CN111094834A - 小型的缸安装件 - Google Patents

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Abstract

一种安装件(14)被构造成用于附接至压力容器(10)的颈部(22)，该压力容器具有大致筒形的本体，该本体具有一直径(D)。安装件(14)包括中央板(26)、第一凸缘和第二凸缘(28)、第一振动隔离器和第二振动隔离器(18)以及保持器(20)。中央板(26)具有近似等于或小于直径(D)的高度(H)和宽度(W)，并且具有孔(24)。第一凸缘和第二凸缘(28)位于中央板(26)的相反的第一侧和第二侧处、定向成大致垂直于中央板(26)、并且构造成朝向本体延伸。第一振动隔离器(18)构造成用于附接至第一凸缘(28)。第二振动隔离器(18)构造成用于附接至第二凸缘(28)。保持器(20)构造成附接在孔(24)附近，并且构造成接纳颈部(22)的一部分。

Description

小型的缸安装件
背景技术
本公开总体上涉及流体储存件，并且具体地涉及用于流体容纳缸的安装支架、以及用于使用流体容纳缸的凸台来安装该流体容纳缸的方法。特别合适的流体容纳缸是压力容器。典型的压力容器包括承受负载的外部壳体和流体不可渗透的内衬。
合适的压力容器壳体材料包括金属，例如钢；或复合材料，所述复合材料可以包括通过热固性或热塑性树脂结合在一起的经缠绕的玻璃纤维丝或其他合成丝的层压层。纤维可以是玻璃纤维、芳族聚酰胺、碳、石墨或任何其他通常已知的纤维增强材料。树脂材料可以是环氧树脂、聚酯、乙烯基酯、热塑性塑料、或者能够提供纤维与纤维之间的结合、纤维层与层之间的结合、以及使用该容器的特定应用所需的抗碎裂性的任何其他合适的树脂材料。在题为“Filament Winding Process and Apparatus(丝缠绕过程和设备)”的美国专利No.4,838,971中公开了与示例性压力容器的形成有关的细节，该美国专利通过引用并入本文。
在复合壳体内通常设置有弹性体或其他非金属的弹性内衬或囊状部，以对该容器进行密封并防止内部流体接触复合材料。内衬可以通过压缩模制、吹塑模制、注射模制或任何其他通常已知的技术来制造。替代性地，内衬可以由其他材料制成，所述其他材料包括钢、铝、镍、钛、铂、金、银、不锈钢及其任何合金。这些材料通常可以被表征为具有高的弹性模量。在一个实施方式中，内衬由经吹塑模制的高密度聚乙烯(HDPE)形成。
容器的复合结构提供了许多优点，例如重量轻、以及抗腐蚀、抗疲劳和抗灾难性故障。这些属性至少部分归因于增强纤维或丝的高的比强度。这种复合容器通常被用于在压力下容纳各种流体，这些流体例如比方说为氢、氧、天然气、氮、甲烷、丙烷、和火箭燃料或其他燃料。通常，压力容器可以具有任何尺寸或构型。例如，容器可以是重的或轻的、单次使用的(即一次性的)、可重复使用的、承受高压(例如，大于50psi)、承受低压(例如，小于50psi)、或用于在高温或低温下存储流体。在题为“Pressure vessel with damagemitigating system(具有损害减轻***的压力容器)”的美国专利No.5,476,189中提出了与压力容器有关的描述，该美国专利通过引用并入本文。
具有上述特征的复合压力容器最初是为飞行器和航空航天应用而研发的，这主要是因为此类运载工具中的严格的重量限制。然而，由于压缩天然气(CNG)已变得被更广泛地用在诸如汽车和轿车之类的地面运载工具中，因此，复合压力容器已变得被更广泛地使用。从强度和封装效率两者的角度来看，压力容器的结构要求是使得具有圆形端部的大致筒形形状为高度期望的形状因数。然而，圆形形状会使得将这种压力容器固定到运载工具变得困难。
