CN109563964B - 具有渗透气体排放结构的压力容器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种具有渗透气体排放结构的压力容器。具体地，根据本发明的压力容器包括：管口座，通过该管口座气体流入压力容器和从压力容器流出；衬里，耦接到所述管口座的凸缘部并在内侧设置有流体填充空间；排放路径形成部，构造用于从管口座侧沿着衬里的外表面在中央轴向方向上形成气体排放路径；以及复合材料，设置在衬里和排放路径形成部的外侧，其中，所述排放路径形成部包括：多个肋构件，从所述管口座侧沿着所述衬里的所述外表面在所述中央轴向方向上形成并相对于所述中央轴向方向而径向布置；以及环状构件，围绕所述管口座的外周缘设置成环形形状，所述肋构件的上端固定到所述环状构件。当高压容器使用时本发明能够阻止快速排放渗透气体引起的衬里屈曲，并且解决了渗透气体被误认为泄漏的问题。

Description

具有渗透气体排放结构的压力容器
相关申请的交叉引证
申请是2017年4月5日提交的PCT/KR2017/003720号国际申请的继续申请，该申请要求2016年5月18日提交的10-2016-0060740号韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引证并入本文。
技术领域
本公开涉及一种配备有渗透气体排放结构的压力容器，更具体地涉及一种配备有用于将渗透衬里的气体排放到外部的结构的压力容器。
背景技术
本部分中的陈述仅仅提供与本申请相关的背景技术信息，可能不构成现有技术。
压力容器是用于储存各种流体诸如氧气、天然气、氮气、氢气等的容器，并且通常通过由金属材料制作管口座和衬里以及围绕管口座和衬里的外侧缠绕碳纤维或玻璃纤维或者在管口座和衬里的外侧堆叠碳纤维或玻璃纤维来制造。在一些情况下，使用金属衬里制造的传统压力容器由于金属的性质而可能很重，可能会受到腐蚀，且制造成本可能比较高。
代替使用金属，可以制造由合成树脂制成的塑料衬里，与金属材料相比，由于塑料的特性，该塑料衬里可以减轻重量并提高耐腐蚀性。
特别是，可以通过将碳纤维复合材料沿纵向方向和周向方向缠绕在塑料衬里上来制造4型高压容器。可以在高压下将气体诸如天然气或氢气在如上所述制造的高压容器中进行压缩和储存。
然而，如果塑料衬里是由热塑性或热固性树脂制成的，并且衬里材料的分子结构可能大于储存在塑料衬里中的气体的分子大小，则气体可能通过分子结构之间的间隙逸出。这种现象称为渗透(permeation，透过)，通过这个过程逸出的气体称为渗透气体。这种渗透不同于气体在由于缺陷(诸如构成连接部位或装配部位的部件之间的裂纹或材料上的裂纹)而泄漏的泄漏。
如上所述，在4型高压容器中，气体在使用过程中可能渗透塑料衬里的壁。如果渗透气体被截留在复合材料的壁中，没有被适当地排出，则复合材料层与衬里之间的压力可能会增加，导致在罐内的气体排出时衬里由于复合材料层和衬里之间的压差而屈曲。另外，渗透气体可能会突然排放到管口的周围或罐的表面，这可能会被误认为是泄漏，且可能认为是产品缺陷。
发明内容
本公开提供一种设置有气体排放结构的压力容器，其能快速排放渗透气体，以便在使用高压容器时防止衬里屈曲并且防止渗透气体的释放被误认为泄漏。
另外，本公开提供一种压力容器，可以将用于形成渗透气体排放路径的塑料衬里预处理方法应用于该压力容器，从而帮助渗透气体的排放。
本公开的一种压力容器可以包括：管口座，气体流入其中和从中进行排放；衬里，耦接到管口座的凸缘部并设置有形成于其中的用于接收流体的空间；排放路径形成部，构造用于从管口座的侧沿着衬里的外表面在中央轴向方向上形成气体排放路径；以及复合材料，设置在衬里和排放路径形成部的外侧上。
