CN109073149B - 带有烧结金属塞的压力容器排汽凸台 - Google Patents

Abstract

一种压力容器(10)包括壳体(18)，衬里(20)和凸台(16)。衬里(20)定位在壳体(18)内并且限定内部环境(17)。凸台(16)位于壳体(18)和衬里(20)之间的第一界面(60)处。凸台(16)包括腔(27)和位于腔(27)中的排气结构(28)。腔(27)位于衬里(20)和凸台(16)之间的第二界面(62)处，并且腔(27)位于凸台(16)的内部表面(31)，与内部环境(17)连通。气体排放路径(54)被限定从第一界面(60)，通过排气结构(28)，并且进入压力容器(10)的内部环境(17)中。本公开还描述了用于压力容器(10)的凸台(16)和制造凸台(16)的方法。凸台(16)包括端口(26)，凸缘(24)，腔(27)和气体排气结构(28)。腔(27)和气体排气结构(28)位于凸缘(24)的内部(37)上。

Description

带有烧结金属塞的压力容器排汽凸台

背景技术

压力容器普遍用于在压力下包含各种流体，例如，诸如氢气，氧气，天然气，氮气，丙烷，甲烷和其他燃料。通常，压力容器可以是任何尺寸或配置。该容器可以是重的或轻的，一次性的(例如，用完即可丢弃的)，可重复使用的，承受高压力(例如，大于50psi)，低压力(例如，小于50psi)，或，例如，在提升的或下降的温度下用于储存流体。

合适的压力容器壳体材料包括金属，诸如钢；或复合材料，其可包括通过热固性或热塑性树脂结合在一起的缠绕玻璃纤维长丝或其它合成长丝的层压层。纤维可以是玻璃纤维，芳族聚酰胺，碳，石墨或任何其他通常已知的纤维增强材料。所用的树脂材料可以是环氧树脂，聚酯，乙烯基酯，热塑性塑料，或可以提供纤维到纤维结合，纤维的层到层结合和使用该容器的特定应用所需要的破碎阻力的任何其他合适的树脂材料。该容器的复合结构提供了许多优点，诸如在重量上轻便以及对腐蚀、疲劳和严重故障的抵抗力。这些属性至少部分地归因于增强纤维或长丝的高比强度。

聚合物或其他非金属弹性衬里或囊通常设置在复合壳体内，以密封该容器和防止内部流体接触复合材料。衬里可以通过压塑，吹塑，注塑或任何其他通常已知的技术制造。可替代地，衬里可以由其他材料制成，包括钢，铝，镍，钛，铂，金，银，不锈钢及其任何合金。这些材料通常可以以具有高弹性模量为特征。在一种实施方式中，衬里20由吹塑的高密度聚乙烯(HDPE)形成。

图1表明了细长的压力容器10，诸如在题为“Pressure vessel with damagemitigating system”的美国专利号5,476,189中公开的，其在此通过引用并入。压力容器10具有主体部分12和基本上半球形或圆顶形的末端部分14。通常由铝构造的凸台16设置在压力容器10的一个或两个末端处，以提供用于在压力容器10的内部环境17与外部环境19之间的连通的端口。如图2所示，压力容器10形成于由壳体18覆盖的衬里20(诸如内部聚合物衬里)。在实例中，壳体18可以是长丝缠绕的复合壳体。壳体18分解压力容器10上的结构载荷，而衬里20提供气体屏障。

图2表明了包括凸台16的末端部分14的沿图1的线2-2截取的局部剖视图，诸如在题为“Boss for a filament wound pressure vessel”的美国专利号5,429,845中公开的，其在此通过引用并入。凸台16(在图3中单独示出)包括颈部22。颈部22包括外部表面23和端口26。端口26垂直地横穿凸台16的外部表面23并且允许在外部环境19与压力容器10的内部环境17之间的流体连通。凸台16还包括从端口26的纵向轴线36径向向外延伸的凸缘24(描绘为环形凸缘)。如图所示,图2表明了在壳体18和衬里20之间的界面60。图2还表明了在衬里20和凸台16之间的界面62。在本公开中，面向内部环境17的表面，方向和元件用描述符“内部”表示，而面向外部环境19的表面，方向和元件用描述符“外部”表示。应该理解，提供这种非限制性符号仅仅为了方便和易于理解；其他描述符也可以使用和/或是合适的。

通常，凸台16的凸缘24包含在衬里20的部分之间和/或夹在衬里20和壳体18之间。通常，壳体18邻接颈部22。凸缘24包括外部侧38和内部侧37。凸缘24可包括至少一个凹槽32(描绘为环形凹槽)，其被成形以容纳衬垫20的凸片34(诸如环形凸片)。这种结构将凸台16固定在压力容器10上，并且在凸台16和衬里20之间的界面62处提供密封。

形成压力容器10的方法包括将凸台安装在心轴上并且允许用于衬里20的液体聚合物材料在凸缘24周围流动并且进入凸台16的凹槽32中。然后衬里材料固化，从而形成与凸缘24相邻的衬里20的一部分和接收(接纳)在凹槽32内的凸片34。从而衬里20与凸台16机械互锁。因此，即使在极端压力条件下，也防止衬里20与凸台16的分离。

