CN102741605A

CN102741605A - 储气瓶及其制造方法

Info

Publication number: CN102741605A
Application number: CN2011800075888A
Authority: CN
Inventors: M·萨尔斯特伦
Original assignee: Intravalve AB
Current assignee: Intravalve AB
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2012-10-17
Also published as: WO2011093786A1; BR112012018219A2; RU2012135980A; EP2529145A1; MX2012008595A; US20120298533A1

Abstract

本发明提供一种用于存储加压流体的储气瓶（10），该储气瓶（10）包括中空体（12），该中空体（12）一体形成有封闭的底端（14）和封闭的顶端（16）；阀（20，200），该阀（20，200）具有阀体（24，205）和驱动器（22，220），所述阀（20，200）设置在所述顶端（16）上，用于允许气体分别流入和流出，其中，所述阀（20，200）安装在所述储气瓶（10）的内部，使得通过所述阀体（24，205）密封所述顶端（16）的内表面，并且使得所述驱动器（22，220）延伸到所述储气瓶（10）的外部。

Description

储气瓶及其制造方法

技术领域

本发明涉及储气瓶，以及制造所述储气瓶的方法。

背景技术

为了存储加压的流体，可以使用储气瓶或者储气筒。这种储气瓶的结构必须确保气体不会从储气瓶中泄漏出来。为了实现这个目的，典型的储气瓶包括中空管，该中空管具有封闭的底端和半封闭的顶端。所述上端具有开口，该开口中安装有阀。该阀具有两种功能，即，允许填充所述储气瓶，以及允许气体从所述储气瓶流出。

如果气体在存储前被冷却，所述储气瓶的内部也可以形成反射表面，而且围绕所述储气瓶布置的真空空间以用于减少封闭气体和外部环境之间的热传递。

例如，JP-8,117,904描述的气体储气瓶，该气体储气瓶包括管体和具有球形形状的封闭底端。顶端的封闭通过缩颈工艺（necking process）实现，其中向下冲压模具以形成半球形状的所述储气瓶的顶端。该顶端可以装上阀，用于允许气体进出入所述储气瓶。

在具体的应用中，存在对一次性气体储气瓶的需求。这种储气瓶可以用于分装气雾剂，例如除臭剂、涂料、杀虫剂等。虽然这种气雾剂罐被广泛采用，但是由于所述罐和阀典型地设计为承受不超过30巴的压力，所以它们不能用于高压储气。作为对比，高压气体储气瓶可以存储压力达到400巴以上的气体。

在确定的情况下，例如当冷却低成本产品时，使用具有简单且低成本结构的容器存储高压的气体是有利的。更具体地，存在对一次性容器的需求，该容器可以存储高达几百巴的气体，并且具有不可逆的阀。也就是说，一旦所述阀打开，该阀一直保持开启状态直到所有气体从容器中流出。也存在对一次性容器的需求，该容器具有可以承受30巴以上压力的安全阀并且以可控制的方式配置该阀，使储气瓶内的容纳物流出。

发明内容

相应地，本发明优选地寻求减轻、减缓或者消除上文认同的现有技术中的一个或多个不足之处以及单独或者任一组合的缺陷，并且通过根据所附的权利要求提供的系统至少解决以上提到的问题。

本发明的目的是提供一种气体储气瓶，该气体储气瓶可以以简单且低成本的方式制造。

本发明进一步的目的是提供一种简单且低成本的阀，该阀可以连接到所述气体储气瓶。

本发明再进一步的目的是提供一种具有阀的一次性气体储气瓶，该一次性气体储气瓶能够存储压力达几百巴的气体。

本发明的更进一步的目的是提供一种一次性气体储气瓶以及一种阀，当阀打开时，所述阀能够以可控的方式保持打开，直到气体全部流出。

本发明的另一目的在于提供一种一次性容器，该一次性容器具有安全阀并且能够承受高压以及允许气体受控制的流出。

本发明的再一目的是提供一种气体储气瓶，该气体储气瓶没有爆炸的危险，即，如果储气瓶内的压力增加，但是阀不能够脱离所述储气瓶。

本发明的又一目的是提供一种气体储气瓶，该气体储气瓶允许用于填充液体状态的气体，并且能够在不同的外界环境温度下安全存储这些气体。

根据本发明的一方面，提供一种用于存储加压流体的储气瓶，包括中空体，该中空体一体形成有封闭的底端和封闭的顶端；阀，该阀具有阀体和驱动器，所述阀设置在所述顶端上，以用于允许气体分别流入和流出，其中，所述阀安装在所述储气瓶的内部，以便于通过所述阀体密封所述顶端的内表面，并且由此所述驱动器延伸到所述储气瓶的外部。

