CN110259943B - 一种复合结构压力容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合结构压力容器，属于压力容器技术领域，其通过在瓶嘴与非金属内胆接触界面上设置相适配并呈倒梯形的环形凹槽和环形凸起，以使瓶嘴与非金属内胆能紧密咬合在一起，从而提高了瓶嘴与非金属内胆接触界面的承载性能。同时，本发明还在瓶嘴与非金属内胆接触界面上布置用于轴向密封的密封圈，从而有效提高了瓶嘴与非金属内胆接触界面的密封性能。

Description

一种复合结构压力容器
技术领域
本发明涉及压力容器技术领域，具体而言，尤其涉及一种复合结构压力容器。
背景技术
在压力容器技术领域当中，重量轻、结构稳定、强度高是压力容器的理想特性。普通的压力容器常采用金属材料作为其内胆材料，这种压力容器虽然结构稳定，强度性能优秀，但是其具有着重量较重、成本较高的缺陷。所以，随着纤维缠绕复合压力容器技术的发展，采用重量轻、成本低的非金属作为容器内胆，并采用连续纤维成型复合材料层作为容器外壁，成为了目前压力容器的主流。
但同时，在采用非金属材料作为压力容器的内胆时，受到现有非金属材料的强度限制，依然需要采用金属材料制作压力容器的瓶嘴部位。而在使用金属瓶嘴时，现有的瓶嘴与内胆结合界面处承载性能、密封性能较差，致使瓶嘴与内胆结合界面处，在面对较高压力环境时，具有着较高的介质泄漏风险。
发明内容
综上所述，本发明所解决的技术问题是：提供一种复合结构压力容器，其可有提高瓶嘴与非金属内胆接触界面承载性能。
而本发明为解决上述问题所采用的方案为：
一种复合结构压力容器，主要由非金属内胆，包裹住非金属内胆的复合材料层，以及呈管状的瓶嘴所构成，所述瓶嘴贯穿复合材料层中，并与非金属内胆相连，所述瓶嘴的内孔端面为第一接触界面，所述非金属内胆上设置有与该第一接触界面相接触的第二接触界面，所述第一接触界面上设置有其轴线与瓶嘴内孔轴线共线的环形凹槽，所述环形凹槽的截面呈较大端布置于靠近瓶嘴一侧的梯形，而所述第二接触界面上则设置有与环形凹槽相互适配的环形凸起。
进一步的，在所述第一接触界面上还设置有其轴线与瓶嘴内孔轴线共线的密封槽，所述密封槽内装配有密封圈。
进一步的，所述第一接触界面和第二接触界面垂直于瓶嘴内孔的轴线。
进一步的，所述非金属内胆包括有同轴插入至瓶嘴内孔中，且其外周壁与瓶嘴内孔内周壁配合接触的接管部。
进一步的，所述第二接触界面与接管部的外周壁相连。
进一步的，所述瓶嘴包括有由其伸入至复合材料层内的部位沿瓶嘴内孔的径向外扩所形成的外扩部，所述外扩部嵌入在复合材料层和非金属内胆之间，并由复合材料层和非金属内胆一并包裹住。
进一步的，所述外扩部上设置有沿瓶嘴内孔的径向延伸并嵌入在非金属内胆中的环形外缘，所述环形外缘的中轴线与瓶嘴内孔的轴线共线。
进一步的，所述瓶嘴的外壁上开设有与其内孔同轴线并向内凹陷的缩颈槽，所述复合材料层则设置有与该缩颈槽相适配并卡入在缩颈槽中的卡抵部。
进一步的，所述缩颈槽与外扩部相连。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明通过在瓶嘴与非金属内胆接触界面上设置相适配并呈倒梯形的环形凹槽和环形凸起，以使瓶嘴与非金属内胆能紧密咬合在一起，从而提高了瓶嘴与非金属内胆接触界面的承载性能。同时，本发明还在瓶嘴与非金属内胆接触界面上布置用于轴向密封的密封圈，从而有效提高了瓶嘴与非金属内胆接触界面的密封性能。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1中的A处局部放大示意图；
图3为瓶嘴的结构示意图。
【具体符号说明】
1-非金属内胆，11-接管部，2-复合材料层，21-卡抵部，3-瓶嘴，31-外扩部，32-环形外缘，33-缩颈槽，41-环形凹槽，42-环形凸起，51-密封槽，52-密封圈。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明所提供的一种复合结构压力容器做详细介绍。
本实施方式所提供的一种复合结构压力容器，其主要由非金属内胆1，包裹住非金属内胆1的复合材料层2，以及呈管状的瓶嘴3所构成，所述瓶嘴3贯穿复合材料层2中，并与非金属内胆1相连，所述瓶嘴3的内孔端面为第一接触界面，所述非金属内胆1上设置有与该第一接触界面相接触的第二接触界面，所述第一接触界面上设置有其轴线与瓶嘴3内孔轴线共线的环形凹槽41，所述环形凹槽41的截面呈较大端布置于靠近瓶嘴3一侧的梯形，而所述第二接触界面上则设置有与环形凹槽41相互适配的环形凸起42。
如图1至图3所示，非金属内胆1与瓶嘴3之间主要通过第一接触界面上的的环形凹槽41与第二接触界面上的环形凸起42而相互咬合在一起。具体而言，环形凹槽41以及环形凸起42的截面均呈较大端布置于靠近瓶嘴3一侧的梯形，这种倒梯形的布置方式能使非金属内胆1和瓶嘴3无间隙地紧密接触在一起，限制两者随着压力容器内部的增压而发生的相对移动，从而提高了瓶嘴3与非金属内胆1接触界面承载性能，尤其适合复合结构压力容器中，金属瓶嘴与非金属内胆1之间的结合连接。此外，在本实施方式当中，所述第一接触界面和第二接触界面垂直于瓶嘴3内孔的轴线。
在上述实施方式的基础上，在本实施方式当中，为提高瓶嘴3与非金属内胆1结合界面处的密封性能，避免介质于瓶嘴3内孔处沿径向泄漏，在本实施方式当中，在所述第一接触界面上还设置有其轴线与瓶嘴3内孔轴线共线的密封槽51，所述密封槽51内装配有密封圈52。如图2所示，密封圈52具体选用为O型圈，起到轴向密封的功能，能有效保障第一接触界面与第二接触界面之间的密封性能，从而有效保障了压力容器中瓶嘴3与非金属内胆1接触处的密封性能。同时，如图1所示，在本实施方式当中，所述非金属内胆1包括有同轴插入至瓶嘴3内孔中，且其外周壁与瓶嘴3内孔内周壁配合接触的接管部11，这种设置方式能进一步的提高非金属内胆1与瓶嘴3结合界面的密封性能。此外，更为具体的，在本实施方式当中，所述第二接触界面与接管部11的外周壁相连，以使容器内的介质只有依次通过接管部11与内孔的配合接触面，以及第一接触界面与第二接触界面之间的O型圈后，才能于非金属内胆1和瓶嘴3结合界面处发生泄漏，从而进一步的提高了非金属内胆1与瓶嘴3结合界面之间的密封性能。
同时，在本实施方式当中，为优化瓶嘴3的受力结构，所述瓶嘴3包括有由其伸入至复合材料层2内的部位沿瓶嘴3内孔的径向外扩所形成的外扩部31，所述外扩部31嵌入在复合材料层2和非金属内胆1之间，并由复合材料层2和非金属内胆1一并包裹住，这种设置方式能使瓶嘴3被固定限制于复合材料层2和非金属内胆1之间，从而有效提高瓶嘴3的稳定性。此外，在本实施方式当中，所述外扩部31上设置有沿瓶嘴3内孔的径向延伸并嵌入在非金属内胆1中的环形外缘32，所述环形外缘32的中轴线与瓶嘴3内孔的轴线共线，以通过环形外缘32进一步地限制住非金属内胆1与瓶嘴3之间的相对位移。
进一步的，对于压力容器而言，通过结构固定住瓶嘴3与复合材料层2，限制住两者之间的相对位移能有效提高其承压性能，所以在本实施方式当中，所述瓶嘴3的外壁上开设有与其内孔同轴线并向内凹陷的缩颈槽33，所述复合材料层2则设置有与该缩颈槽33相适配并卡入在缩颈槽33中的卡抵部21，从而限制复合材料层2与瓶嘴3之间的相对移动。更为具体的，所述缩颈槽33与外扩部31相连。此外，在本实施方式当中，复合材料层即指复合材料制成的外层，在本实施方式当中其具体采用了连续缠绕纤维成型，而非金属内胆则采用尼龙制造而成，瓶嘴则由金属材料制成而成。