在示例性实施方式中，壳体18由缠绕纤维形成并且围绕衬里20(并且在一些情况下，还围绕凸台16的凸缘24的一部分)。在示例性方法中，用于纤维的分配头以这样的方式移动，即以所需的模式将纤维包裹在衬里20上。如果压力容器10是圆柱形的而不是球形的，则纤维缠绕通常以基本上纵向(螺旋形)和圆周(环状)二者的包裹模式应用。该缠绕过程由许多因素限定，诸如树脂含量，纤维配置，缠绕张力，以及包裹物相对于衬里20的轴线的模式。与示例性压力容器的形成有关的细节在题为“Filament Winding Process andApparatus”的美国专利号4,838,971中公开，其通过引用并入本文。

尽管衬里20在典型的操作条件下提供气体屏障，但是这种类型的压力容器10的设计产生了一定现象，其中气体在压力容器10的增压下扩散到衬里20中。当压力容器10的减压发生时，该气体扩散出衬里20，并且在一些情况下进入衬里20和壳体18之间的界面60中，或者甚至在一些实例中进入衬里20和凸台16之间的界面62中。可以形成气体袋，迫使衬里20向内凸出并且可能变得拉紧。此外，在衬里20和壳体18之间的界面60处的气体可以促进衬里20和壳体18之间的不期望的分离。而且，在重新增压时，陷入在衬里20和壳体18之间的气体可以在高压力下突然通过壳体18中的微裂纹排出。当实际上压力容器10没有显示稳定的泄漏时，相对突然的气体排出可以触发检漏仪。另外，陷入在衬里20和壳体18之间的气体可以移动到衬里20和凸台16之间的界面62，从而削弱衬里20和凸台16之间的连接。

发明内容

在一个方面，公开了一种具有内部环境的压力容器，该压力容器包括壳体，衬里和凸台。衬里定位在壳体内并且限定内部环境。凸台位于壳体和衬里之间的第一界面处。凸台包括腔和位于腔中的排气结构。腔位于衬里和凸台之间的第二界面处，并且腔位于凸台的内部表面，与内部环境连通。气体排放路径被限定从第一界面，通过排气结构，并且进入压力容器的内部环境中。

在另一方面，本公开描述了一种用于压力容器的凸台，其包括端口，凸缘，腔和气体排气结构。端口配置成允许压力容器的外部环境与压力容器的内部环境之间的流体连通。凸缘从端口径向向外延伸，并且凸缘包括外部侧和内部侧。腔位于凸缘的内部侧上。气体排气结构位于腔中。

在又一方面，制造用于压力容器中的凸台的方法包括烧结金属部件，使得其具有允许流体通过烧结金属部件，但限制熔融聚合物材料进入烧结金属部件的孔隙率；并且将烧结金属部件插入凸台的相应的腔中。