排放路径形成部可以包括：多个肋构件，从管口座的侧沿着衬里的外表面在中央轴向方向上形成并相对于中央轴向方向而径向布置；以及环状构件，肋构件的上端固定到该环状构件，该环构件围绕管口座的外侧而设置。
另外，肋构件可以形成和布置为伞骨的形状。
还有，肋构件可以设置成相互间隔开。
进一步地，肋构件可以形成为到达衬里的侧表面的至少一部分。
还有，衬里的外表面的至少一些区域可以形成为预处理区，在该预处理区上进行防粘剂处理(release agent-treatment，脱模剂处理)和等离子体处理中的任一种。
另外，预处理区可以形成为沿着衬里的外表面在中央轴向方向上具有长度的多个带状区域，且多个预处理区可以形成为相互间隔开。
进一步地，预处理区可以形成为网格形状。
还有，可以在衬里和复合材料上形成分隔区，衬里和复合材料的至少一部分在该分隔区中相互分开。
另外，当进行防粘剂处理时，可以分隔区的至少一部分形成在对应于预处理区的位置处。
进一步地，当进行等离子体处理时，可以分隔区的至少一部分形成对应于预处理区以外的区域。
本公开中所描述的压力容器在使用高压容器时可以快速排放渗透气体以防止衬里屈曲，且可以减少渗透气体被误认为是气体泄露的可能性。
根据本文所提供的描述，其他适用的领域将变得清楚。应当理解的是，描述和具体示例仅仅旨在说明的目的，无意于限制本公开的范围。
附图说明
为了很好地理解本公开，将通过示例参照附图对其各种形式进行描述，在附图中：
图1是本公开的压力容器的分解立体图；
图2示出本公开的排放路径形成部的立体图；
图3是示出本公开的肋构件的形状和布置状态的立体图；
图4是示出图2的排放路径形成部的形状的俯视图；
图5至图8是示出用于制造压力容器的过程的图；以及
图9和图10分别是示出管口座和上部弯曲部的切开状态的剖视图。
本文所描述的附图仅仅用于说明的目的，无意于以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，无意于限制本公开。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件或特征。
除非明确定义或提到，本描述中所使用和指示方向的术语是基于附图中所示的状态的。为了方便起见，附图中所示的每种构造的厚度和大小可能被夸大，它并不意味着该构造实际应当构造有相应的尺寸或部件之间的比例。
将参照图1对本公开一个方面的压力容器进行描述。图1是示出本公开一个方面的压力容器的分解立体图。
本公开一个方面的压力容器10是用于在其中储存各种流体诸如氧气、天然气、氮气、氢气等等的容器，并且被设置成使得上述流体能够被反复充注和排放。此处，如图1所示，压力容器10包括：管口座100，充当用于流体充注和排放的通道；衬里200，耦接到管口座100以在其中提供用于接收流体的空间；复合材料400、400a，设置在衬里200外侧；以及冲击缓冲构件300。
参照图1，管口座100包括颈部110和凸缘部120。颈部110可以具有空的空间，也就是说，它可以形成为中空形状。凸缘部120可以从大约颈部110的下端在径向方向上向外延伸。
管口座100是充当用于在压力容器内储存气体或将储存的气体排放到外部的通道的构造。此时，颈部110是构造成连接到外部设备的构造，凸缘部120是构造成与衬里耦接形成封闭空间的构造，衬里形成用于储存气体的空间。下文将对这两部分进行详细描述。
在颈部110的上部的周面上形成螺纹。通过使用在颈部周面上形成的螺纹将颈部螺纹耦接到外部设备，能够防止在对压力容器10充注流体或将流体从压力容器10排放到外部时流体任意泄漏。
凸缘部120从颈部110的下端在径向方向上向外延伸。凸缘部120是构成上述管口座100的一个部件，且可以与颈部110一体地形成，或者可以通过机械耦接而形成。凸缘部120耦接到形成密闭结构的衬里200，下文将对衬里200进行描述。管口座100，也就是，颈部110和凸缘部120可以通过加工钢、铝、塑料等等来制造。
