CN115479205A - 一种储氢气瓶的瓶口结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储氢气瓶的瓶口结构，包括固定在一起的塑料内胆和瓶阀座，所述塑料内胆和瓶阀座的颈部的外侧设有一圈凹槽，所述凹槽将瓶阀座的颈部划分为上段和下段，所述下段的厚度大于上段的厚度，所述塑料内胆和瓶阀座的外侧覆盖有纤维缠绕层，缠绕在所述凹槽内的纤维缠绕层对塑料内胆和瓶阀座进行限位和加固。本发明通过设置凹槽对塑料内胆和瓶阀座进行限位和加固，在凹槽处的纤维缠绕层增强了瓶阀座和塑料内胆的结合强度。
Description
技术领域
本发明涉及储氢气瓶的技术领域，尤其是一种储氢气瓶的瓶口结构。
背景技术
氢能汽车是以氢作为能源的汽车，利用氢反应释放的化学能转为机械能以推动汽车。虽然氢气的质量能量密度是汽油的三倍，但是由于氢气密度低，所以常温常压下单位体积所能提供的能量并不多。为了能在常温下增加的氢气能量密度，现有的技术方案都是采用高压储氢。现在储氢瓶已经经历了四代发展，其中I型瓶为钢瓶，II型瓶是碳纤维缠绕钢制内胆，III型瓶是碳纤维缠绕铝制内胆，目前最新的是碳纤维缠绕塑料内胆的IV型瓶。根据国家规定，I型瓶与II型瓶不得用于氢能汽车。
其中纤维缠绕工艺是一种连续成型方法，基本方法浸过树脂的连续纤维按照一定规律缠绕到内胆上，然后固化成品。这种方法多用于圆形管道或者存储罐等旋转堆成结构。其特点在于一次成型，尺寸与形状都可以得到较好的满足。
由于涉及到充放气，所以在瓶口需要用BOSS结构进行加固并连接内胆，目前已有一些IV型储氢瓶金属BOSS与塑料内胆的连接结构的设计，例如中国专利ZL201510440522.8采用过盈配合和锥面结构实现胀紧式密封连接，中国专利ZL202010437023.4采用螺纹连接和密封圈组合密封型式，中国专利ZL201910446895.4和中国专利ZL201820469616.7、中国专利ZL202021451880.1采用内翻式塑料内胆结构、中国专利CN 215174104U一种适用于塑料内胆纤维缠绕储氢气瓶的BOSS结构等。现有储氢瓶BOSS结构设计形式多样，但密封效果，结合强度等方面仍需要加强。
为此，我们提出一种储氢气瓶的瓶口结构以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储氢气瓶的瓶口结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种储氢气瓶的瓶口结构，包括固定在一起的塑料内胆和瓶阀座，所述塑料内胆和瓶阀座的颈部的外侧设有一圈凹槽，所述凹槽将瓶阀座的颈部划分为上段和下段，所述下段的厚度大于上段的厚度，所述塑料内胆和瓶阀座的外侧覆盖有纤维缠绕层，缠绕在所述凹槽内的纤维缠绕层对塑料内胆和瓶阀座进行限位和加固。
在进一步的实施例中，所述瓶阀座的下部与塑料内胆注塑结合在一起，所述瓶阀座的顶端高出塑料内胆的顶端，所述纤维缠绕层覆盖在塑料内胆的顶端。
在进一步的实施例中，所述纤维缠绕层采用以储氢气瓶中心轴为轴环向缠绕方式，而且对储氢气瓶颈部的缠绕先于对瓶身的缠绕。
在进一步的实施例中，所述瓶阀座采用BOSS结构或KNOB结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设置凹槽对塑料内胆和瓶阀座进行限位和加固，在凹槽处的纤维缠绕层增强了瓶阀座和塑料内胆的结合强度。
附图说明
图1为本发明的BOSS结构示意图；
图2为本发明的KNOB结构示意图；
图3为使用本发明的S型IV型瓶结构；
图4为使用本发明的T型IV型瓶结构。
各图中：1、塑料内胆；2、BOSS结构的瓶阀座；3、KNOB结构的瓶阀座；4、纤维缠绕层；11、塑料内胆的凹糟；21、BOSS结构瓶阀座的凹糟；22、BOSS结构的颈部；23、BOSS结构的肩部；31、KNOB结构瓶阀座的凹糟；32、KNOB结构的颈部；33、KNOB结构的肩部。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1-4所示，本发明提供了一种储氢气瓶的瓶口结构，包括固定在一起的塑料内胆和瓶阀座，塑料内胆和瓶阀座的颈部的外侧设有一圈凹槽，凹槽将瓶阀座的颈部划分为上段和下段，为避免颈部的强度被该凹槽减弱，采用外大内小的两级结构，即下段的厚度大于上段的厚度，塑料内胆和瓶阀座的外侧覆盖有纤维缠绕层，缠绕在所述凹槽内的纤维缠绕层对塑料内胆和瓶阀座进行限位和加固。
