CN103672386B - 用于70mpa氢存储系统中的o型环/支承环密封系统的复合支承环 - Google Patents

用于70mpa氢存储系统中的o型环/支承环密封系统的复合支承环 Download PDF

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Abstract

本发明提供用于70MPA氢存储系统中的O型环/支承环密封系统的复合支承环。具体地，一种O型环/支承环系统，适合于用在包括70MPa机动车氢存储应用的高压应用中，以形成第一和第二连接器主体之间的密封。这种密封系统包括具有基部部分和凸缘部分的支承环，其中这种环被配置为防止O型环挤入存在于支承环和放置有支承环和O型环的槽之间的间隙内。还提供包括这种密封系统的高压气体存储系统，以及使用这种密封系统密封高压氢存储系统中的连接的方法。

Description

用于70MPA氢存储系统中的O型环/支承环密封系统的复合支 承环
技术领域
本申请涉及高压系统的密封，尤其涉及用于高压氢存储系统的改进型O型 环/支承环密封系统。
背景技术
燃料电池通过处理第一和第二反应物产生电能。通常，这经过氢的氧化和 氧的还原。由于多个燃料电池在被配置为″堆″时可为开动车辆提供合适的电压， 所以对改进方式有不间断的需要以向机动车燃料电池提供反应物。
高压氢存储系统是满足这种需要的一种方式。在这种系统中，氢气被压缩 至35MPa(350bar/5,000psi)或者70MPa(700bar/10,000psi)并且存储在钢 制或者轻质复合罐中。虽然用于气体的各种存储系统是已知的(例如医用气体、 工业气体、天然气和蛙人器具瓶)，但用于机动车应用的高压氢存储系统仍具有 挑战。举例来说，这种系统必须包括在高压、低温、高温、腐蚀条件(储存器 通常位于车身下)下工作并且具有长期使用期限的部件--调节器、传感器、联接 器、阀、燃料管线、罐、连接器以及因此密封系统。另外，机动车应用的部件 必须装配到相对有限的空间内，因此部件之间的间隙是紧密的，且更换是困难的。而且，因为这种系统位于车辆中，所以部件必须可靠地防止高压气体燃料 的泄露。
帮助处理高压气体泄露的一种方式是通过使用O型环。O型环通常是弹性 材料的，其设在形成于第一连接器主体(例如气缸表面)中的槽中并且被压缩 在第一连接器主体和第二连接器主体的表面(例如外壳的内表面)之间。压缩 和作用压力使O型环变形并且在第一和第二连接器主体之间形成密封。然而， 作用在O型环上的压力可使其挤入存在于第一和第二连接器主体之间的间隙 内。这种间隙主要是由制造公差和设计要求形成的，而挤出度是根据O型环硬 度、配合部件的间隙、流体/气体压力和温度决定的。
因为O型环挤压是加压系统中密封失效的普遍原因，因此由相对硬材料制 成的支承环一般也会插到第一连接器主体的槽中。支承环一般安装在与压力源 相对的一部分槽中，而O型环与其相邻且最靠近压力源安装。在这种结构中， 压力作用在O型环上，这将在支承环上施加压力并且使其延伸经过槽的边缘并 接触第二连接器主体，因此桥接第一和第二连接器主体之间的间隙，从而防止 O型环挤入这种间隙中。在大多数应用中，常规的支承环可允许第一和第二连 接器主体的配合面之间有相对大的制造公差，因为这种环桥接了配合部件之间 的间隙。
常规的支承环可用在实心的(未切的)、单圈(嵌接切割)和多圈(螺旋切 割)结构中，通常使用这种支承环的示例包括配件到配件连接，配件-外壳连接、 管-配件连接和阀应用(例如滑阀、活塞密封件、阀座和阀套)。
用于机动车应用的高压氢存储系统，尤其是70MPa系统是相对新的技术， 其中在开发期间发现各种独特的问题和挑战。其中发现，广泛用于低压应用和 工业高压应用的常规O型环/支承环系统易影响70MPa机动车应用中的失效。 由于O型环挤入存在于常规支承环和连接器主体的槽的内圆周之间的间隙(即， 槽本身内而非第一和第二连接器主体之间的间隙)而出现这种失效。该间隙尤 其是由连接器主体直径、内槽直径和支承环宽度的制造公差决定的。这种类型 的O型环挤压不是工业高压应用中遇到的问题，与机动车应用中相比，在工业 高压应用中密封区域与间隙尺寸的比值相当大。这种类型的O型环挤压也不是 低压应用中遇到的问题，在低压应用中较大的制造公差是可接受的。
考虑到上述内容，需要在两个连接器主体包括高压机动车系统中的连接器 主体之间进行密封的新方式。更具体而言，显示需要克服现有技术中缺点的O 型环/支承环密封系统。
