CN113614441B - 用于加压气体的罐 - Google Patents

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Abstract

用于诸如氢气的加压气体的罐(1)包括：界定罐(1)的容积体并包括至少一个开口的结构(2)、分别布置在至少一个开口中的相同数量的基座(3)、覆盖结构(2)的整个内表面并与至少一个基座(3)面接的密封外壳(4)以及允许外壳(4)的外表面与罐(1)的外部之间的泄漏的至少一个导管，其中所述至少一个基座中的至少一个具有外部轮廓，该外部轮廓以中空的方式在其与结构(2)的界面处形成有底切(C)，并且所述至少一个导管包括插入在结构(2)与所述至少一个基座(3)之间的至少一个流槽(5)。

Description

用于加压气体的罐
技术领域
本发明涉及用于诸如氢气的加压气体的罐的领域。
背景技术
在最常用的实施方式中，这样的罐包括限定罐的容积体的结构和覆盖该结构的整个内表面的密封外壳，以确保气密性。然而，气体分子、特别是在氢气的情况下，可能非常小，并且少量气体会设法通过外壳。鉴于储存压力非常高，这些积聚的气体最终会使外壳变形。
还已知在外壳的外表面上的积聚区与罐的外部之间产生非常小的泄漏，使得困在结构与外壳之间的气体能够在其可能使外壳变形之前从罐中逸出。
罐的结构具有开口，并且罐还包括设置在所述开口中的基座。该基座通常由金属制成，并通常包括至少一个贯穿通道以允许填充和/或抽吸气体。
在现有技术中已知在所述基座的厚度中或外周处设置泄漏导管。因此，FR3015630公开了一种导管，其在基座中被刺穿以将积聚区与填充和/或抽吸通道连接起来。
CA3013367公开了设置在基座与结构之间的凸缘，该凸缘被成形为在其内表面上提供泄漏路径。然而，为了制造并且能够围绕基座放置，这样的包括泄漏导管的凸缘不允许基座具有在其与结构的界面处具有底切的凹进的外部轮廓。
发明内容
基座具有凹进的外部轮廓并且该外部轮廓在其与结构的界面处具有底切的这样的构造非常有利，因为它确保基座不会沉入开口而进入结构的内部。
因此，确实需要克服现有技术的这些缺陷、缺点和障碍的系统，特别是可以利用基座制造泄漏导管的系统，该基座具有凹进的外部轮廓并且该外部轮廓在其与结构的界面处具有底切。
为了克服上述一个或多个缺点，本发明涉及一种用于诸如氢气的加压气体的罐，该罐包括：限定罐的容积体并具有至少一个开口的结构、分别设置在所述至少一个开口中的与开口一样多的基座、覆盖结构的整个内表面并与所述至少一个基座面接的密封外壳以及允许外壳的外表面与罐的外部之间的泄漏的至少一个导管，其中所述至少一个基座中的至少一个具有凹进的外部轮廓，该外部轮廓在其与结构的界面处具有底切，并且所述至少一个导管包括插入在结构与所述至少一个基座之间的至少一个流槽。
可以单独或组合使用的特定特征或实施方式是：
·流槽将外壳的外表面流体连接至罐的外部，
·所述至少一个导管还包括在所述至少一个基座中的孔，该孔的一个端部以与外壳的外表面接触的状态打开，并且流槽将孔的另一个端部流体连接至罐的外部，
·流槽具有“O”形的通道轮廓或“U”形的半通道轮廓，所述“U”优选面对基座，
·流槽与所述至少一个基座的轮廓相符，
·所述至少一个基座关于轴线基本上旋转对称，并且流槽沿着所述轴线基本上轴向布置和/或可能的孔沿着所述轴线基本上轴向布置，
·罐还包括凸缘，该凸缘至少覆盖所述至少一个基座的面对结构的表面的未被所述至少一个流槽覆盖的整个外表面，
·流槽由可焊接到凸缘材料上的塑料材料制成，
·流槽被胶合、夹持、焊接或螺栓连接到至少一个基座和/或凸缘(如果存在)上。
附图说明
通过阅读以下仅作为例子给出并参照附图的描述，将更好地理解本发明，在附图中：
图1示出了罐的围绕其开口的部分的剖视图，
图2示出了流槽的立体图，
图3示出了罐的围绕其开口的部分的分解立体图，
图4示出了罐的围绕其开口的部分的立体图。
具体实施方式
参照图1，图1示出了用于诸如氢气的加压气体的罐1的实施方式，这样的罐1具有关于轴线A的基本上旋转对称的形状。这样的罐1包括结构2，该结构可以特别是通过缠绕预先涂有粘合剂(例如，环氧树脂、聚酯或热塑性树脂)的纤维(例如，玻璃纤维或碳纤维)来制造。该结构2给罐赋予刚性并限定其容积体。结构2不能将加压气体保持密封在内部。罐1还包括密封外壳4。该外壳4通常是柔性的并由弹性体和/或热塑性材料制成，并覆盖结构2的整个内表面，以确保气密性。
为了允许气体的填充和/或抽吸，在罐1的结构2中设置有至少一个开口。罐1还包括基座3，该基座3配合地设置在所述至少一个开口中的每一个中。这种配合在此是通过围绕基座构建结构2(通常是通过丝线缠绕)来实现的。因基座3的存在，在结构2中形成有开口。基座3相对于结构2是连续的。根据一个实施方式，基座3通常是金属的，通常包括至少一个贯穿通道10，以允许罐1的内部和外部之间的连接，并因此允许气体的填充和/或抽吸。根据一个实施方式，基座3关于轴线A基本上旋转对称。因此，例如，基座3可以是基本上圆柱形的。
