CN102770298B - 流体贮器 - Google Patents

Abstract

流体贮器可包括限定流体贮器的周边的外壁以及内壁。内壁可在某些位置连接到外壁且在其它位置与外壁间隔开以提供在外壁和内壁之间的间隙。在一些实施方式中，内壁可以是完整或连续的，并且液体燃料可包含在内壁内。在其它实施方式中，液体燃料可接纳在内壁和外壁之间。

Description

流体贮器

共同待审申请的引用

本申请要求提交于2010年3月3日的美国临时专利申请No. 61/310,053的优先权，该申请全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本公开大体上涉及流体贮器，例如燃料箱。

背景技术

用于机动车辆的燃料箱一直由金属和塑料制成。燃料箱根据需要被成形为各种尺寸和形状，以用于使用它们的各种应用中。乘用车辆中使用的燃料箱必须符合某些要求，这些要求与例如在受冲击时的抗破裂性和对燃料蒸气中的烃的抗渗透性有关。典型的塑料燃料箱包括单个壁或单种材料，并且该壁可由单种材料或多层不同材料形成。

发明内容

流体贮器可包括限定流体贮器的周边的外壁以及内壁。内壁可在某些位置连接到外壁且在其它位置与外壁间隔开以提供在外壁和内壁之间的间隙。在一些实施方式中，内壁可以是完整或连续的，并且液体可包含在内壁内。在其它实施方式中，液体可接纳在内壁和外壁之间。

一种形成流体贮器的方法可包括：形成外壁；形成内壁；将内壁的至少一部分设置在外壁内；以及在模具中吹塑成型外壁和内壁，以提供限定流体贮器的周边的外壁和在某些位置连接到外壁且在其它位置与外壁间隔开的内壁。

附图说明

参照附图将阐述优选实施例和最佳方式的以下详细描述，在附图中：

图1是用于形成聚合物贮器的设备的示意性剖视图；

图2是图1的设备的图解视图，示出了分隔成半部的外壁和设置在外壁半部与打开的模具半部之间的用于内壁的型坯；

图3是图2的设备的图解视图，示出了在模具半部闭合之后且在用于内壁的型坯部分吹塑成型之后的情形；

图4是在图3的矩形4内的设备的部分的局部放大视图；

图5是设备的图解视图，以剖视图示出了在打开的模具半部内的双壁贮器；

图6是用于使用可选模制工艺形成贮器的设备的图解视图；

图7是用于形成具有在内壁和外壁之间的结构元件的贮器的设备的图解视图；以及

图8是用于形成具有预成形内贮器和形成于内贮器周围的外壁的贮器的设备的图解视图。

具体实施方式

更详细地参考附图，图1示出了设备10，其可用于形成具有不止一个壁的诸如燃料箱12的贮器。如图5所示，燃料箱12可具有例如外壁14和设置在外壁内的内壁16。外壁14可具有限定燃料箱12的外周边的外表面18，并且如果需要，内壁16可完全封闭在外壁14内。外壁14和内壁16可各自由单层材料形成，或者外壁14和内壁16中的一者或两者可由接合到一起的多层材料形成。代表性的多层壁可包括：内和外结构层（例如，由HDPE形成）；蒸气阻挡层，其在结构层之间且由对穿过其中的烃的渗透具有高抗性的材料（例如，尼龙或EVOH材料）形成；以及粘合剂层，其在结构层和蒸气阻挡层之间，以有利于将所有层粘合在一起。当然，任何合适的材料和任何所需数量的层及层的布置方式可用于外壁14和内壁16。在至少一些实施方式中，外壁14和内壁16都可包括蒸气阻挡层。在这些实施方式中，当内壁16限定其中储存燃料的燃料箱12的内部空间时，可提供两个完整的蒸气阻挡层（每个壁中各一个）以减少烃对燃料箱12的渗透。

