CN102052562B - 具有分离式管口适配器的衬垫的模制工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有分离式管口适配器的衬垫的模制工艺。公开了用于容器的管口。所述管口包括：适合于在容器的开口中形成的第一部件，其中，第一部件包括第一联接元件；和包括第二联接元件的第二部件，其中，所述第二联接元件与第一联接元件接合以将第二部件紧固到第一部件，其中，容器衬垫设置在第一部件和第二部件之间。

Description

具有分离式管口适配器的衬垫的模制工艺
技术领域
本发明涉及压力容器。更具体地，本发明涉及分离式管口适配器以及用于模制包括分离式管口适配器的压力容器的内部衬垫的方法。
背景技术
一种用于存储流体介质（如，氢）的压力容器通常包括压力腔，压力腔容纳增压流体介质，所述增压流体介质以受控方式移动进出容器。在某些设计中，压力容器包括具有设置在相对端的两个金属接口（管口）的内部塑料衬垫、以及支撑内部容器衬垫的丝绕外壳。
通常，容器衬垫使用常规注塑模制、吹气模制、旋转模制工艺或热成型工艺制造。例如，以下专利描述了容器衬垫（WO 1999/039896 Dulisse, JMK; WO 2007/079971 Müller, Xperion; DE 19526154 Lange, Mannesmann etc.;以及WO 1999/013263 Jensen, Raufoss），其每个都作为参考全文引入。
为了允许流体受控移动进出压力腔，容器通常配备有压力腔孔，且管口装配在孔中。管口带螺纹或者以其它方式成形以连接到喷嘴、阀、量规、管或引导和控制流体流的类似装置。因此，管口由具有期望属性的金属或其它常规材料形成。
管口通常包括具有纵向通道的圆柱形颈部，所述纵向通道在压力腔和容器之外的环境之间提供流体连通。在颈部中限定大致平行于其开口端之间的通道方向的纵向轴线。在某些设计中，凸缘紧固到颈部的一端。比压力腔孔更大的凸缘紧固到压力容器的衬垫以防止管口和衬垫之间的相对移动。
首先，期望防止管口相对于衬垫移动。即，管口不应当被允许沿颈部的中心纵向轴线移动，使得其完全落入压力腔内。管口也不应当被允许以相反方向移动且将自身从容器分离。
其次，期望防止管口相对于衬垫旋转。即，管口也不应当被允许相对于衬垫围绕颈部的中心轴线或者围绕压力腔孔旋转。因而，当容器被保持且试图将装置螺纹连接到带螺纹管口时，管口不应当通过相对于衬垫旋转而妨碍该试图。
因而，出现了如何将管口固定地附连到非金属衬垫以防止管口的移动和旋转同时在管口和容器衬垫之间提供大致不透流体的密封的问题。一种方法简单地依赖于容器的内部压力来附连管口和衬垫。虽然该压力可能足以在一些容器中在管口和非金属衬垫之间形成密封，且也可能防止管口移动，但是通常不防止管口旋转。
另一种方法将管口定位在部分分支衬垫的两个唇缘之间。这种衬垫包括围绕压力腔孔的周边设置的两个唇缘层。管口凸缘定位在凸缘层之间的环形凹部中且由衬垫唇缘封装。在管口和衬垫唇缘之间不使用粘结剂。虽然该方法限制了管口移动，但是不能显著限制管口旋转。
将管口紧固到衬垫上的不同方法包括将粘结剂层置于管口和衬垫之间。粘结剂至少初始地将管口和衬垫粘结在一起。不幸的是，一些粘结剂随着时间退化。因而，粘结剂可能不能持续容器的整个工作寿命，尤其是在压力和热应力或化学污染物引入容器中时。
也难以将金属管口粘结到某些热塑性材料，如尼龙和聚烯烃，因为石油基热塑性材料内在地具有所谓的“润滑”表面。使用粘结剂来将金属粘结到这种材料通常包括精细的表面制备和处理步骤以确保充分粘结。充分粘结的可重复性也变得操作者敏感的，因而在大规模制造中是有问题的。