密封是通过外壳4和基座3之间的密封界面来实现的。该水密界面例如通过容纳外壳4的端部或颈部的凹口来实现，通过将外壳4靠在基座3上紧固(例如，通过螺母11)而加强。
然而，气体分子，特别是在氢气的情况下，可能非常小，并且少量气体会设法通过外壳4。由于非常高的储存压力，在积聚区12中积聚的这种气体最终会使外壳4变形。
因此，必需提供确保所述积聚区12(即，外壳4的面对结构2的外表面)与罐1的外部之间的小泄漏的导管，从而使如此被困在结构2与外壳4之间的气体能在其使外壳4变形之前离开罐1。
尽管不是气密的，但是结构2本身的多孔性不足以确保所述泄漏。也不可能冒着产生破裂的风险刺穿结构2，破裂在高填充压力下会变得很严重。
应注意的是，考虑到要保证的泄漏率，泄漏管道的横截面尺寸/直径小于0.1mm。这种尺寸将孔的长度限制为最大10至15mm。因此，具有足够长穿过整个基板的孔的泄漏导管通常是不可能的。
此外，根据本发明，在外壳4的外表面与罐1的外部之间设置有泄漏导管。
根据本发明，基座3有利地在基座3与结构2面接处具有外部轮廓，该外部轮廓被成形为具有相对于轴线A测量的底切C的凹部。这样的特征的优点在于，除了基座3具有将基座3保持在罐1内的传统的下部扩大部13之外，甚至在受到气体压力时，基座3还包括由底切C形成的上部扩大部14，从而防止基座3再进入罐1内。
由于这种底切C，现有技术的方案生产可以围绕基座3放置的凸缘是不可能的。不可能制造这样的凸缘然后将其围绕基座3安装，因为底切C的存在会导致直径增加，从而阻止这种安装。包括通常通过包覆成型直接围绕基座3制作这样的凸缘的另一种方案也是不可能的，因为它需要将基座3放置在合适的模具中，这是不可能的，因为底切C防止脱模。
为了克服该缺点并且能够生产与具有凹进的外部轮廓(该外部轮廓在其与结构2的界面处具有底切C)的基座3兼容的泄漏导管，本发明有利地引入流槽5形式的至少一个附加部件5。该流槽5有利地被成形为插入到结构2与基座3之间。
所述至少一个流槽5是中空的以形成流体导管。在第一实施方式(未被示出)中，流槽5沿着泄漏管道的长度延伸。因此，它将与积聚区12重合的外壳4的外表面与罐1的外部流体连接。
根据图1至图4所示的第二实施方式，所述至少一个泄漏导管由两部分制成。第一部分包括基座3中的孔6。所述孔6穿过基座3，有利地在基座3的基座3具有将基座保持在罐1内的下部扩大部13的下部穿过基座3。该孔6的一个端部7以与外壳4的外表面接触的状态打开，即在积聚区12中。另一个端部8在所述底部扩大部13上方打开。流槽5被成形为将孔6的所述端部8的出口与罐1的外部流体连接。
根据图2中详细示出的实施方式，流槽5具有大体成角度的形状以遵循基座3的凹进轮廓。在这种形式中存在纵向凹槽51。所述凹槽51终止于能够覆盖端部8的出口的圆形部53以及罐外侧的端部52。
根据另外的特征，在第一实施方式(未被示出)中，流槽5具有凹进的闭合轮廓，即“O”形的通道轮廓。替代地，根据图2中更具体示出的第二实施方式，流槽5具有凹进的打开轮廓，即“U”形的半通道轮廓。所述“U”可以面对基座3或结构2。优选地，如图1至图4所示的实施方式所示，“U”形开口面对基座3。
根据另一个特征，并且主要在半通道轮廓的情况下，流槽5的形状遵循基座3的轮廓。这确保了通过将流槽5压靠在基座3上来密封导管。基座的面对流槽5的表面使凹槽51的凹进的开口轮廓完整，以获得闭合轮廓并确保密封。
根据另一个特征，基座3关于轴线A基本上旋转对称，例如基本上对称，并且流槽5沿着所述轴线A基本上轴向布置。类似地，在包括孔6的实施方式中，孔6有利地沿着所述轴线A基本上轴向布置，如图所示。轴向布置是指布置在穿过轴线A的平面内，并且优选基本上平行于轴线A。
根据另一个特征，罐1还包括至少覆盖基座3的面对结构2的表面的未被所述至少一个流槽5覆盖的整个外表面的凸缘9。因此，凸缘9和至少一个流槽5在尺寸上配合并一起完全覆盖基座3的面对结构2的表面。此外，通过用介电材料制造凸缘9和至少一个流槽5，可以将基座3与结构2电绝缘。这是有利的，因为它在基座3与结构2之间产生电解断裂。
为了实现紧密配合，凸缘9具有尺寸适合流槽5形状的切口54。
另一个有利的特征是流槽5由可以焊接到凸缘9的材料上的塑料材料制成，优选由相同的材料制成。
如果存在这样的凸缘9，可以设想将流槽5组装或紧固到基座3或凸缘9上的任何装置。因此，流槽5可以通过胶合、夹持、焊接或热熔(heat staking)而固定。这种焊接或热熔有利地通过激光或超声波进行。
已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明。这应被认为是说明性的并且作为示例，而不将本发明仅限制于该描述。许多其他实施方式是可行的。