设备10可包括挤压机20（图2和图3）和具有成形表面28的一个或多个模具24、26，抵靠成形表面28可形成例如燃料箱12的外壁14。为了形成外壁14和内壁16中的一者或两者，在模具打开时，一个或多个熔融的型坯22可从挤压机20排出并设置在模具的半部24、26之间。在闭合模具半部24、26后，可在型坯22和闭合的模具内设置吹气杆30以将诸如空气的加压流体提供到型坯22中，以便使型坯22在模具内膨胀。图1大体上示出以这种方式初步成型或预成型的燃料箱12的外壁14。在该实施方式中，可接着使用刀具32（图1）将外壁14大致沿模具半部24、26的分型线切断成两个部段或半部14a、14b（图2）。然后，模具半部24、26和外壁半部14a、14b可以打开或分离以提供到外壁14内部的通路。然后，可以将用于内壁16的材料定位在外壁半部14a、14b之间和/或内。

内壁16可以部分地或完全地冷却和硬化的已模制结构的形式提供。在外壁部段14a、14b仍然略微熔融的情况下闭合模具时，外壁14可粘合、焊接、被焊接或熔融到内壁16以将它们接合在一起。内壁16可包括外表面34或周边，外表面34或周边具有与外壁14的内表面36不相同的形状。因此，当模具闭合时，外壁14可以仅在所选位置接触内壁16，并且在其它位置处在内壁16和外壁14之间设有间隙38（参见例如图5）。

备选地，如图2所示，内壁16可以熔融型坯22的形式提供，并且可从与外壁14相同的挤压机20提供。如前所述当模具半部24、26打开时，内壁型坯22可大体设置在外壁半部14a、14b之间。在该实施方式中，模具半部24、26可然后如图3所示闭合以将内壁型坯22捕获在外壁部分14a、14b和模具半部内。在闭合模具时，外壁半部14a、14b可变得粘合、焊接、熔融在一起、或以其它方式连接到一起以形成单个连续且完整的外壁14。在闭合模具之前或在模具闭合时，可将吹气杆30插入内壁型坯22中，以使得加压空气可被注入内壁型坯中以使型坯膨胀为与外壁14接触。所述至少略微熔融的外壁14和内壁16粘合、焊接、被焊接或熔融结合在一起以牢固地连接外壁14和内壁16。在任何形式或工艺的模制中，诸如肋40、旋钮等的连接特征可限定在外壁14和内壁16中的一者或两者中，或者可将额外的部件（例如，不与内壁或外壁成一体或由与内壁或外壁不同的材料形成的部件）插入到壁14、16之间以有利于将壁连接到一起。相比平坦、大致平面的壁，连接特征40或外壁的其它非平面部分可提高外壁的刚度和强度。在至少一些实施方式中，连接特征可包括在外壁中的凹痕或内壁的向外延伸部分或两者。当然，其它布置方式也是可能的。例如，可在一个壁中设置狭槽或其它空隙，并且将其它壁的材料接纳在空隙中或覆盖空隙以有利于内壁和外壁之间的连接。非平面部分可在连接特征的区域中和在内壁与外壁之间的一个或多个连接点或位置的区域中。

当内壁型坯22膨胀时，空气可变得截留在外壁14和内壁16之间。这样的空气可变得被加压并因此朝模具半部24、26驱动外壁14以最终模制并形成外壁14。在另一个实施方式中，可在外壁14和内壁16之间提供补充或附加的加压空气以进一步控制外壁14和内壁16的最终成型并且例如确保在壁之间的气阱或间隙38的所需位置或尺寸。这可通过主吹气杆30中的第二出口或通过一个或多个辅助吹气杆42（图3和图4）来实现。然后，可根据需要将外壁14和内壁16之间的压力控制为大于或小于在内壁型坯22内提供的压力。以至少这些方式，外壁14和内壁16的最终吹塑成型可大体上同时进行。

