CN113566108A - 非金属内胆全缠绕气瓶的阀座和非金属内胆全缠绕气瓶 - Google Patents

Abstract

一种非金属内胆全缠绕气瓶的阀座和非金属内胆全缠绕气瓶，包括：座体部和座口部，所述座体部设于非金属内胆全缠绕气瓶的非金属内胆的端部开口处以与所述非金属内胆相连，所述座口部从所述座体部的外端面上凸出设置，且所述座体部的外端面上设有沿径向凸出的凸起部，所述非金属内胆全缠绕气瓶的缠绕层适于缠绕于所述凸起部。本申请的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座，通过在座体部设置凸起部相比于现有技术中座体部的外表面为光滑表面的结构设计，当气瓶缠绕时凸起部可以嵌入到缠绕层中，阀座能够将受到的部分冲击力通过凸起部传递给缠绕层，而不会直接与缠绕层发生相对移动致与非金属内胆硬性接触，从而减小传递给非金属内胆的撞击力。

Description

非金属内胆全缠绕气瓶的阀座和非金属内胆全缠绕气瓶

技术领域

本申请涉及一种非金属内胆全缠绕气瓶的阀座和具有该阀座的非金属内胆全缠绕气瓶。

背景技术

相关技术中，非金属内胆全缠绕气瓶的基本结构为非金属内胆与金属阀座通过注塑、胶接或其他方式连接在一起后进行纤维缠绕。但金属阀座的外壁面较为光滑，这使得金属阀座通过纤维缠绕后，金属阀座与纤维缠绕层之间的约束力较小，从而导致在非金属内胆全缠绕气瓶的瓶口受到轴向冲击力时，金属阀座会将轴向力传递给非金属内胆，造成非金属内胆的结构破坏，安全性较差，存在改进的空间。

发明内容

有鉴于此，本申请旨在提出一种非金属内胆全缠绕气瓶的阀座，阀座的安装稳定性高，能够将轴向冲击力传递给外部缠绕层，从而减少非金属内胆所受的轴向力。

为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

一种非金属内胆全缠绕气瓶的阀座，包括：座体部和座口部，所述座体部设于非金属内胆全缠绕气瓶的非金属内胆的端部开口处以与所述非金属内胆相连，所述座口部从所述座体部的外端面上凸出设置，且所述座体部的外端面上设有沿径向凸出的凸起部，所述非金属内胆全缠绕气瓶的缠绕层适于缠绕于所述凸起部。

进一步地，所述凸起部与所述座口部沿所述座体部的径向间隔开布置。

进一步地，所述凸起部为多个，且多个所述凸起部沿所述座体部的周向间隔开布置。

进一步地，所述凸起部为多个，且多个所述凸起部沿所述座体部的径向间隔开布置。

进一步地，所述凸起部为多组，多组所述凸起部沿所述座体部的周向间隔开布置，每组所述凸起部包括沿所述座体部的径向间隔开布置的多个子凸起部。

进一步地，所述子凸起部包括凸柱，所述凸柱的轴线与所述座体部的轴线平行间隔开。

进一步地，所述凸起部包括凸起筋条，所述凸起筋条沿所述座体部的径向延伸且沿周向倾斜设置。

进一步地，所述凸起筋条为多个，多个所述凸起筋条沿所述座体部的周向间隔开设置，且任意两个所述凸起筋条沿周向倾斜的角度相同。

进一步地，所述凸起部的高度为H，所述凸起部的长度为L，所述凸起部的宽度为D，满足：0.1mm≤H≤10mm，0.1mm≤L≤10mm，0.1mm≤D≤10mm。

相对于现有技术，本申请所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座具有以下优势：

根据本申请实施例的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座，通过在座体部设置凸起部相比于现有技术中座体部的外表面为光滑表面的结构设计，当气瓶缠绕时，阀座的座体部外表面的凸起部可以嵌入到缠绕层中，这样，在阀座受到轴向冲击时，阀座能够将部分的冲击力通过凸起部传递给缠绕层，而不会直接与缠绕层发生相对移动致与非金属内胆硬性接触，从而减小传递给非金属内胆的撞击力，提高非金属内胆的安全性和可靠性，保证非金属内胆全缠绕气瓶可长期安全使用。

本申请的另一目的在于提出一种非金属内胆全缠绕气瓶，设置有上述任一种实施例所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座。

所述非金属内胆全缠绕气瓶与上述的阀座相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例所述的非金属内胆全缠绕气瓶的结构示意图；

图2为本申请一些实施例所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座的结构示意图；

图3为本申请一些实施例所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座的结构示意图(另一个视角)；

图4为本申请另一些实施例所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座的结构示意图；

图5为本申请另一些实施例所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座的结构示意图(另一个视角)。