除了上述之外，管口座100可以进一步包括用于提高密闭性和防止内部气体泄漏或为了特定目的而允许内部气体流出的部件，但下文省略了对其他管口座100的其他详细构造的描述。
本方面的衬里200是一种具有预定内部空间的筒，其两个端部形成为半球形，中央部分可以形成为中空管状。衬里200的上端部如上所述连接到管口座100的凸缘部120，从而形成密闭结构。
管口座100与衬里200耦接之后，可以在管口座100和衬里200的外侧上形成复合材料400以提高耐压性。通过将诸如碳纤维、玻璃纤维、合成聚酰胺纤维等的强化纤维与诸如环氧树脂等的树脂进行浸渍，以及纤维缠绕或层压该树脂，可以在衬里200的外侧形成具有预定厚度的复合材料400。此时，复合材料400可以从管口座100的颈部110的外表面进行缠绕或层压。
同时，本公开一方面的压力容器10在衬里200与复合材料400之间设置有排放路径形成部300。排放路径形成部300是从颈部110的外周面沿着凸缘部200和衬里200的外侧而设置的。排放路径形成部300用于在衬里200与复合材料400之间形成路径用于将通过衬里200的渗透气体排放到外部。
根据一个方面，将参照图2至图4对排放路径形成部进行描述。图2是示出本公开一个方面的排放路径形成部的立体图，图3是示出本公开一个方面的肋构件的形状和布置状态的立体图，图4是示出图2中的排放路径形成部的形状的俯视图。
如前所述，排放路径形成部300是从管口座侧沿着衬里的外表面在中央轴向方向上形成气体排放路径的构造。
排放路径形成部300包括环构件310和肋构件320。如图3所示，肋构件320形成为从管口座在压力容器的纵向截面上与衬里的外表面形状一致的形状。肋构件320形成为肋状，且多个肋构件320是沿径向布置的。肋构件320可以相互间隔地设置，肋构件320之间的G空间被用作路径，通过该路径排放气体。
环构件310形成为环状，上述肋构件320的上端部321固定到环构件。肋构件320的上端部固定到环构件310的内周面。肋构件320的下部323形成为如上所述与恒定曲面紧密接触。换句话说，环构件310和肋构件320形成和布置为图4中所示的伞骨形状。
参照图5至图8对用于制造本公开一个方面的压力容器的过程进行描述。图5至图8是示出用于制造本公开一个方面的压力容器的过程的图。
如前所述，衬里200耦接到管口座100的凸缘部120以在其中形成恒定的空间部分。在下文中，为了便于解释，将压力容器10相对于纵向方向分成衬里侧P1、肩部P2、侧部P3和下侧弯曲部P4。在下文对以上各部分分开描述。
首先，可以在使用和缠绕复合材料之前通过防粘剂处理和等离子体处理中任一种对衬里200的外表面的至少一些区域进行预处理。
虽然可以在侧部P3上形成在上面进行预处理的预处理区RA，还可以在肩部P2和/或下侧弯曲部P4上形成预处理区RA。
预处理区RA可以形成为在中央轴向方向上具有沿着衬里200的外表面的长度的多个带状区。此时，带状区可以形成为相互间隔开。
可以使用等离子体处理或防粘剂处理作为预处理。例如，对由诸如聚乙烯(PE)的材料形成的、没有很好地粘合到复合材料上的衬里表面以规律的间隔进行等离子体处理，以使得浸渍在环氧树脂中的复合材料能够很好地粘合于处理的衬里表面上。同时，用防粘剂对由诸如聚酰胺(PA)的材料形成的、很好地粘合到复合材料上的衬里表面以规律的间隔进行处理，以允许浸渍在环氧树脂中的复合材料不会很好地粘合于处理的衬里表面上。
通过在衬里200的一些区域进行上述预处理，在将来缠绕复合材料以及压力容器完成之后，产生衬里200和缠绕或层压在衬里200外侧上在预处理区域或预处理区域之外的区域上的复合材料彼此分离的现象。以这种方式，在预处理区上形成衬里200和复合材料相互分离的分离区，由此用作恒定通道。这种分离区与前面所描述的排放路径形成部300(见图1至图4)一起，提供能够容易地将蓄集在衬里200与复合材料之间的渗透气体排放到外部的路径。