一旦接触模具，外壁14可比内壁16更迅速地冷却，内壁16在至少一些实施方式中不直接接触模具半部24、26。因此，当外壁冷却并硬化时，内壁16可保持更柔韧或熔融，使得内壁能根据需要进一步形成或移动。在一种示例性工艺中，吹塑成型压力可减小，以使得内壁16相对于外壁14进一步变形。内壁16的变形可至少部分地由在外壁14和内壁16之间的气阱或间隙38中的空气压力驱动。这种变形可在外壁14和内壁16的连接点之间提供一些球形物、弯曲部段、波浪或其它非平面部段44。这样，在与外壁14的两个连接点之间内壁16的至少一些部段不是平面或直的，并且相反在连接点之间是波状的或弯曲的。这些变形或波状部段44可为内壁16提供增加的强度和劲度。如图5所示，在至少一些实施方式中，内壁可在一个或多个点46处接合和粘合到自身。内壁可在与内壁和外壁连接到一起的位置间隔开的一个或多个位置处粘合到自身。

如上所述，气阱或间隙38可形成在壁之间外壁14和内壁16不直接连接到一起的地方。因此，双壁箱12可包括外壁14和内壁16连接的区域以及壁间隔开的区域。在一些实施方式中，这些间隙38可用泡沫或某些其它材料填充以增加劲度、强度、保温性、隔音/消声或用于其它目的。在至少某些实施方式中，间隙可形成在内壁和外壁中的一者或两者的相邻连接特征之间。

作为另一种选择，如图6所示，外壁14和内壁16可由同轴型坯50、52形成，或者一型坯被接纳在另一型坯（例如，不一定同轴）内。型坯50、52可在相同时间或在不同时间被挤出，并且可在闭合模具之前在模具半部24、26之间定位在一起。一个或多个吹气杆54可在内壁型坯52内和/或在型坯50、52之间提供诸如空气的加压流体，以使型坯至少在预期间隙38的区域中保持分离。在模具半部24、26闭合在一起之后，在该实施方式中的成型工艺可与下列情况的相同：其中，内模具型坯22定位在外壁14的预成型半部14a、14b之间，如图2和图3所示。

在壁14、16之间和/或在内壁16自身中的连接区域可提高燃料箱12的结构完整性。因此，连接区域可设置在外壁14和内壁16中的一者或两者的较薄弱区域中以增强这些区域。例如，可在存在大致平坦或平面的较大表面积的内壁16和/或外壁14的区域中设置更多连接区域。间隙38可分离和隔绝内壁16的内容物（如燃料）与周围环境。这样的隔绝可包括隔音（例如，降低燃料晃荡和溅泼的噪音）和绝热。

外壁14可具有在约2mm至10mm厚之间的平均厚度，并且内壁16也可具有在约2mm至10mm厚之间的平均厚度。在一种形式中，壁14、16的组合平均厚度可以为约10mm，其中外壁14和内壁各自为约5mm厚。在这样的示例中，可使用相同挤压机头来形成每个壁，但这不是必需的。特别是在内壁16为连续的且用来包含液体燃料使得燃料通常不在外壁14和内壁16之间时，提供两个壁可降低在车辆事故期间或燃料箱12被另一部件或物体接触的其它事故中燃料将从燃料箱12泄漏的可能性。这是真的，因为即使外壁14被刺破或破裂，内壁16有可能不会被刺破或破裂使得燃料仍然保留在燃料箱12内。此外，相比单壁燃料箱12，内壁16可显著减少燃料晃荡且因此显著减少在燃料箱内的烃蒸气产生。这进一步减少烃从燃料箱的泄出。内壁可具有合适的尺寸，以在外壁的整个内部或外壁的仅一部分内紧密配合。在至少一些应用中，内壁的容积可以在由外壁的内表面限定的容积的约40%至95%之间。