附图标记说明：

非金属内胆全缠绕气瓶100，

阀座1，座体部11，座口部12，凸柱13，凸起筋条14，通气孔15，

非金属内胆2，缠绕层3。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，一种非金属内胆全缠绕气瓶的阀座1，该阀座1与缠绕层3 的连接强度较大，且在阀座1受到外部的轴向冲击力时，阀座1能够将轴向冲击力有效地传递给缠绕层3，以减小传递给非金属内胆全缠绕气瓶100的非金属内胆2的冲击力，避免非金属内胆2结构受到破坏，提高非金属内胆全缠绕气瓶100的安全性。

需要说明的是，本申请的阀座1安装于非金属内胆全缠绕气瓶100的非金属内胆2的端部处形成非金属内胆全缠绕气瓶100的瓶口，其中，非金属内胆 2为非金属材料制成，且具有相对较低的氢气渗透率，以保证氢气有效地储存，阀座1可与非金属内胆2通过注塑、胶接或其他方式连接在一起后通过纤维缠绕固化成型。其中，非金属内胆2的结构强度较低，缠绕于非金属内胆2外部的缠绕层3为碳纤维和热固性树脂组成，缠绕层3的结构强度比非金属内胆2 的结构强度大，这样，缠绕层3可承担主要的受力载荷，以保证非金属内胆2的结构稳定性。

如图1-图5所示，本申请的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座1，包括：座体部11和座口部12。其中，座体部11和座口部12为固定连接或如图1中为一体成型，以使座口部12外受到外部的冲击力时，座体部11能够与座口部12 共同承担冲击力。

如图1所示，座体部11设于非金属内胆全缠绕气瓶100的非金属内胆2 的端部开口处以与非金属内胆2相连，如图1所示，非金属内胆2的端部具有开口以使非金属内胆2的端部敞开，座体部11安装于非金属内胆2的端部以封闭端部开口，座口部12从座体部11的外端面上凸出设置。如图2-图5所示，座体部11构造为圆台状，且座体部11的径向尺寸较小的一端位于非金属内胆 2内，座体部11的径向尺寸较大的一端端面朝向非金属内胆2外且形成座体部 11的外端面，座口部12的自由端的构造为圆柱状。

如图2-图5所示，座口部12从座体部11的外端面上沿径向凸出设置。阀座1具有通气孔15，通气孔15沿轴向贯通阀座1，即通气孔15依次贯通座体部11和座口部12，以将非金属内胆2的内部空间与外部连通。

其中，如图2-图5所示，且座体部11的外端面上设有凸起部，凸起部沿座体部11的径向凸出设置，非金属内胆全缠绕气瓶100的缠绕层3适于缠绕于凸起部。需要说明的是，缠绕层3为碳纤维和热固性树脂组成，在非金属内胆 2及阀座1缠绕成型的过程中，先将缠绕层3缠绕于非金属内胆2及阀座1的外表面，且在缠绕完成后，对气瓶进行固化，固化后缠绕层3、非金属内胆2 以及阀座1连接为一体。本申请通过在座体部11的外端面上设置凸起部，在缠绕固化完成后，缠绕层3能够与凸起部紧密接触，由于凸起部分嵌入到缠绕层 3提高了缠绕层3与座体部11的连接强度。

可以理解的是，凸起部沿座体部11的外端面的径向延伸，这样，通过将缠绕层3缠覆于凸起部外，这使得凸起部能够对阀座1起到径向、周向限位的作用，缠绕层3可通过凸起部对阀座1沿径向、周向进行有效地限位，避免阀座 1在使用的过程中发生与非金属内胆2的相对转动，或者出现阀座1相对于非金属内胆2沿轴向移动的问题，提高阀座1与非金属内胆2连接的稳定性。

其次，需要说明的是，本申请设置凸起部相比于现有技术中座体部11的外表面为光滑表面的结构设计，当气瓶100缠绕时，阀座1的座体部11的外表面的凸起部可以嵌入到缠绕层3中，这样，在阀座1受到轴向冲击时，阀座1能够将部分的冲击力通过凸起部传递给缠绕层3，而不会直接与缠绕层3发生相对移动致与非金属内胆2硬性接触，从而减小传递给非金属内胆2的撞击力，提高非金属内胆2的安全性和可靠性，保证非金属内胆全缠绕气瓶100可长期安全使用。

且本申请通过设置凸起部，与现有技术中在瓶口增加变径相比，本申请的结构不用考虑实际生产过程中缠绕厚度的影响。将凸起部设置在座体部11的外端面(法兰缘的表面)不会影响缠绕时导丝头在极孔处起线，且座体部11的外端面远远大于瓶口的外表面，使得凸起部的布置更加简单、方便。