本申请中瓶阀座的下部与塑料内胆注塑结合在一起，瓶阀座的顶端高出塑料内胆的顶端，纤维缠绕层覆盖在塑料内胆的顶端。纤维缠绕层采用以储氢气瓶中心轴为轴环向缠绕方式，而且对储氢气瓶颈部的缠绕先于对瓶身的缠绕。通过纤维缠绕加粗瓶口或者颈部的直径，并利沿着对称轴线的颈部直径变化，起到防止塑料内胆与瓶阀座的脱离与滑动。在缠绕纤维缠绕层时，纤维丝先围绕该环形的凹槽环向缠绕，直至纤维丝填平该凹槽，然后大角度对瓶颈部进行缠绕，最后再按照一般内胆缠绕方式对瓶体进行缠绕。通过沿凹槽关于瓶身对称轴的环向缠绕，增强了瓶阀座和塑料内胆的结合强度，保证气瓶在反复充装时不会出现内胆与瓶阀座的滑动。
本实施方式中瓶阀座采用BOSS结构或KNOB结构。其中BOSS结构用于储氢瓶的开口，而KNOB结构用于瓶阀座处的密封。根据T/CATSI 02007—2020《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》规定，根据储氢瓶的两端封口结构，IV型储氢瓶可以分为两头开口的S型储氢瓶和一侧开口、一侧封闭的T型储氢瓶。其中瓶口结构如图1所示，BOSS结构用于储氢瓶的开口，如图2所示，KNOB结构用于瓶阀座处的密封。
实施例1：
图3是一个采用本发明的S型瓶，其特征在于该储氢瓶的两端都使用了图1所示的接口，一个可实施的加工过程如下：
首先采用冲压或者锻压方式，生产具有一定的机械强度的BOSS结构原胚。然后车床精车加工，保证表面的粗糙度，其中肩部的粗糙度可以保证塑料内胆与BOSS结构的瓶阀座摩擦力与防滑脱能力。
为保证瓶颈的强度不受凹槽加工的影响，瓶颈下段的厚度大于上段的厚度。同样，为了防止充气时候的动能损失与长期充放气引起的金属疲劳，BOSS结构的表面各处需要加工圆角，保证直径连续过渡。
在注塑工艺阶段，需要将制成的瓶阀座预先置入注塑模具中，然后利用压力与速度，将热熔的塑料注入模具，内胆成型后，瓶阀座被固定在注塑塑料中。注塑成型的塑料内胆在瓶阀座瓶口处应该紧贴，并同样有凹槽结构，其后，将包括两个瓶口端在内的内胆各部分通过焊接、热熔等方式合在一起。
最后是纤维缠绕阶段，与一般意义上对内胆的缠绕不同，本发明的特征在于要求对两侧颈部的处采用绕储氢瓶中心对称轴环向或沿环向小角度变化的缠绕。
实施例2：
图4是一个采用本发明的T型瓶。其特征在于该储氢瓶的一端都使用了图1所示的瓶口结构，而另一端使用了图2所示的瓶阀座结构，两者在颈部的直径需要保持一致。
其中BOSS结构的加工与缠绕工艺与实施例1中所描述方式一致。而对于内胆的加工如下：
首先采用冲压或者锻压方式，生产具有一定的机械强度的KNOB结构原胚。然后车床精车加工，保证瓶阀座表面的粗糙度。其中肩部的粗糙度可以保证塑料内胆与瓶阀座的摩擦力与防滑脱能力。
在注塑工艺阶段，需要将制成的瓶阀座预先置入注塑模具中，然后利用压力与速度，将热熔的塑料注入模具，内胆成型后，瓶阀座被固定在注塑塑料中。注塑成型的塑料内胆应该紧贴瓶阀座，并同样有凹槽结构。其后，将包括瓶口端和瓶脐端的内胆各部分通过焊接、热熔等方式合在一起。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种储氢气瓶的瓶口结构，包括固定在一起的塑料内胆和瓶阀座，其特征在于，所述塑料内胆和瓶阀座的颈部的外侧设有一圈凹槽，所述凹槽将瓶阀座的颈部划分为上段和下段，所述下段的厚度大于上段的厚度，所述塑料内胆和瓶阀座的外侧覆盖有纤维缠绕层，缠绕在所述凹槽内的纤维缠绕层对塑料内胆和瓶阀座进行限位和加固。
2.根据权利要求1所述的一种储氢气瓶的瓶口结构，其特征在于：所述瓶阀座的下部与塑料内胆注塑结合在一起，所述瓶阀座的顶端高出塑料内胆的顶端，所述纤维缠绕层覆盖在塑料内胆的顶端。
3.根据权利要求1所述的一种储氢气瓶的瓶口结构，其特征在于：所述纤维缠绕层采用以储氢气瓶中心轴为轴环向缠绕方式，而且对储氢气瓶颈部的缠绕先于对瓶身的缠绕。
4.根据权利要求1所述的一种储氢气瓶的瓶口结构，其特征在于：所述瓶阀座采用BOSS结构或KNOB结构。
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| CN116619769A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 亨弗劳恩(江苏)复合材料研发有限公司 | 一种储氢瓶内胆与瓶阀座的粘接固定工装及粘接固定方法 |
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| CN116619769B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-09-29 | 亨弗劳恩(江苏)复合材料研发有限公司 | 一种储氢瓶内胆与瓶阀座的粘接固定工装及粘接固定方法 |
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