结构元件可设置在内壁和外壁中的一者或两者上或壁之间。在图7所示实施方式中，结构元件60接纳在外壁62和内壁64之间。结构元件60可为内壁和外壁中的一者或两者提供结构增强。结构元件也可以或代替地提供其它功能，比如对由内壁限定的封罩、内壁和外壁之间的（多个）空间、或两者的通风。结构元件60还可包括流体引导部件，比如一个或多个泵、流体输送管线、连接器、过滤器等。

在图7的实施方式中，结构元件60提供对贮器的至少一定程度上增强并允许例如外壁62形成为具有相对简单的形状。也就是说，如图所示的外壁62具有可由相对薄的材料制成的大体上平面的侧壁66，虽然该大体上平面的壁不像带有肋、角部、弯部等的壁那样强壮。在图7中，结构元件60包括腹板或一系列间隔开且互连或分开的管，这些管粘合或以其它方式连接到内壁和外壁。结构元件可限定在外壁62和内壁64之间的连接点或以其它方式互连外壁62和内壁64。管或可提供的其它结构元件60可以是中空或实心的、刚性或柔性的且具有任何所需尺寸和形状。这样，用于外壁的模具可具有简单形状，该形状可方便制造外壁、降低加工成本、提高外壁中的材料均匀度、以及允许使用更薄的壁，因为存在更少的拐角或其它区域，在这些区域，外壁被拉伸、折叠或弯曲并且材料在形成或成型工艺期间可趋于变得更薄。

在图8所示实施方式中，内壁至少部分地由预成形贮器70限定。外壁72然后被设置在预成形贮器70的至少一部分周围或封闭所述部分以提供具有内壁和外壁的贮器。预成形贮器70可以任何合适的方式形成，例如以举例方式但不限于，注模或吹塑成型。在至少一些实施方式中，在与外壁72结合或设置在外壁72内之前，预成形贮器70被形成为其最终形状。也就是说，在至少一些实施方式中，预成形贮器在如下文所述与外壁结合时不显著改变形状。

预成形贮器70在引入外壁72内之前可由于其生产工艺而仍然是热的或者其可以被预热。预成形贮器70可具有任何所需形状，并且可根据需要包括各种部件74，以与所包含的流体一起使用。各种部件可包括例如泵、管、过滤器、以及通风管线和阀门。这些部件可设置在预成形贮器内、贮器外部（且适于至少部分地接纳在内壁和外壁之间）或两者。

为了形成这种贮器，可如上所述形成外壁72，其中外壁的材料初始地膨胀到模具半部24、26内、被切割或以其它方式撕裂或切断，然后将模具半部24、26打开，并可将预成形贮器70设置在打开的模具半部之间。然后，可将模具半部24、26闭合在一起，并且将外壁72最终成形并接合到预成形贮器70。

预成形贮器70和外壁72可由任何合适的材料形成且可具有任何所需尺寸和形状。预成形贮器和/或外壁可包括各种结构特征以提高壁的劲度，如本文所指出的。此外或取而代之，结构元件可设置在内壁和外壁中的一者或两者上或在内壁和外壁之间。在至少一些实施方式中，例如但不限于，机动车辆燃料箱，内壁70和外壁72中的每一个的厚度可以在约2mm和6mm之间。

内壁和外壁以及在内壁和外壁中的一者或两者中的提高的劲度特征的机会可以提供更坚固、更刚劲的流体贮器。流体贮器可容易地适于在贮器被加压的系统中使用。同时，在抗渗透性重要的情况下，内壁和外壁都可由耐蒸气渗透穿过其中的材料形成或包括这种材料，从而提供两个单独的抗渗透材料层。此外，可将通风装置或部件放置在内壁和外壁中、之上或之间，以控制蒸气流和限制蒸气从流体贮器逸出。

虽然本文所公开的本发明的形式构成目前优选的实施例，但许多其它实施例是可能的。本文并非意图提及本发明的所有可能的等同形式或衍生物。应当理解，本文所用术语仅仅是描述性而非限制性的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下可进行各种更改。

Claims (18)