本公开，在其各种组合中，以装置或方法形式，也可以以下列项目列表为特征：

1.一种具有内部环境的压力容器，该压力容器包括：

壳体；

衬里，定位在壳体内并且限定内部环境；

凸台，位于壳体和衬里之间的第一界面处，该凸台包括：

腔，在衬里和凸台之间的第二界面处，该腔位于凸台的内部表面，与内部环境连通；和

排气结构，位于腔中，其中气体排放路径被限定从第一界面，通过排气结构，并且进入压力容器的内部环境中。

2.项目1的压力容器，其中排气结构包括烧结金属。

3.项目1-2中任一项的压力容器，其中排气结构具有允许气体通过排气结构，而阻止衬里材料进入排气结构的孔隙率。

4.项目1-3中任一项的压力容器，其中排气结构具有环形形状。

5.项目4的压力容器，其中腔包括与排气结构的环形形状相对应的互补环形形状。

6.项目1-5中任一项的压力容器，其中排气结构是一组排气结构中的一个。

7.项目6的压力容器，其中腔是一组腔中的一个，并且其中该组腔中的每个腔被配置为对应于该组排气结构的排气结构中的一个的形状。

8.项目7的压力容器，其中该组腔的腔周向地彼此等距地间隔开。

9.一种用于压力容器的凸台，包括：

端口，配置成允许压力容器的外部环境与压力容器的内部环境之间的流体连通；

凸缘，从端口径向向外延伸，该凸缘包括外部侧和内部侧；

腔，位于凸缘的内部侧上；和

气体排气结构，位于腔中。

10.项目9的凸台，其中气体排气结构包括烧结金属。

11.项目9-10中任一项的凸台，其中气体排气结构具有允许气体通过气体排气结构，而阻止熔融聚合物材料进入气体排气结构的孔隙率。

12.项目9-11中任一项的凸台，其中气体排气结构具有环形形状。

13.项目12的凸台，其中腔包括与气体排气结构的环形形状相对应的互补环形形状。

14.项目9-13中任一项的凸台，其中排气结构是一组排气结构中的一个。

15.项目14的凸台，其中腔是一组腔中的一个，并且其中该组腔中的每个腔被配置为对应于该组排气结构的排气结构中的一个的形状。

16.项目15的凸台，其中该组腔的腔周向地彼此等距地间隔开。

17.一种制造用于压力容器中的凸台的方法，包括：

烧结金属部件，使得其具有允许气体通过烧结金属部件，但限制熔融聚合物材料进入烧结金属部件的孔隙率；和

将烧结金属部件插入凸台的相应腔中。

18.项目17的方法，还包括加工(机加工)相应的腔。

19.项目18的方法，其中凸台包括连接凸台的外部侧和凸台的内部侧的端口，并且其中加工包括加工凸台的内部侧上的表面。

20.项目19的方法，其中凸台包括从端口径向向外延伸的凸缘，该凸缘包括外部侧和内部侧，并且其中加工包括加工凸缘的内部侧上的表面。

提供本发明内容以简化的形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的概念。本发明内容不旨在确定所公开或要求保护的主题的关键特征或本质特征，并且不旨在描述每个公开的实施方式或所公开或要求保护的主题的每个实施例。特别地，本文关于一种实施方式公开的特征可以同样适用于另一个。而且，本发明内容不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。随着本说明书的进行，许多其他新颖的优点，特征和关系将变得明显。随后的图和说明书更详细地举例说明了说明性实施方式。

附图说明

将参考附图进一步解释所公开的主题，其中贯穿于若干视图的相同的结构或系统元件由相同的参考数字表示。

图1是典型的传统压力容器的侧视图。

图2是图1的压力容器的一个末端的局部剖视侧视图，沿图1的线2-2截取，并且示出了典型的凸台，衬里和壳体组件。

图3是图1和2的压力容器的凸台的透视(立体)径向剖视图。

图4A是具有第一示例性排气结构的本公开的第一示例性凸台的透视径向剖视图。

图4B是图4A的第一示例性凸台的内部视图。

图5是包括图4A和4B的凸台的压力容器的上半部的局部剖视图，沿图4B的线5-5截取，并且包括衬里和壳体。

图6A是具有第二示例性排气结构的本公开的第二示例性凸台的透视径向剖视图。

图6B是图6A的第二示例性凸台的内部视图。

图7是包括图6A和6B的凸台的压力容器的上半部的局部剖视图，沿图6B的线7-7截取，并且包括衬里和壳体。

图8A是具有第三示例性排气结构的本公开的第三示例性凸台的透视径向剖视图。

图8B是图8A的第三示例性凸台的内部视图。

图9是包括图8A和8B的凸台的压力容器的上半部的局部垂直剖视图，沿图8B的线9-9截取，并且包括衬里和壳体。

图10是压力容器的上半部的局部径向剖视图，该压力容器包括具有第四示例性排气结构的本公开的第四示例性凸台，并且包括衬里和壳体。

图11是压力容器的上半部的局部径向剖视图，该压力容器包括具有第五示例性排气结构的本公开的第五示例性凸台，并且包括衬里和壳体。

图12表明了制造压力容器的示例性方法。

虽然以上确认的图阐述了所公开主题的一个或多个实施方式，但是如本公开中所指出的，也考虑了其他实施方式。在所有情况下，本公开通过陈述而非限制的方式呈现所公开的主题。应当理解，本领域技术人员可以设计出落入本公开的原理的范围内的许多其他修改和实施方式。

图可能未按比例绘制。特别地，为清楚起见，可以相对于其他特征扩大一些特征。此外，在使用诸如内部，外部，以上，以下，在上，在下，顶部，底部，侧，右侧，左侧等术语的情况下，应当理解它们仅用于便于理解本说明书。可以预期，结构可以以其他方式定向。

具体实施方式

本公开描述了用于压力容器中的示例性气体排气结构和用于产生这种排气结构的方法。气体排气结构可以嵌入压力容器的凸台中，使得示例性结构防止在压力下衬里与凸台和/或衬里与壳体的分离。气体排气结构允许排放陷入在衬里和壳体(或凸台)之间的气体，诸如陷入在衬里和与衬里接合的壳体的内部表面之间的气体。在一个方面，本公开涉及将示例性气体排气结构中的至少一个与压力容器10的凸台16组合。在一些实施方式中，排气结构被配置为定位在凸台的相应腔中的塞或插入件。每个示例性气体排气结构具有允许在衬里20和壳体18(或凸台16)之间积聚的气体排放到压力容器10的内部环境17的特征。如果凸台16的端口打开(诸如端口26)，则来自压力容器10的内部环境17的气体然后可以排放到压力容器10外面的外部环境19。例如，如图4A和5所示，第一示例性排气结构28a提供路径54，通过该路径气体可以从壳体18和衬里20之间的界面60排放到压力容器10内部的环境17。因此，防止了对衬里20的损坏和不想要的通过壳体18的排气。