根据本发明的第二方面，提供一种方法，该方法用于提供从单个的金属坯料形成用于存储加压流体的储气瓶。该方法包括冲压所述金属坯料为中空管，该中空管具有封闭的底端和敞开的顶端，在所述中空管的内部设置阀，该阀具有阀体和驱动器，以及通过所述阀体密封所述顶端的内表面，使得所述驱动器延伸到所述缸体的外部。

本文中的术语“流体”应当广泛的解释为包括处于气体状态或者液体状态的任一物质或者化合物。

附图说明

本发明的这些和其它方面、特征和优点通过参考附图对本发明的具体实施方式的以下描述将显而易见和阐述。其中，

图1是示例性显示根据本发明的实施方式的气体储气瓶的侧视图；

图2是根据实施方式的气体储气瓶的截面图；

图3是根据进一步的实施方式的气体储气瓶的截面图；

图4是根据实施方式的方法的图表；以及

图5是根据再进一步实施方式的气体储气瓶的立体图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员能够实施本发明，将通过以下结合附图对本发明的几个具体实施方式进行更详细地描述。本发明可以以多种方式实施，但是不应当解释为局限于在此所述的实施方式。在一定程度上，提供的实施方式以使本公开可以完整清楚，并且可以向本领域的技术人员充分地传达本发明的范围。所述实施方式不局限于本发明，但是本发明仅由所附的专利的权利要求所限制。进一步地，在对附图阐述的具体实施方式的详细描述中使用的术语不用于限制本发明。

以下描述集中在本发明可适用于能够存储高压气体的气体储气瓶和阀的实施方式上。

参见图1，显示的是气体储气瓶10。气体储气瓶10具有管体12、封闭的底端14以及封闭的顶端16。底端14和顶端16具有球形形状。凹槽18形成在管体12的外周面上，恰好在顶端16的下面。

阀20布置在储气瓶10的内侧，并且阀20具有驱动器22，该驱动器20穿过位于顶端16上的开口向储气瓶10的外部延伸。阀20的开启通过在驱动器22上施加压力而实现。当朝向储气瓶10向下按压驱动器22时，阀20打开并且允许气体从储气瓶10中流出。

进一步参见图2，部分地显示气体储气瓶的实施方式。在该视图中，顶端16仍然是敞开的并且因此显示的是气体储气瓶10处于未完成的状态。阀20位于中空管12的内侧，并且通过两件安装组件30连接于内部。安装组件30具有第一托杯，该第一托杯设置有环形底部34，环形底部34的直径与中空管12的内径相一致，使得第一托杯32可以支撑在凹槽18上。第一托杯32沿着球形形状向上延伸直到与阀20的主体部24接触。套筒36形成为与阀的主体部24相接合，使得阀20固定连接于第一托杯32。安装组件30进一步包括第二托杯38，第二托杯38支撑在第一托杯32上并且向上延伸形成球形形状。第二托杯38的顶部具有中心孔40，以允许阀的驱动器22从中心孔40中伸出。当顶端16通过安装组件30密封时，顶端16朝向第二托杯38的外表面按压，使得顶端16展现为球形形状。第一托杯32也可以由两个相互形成为一体的球形部形成，其中两个球形部中的一个球形部相比另一个球形部可以具有稍小的半径。因此，两个球形部可以设计为使第二托杯38支撑在具有较小半径的球形部上。优选地，第二托杯38由此可以对准第一托杯32的具有较大半径的球形部，使得两个托杯32和38形成为具有共同半径的球形形状。在该实施方式中，第二托杯38覆盖第一托杯32的表面，该表面明显大于第一托杯32的未覆盖的表面。