将期望开发用于压力容器的管口以及用于成型包括管口的压力容器的内部衬垫的方法，其中，管口被固定地联接到衬垫以在管口和容器衬垫之间形成大致不透流体的密封。
发明内容
根据本发明，令人惊奇地发现了用于压力容器的管口（boss）以及用于成型包括管口的压力容器的内部衬垫的方法，其中，管口被固定地联接到衬垫以在管口和容器衬垫之间形成大致不透流体的密封。
在一个实施例中，一种管口包括：适合于在容器的开口中形成的第一部件，其中，第一部件包括第一联接元件；和包括第二联接元件的第二部件，其中，所述第二联接元件与第一联接元件接合以将第二部件紧固到第一部件，其中，容器衬垫设置在第一部件和第二部件之间。
在另一个实施例中，一种用于存储流体的压力容器包括：适合于在容器的开口中形成的第一部件，第一部件具有肩部和颈部，其中，颈部包括第一联接元件；围绕第一部件的颈部设置的衬垫；和第二部件，第二部件具有肩部和颈部，颈部包括第二联接元件，其中，所述第二联接元件与第一联接元件接合以将第二部件与第一部件紧固，其中，容器衬垫设置在第一部件和第二部件之间。
本发明也提供用于吹气模制包括分离式管口的压力容器的内部衬垫的方法。
一种方法包括步骤：提供适合于在容器的开口中形成的管口第一部件，第一部件具有肩部和颈部，其中，颈部包括第一联接元件；围绕第一部件的颈部紧固型坯；将型坯模制成预定形状，从而形成容器的中空衬垫；将管口的第二部件联接到第一部件，其中，第二部件包括第二联接元件，用于与第一联接元件接合以将第二部件紧固到第一部件，其中，容器衬垫设置在第一部件和第二部件之间。
方案1. 一种用于容器的管口，所述管口包括：
适合于在容器的开口中形成的第一部件，其中，第一部件包括第一联接元件；和
包括第二联接元件的第二部件，其中，所述第二联接元件与第一联接元件接合以将第二部件紧固到第一部件，其中，容器衬垫设置在第一部件和第二部件之间。
方案2．根据方案1所述的管口，其中，第一部件包括用于接收第一密封元件的槽道和用于接合容器衬垫的突起中的至少一种，以使得容器衬垫的径向伸长和移动最小化。
方案3．根据方案2所述的管口，还包括设置在第一部件的槽道中的第一密封元件。
方案4．根据方案1所述的管口，其中，第二部件包括用于接收第二密封元件的至少一个槽道。
方案5．根据方案1所述的管口，还包括设置在第一部件和第二部件之间的第二密封元件。
方案6．根据方案1所述的管口，其中，第一联接元件和第二联接元件中的每个包括用于将第一部件联接到第二部件的螺旋形螺纹。
方案7．根据方案1所述的管口，其中，第一部件和第二部件协作以形成通道，所述通道在容器中形成的压力腔和容器之外的环境之间提供流体连通。
方案8．根据方案1所述的管口，其中，第二部件适合于接收实用设备。
方案9．一种用于存储流体的压力容器，所述压力容器包括：
适合于在容器的开口中形成的第一部件，第一部件具有肩部和颈部，其中，颈部包括第一联接元件；
围绕第一部件的颈部设置的衬垫；和
第二部件，第二部件具有肩部和颈部，颈部包括第二联接元件，其中，所述第二联接元件与第一联接元件接合以将第二部件与第一部件紧固，其中，容器衬垫设置在第一部件和第二部件之间。
方案10．根据方案9所述的容器，其中，第一部件包括用于接收第一密封元件的槽道和用于接合容器衬垫的突起中的至少一种，以使得容器衬垫的径向伸长和移动最小化。
方案11．根据方案10所述的容器，还包括设置在第一部件的槽道中的第一密封元件。
方案12．根据方案9所述的容器，其中，第二部件包括用于接收第二密封元件的至少一个槽道。
方案13．根据方案9所述的容器，还包括设置在第一部件和第二部件之间的第二密封元件。
方案14．根据方案9所述的容器，其中，第一联接元件和第二联接元件中的每个包括用于将第一部件联接到第二部件的螺旋形螺纹。