发明内容
本申请公开了适合于用在高压应用包括高压机动车应用中的O型环/支承环 密封系统。包含于本发明的各种实施例中的是与O型环一起使用以在第一和第 二连接器主体之间形成密封的支承环；包括这种所提供的O型环/支承环密封系 统的高压气体存储系统；和使用这种所提供的O型环/支承环密封系统来密封高 压氢存储系统中的连接的方法。
在此公开的支承环包括基部部分和凸缘部分，其中，凸缘部分被配置为接 合O型环。与常规支承环不同，所提供的支承环被配置为防止O型环挤入可存 在于第一和第二连线器主体之间的空隙内，以及防止O型环挤入可存在于支承 环和放置有支承环与O型环的槽之间的间隙内。因为其被设计为防止两种类型 的O型环挤压，所以所提供的支承环适合于防止或者至少降低这类O型环在70 MPa机动车氢存储系统中遇到的磨损。因此，还提供的是改进的氢存储系统和 包括这种改进系统的车辆。
本申请还提供下列方案：
1.一种高压气体存储系统，包括：
第一连接器主体，其具有包括槽的外圆周，所述槽包括(i)靠近高压源的 侧面；(ii)相对的远端侧面，和(iii)布置在其间的内表面；
第二连接器主体，其具有被配置为紧密围绕所述第一连接器主体的所述外 圆周的内表面；
至少部分地设置在所述槽内的O型环；
至少部分地设置在所述槽内的支承环，所述支承环具有：(i)基部部分，其 包括(a)被配置为接合所述槽远端侧面的远端面、(b)被配置为接合所述O型 环的相对的近端面和(c)被配置接合所述槽内表面的内表面；和(ii)设置在 所述内表面和所述近端面上的凸缘部分；
其中，所述支承环被配置为接合所述O型环并且合作地形成在所述第一连 接器主体和第二连接器主体之间的密封，并且在被暴露到正压时，防止(i)所 述O型环挤入在所述第一连接器主体的外表面和所述第二连接器主体的内表面 之间的间隙内；和(ii)所述O型环挤入在所述支承环的内表面和所述槽内表面 之间的间隙内。
2.根据方案1所述的存储系统，其特征在于，所述系统是用于燃料电池车辆 的35MPa或70MPa氢存储系统。
3.根据方案1所述的存储系统，其特征在于，所述O型环是由选自如下材 料构成的：腈类，例如丙烯腈-丁二烯、氢化丁腈和羧基丁腈；橡胶，例如三元 乙丙橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶和硅橡胶；碳氟化合物；氟硅氧烷； 全氟醚橡胶；四氟乙烯-丙烯；乙烯丙烯酸酯；聚丙烯酸酯和热塑性聚氨酯。
4.根据方案1所述的存储系统，其特征在于，所述支承环的基部部分和凸缘 部分是由不同材料构成的。
5.根据方案4所述的存储系统，其特征在于，所述基部部分是由选自腈类、 聚四氟乙烯、聚醚醚酮、超高分子量聚乙烯、聚氨酯和碳氟化合物的材料构成 的。
6.根据方案4所述的存储系统，其特征在于，所述凸缘部分是由选自腈类、 丙烯腈-丁二烯、碳氟化合物、热塑性聚氨酯、橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、 氯丁橡胶、丁基橡胶和硅橡胶的材料构成的。
7.根据方案4所述的存储系统，其特征在于，所述支承环的凸缘部分结合到 所述支承环的基部部分。
8.根据方案1所述的存储系统，其特征在于，所述第一连接器主体和第二连 接器主体是调压器、过流限制器、断流阀、止回阀、流量阀或者管道配件的一 部分。
9.一种支承环，用来与O型环一起使用以形成第一连接器主体和第二连接 器主体之间的密封，所述支承环包括：
基部部分，具有(i)被配置为接合O型环的近端面；(ii)相对的远端面； 和(iii)被配置为接合第一连接器主体的槽的圆周的内表面；和
设置在所述内表面和所述近端面上的凸缘部分；
其中，所述支承环被配置为接合O型环并且合作地形成在所述第一连接器 主体和所述第二连接器主体之间的密封，并且在暴露到正压时，防止(i)所述 O型环挤入在所述第一连接器主体和所述第二连接器主体之间的间隙内；和(ii) 所述O型环挤入在所述支承环的内表面和槽圆周之间的间隙内。
10.所述方案9所述的支承环，其特征在于，所述基部部分和凸缘部分是由 不同材料构成的。
11.所述方案10所述的支承环，其特征在于，所述基部部分是由选自腈类、 聚四氟乙烯、聚醚醚酮、超高分子量聚乙烯、聚氨酯和碳氟化合物的材料构成。
