CN101881371A - 带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶及其加工方法 - Google Patents

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张宏
武孟献
王骏
宫丽丽
左吏峰
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Abstract

本发明提供了一种带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，包括圆筒形的气瓶内胆本体、封头、瓶口、缠绕层，其中，所述瓶口上设置有瓶口保护装置，所述瓶口保护装置的主体设置在瓶口的四周，所述主体后端环绕设置有沟槽，所述主体前端正面中心位置与瓶口在同一轴线上设置有直径小于瓶口的开口，所述开口端部设置有台阶，所述沟槽外径大于所述主体外径，所述缠绕层嵌入所述沟槽中。本发明有益效果在于解决了现有技术中高压储氢气气瓶安装时对瓶口的破坏，使缠绕层、内胆、瓶口保护装置之间的有效结合，气瓶受力时为整体受力，不会产生个体受力，避免了气瓶充气后压力升高产生安全隐患。

Description

带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶及其加工方法
技术领域
本发明涉及一种带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶及其加工方法，属于机械制造领域。
背景技术
随着氢能源的广泛应用，特别是氢气燃机汽车和以氢气为动力的燃料电池汽车技术日趋大规模商业应用，对储氢容器综合性能的要求也越来越高。人们使用的储氢气瓶以钢瓶为主，但这种容器安全性能和重量存在很大缺陷。
为了提高容器的承载能力，并减轻质量，出现了金属内胆纤维缠绕结构的储氢容器，金属内胆材料通常是铝合金，其内胆不承担载荷，仅仅是为防止氢气泄露，对氢气起密封作用。
由于内胆材料为铝合金材料，而气瓶成型后不对瓶口做任何处理，导致气瓶采用瓶口固定的方式安装在汽车上时，铝质材料和钢质材料的固定装置直接接触，气瓶的瓶口会被破坏，给气瓶使用带来安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于解决上述气瓶安装时对瓶口的破坏，避免产生安全隐患；
本发明的另一个目的在于解决缠绕层、内胆、瓶口保护装置之间的有效结合，避免气瓶充气后压力升高产生安全隐患；
本发明的再一个目的是提供一种制造更方便的带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶的加工方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶及其加工方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，包括圆筒形的气瓶内胆本体，设置在所述内胆本体两端的半球形封头，及位于所述封头的端部的瓶口，以及绕设于所述内胆本体和封头外侧的缠绕层，其中，所述瓶口上设置有瓶口保护装置，所述瓶口保护装置的主体设置在瓶口的四周，所述主体后端环绕设置有沟槽，所述主体前端正面中心位置设置有开口，且开口与瓶口在同一轴线上，所述开口直径小于瓶口的直径，所述开口端部设置有台阶，所述沟槽外径大于所述主体外径，所述缠绕层嵌入所述沟槽中。
进一步地，上述带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，其中所述瓶口保护装置材料采用不锈钢。
更进一步地，上述带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，其中所述缠绕层是由碳纤维、玻璃纤维或者两者的混合纤维组成。
更进一步地，上述带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，其中沟槽至少为三道，且均匀分布在所述主体上。
本发明还揭示了一种上述带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶的加工方法，包括如下步骤：
第一，成型步骤，用卡爪卡紧铝合金管材坯料，对所述铝合金管材坯料进行预热后进行旋压收口，制造出需要的瓶口形状；
第二，加工步骤，在瓶口保护装置前端正面加工出开口，用数控车床在开口端部加工出台阶，在瓶口保护装置后端加工出沟槽；
第三，固定步骤，采用铆接的方式，将瓶口保护装置固定在瓶口上；
第四，缠绕步骤，用纤维湿法缠绕工艺进行碳纤维复合材料的制作，并对气瓶进行缠绕，缠绕层的前端嵌入沟槽中；
第五，固化步骤，将缠绕成型的瓶体放入固化炉进行固化；
第六，自紧步骤，对固化后的气瓶进行自紧工艺，在气瓶中充以压力，使缠绕层、内胆、瓶口保护装置达到有机结合。
进一步地，上述带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶的加工方法步骤六中所述压力为58～62MPa。
本发明的有益效果主要体现在：提供了一种带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶及其加工方法，解决了现有技术中高压储氢气气瓶安装时对瓶口的破坏，使缠绕层、内胆、瓶口保护装置之间的有效结合，气瓶受力时为整体受力，不会产生个体受力，避免了气瓶充气后压力升高产生安全隐患。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：瓶口保护装置的结构示意简图。