方案15．根据方案9所述的容器，其中，第一部件和第二部件协作以形成通道，所述通道在容器中形成的压力腔和容器之外的环境之间提供流体连通。
方案16．根据方案9所述的容器，其中，第二部件适合于接收实用设备。
方案17．一种用于模制包括管口的压力容器的内部衬垫的方法，所述方法包括步骤：
提供适合于在容器的开口中形成的管口的第一部件，第一部件具有肩部和颈部，其中，颈部包括第一联接元件；
围绕第一部件的颈部紧固型坯；
将型坯模制成预定形状，从而成型容器的中空衬垫；
将管口的第二部件联接到第一部件，其中，第二部件包括第二联接元件，用于与第一联接元件接合以将第二部件紧固到第一部件，其中，容器衬垫设置在第一部件和第二部件之间。
方案18．根据方案17所述的方法，其中，第一部件包括用于接收第一密封元件的槽道和用于接合容器衬垫的突起中的至少一种，以使得容器衬垫的径向伸长和移动最小化。
方案19．根据方案17所述的方法，其中，第二部件包括用于接收第二密封元件的至少一个槽道。
方案20．根据方案17所述的方法，还包括步骤：提供设置在第一部件和第二部件之间的密封元件。
附图说明
根据下文结合附图对优选实施例的详细描述，本发明的上述以及其它优点对于本领域技术人员来说将显而易见，在附图中：
图1是根据本发明一个实施例的分离式管口的透视图，分离式管口的一部分以截面示出；
图2a是根据本发明另一个实施例的分离式管口和衬垫的部分截面图；
图2b是根据本发明又一个实施例的分离式管口和衬垫的部分截面图；
图3a是图1的分离式管口的第一部件的截面图；
图3b是图1的分离式管口的第一部件的部分截面图，其中，第一部件示出为与容器衬垫组装；
图3c是图1的分离式管口的第一部件的局部分解截面图，示出了第一部件与容器衬垫组装且第二部件从第一部件分解；和
图4是容器衬垫的侧视截面图，包括图1的实施例的两个分离式管口。
具体实施方式
以下的详细说明和附图描述并显示了本发明的各种实施例。这些说明和附图使本领域普通技术人员能够制造并使用本发明，且并不旨在以任何方式限制本发明的范围。关于公开的方法，提出的步骤实际上是示例性的，这样，所述步骤的顺序不是必要的或关键性的。
图1示出了根据本发明一个实施例的分离式管口10。管口10包括第一部件12（称为插件部件）和第二部件14（称为密封部件）。管口10可以与压力容器整体形成，以提供用于将各种装置和实用设备连接到容器的手段。第一部件12和第二部件14协作限定通道15，以在容器中形成的压力腔和容器之外的环境之间提供流体连通。此外，管口10围绕容器中形成的孔增强容器。应当理解的是，通道15可以具有任何尺寸、直径和形状。
管口10的第一部件12通常由金属形成。然而，可以使用其它材料，例如塑料、硬质橡胶和树脂。如图所示，第一部件12包括颈部16和肩部18。颈部16包括联接元件20，用于将第一部件12与管口10的第二部件14接合和紧固。作为非限制性示例，联接元件20包括在第一部件12的颈部16的内表面上形成的大致螺旋形螺纹或槽。然而，可以使用用于将第一部件12与第二部件14接合和紧固的其它手段。第一部件12的肩部18包括在其中形成的多个环形槽道22，其中，每个环形槽道22适合于接收第一密封元件24。如图所示，第一部件12包括两个槽道22，每个槽道包括一个第一密封元件24。然而，可以使用任何数量的槽道22和第一密封元件24。作为非限制性示例，第一密封元件22是由弹性体和塑料中的至少一种形成的O形环。然而，可以使用具有所需特性的其它材料，例如橡胶、金属和超高分子聚乙烯（UHMW-PE）。作为另一个示例，可以使用包覆O形环，其中，包覆O形环包括由各种材料形成的多层，例如氟化乙烯丙烯共聚物、氟弹性体（KFM）和甲基乙烯基硅橡胶（VMQ）。第一部件12的肩部18还包括在其中形成的多个突起25或肋部。作为非限制性示例，突起25可以独立形成且联接到第一部件12。在所示实施例中，突起25是在第一部件12上形成的环形环。然而，应当理解的是，突起25可以具有任何形状和尺寸。还应当理解的是，可以使用任何数量的突起25或者没有突起。