压缩气体的气缸的颈部提供了适于通过套环或类似的装置进行附接的结构突出部。某些已知的设计使用该特征件来固定气缸。然而，这种设计具有许多缺点。一些设计对未对准的处理不佳，并且这些设计在未对准的情况下会在颈部结构上施加显著的应力。其他设计不能充分地固定颈部，因此存在在某些情况下所述缸可能会从安装件拆离的风险。而且，在某些情况下，缸可以绕该缸的主轴线旋转，从而将应力施加在连接线或其他所附接的硬件上。另外，许多设计具有在有限的封装件中为流体容纳缸的本体相应地留下的可用体积很小的空间要求。
发明内容
一方面，安装件构造成用于附接至压力容器的颈部，该压力容器具有大致筒形的本体，该本体具有一直径。该安装件包括中央板、第一凸缘、第二凸缘、第一振动隔离器、第二振动隔离器和保持器。该中央板具有：近似等于或小于所述直径的高度、近似等于或小于所述直径的宽度、以及穿过该中央板的孔。第一凸缘位于中央板的第一侧处，第一凸缘被定向成大致垂直于中央板并且被构造成朝向所述本体延伸。第二凸缘位于中央板的与所述第一侧相反的第二侧处，第二凸缘被定向成大致垂直于中央板并且大致平行于第一凸缘，第二凸缘构被造成朝向所述本体延伸。第一振动隔离器构造成用于附接至第一凸缘。第二振动隔离器构造成用于附接至第二凸缘。保持器构造成附接在所述孔附近，并且构造成接纳压力容器的颈部的一部分。
在另一方面，描述了压力容器与安装件的组件。压力容器包括具有一直径和一长度的大致筒形的本体、以及颈部。安装件包括中央板、第一凸缘和第二凸缘。中央板具有穿过该中央板的孔，该孔被构造成接纳压力容器的颈部的一部分。第一凸缘位于中央板的第一侧处并且朝向所述本体延伸。第二凸缘位于中央板的与所述第一侧相反的第二侧处并且朝向所述本体延伸。所述组件占据不超出由所述长度、等于所述直径的宽度和等于所述直径的高度所限定的矩形棱柱空间。
本公开在其以设备或方法形式的各种组合中也可以通过以下列出的项目来表征：
1.一种安装件，所述安装件被构造成用于附接至压力容器的颈部，所述压力容器具有大致筒形的本体，所述本体具有一直径，所述安装件包括：
中央板，所述中央板具有近似等于或小于所述直径的高度，所述中央板具有近似等于或小于所述直径的宽度，并且所述中央板具有穿过所述中央板的孔；
第一凸缘，所述第一凸缘位于所述中央板的第一侧处，所述第一凸缘被定向成大致垂直于所述中央板并且被构造成朝向所述本体延伸；
第二凸缘，所述第二凸缘位于所述中央板的与所述第一侧相反的第二侧处，所述第二凸缘被定向成大致垂直于所述中央板并且大致平行于所述第一凸缘，所述第二凸缘被构造成朝向所述本体延伸；
第一振动隔离器，所述第一振动隔离器构造成用于附接至所述第一凸缘；
第二振动隔离器，所述第二振动隔离器构造成用于附接至所述第二凸缘；以及
保持器，所述保持器被构造成用于附接在所述孔附近，并且被构造成接纳所述压力容器的所述颈部的一部分。
2.根据项目1所述的安装件，其中，所述中央板具有与所述第一凸缘和所述第二凸缘中的至少一者邻接的切口部分。
3.根据项目2所述的安装件，其中，所述切口部分不与所述孔邻接。
4.根据项目1至3中的任一项所述的安装件，其中，所述中央板是大致平坦的。
5.根据项目1至4中的任一项所述的安装件，其中，所述第一凸缘包括穿过所述第一凸缘的第二孔。
6.根据项目5所述的安装件，其中，所述第一振动隔离器在所述第二孔处连接至所述第一凸缘。
7.根据项目6所述的安装件，其中，所述第一振动隔离器包括与所述第二孔一致的第三孔。
8.根据项目1至7中的任一项所述的安装件，其中，所述保持器是环形的。
9.根据项目1至8中的任一项所述的安装件，其中，所述保持器包括被构造成与所述颈部配合作用的卡扣式特征件。
10.一种压力容器与安装件的组件，所述组件包括：
所述压力容器，所述压力容器包括：
具有一直径和一长度的大致筒形的本体；和
颈部；以及
所述安装件，所述安装件包括：
中央板，所述中央板具有穿过所述中央板的孔，所述孔构造成接纳所述压力容器的所述颈部的一部分；
