸台30的凸缘部分31施加力，塑料密封构件20的翼部分22完全与塑料衬垫10紧密接触，以便保持与塑料衬垫更稳定的结合力并充分承受储存在容器中的高压气体的压力。
优选地，凸缘部分31的长度被配置成比翼部分22的长度长大约30％至80％，但不限制于此。
优选地，塑料密封构件20的圆柱形部分21设置成向上延伸到设置在金属喷嘴凸台30的凸台部分32上的螺纹32a，使得圆柱形部分21和螺纹32a相互结合。
也就是说，去除圆柱形部分21的端部与螺纹32a之间的间隙，以保持塑料密封构件20的固定结合力，并且尤其是最大程度地防止气体泄漏。
阀50***到凸台部分32中以拧紧至凸台部分32。在这种情况下，阀50的前端被设置成***塑料密封构件20的圆柱形部分21的内侧，位于圆柱形部分21的内侧上的阀50的前端部分包括结合在前端部分上的多个阀O形密封圈60，以保持阀和圆柱形部分21之间的气密性。
每个阀O形密封圈60的材料为橡胶，并且防止容器中的高压气体通过塑料密封构件20的圆柱形部分21和阀50之间的间隙泄漏。当阀O形密封圈由于使用而耐久性降低时，在将阀50与凸台部分32分离之后，仅需要将阀O形密封圈60替换为新的阀O形密封圈。
根据以上描述的实施例，本发明具有这样的结构，其中由于塑料密封构件20通过热粘合与塑料衬垫10结合而在塑料衬垫10和塑料密封构件20之间不会出现间隙，因此，完全阻止高压气体泄漏到塑料衬垫10和塑料密封构件20之间的间隙。
此外，由于由相同材料制成的塑料衬垫10和塑料密封构件20通过热粘合来相互结合，因此不需要使用常规的下紧固构件3，并且进一步地，不需要使用橡胶密封构件4来保持气密性，从而促进了通过减少部件的数量、重量、成本和工时来提高生产率。
尽管出于说明性目的而描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加及替换。
<附图中的附图标记的说明>
10：塑料衬垫 11：通孔
12：倾斜部分 20：塑料密封构件
21：圆柱形部分 22：翼部分
30：金属喷嘴凸台 31：凸缘部分
32：凸台部分 40：复合材料层
50：阀 60：阀O形密封圈

Claims (10)

1.一种用于车辆的高压容器，所述高压容器包括：
塑料衬垫，包括设置在所述塑料衬垫上的通孔；
塑料密封构件，所述塑料密封构件的一部分位于所述通孔中，所述塑料密封构件的剩余的部分与所述塑料衬垫重叠，其中与所述塑料衬垫重叠的所述部分通过热粘合与所述塑料衬垫结合；以及
金属喷嘴凸台，与所述塑料密封构件结合，以覆盖所述塑料密封构件与所述塑料衬垫重叠的所述部分。
2.根据权利要求1所述的高压容器，其中所述塑料衬垫由塑料树脂通过吹塑成型制成，并且在所述塑料衬垫的吹塑成型期间通过所述热粘合与所述塑料密封构件结合。
3.根据权利要求1所述的高压容器，其中所述塑料密封构件包括：
圆柱形部分，位于所述塑料衬垫的所述通孔中并沿所述塑料衬垫的外侧方向突出；和
圆板形的翼部分，设置成弯曲以对应所述塑料衬垫的形状，同时从所述圆柱形部分的端部沿径向延伸，并且所述翼部分的预定部段通过所述热粘合与所述塑料衬垫的外表面结合。
4.根据权利要求3所述的高压容器，其中所述翼部分包括设置在所述翼部分的端部上以朝向所述圆柱形部分的突出方向倾斜的倾斜部分，
其中所述翼部分的所述倾斜部分被设置成具有与所述塑料衬垫的倾斜部分相同的形状，并且
所述翼部分的所述倾斜部分和所述塑料衬垫的所述倾斜部分通过热粘合相互结合。
5.根据权利要求3所述的高压容器，其中所述金属喷嘴凸台包括：
凸缘部分，与所述塑料密封构件的所述翼部分结合以覆盖所述塑料密封构件的所述翼部分，以及
凸台部分，从所述凸缘部分沿所述塑料密封构件的所述圆柱形部分的纵向方向延伸，
其中所述凸台部分包括设置在所述凸台部分的内周向表面上的螺纹以便与阀接合。
6.根据权利要求5所述的高压容器，其中所述金属喷嘴凸台的所述凸缘部分设置成比所述塑料密封构件的所述翼部分长，以与所述翼部分结合，使得所述凸缘部分完全覆盖所述翼部分。
7.根据权利要求5所述的高压容器，其中所述塑料密封构件的所述圆柱形部分设置成向上延伸到设置在所述金属喷嘴凸台的所述凸台部分上的所述螺纹，使得所述圆柱形部分和所述螺纹相互连接。
8.根据权利要求5的所述的高压容器，进一步包括：
复合材料层，与所述塑料衬垫和所述金属喷嘴凸台结合，以覆盖所述塑料衬垫和所述金属喷嘴凸台；以及
所述阀，通过被***所述金属喷嘴凸台的所述凸台部分中而拧紧至所述金属喷嘴凸台的所述凸台部分。
9.根据权利要求8所述的高压容器，其中所述阀的前端设置成***到所述塑料密封构件的所述圆柱形部分的内侧，并且位于所述圆柱形部分的所述内侧上的所述阀的前端部分包括结合在所述前端部分上的多个阀O形密封圈，以保持所述阀和所述圆柱形部分之间的气密性。
10.根据权利要求1所述的高压容器，其中所述塑料衬垫和所述塑料密封构件仅通过所述热粘合相互结合，不另外包括紧固构件和橡胶密封构件。
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