管口10的第二部件14通常由金属形成。然而，可以使用其它材料，例如塑料、硬质橡胶和树脂。第二部件14包括颈部26和肩部28。如图所示，颈部26具有大致倒“J”形，以利于在第一部分级12和第二部件14之间形成大致不透流体的密封。然而，颈部26可具有任何形状和尺寸。应当理解的是，第二部件14的颈部26成型为接收各种装置和实用设备，如压力调节器、喷嘴、阀、量规、管和引导和控制进出容器的流体流的类似装置。还应当理解的是，第二部件14可包括附加联接特征，用于接收实用设备且将实用设备固定到管口10。
第二部件14的颈部26包括联接元件30，用于接合第一部件12的联接元件20，以将第一部件12与第二部件14紧固。作为非限制性示例，联接元件30包括在第二部件14的颈部26的内表面上形成的大致螺旋形螺纹或槽。然而，可以使用用于将第一部件12与第二部件14接合和紧固的其它手段。第二部件14的颈部26还包括用于接收第二密封元件34的环形槽道32。如图所示，第二部件14包括一个槽道32，槽道具有设置在其中的一个第二密封元件34。然而，第二部件14可以包括任何数量的槽道32和第二密封元件34。作为非限制性示例，第二密封元件34是由弹性体和塑料中的至少一种形成的O形环。然而，可以使用具有所需特性的其它材料，例如橡胶和超高分子聚乙烯（UHMW-PE）。
图2a示出了根据本发明另一个实施例的分离式管口10’，除了下述的以外，分离式管口10’类似于图1的分离式管口10。从图1的说明重复的结构包括相同的附图标记。图1所示结构的变化包括相同附图标记和单引号（’）。如图2a所示，第二部件14’联接到第一部件12，从而在它们之间紧固容器衬垫36。作为非限制性示例，容器衬垫36由热塑性材料形成。然而，可以使用其它塑料和非金属材料。此外，第二密封元件34’设置成邻近容器衬垫36且在第二部件14’的颈部26’和第一部件12的颈部16之间。第二密封元件34’可使用任何常规手段紧固到第二部件14’，例如，压配合。作为非限制性示例，第二密封元件34’是由弹性体和塑料中的至少一种形成的O形环。然而，可以使用具有预定特性的其它材料，例如橡胶和超高分子聚乙烯（UHMW-PE）。
图2b示出了根据本发明另一个实施例的分离式管口10’’，除了下述的以外，分离式管口10’’类似于图1的分离式管口10。从图1的说明重复的结构包括相同的附图标记。图1所示结构的变化包括相同附图标记和双引号（’’）。如图2b所示，第二部件14’’联接到第一部件12，从而在它们之间紧固容器衬垫36。作为非限制性示例，容器衬垫36由热塑性材料形成。然而，可以使用其它塑料和合适材料。此外，第二密封元件34’’设置在第二部件14’’的颈部26’’和第一部件12的颈部16之间。具体地，第二密封元件34’’设置在第一部件12的颈部16的内表面上，其中，第二密封元件34’’邻近第一部件12的联接元件20。第二密封元件34’’可使用任何常规手段紧固到第二部件14’’，例如，压配合。作为非限制性示例，第二密封元件34’’是由弹性体和塑料中的至少一种形成的O形环。然而，可以使用具有预定特性的其它材料，例如橡胶和超高分子聚乙烯（UHMW-PE）。