第一凸缘，所述第一凸缘位于所述中央板的第一侧处并朝向所述本体延伸；
第二凸缘，所述第二凸缘位于所述中央板的与所述第一侧相反的第二侧处并朝向所述本体延伸；
其中，所述组件占据不超出由所述长度、等于所述直径的宽度和等于所述直径的高度所限定的矩形棱柱空间。
11.根据项目10所述的组件，还包括：
第一振动隔离器，所述第一振动隔离器设置在所述第一凸缘上；以及
第二振动隔离器，所述第二振动隔离器设置在所述第二凸缘上。
12.根据项目10至11中的任一项所述的组件，还包括保持器，所述保持器被设置在所述孔附近，并且被构造成在所述组件中将所述压力容器与所述安装件保持在一起。
13.根据项目12所述的组件，其中，所述保持器是环形的。
14.根据项目13所述的组件，其中，所述保持器包括被构造成与所述颈部配合作用的卡扣式特征件。
15.根据项目10至14中的任一项所述的组件，其中，所述中央板具有与所述第一凸缘和所述第二凸缘中的至少一者邻接的切口部分。
16.根据项目15所述的组件，其中，所述切口部分不与所述孔邻接。
17.根据项目10至16中的任一项所述的组件，其中，所述中央板是大致平坦的。
18.根据项目10至17中的任一项所述的组件，其中，所述第一凸缘包括穿过所述第一凸缘的第二孔。
19.根据项目18所述的组件，还包括在所述第二孔处连接至所述第一凸缘的振动隔离器。
20.根据项目19所述的组件，其中，所述振动隔离器包括与所述第二孔一致的第三孔。
提供本发明内容概述以简化形式来介绍概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。该概述不旨在标识所公开或所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在描述所公开或所要求保护的主题的每个所公开的实施方式或每个实现方式。此外，该概述不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。随着本说明书的进行，许多其他新颖的优点、特征和关系将变得明显。随后的附图和描述更具体地举例说明了实施方式。
附图说明
将参考所附附图进一步解释所公开的主题，在附图中，贯穿若干视图，相似的结构或***元件由相似的附图标记来表示。
图1是压力容器的局部立体图，该压力容器具有与该压力容器相附接的小型的缸安装件的示例性实施方式。
图2是图1的压力容器和安装件的处于分解构型的局部立体图。
图3是图1的压力容器与安装件的组件的端视图。
图3A是压力容器与安装件的组件的局部俯视图。
图3B是压力容器与安装件的组件的局部侧视图。
尽管以上标识的附图阐述了所公开主题的一个或多个实施方式，但是也可以设想到其他实施方式，如本公开中所指出的。在所有情况下，本公开通过代表而非限制的方式提出了所公开的主题。应当理解，本领域技术人员可以设计出落入本公开的原理范围内的许多其他修改和实施方式。
附图可能未按比例绘制。特别地，为了清楚起见，一些特征可以相对于其他特征被放大。此外，在使用诸如上方、下方、上、下、顶部、底部、侧、右、左等之类的术语时，应当理解，仅出于易于理解本说明书的目的而使用它们。可以预期以其他方式定向这些结构。
具体实施方式
在此通过参引完全并入本文的出自Eihusen等人的题为“Method and apparatusfor mounting a fluid containment cylinder(用于安装流体容纳缸的方法和设备)”的美国专利No.6,986,490描述了一种现有技术的容器固定方法和设备，该方法和设备提供了对压力容器进行牢固地固定以抵抗轴向的和旋转的运动，同时使得该压力容器的安装结构件能够适应一定程度的未对准而不会使该压力容器的颈部过度地承受应力。但是，压力容器通常安装在具有有限的空间的位置中，例如运载工具中。在这样的位置，延伸的颈部306、框架302、支承件310和固定套环320需要宝贵的空间。