图2：带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶前端结构示意简图。
图中各附图标记的含义见下表：
  附图标记   含义   附图标记   含义   附图标记   含义
  1   内胆本体   2   缠绕层   3   瓶口
  4   瓶口保护装置   41   主体   42   沟槽
  43   开口   44   台阶
具体实施方式
下面结合图1、图2对本发明进行详细说明：
本发明提供了一种带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，包括圆筒形的气瓶内胆本体1，所述内胆本体1的两端为半球形的封头，封头的端部开设瓶口3，有一缠绕层绕设于所述内胆本体和封头外侧。所述瓶口3上设置有瓶口保护装置4，所述瓶口保护装置4的主体41设置在瓶口3的四周，所述主体41后端上设置有一圈沟槽42，所述主体41前端中心位置设置有开口43，且开口43与瓶口3在同一轴线上，所述开口43直径小于瓶口3的直径，所述开口43端部设置有台阶44，所述沟槽42外径大于所述主体41外径，所述缠绕层2嵌入所述沟槽42中。
所述瓶口保护装置4材料采用不锈钢。所述缠绕层2是由碳纤维、玻璃纤维或者两者的混合纤维组成。所述沟槽42至少为三道，且均匀分布在所述主体41上。由于气瓶上设置了气瓶保护装置4，有效的解决了现有技术中高压储氢气气瓶安装时对瓶口的破坏。
下面介绍下所述带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶的加工方法，包括如下步骤：
第一，成型步骤，用卡爪卡紧铝合金管材坯料，对所述铝合金管材坯料进行预热后进行旋压收口，制造出需要的瓶口形状；
第二，加工步骤，在瓶口保护装置4前端加工出开口43，用数控车床在开口43端部加工出台阶44，在瓶口保护装置4后端加工出沟槽42；
第三，固定步骤，采用铆接的方式，将瓶口保护装置4固定在瓶口3上；
第四，缠绕步骤，用纤维湿法缠绕工艺进行碳纤维复合材料的制作，并对气瓶进行缠绕，缠绕层2的前端嵌入沟槽42中；
第五，固化步骤，将缠绕成型的瓶体放入固化炉进行固化；
第六，自紧步骤，对固化后的气瓶进行自紧工艺，在气瓶中充以压力，使缠绕层、内胆、瓶口保护装置达到有机结合。
由于旋压收口以及纤维湿法缠绕工艺目前在气瓶制造工艺中已经非常普遍，因此在此不再进一步赘述。
本优选实施例中所述步骤六中压力为60MPa，使缠绕层、内胆、瓶口保护装置之间的有效结合，气瓶受力时为整体受力，不会产生个体受力，避免了气瓶充气后压力升高产生安全隐患。
本发明尚有多种具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，包括圆筒形的气瓶内胆本体(1)，设置在所述内胆本体(1)两端的半球形封头，及位于所述封头的端部的瓶口(3)，以及绕设于所述内胆本体(1)和封头外侧的缠绕层(2)，其特征在于：所述瓶口(3)上设置有瓶口保护装置(4)，所述瓶口保护装置(4)的主体(41)设置在瓶口(3)的四周，所述主体(41)后端环绕设置有沟槽(42)，所述主体(41)前端正面中心位置设置有开口(43)，且开口(43)与瓶口(3)在同一轴线上，所述开口(43)直径小于瓶口(3)的直径，所述开口(43)端部设置有台阶(44)，所述沟槽(42)外径大于所述主体(41)外径，所述缠绕层(2)嵌入所述沟槽(42)中。
2.根据权利要求1所述的带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，其特征在于：所述瓶口保护装置(4)材料采用不锈钢。
3.根据权利要求2所述的带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，其特征在于：所述沟槽(42)至少为三道，且均匀分布在所述主体(41)上。
4.根据权利要求2所述的带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶，其特征在于：所述缠绕层(2)是由碳纤维、玻璃纤维或者两者的混合纤维组成。
5.权利要求1所述带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一，成型步骤，用卡爪卡紧铝合金管材坯料，对所述铝合金管材坯料进行预热后进行旋压收口，制造出需要的瓶口形状；
第二，加工步骤，在瓶口保护装置(4)前端正面加工出开口(43)，用数控车床在开口(43)端部加工出台阶(44)，在瓶口保护装置(4)后端加工出沟槽(42)；
第三，固定步骤，采用铆接的方式，将瓶口保护装置(4)固定在瓶口(3)上；
第四，缠绕步骤，用纤维湿法缠绕工艺进行碳纤维复合材料的制作，并对气瓶进行缠绕，缠绕层(2)的前端嵌入沟槽(42)中；
第五，固化步骤，将缠绕成型的瓶体放入固化炉进行固化；
第六，自紧步骤，对固化后的气瓶进行自紧工艺，在气瓶中充以压力，使缠绕层、内胆、瓶口保护装置达到有机结合。
6.如权利要求5所述的带有瓶口保护装置的高压储氢气瓶的加工方法，其特征在于：所述步骤六中压力为58～62MPa。
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