12.根据方案10所述的支承环，其特征在于，所述凸缘部分是由选自腈类、 丙烯腈-丁二烯、碳氟化合物、热塑性聚氨酯、橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、 氯丁橡胶、丁基橡胶和硅橡胶的材料构成的。
13.根据方案10所述的支承环，其特征在于，所述凸缘部分被结合到所述基 部部分。
14.一种密封70MPa氢存储系统中的连接的方法，包括：
提供第一连接器主体，所述第一连接器主体具有包括槽的外圆周，所述槽 包括(i)靠近高压源的侧面；(ii)相对的远端侧面，和(iii)布置在其间的内 表面；
提供第二连接器主体，所述第二连接器主体具有被配置为紧密围绕所述第 一连接器主体的外圆周的内表面；
提供至少部分设置在所述槽内的O型环；
提供至少部分地设置在所述槽内的支承环，所述支承环具有(i)基部部分， 其包括(a)被配置为接合所述槽远端侧面的远端面、(b)被配置为接合O型环 的相对的近端面和(c)被配置接合所述槽内表面的内表面；和(ii)设置在所 述内表面和所述近端面上的凸缘部分；
其中，所述支承环被配置为接合O型环并且合作地形成在所述第一连接器 主体和所述第二连接器主体之间的密封，并且在暴露到正压时，防止(i)O型 环挤入在所述第一连接器主体的外表面和第二连接器主体的内表面之间的间隙 内；和(ii)O型环挤入在所述支承环的内表面和槽内表面之间的间隙内；
和所述O型环和支承环一起，组装所述第一连接器主体和第二连接器主体， 以形成密封的连接；和
使密封的连接暴露到至少70MPa的压力下。
15.根据方案14所述的方法，其特征在于，所述O型环是由选自如下材料 构成的：腈类，例如丙烯腈-丁二烯、氢化丁腈和羧基丁腈；橡胶，例如三元乙 丙橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶和硅橡胶；碳氟化合物；氟硅氧烷； 全氟醚橡胶；四氟乙烯-丙烯；乙烯丙烯酸酯；聚丙烯酸酯和热塑性聚氨酯。
16.根据方案14所述的方法，其特征在于，所述支承环的基部部分和凸缘部 分是由不同材料构成的。
17.根据方案16所述的方法，其特征在于，所述基部部分是由选自腈类、聚 醚醚酮、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、聚氨酯和碳氟化合物的材料构成。
18.根据方案16所述的方法，其特征在于，所述凸缘部分是由选自腈类、丙 烯腈-丁二烯、碳氟化合物、热塑性聚氨酯、橡胶、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、 氯丁橡胶、丁基橡胶和硅橡胶的材料构成的。
19.根据方案16所述的方法，其特征在于，所述支承环的凸缘部分结合到所 述支承环的基部部分。
20.根据方案14所述的方法，其特征在于，所述第一连接器主体和第二连接 器主体是调压器、过流限制器、断流阀、止回阀、流量阀或者管道配件的一部 分。
附图说明
容易更加完全地理解本发明和许多实施例，因为它们在结合附图考虑时参 考接下来的详细说明会变得更好理解，其中：
图1图示出所提供支承环的一个实施例，其中A是被配置为邻近O型环放 置并与其接合的支承环的俯视图；B描绘出这种支承环的沿线B-B的横截面视 图，其中基部部分和凸缘部分可以更容易观察到；
图2图示出所提供的O型环/支承环密封系统的一个实施例，用来在两个连 接器本体之间进行密封同时控制两类O型环的挤压；和
图3图示出所提供的支承环的另一个实施例，其中A和B显示出其透视图， C描绘出这种支承环沿线C-C的横截面视图，并且D图示出这种支承环的某些 分离部件。
具体实施方式
现在描述本发明的特定实施例。然而，本发明可以以不同形式体现并且不 会被看做限制为在此所述的实施例。而是，提供这些实施例，使得本发明是全 面和完整的，并且将本发明的范围完全传递给本领域技术人员。
在各种实施例中，本发明提供一种与O型环一起使用以形成第一和第二连 接器主体之间的密封的支承环，包括这种所提供的支承环的高压气体存储系统 和使用这种所提供的支承环密封高压氢存储系统中的连接的方法。
支承环