1.一种流体贮器，包括：

模制塑料外壁，所述模制塑料外壁限定所述流体贮器的周边并且具有多个朝内突起并且间隔开的连接特征，

模制塑料内壁，所述模制塑料内壁在某些位置结合到所述外壁的多个所述连接特征且在其它位置与所述外壁间隔开以提供在所述外壁和所述内壁之间的间隙，并且用于接收流体在所述内壁之内；以及

位于所述内壁和所述外壁之间的结构元件，所述结构元件独立地选择为流体引导部件或通风部。

2.根据权利要求1所述的流体贮器，其中所述内壁被熔融结合到所述外壁的所述连接特征。

3.根据权利要求1所述的流体贮器，其中所述内壁限定其中储存燃料的内部容积。

4.根据权利要求3所述的流体贮器，其中所述内壁包括至少一个蒸气阻挡层。

5.根据权利要求4所述的流体贮器，其中所述外壁包括至少一个蒸气阻挡层。

6.根据权利要求1所述的流体贮器，其中所述内壁和所述外壁各自由多层不同材料形成。

7.根据权利要求6所述的流体贮器，其中所述外壁的厚度平均为2mm至10mm。

8.根据权利要求6所述的流体贮器，其中所述内壁的厚度平均为2mm至10mm。

9.根据权利要求1所述的流体贮器，其中所述内壁由预成形贮器限定。

10.根据权利要求1所述的流体贮器，其中所述结构元件将所述外壁和所述内壁互连。

11.根据权利要求1所述的流体贮器，其中由所述内壁限定的内部容积为由所述外壁的内表面限定的容积的40％至95％。

12.一种形成流体贮器的方法，包括：

在模具中吹塑成型热的型坯，以形成限定了流体贮器的周边的外壁，并且然后使所述外壁分离成至少两个部分，以便所述模具能打开；

打开所述模具；

将内壁在所述内壁吹塑成型之前设置在所述模具内且在所述外壁的所述两个部分之间；

使所述模具闭合，以将分离的外壁部分结合在一起；并且

在模具中吹塑成型所述内壁，以将所述内壁在某些位置附接到所述外壁且在其它位置与所述外壁间隔开，并且用于接收流体在所述内壁之内。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，当所述内壁被吹塑成型时，在所述内壁内以及所述内壁和所述外壁之间提供加压流体。

14.一种形成流体贮器的方法，包括：

提供用于形成外壁的热的圆柱形的第一型坯；

提供用于形成内壁的热的圆柱形的第二型坯，并且设置在用于形成外壁的型坯内；并且

大致同时吹塑成型两个热的型坯，以形成外壁和内壁，所述外壁限定所述流体贮器的周边并且具有多个间隔开的朝内突起，所述内壁在某些位置结合到所述外壁的多个所述朝内突起并且在其它位置与所述外壁间隔开并且用于接收流体在所述内壁之内。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述内壁和所述外壁大致同时吹塑成型，在吹塑成型工艺期间在所述内壁内以及所述内壁和所述外壁之间提供加压流体。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述外壁和所述内壁之间形成多个气阱。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述气阱在所述内壁的最终吹塑成型之前形成，以使得在吹塑成型所述内壁时，所述外壁被移动至与模具接触，并且因此成型有保留在所述内壁和所述外壁之间的所述气阱。

18.一种形成流体贮器的方法，包括：

在模具中吹塑成型热的型坯，以至少部分地形成带有多个间隔开且朝内突起的加强特征的外壁；

将所述外壁分离成至少两个区段，并且打开所述模具，以暴露所述外壁的内部；

将热的预成形贮器设置于所述外壁区段的内部以限定所述贮器的内壁；

使所述模具闭合，以将所述外壁区段连接并结合在一起；并且

在所述模具中最终吹塑成型所述外壁，以将所述内壁在某些位置结合至所述外壁的多个所述加强特征并且在其它位置间隔开，并且以提供所述流体贮器的外周边。