具有带圆顶形端部的大致筒形形状的压力容器非常适于流体的高压容纳。但是，这种形状在体积的使用方面并不是最有效的，因为标准的安装方法通常会耗用压力容器的圆周周围的空间(例如，当使用围绕缸本体的带时)或耗用缸的端部处的空间(例如在使用凸台安装方法的情况下，在该方法中，安装结构被附接至容器凸台的长度部并从该容器凸台的长度部延伸)。由于压力容器通常不是制成大致矩形的形状，因此圆顶形端部在缸的半球形端部附近留下未使用的空间。
当前的构思是使用大致局限于该未使用的空间的安装结构。所公开的支架利用可商购的振动隔离器而被安装到运载工具结构。这些隔离器可保护压力容器免受运载工具的振动，并还吸收缸在压力下的轴向增长。安装支架还可以由弹簧钢制成，以吸收增加的轴向运动。在所示的实施方式中，支架通过卡扣保持环附接到凸台的外部。然而，也可以使用其他附接机构，例如带螺纹的螺母和凸缘螺栓。而且，可以添加防旋转特征件，包括例如：带键的凸台与支架的组件、组装后的带桩的接合部、被压缩的防旋转垫圈、螺栓凸缘样式、或匹配的钻具与螺栓孔的组件。
附图示出了构造成用于与筒形的压力容器组装的小型(low-profile)的缸安装件的示例性实施方式。在示例性实施方式中，安装件与压力容器的组件占据不超出具有在压力容器10的端部之间沿着纵向轴线12限定的长度的矩形棱柱的空间或体积。矩形棱柱的相同的宽度和高度由筒形的压力容器10的直径限定。如图1至图3B中所示，示例性实施方式中的安装件14包括支架16、振动隔离器18和保持器20，该保持器构造成用于附接至压力容器10的颈部22，例如比方说凸台的颈部部分。
如图1和图2所示，通过使压力容器10的颈部22的至少一部分穿过支架16的孔24而将安装件14的支架16附接至压力容器10。这得到了图1中所示的支架16与压力容器10的组装构型。然后，将保持器20定位在颈部22上以将支架16附接至颈部22。在示例性实施方式中，保持器20以弹性聚合物保持环的形式提供，所述弹性聚合物保持环具有环形形状以及构造成用于与颈部22和/或孔24上的互补结构配合作用的卡扣式特征部。
在示例性实施方式中，在定向成大致正交于纵向轴线12的大致平坦的板26上设置有支架16的中央孔24。凸缘28以相对于板26大致正交的方式沿朝向压力容器10的本体的方向延伸。凸缘(多个凸缘)可以用标记28a来标识，而下凸缘(多个下凸缘)可以用标记28b来标识。在示例性实施方式中，凸缘28设置有构造成用于振动隔离器18的安装的附接机构30。在示例性实施方式中，每个附接机构30是构造成用于与相应的振动隔离器18以卡扣配合的方式接合的孔。在所示的实施方式中，支架16包括切口部分32，该切口部分32从板26和凸缘28的部分去除材料。因此，可以实现支架16的材料节省和重量减轻。可以设想的是，这样的切口部分可以被定形状并定位成不同于所示的那样。然而，应当认识到，在支架16的强度与用于形成支架16所使用的材料的构型和量之间将进行折衷。
在示例性实施方式中，每个振动隔离器18包括孔34，该孔34与凸缘28上的附接机构30沿着***轴线36是一致的。因此，例如，压力容器10与安装件14的完全连接的组件38可以经由附接机构30连接至诸如运载工具的框架之类的另一结构。例如，可以将螺栓或其他紧固件***穿过孔30、34，以将安装件14以及因此相应的压力容器10在凸缘28处附接到其他结构。如附图所示，组件38仅占据由压力容器10的长度、宽度和高度(例如，直径D)限定的矩形棱柱的空间R。因此，安装件14提供了小型的装置(low profile means)，通过该小型的装置将压力容器10在有限量的空间中附接到其他结构。