在此公开的各种实施例的一些中，提供—种与O型环一起使用以形成第一 和第二连接器主体之间的密封的支承环，其中所提供的支承环包括基部部分和 凸缘部分。基部部分包括(i)被配置为接合O型环的近端面；(ii)相对的远端 面；和(iii)被配置为接合连接器主体的槽的内表面(或者内圆周)的内表面(或 者内圆周)。凸缘部分放置在基部部分的内表面和近端面，并且凸缘被配置为接 合O型环。为了更好地图示所提供支承环的实施例，参考图1。如图所示，图 示的支承环100包括基部部分101，具有近端面102，相对的远端面103和内表 面104。近端面102被配置为接合O型环(未示出)，远端面103被配置为接合 第一连接器主体中的槽(未示出)的侧面，并且内表面104被配置为接合这种 槽(未示出)的圆周(或者内表面)。为了防止O型环挤入可存在于内表面104 和这种槽的圆周之间的任何间隙中，支承环100还包括设置在基部部分101的 内表面104和近端面102上的凸缘部分105。如图所示，支承环100是不连续的， 具有通过基部部分101和凸缘部分105的切口106。
虽然基部部分101和凸缘部分105可以是整体结构，实际上它们也可以是 被结合在一起的单独部件。这种结合可通过机械、化学或者其他方法。例如， 凸缘部分105可通过使用粘合剂、热量或其组合结合到基部部分101。在某些实 施例中，基部部分101和凸缘部分105是由不同材料构成的，其中，材料的选 择取决于特定应用。在这种实施例中，基部部分101通常是由相对硬材料构成 的，而凸缘部分105是由相对软材料构成的。凸缘部分105应该具有足够柔性 以在密封工作条件下在支承环100和槽内表面之间进行密封。因此，在其他考 虑因素中，选择的材料必须适合于用在该系统的工作温度范围内。作为非限制 性实施例，可以预期的是，基部部分101可由选自聚醚醚酮(PEEK)；聚四氟 乙烯(PTFE)；超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)和其他相对硬的材料制成， 而凸缘部分105可由选自如下的材料制成，丙烯腈-丁二烯(NBR)；碳氟化合 物(FKM)；热塑性聚氨酯；和例如三元乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、 丁基橡胶(IIR)和硅橡胶的橡胶。然而，本领域技术人员可以理解的是，其他 结构材料也是可以预期的。在某些实施例中，凸缘部分105可由与选为与所提供的支承环一起使用的O型环一样的材料制成。在某些实施例中，凸缘部分105 可由比所选择的O型环硬的材料制成。
不考虑选择的特定结构材料，所提供的支承环被配置为接合O型环并合作 形成第一和第二连接器主体之间的密封。典型地，第一连接器主体包括槽，O 型环和支承环至少部分地坐落于该槽中。更具体而言，O型环和支承环放置在 形成于第一连接器主体的外圆周中的槽内，并且第二连接器主体放置成围绕第 一连接器主体、O型环和支承环，因此形成密封。然而，与常规支承环不同， 所提供的支承环被配置为防止(i)O型环挤入可存在于第一和第二连接器主体 之间的间隙内；和(ii)O型环挤入可存在于支承环的内表面(或者内圆周)和 槽内圆周(或者内表面)之间的间隙内。因为其被设计为防止两种类型的O型 环挤压，所提供的支承环适合于防止或者至少降低这类O型环在70MPa氢存 储系统中遇到的磨损。虽然特别适合于与燃料电池和混合动力车辆中的这种系 统一起使用，但本领域技术人员将会认识到本发明未被限于这种系统。例如， 所提供的支承环还可适合于用于船舶、飞机、航空器、高压工业系统和静态动 力应用中。
高压气体存储系统
在各种实施例中的一些中，还提供一种包括所提供的支承环的高压气体存 储系统。在某些实施例中，这种系统可以是用于燃料电池或者混合动力车辆的 35MPa或者70MPa氢存储系统。为了进一步图示这种系统和所提供的支承环 的实施例，参考图2，其描绘了一部分密封系统的横截面。如图所示，系统200 包括第一连接器主体201，其具有包括槽203的外圆周202。主体201可以但未 要求是圆柱形。槽203包括最接近高压液源(未示出)的近侧204。另外，槽 203包括相对的远侧205和设置在近侧204和远侧205之间的内表面206。该系统200进一步包括第二连接器主体207，其具有被配置为紧密围绕第一连接器主 体201的外圆周202的内表面208。因此，内表面208可以是圆柱形。在所提供 的系统200中，第一和第二连接器主体201，207可以是调压器、过流限制器、 断流阀、止回阀、流量阀或者管道配件的一部分。正如本领域技术人员可理解 的，尤其由于制造公差，间隙209可存在于第一和第二连接器主体201，207之 间。