图3a、3b和3c示出了用于形成容器衬垫36的方法，容器衬垫36包括整体形成的分离式管口10。如图3a更清楚所示，第一密封元件22设置在分离式管口10的第一部件12中形成的槽道20中。应当理解的是，可以使用任何数量的第一部件12、槽道22和第一密封元件24。
在某些实施例中，第一部件12被联接到吹气模制领域已知的吹气杆（未示出）。此外，容器衬垫36的型坯（未示出）围绕第一部件12的肩部18引导。因而，本领域已知的吹气工具围绕型坯闭合且将型坯围绕第一部件12的颈部16和肩部18的周边“夹紧”或紧固，如图3b所示。在第一部件12的肩部18包括突起25时，突起25接合容器衬垫36以使得容器衬垫36的径向伸长和移动最小化。之后，吹气杆将空气引入型坯中，从而使得型坯膨胀成中空容器衬垫36。应当理解的是，其它气体或流体可以用于形成中空容器衬垫36。在衬垫36具有期望形状之后，吹气工具释放已成型衬垫36，且通过吹气模制领域技术人员已知的切割工艺去除型坯的任何废料。
如图3c更清楚所示，相关第二部件14接合第一部件12，以将衬垫36紧固在它们之间。此外，第二密封元件34设置在第二部件14和第一部件12之间。应当理解的是，第二密封元件34可以设置在第二部件14中形成的槽道32中。还应当理解的是，可以使用任何数量的第二部件14、槽道32和第二密封元件34。
在某些实施例中，第二部件14通过将部件12、14“螺纹连接”在一起而紧固到第一部件12。具体地，第二部件14的接合元件30与第一部件12的接合元件20对齐以螺纹连接在一起。当第二部件14旋转地螺纹连接到第一部件12上时，第二部件14的肩部28移动更接近第一部件12的肩部18，且衬垫36被密封在管口10的部件12、14的颈部16、26和肩部18、28之间。在某些实施例中，紧固件设备接合第一部件12以使得在第二部件14“螺纹连接”到第一部件12上时第一部件12的旋转运动最小化。
图4示出了已成型衬垫36，包括紧固到其相对端的多个分离式管口10。在某些实施例中，分离式管口10具有类似的内直径。然而，应当理解的是，分离式管口10可以具有任何尺寸和直径，例如，适合于与阀部件或热卸压设备（TPRD）联接的尺寸和直径。管口10的第一部件12和第二部件14协作以在衬垫36的相对端形成大致不透流体的密封。此外，整体形成的管口10提供了将各个设备和实用元件附连到已成型容器衬垫36的手段。应当理解的是，附加涂层和层（例如，复合物和纤维）可以涂覆于容器衬垫36以形成最终压力容器。作为非限制性示例，围绕容器衬垫36形成的附加层可以通过本领域已知的缠绕工艺、旋转模制工艺和固化工艺中的至少一种形成。还应当理解的是，容器衬垫36和得到的压力容器可以具有由成型工艺确定的任何形状和尺寸。
因而，分离式管口10、10’、10’’和用于形成包括分离式管口10、10’、10’’的压力容器的内部衬垫36的方法在衬垫36和管口10、10’、10’’之间提供了耐用的大致不透流体的连接，同时提供材料选择和模制尺寸的变化性。因此，包括管口10、10’、10’’的成型衬垫36保持本发明的益处，而没有常规设计常见的焊缝。
本领域技术人员可从上述讨论可以容易地确定本发明的实旨特性，且在不偏离其精神和范围的情况下对本发明进行各种改变和修改，以使之适合各种用途和条件。

Claims (20)

1.一种用于容器的管口，所述管口包括：
适合于在容器的开口中形成的第一部件，其中，第一部件包括肩部和颈部，其中，颈部包括第一联接元件；和
第二部件，第二部件具有肩部和颈部，颈部包括第二联接元件，其中，所述第二联接元件与第一联接元件接合以将第二部件紧固到第一部件，其中，在第二联接元件与第一联接元件接合时，存在用于接收容器衬垫的空间，所述空间位于第一部件的颈部和第二部件的颈部之间且位于第一部件的肩部和第二部件的肩部之间。