在另一个实施方式中，如图3所示，安装组件30包括单个托杯31，单个托杯31具有用于与阀主体部24接合的套筒33，使得托杯31固定连接于阀20。进一步地，托杯31具有球形形状的上表面，使得当通过安装组件30密封顶端16时，储气瓶10的顶端16展示为球形形状。

密封件50可以设置在安装组件30和顶端16之间，以进一步降低气体泄漏的危险。密封件50可以是环形并且以驱动器22为中心围绕驱动器22设置。密封件可以进一步朝向凹槽18延伸，使得密封件50覆盖位于安装组件30和顶端16之间的一部分或者全部区域。在优选的实施方式中，密封件50由不与存储在储气瓶内的气体反应的材料制成。在一个实施方式中的所述材料可以为特氟隆

在再进一步的实施方式中，阀安装在单件的安装托杯内。阀具有阀杆，该阀杆作为驱动器并且延伸到阀体内部。阀杆具有内部通道，当阀杆处于闲置或者不被按压状态时，内部通道通过阀体密封。当阀杆受到向下方向（即朝向阀体）的按压时，内部通道与储气瓶内部的流体连通，以便于储气瓶的容纳物能够通过阀杆的内部通道流出。安装托杯形成为环绕阀体的圆柱体件，并且安装托杯进一步配备有通孔，该通孔用于允许阀杆或者驱动器伸到安装托杯的外部。优选地，安装托杯的圆柱体形状的外圆周上具有第一厚度并且在圆柱体形状的中心具有加大的厚度。

密封垫形成在安装托杯的顶部，以对储气瓶的顶端的内部表面形成密封，并且以对阀/安装托杯组件产生稳定的功能。优选地，密封垫具有下侧，该下侧形成为与安装托杯的上部表面配合。密封垫的上侧优选为圆顶形状，以便于能够使储气瓶的顶端适应密封垫的形状，以形成相应的圆顶形状或者球形形状。延伸到阀体的外部的阀杆同样也延伸到密封垫的外部。

密封垫可以由合适的材料形成，例如塑料、橡胶或者这些材料的任意组合。

储气瓶可以根据之前所描述的设置环形凹槽。在进一步的实施方式中，环形凹槽替换为储气瓶内部的至少两个凸起。凸起可以分布在储气瓶的内表面上与底部具有特定的距离，使得阀/安装托杯组件可以中心对准。在再进一步的实施方式中，储气瓶可以配备有环形凹槽以及至少两个凸起，该凸起用于在形成储气瓶的封闭的顶端之前形成阀/安装托杯组件可以支撑的支撑结构。

现在将参考图4描述用于提供气体储气瓶的方法100。在第一步骤110中，冲压或者挤压金属坯料成具有管状的中空体。在具体实施方式中，中空体形成有具有球形或者圆顶形状的封闭底端。也就是说，封闭底端是与中空管形成为一体的半球。在这个步骤中，顶端是敞开的。

在接下来的步骤120中，阀设置在顶端的壁内。阀具有阀体，以及伸出的驱动器或者阀杆，当按压驱动器或者阀杆时能够打开阀。阀的设置使得驱动器朝向顶端的开口。

在下面的步骤130中，敞开的顶端通过阀体密封，使得顶端被密封，同时顶端与阀体的形状相一致。在优选的实施方式中，阀体具有球形或者圆顶形状，因此封闭的顶端会形成与中空管为一体的半球。在这个步骤中，上部表面的中心上设置有孔，驱动器从该孔中伸出。

阀体可以包括安装组件，其中布置阀的步骤120进一步包括将所述安装组件固定连接于阀体的步骤122。安装组件既可以是具有上部球形表面的单个部件，也可以是两个部件的组件，其中上面的部件具有球形上表面。

此外，方法100可以进一步包括在所述中空体上提供环形凹槽的步骤112，其中将阀设置在所述中空管的内部的步骤120包括将所述阀体设置在所述环形凹槽上。这样的优点是阀体可以支撑在凹槽上，由此降低阀体在接下来的步骤130中移动的危险，其中顶端通过阀体密封。在这个步骤中，凹槽可以由根据之前描述的至少两个凸起取代。在这种凸起情况下，他们可以由从储气瓶外侧进行动作的工具形成，由此移走一定量的储气瓶材料，使得所述凸起形成在储气瓶的内表面上。