在示例性实施方式中，每个振动隔离器18例如由诸如橡胶或聚合物之类的弹性的可压缩材料制成。在示例性实施方式中，振动隔离器18吸收来自于与凸缘28附接的运载工具的振动，从而对这种振动进行阻尼以将压力容器10与该振动隔离。此外，由于振动隔离器18的可压缩性，振动隔离器18还可以吸收压力容器10沿纵向轴线12的一些轴向增长和/或移位、以及绕该轴线12的略微旋转移位。
在示例性实施方式中，例如支架16由耐用且坚固的金属材料形成，所述金属材料比如为钢或铝。当设想将安装件14与特别长的压力容器10一起使用时，支架16可以由弹簧钢形成，以对压力容器10相对于该安装件在凸缘28的附接机构30处所附接的结构的移位进行进一步偏转或吸收。
尽管公开了用于将支架16保持在压力容器10的颈部22上的卡扣保持环20，但是可以设想到，可以使用其他结构来实现该附接。其他合适的保持器包括例如：带螺纹的螺母、穿过颈部22的至少一部分的固定凸缘、或可以使用例如紧固螺栓而被围绕颈部22收紧的分叉型支架(split bracket)。
在所示的实施方式中，未明确示出用于防止支架16绕压力容器10的纵向轴线12旋转的防旋转特征件。但是，如果需要这样的防旋转特征件，则合适的结构包括例如：支架16的孔24和颈部22的非圆形的带键构型；用于组件38的带桩的或锁定的特征件；使用被压缩的防旋转垫圈；或使用带键的螺栓。
所公开的安装件14的非限制性示例被构造成用于附接到压力容器10的颈部22，该压力容器10具有直径为D的大致筒形本体。安装件14包括支架16、振动隔离器18和保持器20。在示例性实施方式中，支架16配置有中央板26，该中央板26具有近似等于或小于直径D的高度H，中央板26具有近似等于或小于直径D的宽度W，并且中央板26具有穿过该中央板26的孔24。第一凸缘28a位于中央板26的第一侧处，第一凸缘28a被定向成大致垂直于该中央板26，并且第一凸缘28a朝向压力容器10的本体延伸。第二凸缘28b位于中央板26的与第一侧相反的第二侧处，第二凸缘28b被定向成大致垂直于中央板26并且大致平行于第一凸缘28a，第二凸缘朝向压力容器10的本体延伸。在第一凸缘28a上设置有第一振动隔离器18。在第二凸缘28b上设置有第二振动隔离器18。保持器20设置在所述孔24附近，并且被构造成接纳压力容器10的颈部22的至少一部分。
在示例性实施方式中，中央板26具有与第一凸缘和第二凸缘28中的至少一者邻接的切口部分32。在示例性实施方式中，切口部分32不与孔24邻接。在示例性实施方式中，中央板26是大致平坦的。在示例性实施方式中，切口部分32使得在中央板26上提供腿部40。每个腿部40均支撑凸缘28。在一些实施方式中，取决于中央板26的材料和厚度，每个腿部40可相互独立地挠曲，以适应压力容器10与安装件14所附接的结构之间的略微运动。
在示例性实施方式中，第一凸缘28a包括穿过该第一凸缘的第二孔30。在示例性实施方式中，第一振动隔离器18在第二孔30处连接至第一凸缘28a。在示例性实施方式中，第一振动隔离器18包括与第二孔30一致的第三孔34。在示例性实施方式中，保持器20是环形的。在示例性实施方式中，保持器20包括被构造成与颈部22配合作用的卡扣式特征件。
所公开的组件38的非限制性示例包括压力容器10和安装件14。压力容器10包括具有直径D和长度L的大致筒形本体。压力容器10还包括颈部22。安装件14包括中央板26，该中央板26具有穿过该中央板的孔24，该孔24被构造成接纳压力容器10的颈部22的一部分。安装件14还包括第一凸缘28a，该第一凸缘28a位于中央板26的第一侧处并且朝着本体延伸。安装件14还包括第二凸缘28b，该第二凸缘28b位于中央板26的与第一侧相反的第二侧处并且朝着本体延伸。组件38占据不超出由长度L、等于直径D的宽度和等于直径D的高度所限定的矩形棱柱空间R。