此外，分离区可以形成为网格形状。虽然分离区也可以通过将图5中所示的预处理区RA相互连接形成网格形状，这种分离可以由于在形成衬里200和复合材料的过程中在结合区中产生的自然细裂纹等而形成。
接下来，如图6和图7所示，衬里可以从衬里200上方由排放路径形成部310、320进行覆盖。此时，优选地，肋构件320和预处理区RA形成为至少部分重叠。
如图8所示，当复合材料400被缠绕或层压在衬里200和排放路径形成部300的外侧时，在预处理区或预处理区以外的区域上产生衬里200与复合材料400之间的分离，以形成气体排放路径。
通过将肋构件320和预处理区RA形成为至少部分重叠，由排放路径形成部300形成的气体排放路径和衬里与复合材料之间由预处理区RA形成的排放路径可以相互连通。
就是说，渗透衬里200的气体可以通过如上所述所形成的路径很容易地排放到外部。在现有的压力容器中，采用诸如网眼的插入物来排放气体，但本公开的压力容器提供了没有这种插入物的排放路径。
参照图9和图10对本公开一个方面的压力容器的气体排放路径进行详细描述。图9和图10分别是示出管口座和上部弯曲部分切开状态的剖视图。
参照图9，肋构件的上端部321被夹在颈部110与环构件310之间。通过将肋构件的上端321形成为如上所述地相互间隔开，形成恒定空间G。这些空间被设置作为排放气体的通道。
虽然上文对本公开的各个方面进行了描述，本公开的技术精神并不限于上述优选方面，在不脱离本公开的技术精神的情况下能够以各种方式进行实施。

Claims (10)

1.一种压力容器，包括：
管口座，气体流入该管口座和从该管口座排放气体；
衬里，耦接到所述管口座的凸缘部并设置有形成于该衬里中的用于接收流体的空间；
排出路径形成部，构造用于从所述压力容器包括所述管口座的一侧且沿着所述衬里的外表面在中央轴向方向上形成气体排放路径；以及
复合材料，设置在所述衬里和所述排放路径形成部的外侧；
其中，所述排放路径形成部包括：
多个肋构件，从所述管口座的所述侧沿着所述衬里的所述外表面在所述中央轴向方向上形成，并且在所述衬里与所述复合材料之间延伸，并相对于所述中央轴向方向径向布置；以及
环状构件，所述肋构件的上端固定到所述环状构件，所述环状构件设置为围绕所述管口座的外侧。
2.根据权利要求1所述的压力容器，其中，所述肋构件形成和布置为伞骨构造。
3.根据权利要求1所述的压力容器，其中，所述肋构件相互间隔开。
4.根据权利要求1所述的压力容器，其中，所述肋构件形成为延伸至所述衬里的侧表面的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的压力容器，其中，所述衬里的外表面的至少一个区域形成为预处理区，在所述预处理区上进行防粘剂处理和等离子体处理中的任一种。
6.根据权利要求5所述的压力容器，其中，所述至少一个预处理区形成为在所述中央轴向方向上具有沿着所述衬里的外表面的长度的多个带状区，且多个预处理区形成为相互间隔开。
7.根据权利要求5所述的压力容器，其中，所述预处理区形成为网格形状。
8.根据权利要求5所述的压力容器，其中，在所述衬里和所述复合材料上形成分隔区，在所述分隔区中所述衬里和所述复合材料的至少一部分相互分开。
9.根据权利要求8所述的压力容器，其中，当进行所述防粘剂处理时，所述分隔区的至少一部分形成在对应于所述预处理区的位置处。
10.根据权利要求8所述的压力容器，其中，当进行所述等离子体处理时，所述分隔区的至少一部分形成为对应于所述预处理区以外的区域。
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