方法100也可以包括在阀体上设置密封件的步骤124，使得在阀体或者安装托杯/组件与封闭的上表面之间形成更好的密封。

当储气瓶封闭时，即，当阀固定地连接于气体储气瓶，该气体储气瓶仅允许驱动器从外部能够进入时，气体储气瓶充有加压气体。也就是说，这个特定的工序能够使得储气瓶经由阀的阀杆填充，所述阀杆在填充时被按压，使得阀杆的内部通道流体连通于储气瓶的封闭的内部。流体可以是任一气体，尽管具体实施方式中涉及适用于冷却应用的环境友好型气体，例如CO₂或者含有CO₂的混合气体。

在再进一步的涉及所述储气瓶的制造的实施方式中，在封闭储气瓶之前填充容纳物。随后，将描述用于提供这种加压流体的容器的方法。在第一步骤中，储气瓶体形成有封闭的底端和开口的顶端。储气瓶体可以用任意公知的方式形成，优选地，通过挤压金属坯料形成为所述主体。在下面的步骤中冷却储气瓶体到预定的温度，优选地，通过将所述储气瓶体放入冷藏室。当储气瓶体冷却到所述预定温度时，储气瓶体填充有一定量的液体容纳物或者固体容纳物。

所述气体可以是CO₂，并且所述预定温度可以是低于CO₂沸点的温度。如果在大气压强下使用的CO₂，则预定温度可以是-80℃。

容纳物引入到所述储气瓶体之后，将阀引入所述储气瓶体中。优选地，储气瓶体设置有瓶颈、凹槽或者至少两个凸起，该凸起设置在液体容纳物或者固体容纳物上面的位置，使得当引入阀时，阀与储气瓶中的容纳物不接触。

为了这个目的，阀可以包括安装托杯，该安装托杯构造为将阀保持在储气瓶体内中心对准的位置。因此，安装托杯支撑在所述瓶颈、凹槽或者凸起上。

在储气瓶体内部引入阀和安装托杯的步骤在预定温度下实施，使得气体保持为液体状态或者固体状态。优选地，这个步骤与填充步骤在同一个腔室内实施。

当引入阀时，储气瓶体通过阀或者安装托杯密封。进一步地，安装托杯可以在所述阀的朝向缸体的开口端的上侧面上延伸。这样的优点在于如果安装托杯展现特定的形状，储气瓶体的顶端将那个形状匹配。在优选的实施方式中，安装托杯可以是本身或者通过密封垫的辅助具有球形或者圆顶形状，这意味着当封闭时储气瓶体也会展示球形形状。这个步骤的实施，使得当储气瓶体通过阀和/或安装托杯密封时，容器内装入阀，除阀的驱动器或者阀杆伸出所述容器的外部外。

在这个具体的步骤中，可以增加不同的附加零件，例如密封件、覆盖件等。

密封储气瓶体的步骤在预定的温度下实施，使得容纳物保持在液体状态或固体状态。优选地，这个步骤与填充步骤和阀插入步骤在相同的腔室内实施。

作为最后的步骤，密封的容器被加热到高于预定温度，优选地达到室温。在这个温度下，气体储气瓶内的压力增加。典型地，容器构造为可以承受400巴的压力或更高的压力。在要求较低的应用中，容器构造为承受高达90巴的压力。为了这些不同的应用，储气瓶体的材料可以是不同的。但是，优选铝或者含有铝的合金。

需要说明的是本发明的方法对于其它气态容纳物（例如O₂、N₂等）也将是具有创造性的。

在实施方式中，用于提供加压的容器的方法包括以下步骤：提供具有封闭的底端和敞开的顶端的储气瓶体；冷却所述储气瓶体到预定的温度；向储气瓶体填充一定程度的液体或固体的容纳物，其中所述预定温度低于所述容纳物的沸点，将阀引入储气瓶体的内部，以及通过利用阀密封所述储气瓶体来封闭所述储气瓶体的顶端，其中，封闭储气瓶体的顶端的步骤在所述预定温度下实施。