图3示出了传统的凸台16，其没有嵌入凸台16中的示例性排气结构中的一个。凸台16包括具有端口26(其可能已经钻孔)的颈部22，其允许压力容器10的内部环境17与压力容器10外部的环境19之间的流体连通。端口26具有纵向轴线36。凸台16可具有凸缘24(描绘为环形凸缘)，其从端口26径向向外延伸并且终止于远侧边缘46。在示例性实施方式中，凸缘24具有凹槽32(描绘为环形凹槽)以容纳衬里20的凸片34，其具有配合和互补的配置。示出了机械互锁(即，结构上被阻止分离的元件)，但是可以预期，可以使用机械地，摩擦地或化学地(例如，通过使用粘合剂)将衬里20固定到凸台16的其他方法。应当注意，在一些实施方式中，衬里20的一部分35在凸缘24的外部侧38上延伸，以帮助连接衬里20和凸台16，如图1,10和11所示。

图4A是具有装配到凸台16a的排气结构接收腔27a中的第一示例性排气结构28a的第一示例性凸台16a的透视径向剖视图。图4B是第一示例性凸台16a的内部端视图。图5是包括第一示例性凸台16a，衬里20和壳体18的压力容器10a的，沿图4B的线5-5截取的局部剖视图，。

衬里20用作气体屏障并且限定内部环境17。然而，如上所述，在一些高压力应用中，气体可能不希望地扩散通过衬里20并且到衬里20和壳体18之间的界面60。在示例性实施方式中，第一示例性排气结构28a和本文所述的任何其他示例性排气结构可具有微观排放通道，以将容器10的内部环境17流体连接到衬里20与壳体18之间的界面60。示例性排气结构被配置成通过提供排放路径54来防止已经渗透通过衬里20并且至少进入衬里20和壳体18之间的界面60的气体被陷入。排放路径54限定了来自界面60的最小气体流量阻力的路径。如图5所示，袋50中的气体比通过衬里20或壳体18的材料更容易沿界面60移动。因此，气体从袋50并且沿界面60行进到衬里20和凸台16a之间的界面62。包含排气结构28a的腔27a定位在沿界面62的位置处并且在凸台16a的内部表面31处。因此腔27a和排气结构28a位于凸台16a的内部表面31处，与内部环境17连通。因为衬里20和凸台16a之间的材料结合强度通常弱于壳体18和凸台16a之间的材料结合强度，所以气体通常在界面62处沿所示的路径54行进。在到达与衬里20或凸台16a的材料相比具有更高气体渗透性的排气结构28a时，气体在路径54中流动通过排气结构28a并且流出内部表面30a，进入压力容器10a的内部环境17。因此，从界面60，通过排气结构28a，并且进入压力容器10a的内部环境17中限定排放路径54。

第一示例性排气结构28a和本文所述的任何其他示例性排气结构可由金属或非金属材料或其组合形成，诸如,例如,铝，钢，铁，青铜，黄铜，或聚合物或复合材料。可以烧结金属材料，使得排气结构28包括烧结金属材料。示例性排气结构28具有允许气体通过它，而在制造容器期间阻止衬里20的材料进入排气结构的孔隙率和/或密度。虽然可能存在衬里材料在衬里界面表面29处到排气结构28上的一些渗透，但是防止了衬里材料到排气结构28中的显着渗透。本文描述的任何排气结构28可以通过将烧结材料坯料加工到对结构28所需的形状中形成。在替代实例中，排气结构28可以以所需的形状形成，诸如通过用金属粉末填充模具或模型，并且然后烧结。在一种方法中，凸台中的腔27用作用于材料粉末的模具或模子的至少一部分，并且通过在凸台腔27中原位烧结材料形成排气结构28。烧结通过在烧结材料中产生孔而在排气结构中形成微观排放通道。合适的方法包括例如粉末冶金，热或冷等静压制，金属注塑成型，电流辅助烧结和增材制造。例如，由于烧结过程，微观排放通道可以包括在0.1至1微米的范围内的直径。示例性排气结构28具有约5％至约15％的孔隙率。示例性排气结构28具有约5.2克/立方厘米至约7.9克/立方厘米的密度。

在容器10a的制造的示例性实施方式中，凸台16a包括-或设置有-用于接收第一示例性排气结构28a的排气结构接收腔27a。腔27a可包括表面56a。表面56a可以通过耐高温粘合剂或通过其他手段，包括例如将表面58a焊接到表面56a,粘附到第一示例性排气结构28a的表面58a。在示例性实施方式中，排气结构28a成形以填充凹部或腔27a，使得具有排气结构28a的凸台16a具有与图3的凸台16基本相同的配置。

而且，形成示例性排气结构的材料可以形成以配合凸台的排气结构接收腔，而不是腔被形成以配合排气结构。在制造凸台的另一示例性实施方式中，凸台的一部分可以用加热和/或(一种或多种)化学品处理，使得凸台的该部分变成第一示例性排气结构28a。在该最后的实例中，排气结构接收腔未加工到凸台中。

第一示例性排气结构28a和任何其他示例性排气结构可包括衬里界面表面29a和内部表面30a(面向压力容器10a的内部17)。在示例性实施方式中，衬里界面表面29a在凹槽32中，使得衬里界面表面29接触衬里20的凸片34。衬里界面表面29a可以被配置使得陷入在衬里20和衬里界面表面29a之间的气体可以进入第一示例性排气结构28a。在进入排气结构28a之后，气体可以移动通过排气结构28a中的微观排放通道。气体在内部表面30a处离开排气结构28a以排放到压力容器10的内部环境17。从而,排气结构28a将内部环境17流体连接到衬里20和壳体18之间的界面60。