在所提供的系统200中，O型环210至少部分地设置在槽203内。正如本 领域技术人员可理解的，所用O型环210的尺寸取决于特定应用。因此，可考 虑包括槽内表面206的圆周、第一连接器主体201的外圆周202和间隙209的 尺寸的因素。本领域技术人员也可理解，所用O型环201的结构材料也取决于 特定应用。O型环210结构的预期材料的非限制性实施例包括：腈类，例如丙 烯腈-丁二烯(NBR)、氢化丁腈(HNBR)和羟基丁腈(XNBR)；橡胶，例如三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡胶、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)和硅橡 胶；碳氟化合物(FKM)；氟硅氧烷(FVMQ)；全氟醚橡胶(FFKM)；四氟乙 烯-丙烯(FEPM)；乙烯丙烯酸酯(AEM)；聚丙烯酸酯和热塑性聚氨酯。
在高压应用中，不罕见的是，O型环挤入存在于第一和第二连接器主体之 间的间隙内。为了防止该情况，所提供的系统200进一步包括至少部分地设置 在槽203内的支承环211。所提供的支承环211优选为不连续的环，因此使其在 组装期间环绕第一连接器主体201的外圆周202并且进入到槽203内。所提供 的支承环211具有(i)基部部分212，包括(a)被配置为接合槽远端侧面205 的远端面213；(b)被配置为接合O型环210的相对近端面214；和(c)被配 置接合槽内表面206的内表面215；和(ii)设置在内表面215和近端面214上 的凸缘部分216。凸缘部分216包括接合O型环210后的唇217。对于机动车高 压氢存储系统，已经发现，O型环可挤入存在于常规支承环的内表面(或者内 圆周)和槽内表面(或者内圆周)之间的间隙218内。不同于常规支承环，所 提供的支承环211被配置为接合O型环210并且合作地形成第一和第二连接器 主体201，207之间的密封，并且在暴露到正压时，防止(i)O型环210挤入第 一和第二连接器主体201，207之间的间隙209内；和(ii)O型环210挤入支 承环211的内表面215和槽内表面206之间的间隙218内。
为了进一步图示所提供支承环的实施例，参考图3中描绘的示例性环。如图所示，环300具有结合在一起的单独基部301和凸缘302，如图3中的A-C所示。为了进一步图示这种环300的某些方面，D描绘出分离的基部301和凸缘302。基部部分301包括近端面303、相对的远端面304和内表面305。凸缘部分302包括近端面306、近端唇307、远端面308、远端唇309和内表面310。凸缘部分302的近端面306和近端唇307被配置为接合相邻的O型环（未示出）。远端面308被配置为接合基部部分301的近端面303，并且远端唇309被配置为接合基部部分301的至少一部分内表面305。凸缘部分302的内表面310被配置为接合连接器主体（未示出）中的槽（未示出）的圆周（或者内表面），并且与近端唇307和远端唇309相结合，防止相邻O型环（未示出）挤入可存在于基部部分301的内表面305和这种槽圆周或者内表面之间的任何间隙内。
为了进一步图示这种环300的某些方面，D描绘出分离的基部301和凸缘302。 基部部分301包括近端面303、相对的远端面304和内表面305。凸缘部分302 包括近端面306、近端唇307、远端面308、远端唇309和内表面310。凸缘部 分302的近端面306和近端唇307被配置为接合相邻的O型环(未示出)。远端 面308被配置为接合基部部分301的近端面303，并且远端唇309被配置为接合 基部部分301的至少一部分内表面305。凸缘部分302的内表面310被配置为接 合连接器主体(未示出)中的槽(未示出)的圆周(或者内表面)，并且与近端 唇307和远端唇309相结合，防止相邻O型环(未示出)挤入可存在于基部部 分301的内表面305和这种槽圆周或者内表面之间的任何间隙内。
密封连接的方法
在各种实施例中的一些中，另外提供使用所提供的支承环密封高压氢存储 系统中的连接的方法。这种系统可以是用于燃料电池或者混合动力车辆的35 MPa或者70MPa氢存储系统。该方法包括提供第一连接器主体，其具有包括槽 的外圆周，其中所述槽包括(i)靠近高压源的侧面；(ii)相对的远端侧面，和 (iii)设在其间的内表面。该方法进一步包括提供第二连接器主体，其具有被配 置为紧密围绕第一连接器主体的外圆周的内表面。第一和第二连接器主体可以 是调压器、过流限制器、断流阀、止回阀、流量阀或者管道配件的一部分。