Claims (4)

1.一种复合结构压力容器，主要由非金属内胆，包裹住非金属内胆的复合材料层，以及呈管状的瓶嘴所构成，所述瓶嘴贯穿复合材料层，并与非金属内胆相连，其特征在于：所述瓶嘴的内孔端面为第一接触界面，所述非金属内胆上设置有与该第一接触界面相接触的第二接触界面，所述第一接触界面上设置有其轴线与瓶嘴内孔轴线共线的环形凹槽，所述环形凹槽的截面呈较大端布置于靠近瓶嘴一侧的梯形，而所述第二接触界面上则设置有与环形凹槽相互适配的环形凸起；
在所述第一接触界面上还设置有其轴线与瓶嘴内孔轴线共线的密封槽，所述密封槽内装配有密封圈；
所述非金属内胆包括有同轴插入至瓶嘴内孔中，且其外周壁与瓶嘴内孔内周壁配合接触的接管部；
所述瓶嘴包括有由其伸入至复合材料层内的部位沿瓶嘴内孔的径向外扩所形成的外扩部，所述外扩部嵌入在复合材料层和非金属内胆之间，并由复合材料层和非金属内胆一并包裹住；
所述外扩部上设置有沿瓶嘴内孔的径向延伸并嵌入在非金属内胆中的环形外缘，所述环形外缘的中轴线与瓶嘴内孔的轴线共线；
所述瓶嘴的外壁上开设有与其内孔同轴线并向内凹陷的缩颈槽，所述复合材料层则设置有与该缩颈槽相适配并卡入在缩颈槽中的卡抵部。
2.如权利要求1所述的一种复合结构压力容器，其特征在于：所述第一接触界面和第二接触界面垂直于瓶嘴内孔的轴线。
3.如权利要求1所述的一种复合结构压力容器，其特征在于：所述第二接触界面与接管部的外周壁相连。
4.如权利要求1所述的一种复合结构压力容器，其特征在于：所述缩颈槽与外扩部相连。
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