在示例性实施方式中，排气结构28a的内部表面30a与第一示例性凸台16a的内部表面31齐平。内部表面30a面向压力容器10的内部环境17。在示例性实施方式中，内部表面30a与端口26的内孔表面41隔开。内部表面30a可以被配置使得气体可以-没有来自衬里20的阻力-在将衬里20添加到容器之后离开内部表面30a(如图5所示，通过气体行进的路径54)。

在示例性实施方式中，如图4A所示，第一示例性排气结构28a对应于凸台16a的排气结构接收腔27a的环形形状。如图所示，第一示例性排气结构28a和任何其他示例性排气结构可至少部分地邻接凹槽32。如图所示，第一示例性排气结构28a限定凹槽32的内表面42以及凹槽32的外部部分44和内部部分45的至少一部分。而且，排气结构28a可以一直环绕到凹槽32的外表面43，如图10所示。在凹槽32的外部部分44，凹槽32的内表面42和内部部分45呈现的第一示例性排气结构28a的表面限定了衬里界面表面29a。虽然排气结构28a至少部分地包括凹槽32的内表面42，外部部分44和内部部分45，但是其他示例性排气结构可以具有其他配置。本文表明了一些示例性实施方式，但是可以预期许多其他变型是可能的。

如图4A和4B所示，第一示例性凸台16a的内部表面31具有带有波状表面轮廓的圆形形状，包括凸缘24，凹槽32和内部分40的构成的内部表面。图4B的内部视图示出了第一示例性凸台16a的前述特征中的每一个在其相应的内部末端处具有圆形形状，其中凸缘24的内部末端环绕凹槽32的内部末端，其(凹槽)再环绕内部分40a，而其(内部分)环绕端口26。可以预期，排放结构28也可以设置在没有凹槽32的凸台16的内部表面31上。

在图5所示的示例性实施方式中，气体袋50形成在衬里20和壳体18之间的界面60处，引起衬里20的变形52(其为了讨论的目的，在图示中被大大夸大了)。如气体行进路径54所示，气体随着最小阻力的路径从气体袋50沿衬里20和壳体18之间的界面60到衬里20和第一示例性凸台16a之间的界面62。然后，气体可以行进到第一示例性排气结构28a和衬里20之间的界面29a。气体经由衬里界面表面29a进入排气结构28a的通道，并且通过通道行进到容器的内部环境17，如路径54所示。虽然仅在容器10a的一部分上示出了路径54，但是应该理解，这种排放路径可以位于通过排气结构28a的任何径向部分位于界面60处的任何位置的气体袋。

变形52描绘了凸起或气泡，但是仅出于讨论目的而示出。而且，出于说明的目的，夸大了变形52的尺寸。衬里20和壳体18之间的界面60中，和/或凸台16和衬里20之间的界面62中的任何位置可存在不同量的气体，如果不允许排放，则引起衬里20的各种变形52。虽然附图示出了用于讨论目的的变形52，但是可以预期，在压力容器10上的排气结构28的设置实际上将防止这种变形52的形成。

图6A是具有第二示例性排气结构28b的第二示例性凸台16b的透视径向剖视图。图6B是第二示例性凸台16b的内部侧视图。图7是包括第二示例性凸台16b，衬里20和壳体18的压力容器的透视剖视图，沿图6B的线7-7截取。图6A-7中所示的第二示例性凸台16b类似于图4A-5中所示的第一示例性凸台16a，除了由于第二示例性排气结构28b的形状不同于第一示例性排气结构28a的形状的结构差异之外。

在所示的实施方式中，排气结构28b是一组类似的排气结构28b中的一个，其每一个被配置为楔形体。每个排气结构28b位于腔27b中，该腔具有与其相应的排气结构28b的形状相对应的形状。每个腔27b是一组腔27b中的一个，其每一个包含排气结构28b。在示例性实施方式中，每个排气结构28b基本上呈三棱柱的形式。这种形状在凹槽32的至少两侧上设置衬里界面表面29b，而同时减少在端口26的内孔表面41处的排气结构28b的存在。因此，保持了凸台16b靠近端口26的强度。此外，提供了排气结构28b的相对大的排气内部表面30b。

排气结构28b被示出定位在凸台16b的相应的排气结构接收腔27b中。虽然示出了四个排气结构28b，但是可以预期，可以使用更多或更少的楔形体。在示例性实施方式中，基本上三角形的形状由包括衬里界面表面29b，内部表面30b和表面58b，其相对于衬里界面表面29b和内部表面30b可以基本上是斜边，的三个表面界定。腔27b可包括表面56b。表面56b可以，例如，通过耐高温粘合剂或通过将表面58b焊接到表面56b，粘附到第二示例性排气结构28b的表面58b。