此外，气体储气瓶可以由包括Al、Ni、Cr或者包含上述任一材料的任意合金的单个金属坯料形成。而且，气体储气瓶的壁部和端部的厚度可以设计为使气体储气瓶不会因为储气瓶内部的高压而变形。

阀20可以是具体构造为能够承受高压的本身公知的任一流体阀，并且阀20可以配置有卸压功能。在具体实施方式中，尽管为了承受高压需要进行改进，但是阀20可以使具有相同结构的元件作为气雾剂阀。

在进一步的实施方式中，阀可以是具有内置卸压功能的一次性阀。如图5所示，阀200包括具有膜片210的阀体205，膜片210具有上表面212的和下表面214，其中突出部件220设置在上表面212上并且沿垂直于所述上表面212的方向延伸。膜片210包括削弱部216，其中，通过按压所述突起部件220到所述膜片210的削弱部216使得膜片210被贯穿来实现阀200的打开。

密封件230可以设置在膜片210的上表面212的外周面上，使得密封件230在阀200和气体储气瓶的内表面之间提供密封接触。

此外，削弱部216还可以设置在下表面214上，由此在膜片210的两侧形成双向的凹槽。

在实施方式中，阀200可以进一步包括第二突出部件222，第二突出部件222设置在下表面214上并且沿垂直于所述下表面214的方向延伸。

第一突出部件220和第二突出部件222可以与膜片210形成为一体。

阀200可以进一步包括导向部件240，该导向部件240连接于阀体205并且设置为当向下按压第一突出部件220时引导第二突出部件222。导向部件240可以设置有至少一个通孔，以在填充和排空所述气体储气瓶时允许流体流动通过所述导向部件240。在具体的实施方式中，通孔沿环形形状的导向部件的外周对称设置。此外，导向部件240设置在阀体205的内表面上。

在实施方式中，阀体205的内表面可以设置多个沿与突出部件220、222相同的方向纵向延伸的凹槽。

现在将描述阀200的功能。阀200设置在气体储气瓶的内部，但是优选地并不需要与之前描述的相同。因此，阀200本身具有创造性，并且可以适用于多种不同的应用。

阀200设置在气体储气瓶的瓶颈上，并且通过密封件密封顶端的内表面。与膜片形成为一体的第一突出部件伸出到气体储气瓶的外部，并且由此使用者易接触。阀体也伸出到气体储气瓶的外部并且围绕第一突出部件。

当气体储气瓶填充气体时，气源牢固地连接于阀体。当气源打开时，将允许气体在阀体和第一突出部件之间流动。由此高压将推动膜片向内移动，从而在膜片和阀体的内部之间形成小的缝隙。这种情况下，密封件在膜片和阀体之间将不提供压紧密封，由此气体可以填充储气瓶。

当气体填充完成，气源关闭并且气体储气瓶内的压力将沿向上的方向挤压膜片，使得在阀体和气体储气瓶的顶端的内表面之间以及在膜片和阀体之间实现压紧密封。当气体储气瓶装入加压的气体时，相同的压力将分布在膜片的下表面上。由此膜片被设计为以便于削弱部能够承受预定的压力，并且当气体储气瓶内的压力超过预定值时削弱部将打开。因此，阀200可以以两种不同的方式打开，即：

1）当气体储气瓶内的压力超过预定值时，例如，由于温度增加，削弱部将打开，并且气体将流出。

2）当使用者按压第一突出部件时，压力将施加在位于膜片的中心的削弱部上。由于突出部件是锥形，以便于突出部件的顶点朝向削弱部，力将仅施加在小的表面。由此使用者可以提供按压力以穿过膜片，从而使气体流出。

例如，顶点可以是1mm²，使得300巴的压力对应大约30N的施加力。在其他实施方式中，顶点可以小于1mm²。

阀体的位于气体储气瓶外部的部分可以带有螺纹，使得另外的阀可以连接于气体储气瓶。在具体的实施方式中，阀构造为使得当第二阀连接于阀时按压第一突出部件。

尽管参考具体实施方式对本发明进行以上描述，但是本发明并不局限于前述的具体形式。本发明仅由所附的权利要求所限定，并且相比以上描述的其它实施方式可以等同在这些所附的权利要求的范围之内。