该方法还包括提供O型环，其至少部分设置在第一连接器主体的槽内。典 型地，O型环伸展到第一连接器主体的外圆周上并且设置在槽内。所提供的O 型环的结构材料和尺寸取决于特定应用，考虑诸如槽内表面的周长、第一连接 器主体的外圆周和第一与第二连接器主体之间的间隙大小的因素。O型环结构 材料的非限制性实施例包括：腈类，例如丙烯腈-丁二烯(NBR)、氢化丁腈 (HNBR)和羟基丁腈(XNBR)；橡胶，例如三元乙丙橡胶(EPDM)、乙丙橡 胶、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)和硅橡胶；碳氟化合物(FKM)；氟硅 氧烷(FVMQ)；全氟醚橡胶(FFKM)；四氟乙烯-丙烯(FEPM)；乙烯丙烯酸 酯(AEM)；聚丙烯酸酯和热塑性聚氨酯。
该方法进一步包括提供至少部分设置在槽内的支承环。典型地，支承环是 不连续的，因此便于其放置在第一连接器主体的外圆周附近并且放置在邻近O 型环的槽内，因此O型环保持靠近压力源。优选地，支承环是以12°-20°的 角度间断的(或者″切口″)。然而，从10°到90°的其它角度也是可预期的。 虽然不连续的支承环是优选的，但连续环也是可以预期的。然而，本领域技术 人员可以认识到，这种环需要相对更柔性和弹性的结构材料，以便能够伸展到 第一连接器主体的外圆周上。使用不连续的环能够使用较硬的结构材料。
所提供的支承环211包括(i)基部部分，包括(a)被配置为接合槽的远端 尺寸的远端面；(b)被配置为接合O型环的相对的近端面；和(c)被配置接合 该槽内表面的内表面；和(ii)设置在内表面和近端面上的凸缘部分。虽然在某 些实施例中基部部分和凸缘部分可以是连续结构，但基部部分和凸缘部分可以 是不连续结构，其中凸缘部分通过机械或者化学方法结合到基部部分。这种结 合的实施例包括粘合剂、热或其组合。在这种实施例中，基部部分通常是由相 对硬材料构成的，而凸缘部分是由相对软材料构成的。作为非限制性实施例， 可以预期的是，基部部分可由选自腈类，聚醚醚酮(PEEK)；聚四氟乙烯(PTFE)； 超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)；聚氨酯；碳氟化合物(FKM)和其他相对 硬的材料制成。还可以预期的是，凸缘部分可由选自如下的材料制成，腈类； 丙烯腈-丁二烯(NBR)；碳氟化合物(FKM)；热塑性聚氨酯和橡胶，例如乙丙 橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)和硅橡胶。 然而，本领域技术人员可以理解的是，其他结构材料也是可以预期的。
所提供的方法还包括：和O型环和支承环一起组装第一和第二连接器主体 以形成密封的连接，以及使密封的连接暴露到高压。例如，密封的连接被暴露 到至少35MPa或者70MPa的压力。所提供的支承环被配置为接合O型环并且 合作地形成第一和第二连接器主体之间的密封，并且在暴露到这种压力时，防 止(i)O型环挤入第一和第二连接器主体之间存在的间隙内；和(ii)O型环挤 入存在于支承环的内表面和槽内表面之间的间隙内。
本申请不应被认为限制为在此描述的特定图形和实施例，而是应当理解为 涵盖本发明的所有方面。各种变型、等同方法以及本发明应用的大量结构和装 置对本领域技术人员是明显显而易见的。本领域技术人员可以理解的是，在不 脱离发明范围的情况下进行各种变化，这不被认为限制于说明书中所描述的内 容。
除非另外限定，在此使用的所有技术和科学名词具有与本发明所属技术领 域的技术人员通常理解相同的含义。本发明说明书中所用的术语仅仅是用来描 述特定实施例而不意味着限制本发明。正如说明书和所附权利要求中所用的， 单数形式″一″和″该″意味着同时包括复数形式，除非上下文另有明确指示。

Claims (22)

1.一种用于机动车燃料电池应用的高压气体存储系统，包括：
第一连接器主体，其具有包括槽的外圆周，所述槽包括（i）靠近高压源的侧面；（ii）相对的远端侧面，和（iii）布置在其间的内表面；
第二连接器主体，其具有被配置为紧密围绕所述第一连接器主体的所述外圆周的内表面；
至少部分设置在所述槽内的O型环；