如图7所示，衬里20和壳体18之间的袋50中的气体沿排放路径54流动以排出到内部环境17中。路径54在衬里20和壳体18之间的界面60处的袋50处开始，并且持续到衬里20和凸台16b之间的界面62处。然后，气体可以行进到排气结构28b和衬里20之间的界面29b。气体经由衬里界面表面29b进入排气结构28b的通道，并且通过通道行进到容器10b的内部环境17。

图8A是具有第三示例性排气结构28c的第三示例性凸台16c的透视径向剖视图。图8B是第三示例性凸台16c的内部侧视图。图9是包括第三示例性凸台16c，衬里20和壳体18的压力容器10c的透视剖视图，沿图8B的线9-9截取。图8A中所示的第三示例性凸台16c类似于第一和第二示例性凸台16a，16b，除了由于第三示例性排气结构28c的形状不同于排气结构28a，28b的形状的结构差异之外。第三示例性排气结构28c配合到凸台16c的排气结构接收腔27c中。第三示例性排气结构28c是多个圆柱形体中的一个，每个都具有至少两个相对末端和一个圆柱形表面。虽然示出了四个排气结构28b，但是可以预期，可以使用更多或更少的圆柱形体。面向容器的内环境的相对末端中的一个包括内部表面30c。圆柱形表面包括包括衬里界面表面29c的一部分。腔27c可包括表面56c。表面56c可以，例如，通过耐高温粘合剂或通过将表面58c焊接到表面56c,粘附到第三示例性排气结构28c的表面58c。

如图9所示，衬里20和壳体18之间的袋50中的气体沿排放路径54流动以排出到内部环境17中。路径54在衬里20和壳体18之间的界面60处的袋50处开始，并且持续到衬里20和凸台16c之间的界面62处。然后，气体可以行进到排气结构28c和衬里20之间的界面29c。气体经由衬里界面表面29c进入排气结构28c的通道，并且通过通道行进到容器10c的内部环境17。

图10是压力容器的上半部的局部径向剖视图，该压力容器包括具有第四示例性排气结构28d的本公开的第四示例性凸台16d，衬里20d和壳体18。除了第四示例性排气结构28d不同于排气结构28a的形状之外，第四示例性凸台16d类似于第一示例性凸台16a；排气结构28d环绕凸台16d的凹槽32，包括凹槽32的外表面43。第四示例性排气结构28d配合到凸台16d的排气结构接收腔27d中。

在一种实施方式中，第四示例性排气结构28d是环形结构。然而，可以预期，本文说明的概念也可以应用于多个排气结构28b及其变型。因此，参考图6A-7，可以预期，排气结构28b的变型可以环绕凸台16b的凹槽32，包括凹槽32的外表面43。

如图10所示，衬里20d和凸台16d的凸缘24之间的袋50中的气体通过沿排放路径54流动排出到内部环境17，该排放路径在衬里20d和凸台16之间的界面62处的袋50处开始。然后，气体可以行进到排气结构28d和衬里20d之间的界面29d。气体经由衬里界面表面29d进入排气结构28d的通道，并且通过通道行进到容器10d的内部环境17。

在压力容器10d的所示的实施方式中，衬里20d形成为同样邻接凸台16d的凸缘24的外部表面，从而在凸缘24的外部表面上具有部分35。用于陷入在衬里20和壳体18之间的界面60处的气体的另一排放路径围绕衬里部分35行进并且持续到衬里20和凸台16c之间的界面62。然后，气体通过排气结构28d的通道行进到容器10c的内部环境17。

图11是压力容器的上半部的局部径向剖视图，该压力容器包括具有第五示例性排气结构28e的本公开的第五示例性凸台16e，衬里20e和壳体18。第五示例性凸台16e类似于第三示例性凸台16c，除了与凸台16c的排气结构接收腔27c的位置相比，第五示例性排气结构28e位于凸台16e的不同放置的基本上为圆柱形的排气结构接收腔27e中。在所示的实施方式中，凸台16e的排气结构接收腔27e定位成拦截凹槽32的外表面43。在形成压力容器10e的示例性方法中，衬里20e可以在创造排气结构接收腔27e之前围绕凸缘24形成。在示例性实施方式中，腔27e不仅设置在凸台16e中，而且也设置在衬里20e的一部分中。因此，排气结构28e的内部表面30e被配置成与凸缘16e的内部分表面40e齐平并且与内部环境17流体连通。

如图11所示，衬里20e和凸台16e的凸缘24之间的袋50中的气体通过沿排放路径54流动排出到内部环境17，该排放路径在衬里20e和凸台16之间的界面62处的袋50处开始。然后，气体可以行进到排气结构28e和衬里20e之间的界面29e。气体经由衬里界面表面29e进入排气结构28e的通道，并且通过通道行进到容器10e的内部环境17。

在压力容器10e的所示的实施方式中，衬里20e形成为同样邻接凸台16e的凸缘24的外部表面，从而在凸缘24的外部表面上具有部分35。用于陷入在衬里20e和壳体18之间的界面60处的气体的另一排放路径围绕衬里部分35行进并且持续到衬里20和凸台16e之间的界面62。然后，气体通过排气结构28e的通道行进到容器10e的内部环境17。