在一些实施例中，凸起部与座口部12沿座体部11的径向间隔开设置，如图2-图5所示，座体部11与座口部12同轴设置，且凸起部位于座口部12的径向外侧，以使凸起部与座口部12之间存在缠覆空间，这样，利于在凸起部与座口部12之间增加缠绕层3的缠绕量，增大缠绕层3对座体部11的束缚效果，从而提高缠绕层3与座口部12的连接强度，使得阀座1受到的撞击力能够有效地传递给缠绕层3，提高非金属内胆2的安全性。

在一些实施例中，凸起部为多个，且多个凸起部沿座体部11的周向间隔开布置，也就是说，在座体部11的外端面沿周向的多个位置处均设有凸起部，且多个凸起部沿周向相互间隔开。这样，可使得座体部11的沿周向的多个位置处与缠绕层3的连接强度均能够通过对应位置处的凸起部进行增强，利于提高阀座1与缠绕层3的整体连接强度。

其中，可将多个凸起部构造为沿座体部11的周向均匀间隔开，即相邻两个凸起部之间的周向间距相同，由此，可使得座体部11沿周向的多个位置处与缠绕层3的连接强度较为均匀，避免出现周向多个位置处局部连接不稳定的情况，提高阀座1与缠绕层3的连接可靠性。

在一些实施例中，凸起部为多个，且多个凸起部沿座体部11的径向间隔开布置。也就是说，在座体部11的外端面沿径向的多个位置处均设有凸起部，且多个凸起部沿径向相互间隔开。这样，可使得座体部11的沿径向的多个位置处与缠绕层3的连接强度均能够通过对应位置处的凸起部进行增强，利于提高阀座1与缠绕层3的整体连接强度。

其中，多个凸起部可沿座体部11的外端面的径向正对设置，且多个凸起部构造为沿座体部11的径向均匀间隔开，即相邻两个凸起部之间的径向间距相同，由此，可使得座体部11沿径向的多个位置处与缠绕层3的连接强度较为均匀，避免出现径向多个位置处局部连接不稳定的情况，提高阀座1与缠绕层3 的连接可靠性。

在一些实施例中，凸起部为多组，多组凸起部沿座体部11的周向间隔开布置，每组凸起部包括沿座体部11的径向间隔开布置的多个子凸起部。如图2 和图3所示，凸起部为8组，且8组凸起部沿座体部11的周向均匀地间隔开设置，如图3所示，凸起部沿缠绕线型的方向分布，且可根据实际工况调整相邻两个凸起部之间的间距。这样，在座体部11的外端面的沿周向的多个位置处均可通过凸起部与缠绕层3连接固定，且沿周向的多个位置中的每个位置处均通过多个沿径向间隔开的子凸起部与缠绕层3连接固定，由此，可使得座体部11在外端面沿周向、径向的多个位置处均通过子凸起部与缠绕层3进行缠覆固定，极大地提高了座体部11与缠绕层3的连接强度，保证阀座1在受到撞击力时，能够将冲击力有效地传递给缠绕层3，从而扩散至整体缠绕层3，避免非金属内胆2受到过大的撞击作用，提供非金属内胆2的安全性。

由此，可使得凸起部的布置形式接近于缠绕的线型走向，这样，可以更好的嵌入到缠绕层3中，增加轴向的约束力。

在一些实施例中，如图2和图3所示，子凸起部包括凸柱13，凸柱13的轴线与座体部11的轴线平行间隔开。如图3所示，凸柱13为圆形柱，这样，在通过缠绕层3对凸柱13进行缠绕时，缠绕层3能够与凸柱13的外周壁进行有效地贴合，以减小缠绕层3与凸柱13之间的间隙，提高座体部11与缠绕层 3的连接强度。

在另一些实施例中，凸起部包括凸起筋条14，凸起筋条14沿座体部11的径向延伸且沿周向倾斜设置。如图4和图5所示，凸起筋条14为长条状，且凸起筋条14在座体部11的外端面凸出设置，且如图4所示，凸起筋条14的径向外端的凸出高度大于凸起筋条14的径向内端的凸出高度，也就是说，凸起筋条 14的径向外端与缠绕层3的缠覆面积大于凸起筋条14的径向内端与缠绕层3 的缠覆面积，由此，利于提高座体部11与缠绕层3的连接强度。

在一些实施例中，凸起筋条14为多个，多个凸起筋条14沿座体部11的周向间隔开设置，且任意两个凸起筋条14沿周向倾斜的角度相同。如图5所示，凸起筋条14为6个，6个凸起筋条14沿座体部11的周向均匀地间隔开布置，且每个凸起筋条14沿周向的倾斜角度相同。这样，通过多个凸起筋条14在座体部11的周向的各个位置处的与缠绕层3进行紧固连接，利于提高座体部11 与缠绕层3之间的连接强度。