至少部分地设置在所述槽内的支承环，所述支承环具有：（i）基部部分，其包括（a）被配置为接合所述槽远端侧面的远端面、（b）相对的近端面，其具有被配置为接合所述O型环的第一节段和（c）被配置接合所述槽内表面的内表面；和（ii）设置在所述基部部分的内表面和所述近端面上的凸缘部分，所述凸缘部分包括朝向所述O型环突出的唇，所述唇在所述槽的内表面处邻接所述O型环；
其中，所述基部部分的近端面还具有与所述第一节段连续的第二节段、与所述第二节段连续的第三节段、与所述第三节段连续的第四节段；
其中，所述凸缘部分具有配置成与所述基部部分的第二节段直接邻接的第五节段、配置成与所述基部部分的第三节段直接邻接并且与所述第五节段连续的第六节段、配置成与所述基部部分的第四节段直接邻接并且与所述第六节段连续的第七节段；
其中，所述基部部分的第二节段和第四节段以及所述凸缘部分的第五节段和第七节段中每个是大体上弧形的；
其中，所述支承环被配置为接合所述O型环以合作地形成在所述第一连接器主体和第二连接器主体、所述O型环和所述凸缘部分之间的密封，并且在被暴露到正压时，防止（i）所述O型环挤入在所述第一连接器主体的外表面和所述第二连接器主体的内表面之间的间隙内；和（ii）所述O型环挤入在所述支承环的内表面和所述槽内表面之间的间隙内。
2.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，所述系统是用于燃料电池车辆的35MPa或70 MPa氢存储系统。
3.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，所述O型环是由选自如下材料构成的：腈类；橡胶；碳氟化合物；氟硅氧烷；四氟乙烯-丙烯；乙烯丙烯酸酯；聚丙烯酸酯；和热塑性聚氨酯。
4.根据权利要求3所述的存储系统，其特征在于，所述腈类为丙烯腈-丁二烯、氢化丁腈、羧基丁腈；所述橡胶为三元乙丙橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、全氟醚橡胶。
5.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，所述支承环的基部部分和凸缘部分是由不同材料构成的。
6.根据权利要求5所述的存储系统，其特征在于，所述基部部分是由选自腈类、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、超高分子量聚乙烯、聚氨酯、碳氟化合物的材料构成的。
7.根据权利要求5所述的存储系统，其特征在于，所述凸缘部分是由选自丙烯腈-丁二烯、碳氟化合物、热塑性聚氨酯、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、硅橡胶的材料构成的。
8.根据权利要求5所述的存储系统，其特征在于，所述支承环的凸缘部分结合到所述支承环的基部部分。
9.根据权利要求1所述的存储系统，其特征在于，所述第一连接器主体和第二连接器主体是调压器、过流限制器、断流阀、止回阀或流量阀的一部分。
10.一种用于机动车燃料电池应用的支承环，用来与O型环一起使用以形成第一连接器主体和第二连接器主体之间的密封，所述支承环包括：
基部部分，具有（i）相对的近端面，其具有被配置为接合O型环的第一节段；（ii）相对的远端面；和（iii）被配置为接合第一连接器主体的槽的圆周的内表面；和
设置在所述内表面和所述近端面上的凸缘部分，所述凸缘部分包括朝向所述O型环突出的唇，所述唇在所述槽的内表面处邻接所述O型环；
其中，所述基部部分的近端面还具有与所述第一节段连续的第二节段、与所述第二节段连续的第三节段、与所述第三节段连续的第四节段；
其中，所述凸缘部分具有配置成与所述基部部分的第二节段直接邻接的第五节段、配置成与所述基部部分的第三节段直接邻接并且与所述第五节段连续的第六节段、配置成与所述基部部分的第四节段直接邻接并且与所述第六节段连续的第七节段；
其中，所述基部部分的第二节段和第四节段以及所述凸缘部分的第五节段和第七节段中每个是大体上弧形的；
其中，所述支承环被配置为接合O型环以合作地形成在所述第一连接器主体和所述第二连接器主体、所述O型环和所述凸缘部分之间的密封，并且在暴露到正压时，防止（i）所述O型环挤入在所述第一连接器主体和所述第二连接器主体之间的间隙内；和（ii）所述O型环挤入在所述支承环的内表面和槽圆周之间的间隙内。
11.根据权利要求10所述的支承环，其特征在于，所述基部部分和凸缘部分是由不同材料构成的。