2.根据权利要求1所述的管口，其中，第一部件包括用于接收第一密封元件的槽道和用于接合容器衬垫的突起中的至少一种，以使得容器衬垫的径向伸长和移动最小化。
3.根据权利要求2所述的管口，还包括设置在第一部件的槽道中的第一密封元件。
4.根据权利要求1所述的管口，其中，第二部件包括用于接收第二密封元件的至少一个槽道。
5.根据权利要求1所述的管口，还包括设置在第一部件和第二部件之间的第二密封元件。
6.根据权利要求1所述的管口，其中，第一联接元件和第二联接元件中的每个包括用于将第一部件联接到第二部件的螺旋形螺纹。
7.根据权利要求1所述的管口，其中，第一部件和第二部件协作以形成通道，所述通道在容器中形成的压力腔和容器之外的环境之间提供流体连通。
8.根据权利要求1所述的管口，其中，第二部件适合于接收实用设备。
9.一种用于存储流体的压力容器，所述压力容器包括：
适合于在容器的开口中形成的第一部件，第一部件具有肩部和颈部，其中，颈部包括第一联接元件；
围绕第一部件的颈部设置的衬垫；和
第二部件，第二部件具有肩部和颈部，颈部包括第二联接元件，其中，所述第二联接元件与第一联接元件接合以将第二部件与第一部件紧固，其中，在第二联接元件与第一联接元件接合时，存在用于接收容器衬垫的空间，所述空间位于第一部件的颈部和第二部件的颈部之间且位于第一部件的肩部和第二部件的肩部之间。
10.根据权利要求9所述的容器，其中，第一部件包括用于接收第一密封元件的槽道和用于接合容器衬垫的突起中的至少一种，以使得容器衬垫的径向伸长和移动最小化。
11.根据权利要求10所述的容器，还包括设置在第一部件的槽道中的第一密封元件。
12.根据权利要求9所述的容器，其中，第二部件包括用于接收第二密封元件的至少一个槽道。
13.根据权利要求9所述的容器，还包括设置在第一部件和第二部件之间的第二密封元件。
14.根据权利要求9所述的容器，其中，第一联接元件和第二联接元件中的每个包括用于将第一部件联接到第二部件的螺旋形螺纹。
15.根据权利要求9所述的容器，其中，第一部件和第二部件协作以形成通道，所述通道在容器中形成的压力腔和容器之外的环境之间提供流体连通。
16.根据权利要求9所述的容器，其中，第二部件适合于接收实用设备。
17.一种用于模制包括管口的压力容器的内部衬垫的方法，所述方法包括步骤：
提供适合于在容器的开口中形成的管口的第一部件，第一部件具有肩部和颈部，其中，颈部包括第一联接元件；
围绕第一部件的颈部紧固型坯；
将型坯模制成预定形状，从而成型容器的中空衬垫；
将管口的第二部件联接到第一部件，其中，第二部件具有肩部和颈部，颈部包括第二联接元件，用于与第一联接元件接合以将第二部件紧固到第一部件，其中，在第二联接元件与第一联接元件接合时，存在用于接收容器衬垫的空间，所述空间位于第一部件的颈部和第二部件的颈部之间且位于第一部件的肩部和第二部件的肩部之间。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，第一部件包括用于接收第一密封元件的槽道和用于接合容器衬垫的突起中的至少一种，以使得容器衬垫的径向伸长和移动最小化。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，第二部件包括用于接收第二密封元件的至少一个槽道。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：提供设置在第一部件和第二部件之间的密封元件。
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