在权利要求中，术语“包括”不排除其它部件或者步骤的存在。进一步地，虽然分别列举，通过例如单个组件或者工序可以实施多种方式、部件或者方法步骤。另外，尽管单个的特征可以包括在不同的权利要求中，但是这些特征可以优选地合并，并且不同权利要求中的包含物并不意味着特征的合并不可行和/或没有优点。另外，引用单个不排除引用多个。术语“一个”“第一”“第二”等不排除多个。权利要求中的引用标记仅用于阐述示例并且不用于以任何方式解释为限制权利要求的范围。进一步地，任何参照“上”、“下”、“右”、“左”仅用于相对的定义。因此这些参照不能理解为对权利要求范围的限制。

Claims

1.一种用于存储加压流体的储气瓶（10），该储气瓶（10）包括：

中空体（12），该中空体（12）一体形成有封闭的底端（14）和封闭的顶端（16），

阀（20，200），该阀（20，200）包括阀体（24，205）和驱动器（22，220），所述阀（20，200）安装在所述顶端（16）上，以用于允许气体分别流入和流出，其中，

所述阀（20，200）安装在所述储气瓶（10）的内部，使得通过所述阀体（24，205）封闭所述顶端（16）的内表面，并且使得所述驱动器（22，220）延伸到所述储气瓶（10）的外部。

2.根据权利要求1所述的储气瓶，其中，所述底端（14）具有球形形状，并且所述顶端（16）具有球形形状或者圆顶形状。

3.根据权利要求1或2所述的储气瓶，其中，所述阀体（24，205）包括安装托杯（30），所述阀体（24，205）牢固地连接于该安装托杯，并且其中，所述顶端（16）与所述安装托杯（30）的形状相一致。

4.根据权利要求3所述的储气瓶，其中所述安装托杯（30）包括第一部件（32）和单独的第二部件（38），所述第一部件（32）牢固地连接于所述阀体（24，205），并且所述第二部件（38）设置为邻接于所述第一部件（32），使得所述顶端（16）与所述第二部件（38）的形状相一致。

5.根据权利要求3或4所述的储气瓶，其中所述中空管（12）包括环形凹槽（18），所述安装托杯（30）设置在所述环形凹槽（18）上。

6.根据上述任一项权利要求所述的储气瓶，该储气瓶进一步包括环形密封件（50），该环形密封件（50）设置在所述阀体（24，205）和所述顶端（16）的内表面之间。

7.根据上述权利要求中任一项所述的储气瓶，其中，所述阀（20，200）为气雾剂阀。

8.根据上述权利要求中任一项所述的储气瓶，该储气瓶进一步包括锁定工具，该锁定工具能够与所述驱动器（22，220）连接，其中，所述锁定工具构造为使得当按压驱动器（22，220）以允许气体流出时，保持驱动器（22，220）处于被按压的位置。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的储气瓶，其中，所述阀体（205）包括膜片（230），其中，所述膜片（230）基于所述阀（200）的驱动而被贯穿。

10.一种方法，该方法用于提供从单个的金属坯料形成存储加压流体的储气瓶，所述方法包括：

冲压所述金属坯料的步骤：冲压所述金属坯料为中空管，该中空管具有封闭的底端和敞开的顶端，

在所述中空管的内部设置阀的步骤：在所述中空管的内部设置阀，该阀具有阀体和驱动器，以及

密封所述顶端的步骤：相对通过所述阀体密封所述顶端的内表面，由此所述驱动器延伸到所述储气瓶的外部。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述冲压所述金属坯料的步骤包括将所述底端形成为球形形状或者圆顶形状，并且其中，所述密封所述顶端的步骤包括将所述顶端形成为球形形状或者圆顶形状。

12.根据权利要求10或11所述的方法，该方法进一步包括所述在所述中空体上设置环形凹槽的步骤，其中，所述在所述中空管的内部设置阀的步骤包括在所述环形凹槽上安装所述阀体。