在示例性实施方式中，组件38还包括设置在第一凸缘28a上的第一振动隔离器18和设置在第二凸缘28b上的第二振动隔离器18。在示例性实施方式中，组件38还包括保持器20，该保持器20被设置在孔24附近并且被构造成在组件38中将压力容器10与安装件14保持在一起。
尽管已经参考几个实施方式描述了本公开的主题，但是本领域技术人员将认识到，可以在形式和细节上进行改变而不脱离本公开的范围。另外，关于一个实施方式公开的任何特征可以结合于另一实施方式，并且反之亦然。

Claims (15)

1.一种安装件，所述安装件被构造成用于附接至压力容器的颈部，所述压力容器具有大致筒形的本体，所述本体具有一直径，所述安装件包括：
中央板，所述中央板具有近似等于或小于所述直径的高度，所述中央板具有近似等于或小于所述直径的宽度，并且所述中央板具有穿过所述中央板的孔；
第一凸缘，所述第一凸缘位于所述中央板的第一侧处，所述第一凸缘被定向成大致垂直于所述中央板并且被构造成朝向所述本体延伸；
第二凸缘，所述第二凸缘位于所述中央板的与所述第一侧相反的第二侧处，所述第二凸缘被定向成大致垂直于所述中央板并且大致平行于所述第一凸缘，所述第二凸缘被构造成朝向所述本体延伸；
第一振动隔离器，所述第一振动隔离器构造成用于附接至所述第一凸缘；
第二振动隔离器，所述第二振动隔离器构造成用于附接至所述第二凸缘；以及
保持器，所述保持器被构造成用于附接在所述孔附近，并且被构造成接纳所述压力容器的所述颈部的一部分。
2.根据权利要求1所述的安装件，其中，所述中央板具有与所述第一凸缘和所述第二凸缘中的至少一者邻接的切口部分。
3.根据权利要求2所述的安装件，其中，所述切口部分不与所述孔邻接。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的安装件，其中，所述第一凸缘包括穿过所述第一凸缘的第二孔。
5.根据权利要求4所述的安装件，其中，所述第一振动隔离器在所述第二孔处连接至所述第一凸缘。
6.根据权利要求5所述的安装件，其中，所述第一振动隔离器包括与所述第二孔一致的第三孔。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的安装件，其中，所述保持器包括被构造成与所述颈部配合作用的卡扣式特征件。
8.一种压力容器与安装件的组件，所述组件包括：
所述压力容器，所述压力容器包括：
具有一直径和一长度的大致筒形的本体；和
颈部；以及
所述安装件，所述安装件包括：
中央板，所述中央板具有穿过所述中央板的孔，所述孔构造成接纳所述压力容器的所述颈部的一部分；
第一凸缘，所述第一凸缘位于所述中央板的第一侧处并朝向所述本体延伸；
第二凸缘，所述第二凸缘位于所述中央板的与所述第一侧相反的第二侧处并朝向所述本体延伸；
其中，所述组件占据不超出由所述长度、等于所述直径的宽度和等于所述直径的高度所限定的矩形棱柱空间。
9.根据权利要求8所述的组件，还包括：
第一振动隔离器，所述第一振动隔离器设置在所述第一凸缘上；以及
第二振动隔离器，所述第二振动隔离器设置在所述第二凸缘上。
10.根据权利要求8至9中的任一项所述的组件，还包括保持器，所述保持器被设置在所述孔附近，并且被构造成在所述组件中将所述压力容器与所述安装件保持在一起。
11.根据权利要求10所述的组件，其中，所述保持器包括被构造成与所述颈部配合作用的卡扣式特征件。
12.根据权利要求8至11中的任一项所述的组件，其中，所述中央板具有与所述第一凸缘和所述第二凸缘中的至少一者邻接的切口部分。
13.根据权利要求12所述的组件，其中，所述切口部分不与所述孔邻接。
14.根据权利要求8至13中的任一项所述的组件，其中，所述第一凸缘包括穿过所述第一凸缘的第二孔。
15.根据权利要求14所述的组件，还包括在所述第二孔处连接至所述第一凸缘的振动隔离器。
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