第五示例性排气结构28e是多个圆柱形体中的一个，每个都具有至少两个相对末端和一个圆柱形表面。虽然设想了四个排气结构28e(类似于图8B中所示的排气结构28c的布置，但是从轴线36径向更远地定位)，但是应该理解，可以使用更多或更少的圆柱形体。面向容器的内环境17的相对末端中的一个包括内部表面30e。一个圆柱形表面包括了一部分，其包括衬里界面表面29e。

在示例性实施方式中，本公开的示例性排气结构的多个本体-无论楔形，圆柱形，其他另一形状-可以插入到本公开的示例性凸台的相应的腔中。虽然在相应的凸台16b，16c，16d，16e中的每个中示出了四个排气结构28b，28c，28d，28e，但是可以预期，可以使用更多或更少。此外，腔27的位置可以与凸台16的内部表面31上所示的不同。而且，腔27可以关于凸台16的端口26的圆周等距地间隔开或不等距地间隔开。

图12表明了制造压力容器10的示例性方法100。在容器10的制造中，凸台16的制造可以与容器衬里20和壳体18的制造分开完成。例如，具有(一个或多个)排气结构28的凸台可以在制造压力容器的其他步骤之前预先制造。在示例性实施方式中，带有具有排气结构28a，28b，28c，28d，28e的凸台16a，16b，16c，16d，16e的压力容器10a，10b，10c，10d，10e的制造可以类似于带有不具有排气结构28的传统凸台16的压力容器10的制造。本文所述的示例性凸台16a，16b，16c，16d，16e可以预先制造，以与用于制造压力容器的已知并且可预知的过程兼容。

示例性方法100包括在凸台16a，16b，16c，16d，16e的内部侧(诸如包括内部表面31的一部分)上形成腔(诸如排气结构接收腔27a，27b，27c，27d或27e)的步骤102。例如，腔可以在凸台16a，16b，16c，16d，16e的内部表面31处的边缘46和端口26之间的位置处形成，诸如通过加工。腔可以形成为接收相应形状的排气结构。例如，可以形成环形腔27a，用于接收环形结构，诸如第一示例性排气结构28a。同样或替代地，例如，腔可以被形成用于接收楔形结构，诸如第二示例性排气结构28b或圆柱形结构，诸如示例性排气结构28c，28e。而且，腔可以沿凸台的内部末端部分复制，使得一组腔周向地，优选地均匀地，彼此间隔开(诸如图6A，6B，8A和8B中所示)。

可替代地，在另一实施方式中，凸台的凸缘的内部侧的一部分可以被处理，诸如通过加热，压力和/或化学品，以承担排气质量。这可以发生在凸台的内部表面31上的位置处，代替形成用于接收单独的排气结构的腔。

虽然在所示的实施方式中示出了用于排气结构28的特定示例性形状，但是可以预期，许多其他配置也可以是合适的。特别合适的配置提供了从衬里20和凸台16之间的界面62到压力容器10的内部环境17的路径。排放到压力容器10的内部环境17而不是外部环境19的优点在于，这种内部排气不会潜在地产生来自检漏仪的错误警报。在示例性实施方式中，示例性排气结构28配置成提供有效的排放路径54，同时保持凸台16的结构完整性。因为排气结构28的材料可以较不致密，更多孔，并且不如凸台16的主要材料那样坚固，所以在一些实施方式中，排气结构28与端口26间隔开和/或与其他排气结构28间隔开。这种布置允许凸台16以更坚固的材料围绕排气结构28。可以预期，排气结构28的数量，形状和位置可以与所示的不同。此外，在具有多个分立排气结构28的实施方式中，所示的实施方式示出了特定凸台16的每个排气结构28与相应凸台16中的每个其他排气结构28相同。然而，可以预期，如果需要，在单个凸台16中可以使用不同配置的排气结构28。

参照图10，方法100包括烧结排气结构的步骤104，使得其具有允许气体通过烧结结构，但限制衬里材料进入烧结结构的孔隙率和/或密度。这种烧结可以在排气结构嵌入凸台的相对应的腔中之前或之后发生。

在示例性实施方式中，本文所述的排气结构28中的一个的烧结可包括将粉末形式的金属或其他材料压实到模具，模子或腔中并且通过加热和/或压力而不熔化材料到液化点形成材料的固体块的过程。在一些实施方式中，排气结构28可以形成在模子中，该模子成形为例如与相对应的腔27互补。在其他实施方式中，腔27可以用作模具，材料粉末放置在该模具中用于烧结，并且从而在凸台16自身中原位形成排气结构28。烧结可包括使用金属，陶瓷，塑料和其他材料。材料中的原子扩散穿过颗粒的边界，将颗粒熔合在一起并且形成坚固又多孔的块。烧结可以在大气压力下通过使用保护气体，诸如吸热气体发生。用金属烧结可以包括随后的再加工以产生所需范围的材料属性。密度，合金化或热处理的变化可以改变排气结构28的物理特性。青铜和不锈钢特别适合于需要耐高温的应用。