且凸起筋条14沿周向倾斜设置，可使得凸起筋条14的布置形式接近于缠绕的线型走向，这样，可以更好地嵌入到缠绕层3中，增加轴向的约束力。

在一些实施例中，凸起部的高度为H，凸起部的长度为L，凸起部的宽度为D，满足：0.1mm≤H≤10mm，0.1mm≤L≤10mm，0.1mm≤D≤10mm。也就是说，凸起部的轴向高度、径向长度和周向宽度均不小于0.1mm且不超过 10mm。如图4所示，凸起部包括凸起筋条14，凸起筋条14的径向外端高于径向内端，其中，凸起筋条14的径向外端的高度为2mm，凸起筋条14的径向内端的高度为1mm，且凸起筋条14的宽度为1mm，凸起筋条14的长度为10mm，或者凸起筋条14的参数可采用其他方式布置，以保证阀座1与缠绕层3的连接强度。

需要说明的是，凸起的形状有多种，能够实现阀座1与缠绕层3之间的轴向力传递即可。其中，凸起部的制造方法可以在阀座1制造完成后通过机加工的方法在阀座1法兰外表面加工出凸起部，也可采用注塑模具的方法使得阀座 1在注塑过程中形成凸起部。且凸起部的制造方法还有很多，可按照等应力曲线进行制造，以减小生产过程中的滑线情况。

在本申请中，阀座1可采用与氢气兼容的材料制成，如阀座1为铝合金材料制成，且非金属内胆2材料需要一定的刚度，同时也具有相对较低的氢气渗透率，常用的如尼龙PA6、PA11、PA12等，PA6是常用的材料，对于压力较低的非金属内胆2碳纤维全缠绕气瓶，非金属内胆2材料也常选用聚乙烯，例如 HDPE.为了既保证材料的刚度同时又有较低的氢气渗透率，在材料选型时也可以对既有的材料进行改性处理。

本申请还提出了一种非金属内胆全缠绕气瓶100。

根据本申请实施例的非金属内胆全缠绕气瓶100，设置有上述任一种实施例中的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座，阀座1与缠绕层3之间的连接强度较大，这样，在阀座1受到轴向冲击时，阀座1能够将部分的冲击力通过凸起部传递给缠绕层3，而不会直接与缠绕层3发生相对移动致与非金属内胆2硬性接触，从而减小传递给非金属内胆2的撞击力，提高非金属内胆2的安全性和可靠性，保证非金属内胆全缠绕气瓶100可长期安全使用。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，包括：座体部(11)和座口部(12)，所述座体部(11)设于非金属内胆全缠绕气瓶(100)的非金属内胆(2)的端部开口处以与所述非金属内胆(2)相连，所述座口部(12)从所述座体部(11)的外端面上凸出设置，且所述座体部(11)的外端面上设有沿径向凸出的凸起部，所述非金属内胆全缠绕气瓶(100)的缠绕层(3)适于缠绕于所述凸起部。

2.根据权利要求1所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，所述凸起部与所述座口部(12)沿所述座体部(11)的径向间隔开布置。

3.根据权利要求1或2所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，所述凸起部为多个，且多个所述凸起部沿所述座体部(11)的周向间隔开布置。

4.根据权利要求1或2所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，所述凸起部为多个，且多个所述凸起部沿所述座体部(11)的径向间隔开布置。

5.根据权利要求1或2所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，所述凸起部为多组，多组所述凸起部沿所述座体部(11)的周向间隔开布置，每组所述凸起部包括沿所述座体部(11)的径向间隔开布置的多个子凸起部。

6.根据权利要求5所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，所述子凸起部包括凸柱(13)，所述凸柱(13)的轴线与所述座体部(11)的轴线平行间隔开。

7.根据权利要求1或2所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，所述凸起部包括凸起筋条(14)，所述凸起筋条(14)沿所述座体部(11)的径向延伸且沿周向倾斜设置。

8.根据权利要求7所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，所述凸起筋条(14)为多个，多个所述凸起筋条(14)沿所述座体部(11)的周向间隔开设置，且任意两个所述凸起筋条(14)沿周向倾斜的角度相同。

9.根据权利要求1或2所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)，其特征在于，所述凸起部的高度为H，所述凸起部的长度为L，所述凸起部的宽度为D，满足：0.1mm≤H≤10mm，0.1mm≤L≤10mm，0.1mm≤D≤10mm。

10.一种非金属内胆全缠绕气瓶(100)，其特征在于，设置有权利要求1-9中任一项所述的非金属内胆全缠绕气瓶的阀座(1)。

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