12.根据权利要求11所述的支承环，其特征在于，所述基部部分是由选自腈类、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、超高分子量聚乙烯、聚氨酯、碳氟化合物的材料构成。
13.根据权利要求11所述的支承环，其特征在于，所述凸缘部分是由选自丙烯腈-丁二烯、碳氟化合物、热塑性聚氨酯、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、硅橡胶的材料构成的。
14.根据权利要求11所述的支承环，其特征在于，所述凸缘部分被结合到所述基部部分。
15.一种用于机动车燃料电池应用的密封70 MPa氢存储系统中的连接的方法，包括：
提供第一连接器主体，所述第一连接器主体具有包括槽的外圆周，所述槽包括（i）靠近高压源的侧面；（ii）相对的远端侧面，和（iii）布置在其间的内表面；
提供第二连接器主体，所述第二连接器主体具有被配置为紧密围绕所述第一连接器主体的外圆周的内表面；
提供至少部分设置在所述槽内的O型环；
提供至少部分地设置在所述槽内的支承环，所述支承环具有（i）基部部分，其包括（a）被配置为接合所述槽远端侧面的远端面、（b）相对的近端面，其具有被配置为接合O型环的第一节段和（c）被配置接合所述槽内表面的内表面；和（ii）设置在所述基部部分的内表面和所述近端面上的凸缘部分，所述凸缘部分包括朝向所述O型环突出的唇，所述唇在所述槽的内表面处邻接所述O型环；
其中，所述基部部分的近端面还具有与所述第一节段连续的第二节段、与所述第二节段连续的第三节段、与所述第三节段连续的第四节段；
其中，所述凸缘部分具有配置成与所述基部部分的第二节段直接邻接的第五节段、配置成与所述基部部分的第三节段直接邻接并且与所述第五节段连续的第六节段、配置成与所述基部部分的第四节段直接邻接并且与所述第六节段连续的第七节段；
其中，所述基部部分的第二节段和第四节段以及所述凸缘部分的第五节段和第七节段中每个是大体上弧形的；
其中，所述支承环被配置为接合O型环以合作地形成在所述第一连接器主体和所述第二连接器主体、所述O型环和所述凸缘部分之间的密封，并且在暴露到正压时，防止（i）O型环挤入在所述第一连接器主体的外表面和第二连接器主体的内表面之间的间隙内；和（ii）O型环挤入在所述支承环的内表面和槽内表面之间的间隙内；
和所述O型环和支承环一起，组装所述第一连接器主体和第二连接器主体，以形成密封的连接；和
使密封的连接暴露到至少70 MPa的压力下。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述O型环是由选自如下材料构成的：腈类；橡胶；碳氟化合物；氟硅氧烷；四氟乙烯-丙烯；乙烯丙烯酸酯；聚丙烯酸酯；和热塑性聚氨酯。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述腈类为丙烯腈-丁二烯、氢化丁腈、羧基丁腈；所述橡胶为三元乙丙橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、全氟醚橡胶。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述支承环的基部部分和凸缘部分是由不同材料构成的。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述基部部分是由选自腈类、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、聚氨酯、碳氟化合物的材料构成。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述凸缘部分是由选自丙烯腈-丁二烯、碳氟化合物、热塑性聚氨酯、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、硅橡胶的材料构成的。
21.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述支承环的凸缘部分结合到所述支承环的基部部分。
22.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一连接器主体和第二连接器主体是调压器、过流限制器、断流阀、止回阀或流量阀的一部分。
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