使用粉末，诸如金属粉末，的优点包括能够控制原始材料的纯度和均匀性的水平的益处(这可以减少制造过程中的步骤)。益处还包括能够控制原始材料的粒度。这些优点允许制造排气部件以控制部件的孔隙率和排气结构28的最终形状。粉末，特别是用于烧结的金属粉末的使用，允许制造能够承受高压力和宽温度范围的高强度材料。

参照回图10，方法100，在排气结构未在原位形成的方法中，可包括将烧结的排气结构28插入凸台的相对应的腔27中的步骤106。在示例性实施方式中，插入发生在排气部件28的烧结和腔27的形成之后。此外，排气结构28可以被加工以配合到凸台上的预先制造的腔27中，反之亦然。换句话说，腔27也可以被加工以接收预先制造的排气结构28。

方法100还包括为压力容器提供衬里20，使得其与排气结构28的至少一部分接触的步骤108。在示例性方法中，凸台16a，16b，16c，16d，16e安装在心轴上。这种心轴通常设置有成形模板，衬里20关于该成形模板制造。熔融衬里材料可以施加到并且在模板上成形。在放置衬里材料之后，在一些实施方式中，使其固化，诸如通过冷却。衬里20与壳体18一起将凸台16a，16b，16c，16d，16e固定在容器10a，10b，10c上。通过在形成衬里20之前设置烧结的排气部件28，在制造容器10a，10b，10c期间，陷入在衬里20，壳体18和/或凸台16a，16b，16c，16d，16e之间的气体可以经由排气结构28逸散到容器的内部环境17中。

尽管已经参考若干实施方式描述了本公开的主题，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在形式和细节上作出改变。另外，关于一种实施方式公开的任何特征或描述适用于并且可以并入另一实施方式中，反之亦然。

Claims (20)

1.一种压力容器，具有内部环境，其中，外部环境限定在所述压力容器的外侧，所述压力容器包括：

壳体；

衬里，定位在所述壳体内并且限定所述内部环境；

凸台，位于所述壳体和所述衬里之间的第一界面处，所述凸台包括：

腔，在所述衬里和所述凸台之间的第二界面处，其中，所述腔位于所述凸台的内部表面，与所述内部环境连通；和

所述腔没有延伸至所述凸台的外部表面，不与所述外部环境流体连通；以及

排气结构，位于所述腔中，其中气体排放路径被限定从所述第一界面，通过所述排气结构，并且进入所述压力容器的所述内部环境中。

2.根据权利要求1所述的压力容器，其中所述排气结构包括烧结金属。

3.根据权利要求1所述的压力容器，其中所述排气结构具有允许气体通过所述排气结构，而阻止所述衬里的材料进入所述排气结构的孔隙率。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的压力容器，其中所述排气结构具有环形形状。

5.根据权利要求4所述的压力容器，其中所述腔具有与所述排气结构的所述环形形状相对应的互补环形形状。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的压力容器，其中所述排气结构是一组排气结构中的一个。

7.根据权利要求6所述的压力容器，其中所述腔是一组腔中的一个，并且其中一组所述腔中的每个腔被配置为对应于一组所述排气结构中的一个排气结构的形状。

8.根据权利要求7所述的压力容器，其中一组所述腔中的每个腔周向地彼此等距地间隔开。

9.一种用于压力容器的凸台，包括：

端口，配置成允许所述压力容器的外部环境与所述压力容器的内部环境之间的流体连通；

凸缘，从所述端口径向向外延伸，所述凸缘包括外部侧和内部侧；

腔，位于所述凸缘的所述内部侧上，其中，所述腔没有延伸至所述凸台的外部表面，不与所述外部环境流体连通；和

气体排气结构，位于所述腔中。

10.根据权利要求9所述的凸台，其中所述气体排气结构包括烧结金属。

11.根据权利要求9所述的凸台，其中所述气体排气结构具有允许气体通过所述气体排气结构，而阻止熔融聚合物材料进入所述气体排气结构的孔隙率。

12.根据权利要求9至11中的任一项所述的凸台，其中所述气体排气结构具有环形形状。

13.根据权利要求12所述的凸台，其中所述腔具有与所述气体排气结构的所述环形形状相对应的互补环形形状。

14.根据权利要求9至11中的任一项所述的凸台，其中所述气体排气结构是一组气体排气结构中的一个。

15.根据权利要求14所述的凸台，其中所述腔是一组腔中的一个，并且其中一组所述腔中的每个腔被配置为对应于一组所述气体排气结构中的一个气体排气结构的形状。

16.根据权利要求15所述的凸台，其中一组所述腔中的每个腔周向地彼此等距地间隔开。

17.一种制造根据权利要求9至16中的任一项所述的凸台的方法，所述方法包括：

烧结金属部件，使得其具有允许气体通过所述烧结金属部件，但限制熔融聚合物材料进入所述烧结金属部件的孔隙率；和

将所述烧结金属部件插入所述凸台的相应的腔中；

其中，所述腔位于所述凸台的内部侧上；并且

其中，所述腔没有延伸至所述凸台的外部侧。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括加工所述相应的腔。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述加工包括加工所述凸台的所述内部侧上的表面。

20.根据权利要求19所述的方法，所述加工包括加工所述凸缘的所述内部侧上的表面。

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