Claims (10)

1.一种用于加压气体的罐(1)，所述罐包括：限定所述罐(1)的容积体并具有至少一个开口的结构(2)、分别设置在所述至少一个开口中的一个开口中的与开口一样多的基座(3)、覆盖所述结构(2)的整个内表面并与所述至少一个基座(3)面接的密封外壳(4)以及允许所述外壳(4)的外表面与所述罐(1)的外部之间的泄漏的至少一个导管，其特征在于，所述至少一个基座(3)中的至少一个具有凹进的外部轮廓，所述外部轮廓在其与所述结构(2)的界面处具有底切(C)，并且所述至少一个导管包括插入在所述结构(2)与所述至少一个基座(3)之间的至少一个流槽(5)，
所述至少一个流槽(5)中的一个流槽具有在“O”形的通道轮廓和“U”形的半通道轮廓中选取的通道轮廓。
2.根据权利要求1所述的罐(1)，其中，所述加压气体是氢气。
3.根据权利要求1所述的罐(1)，其中，所述至少一个流槽(5)中的一个流槽将所述外壳(4)的外表面流体连接至所述罐(1)的外部。
4.根据权利要求1所述的罐(1)，其中，所述至少一个导管还包括在所述至少一个基座(3)中的孔(6)，所述孔(6)的一个端部(7)以与所述外壳(4)的外表面接触的状态打开，并且所述至少一个流槽(5)中的一个流槽将所述孔(6)的另一个端部(8)流体连接至所述罐(1)的外部。
5.根据权利要求1所述的罐(1)，其中，所述至少一个流槽(5)中的一个流槽与所述至少一个基座(3)的轮廓相符。
6.根据权利要求1所述的罐(1)，其中，所述至少一个基座(3)关于轴线(A)旋转对称，并且所述至少一个流槽(5)中的一个流槽沿着所述轴线(A)轴向设置。
7.根据权利要求4所述的罐(1)，其中，所述至少一个基座(3)关于轴线(A)旋转对称，并且所述孔(6)沿着所述轴线(A)轴向设置。
8.根据权利要求1所述的罐(1)，其还包括凸缘(9)，所述凸缘(9)至少覆盖所述至少一个基座(3)的与所述结构(2)的表面相对的未被所述至少一个流槽(5)覆盖的整个外表面。
9.根据权利要求8所述的罐(1)，其中，所述流槽(5)由能够与所述凸缘(9)的材料焊接的塑料材料制成。
10.根据权利要求8所述的罐(1)，其中，所述流槽(5)通过胶合、夹持、焊接或螺栓连接而固定到所述至少一个基座(3)和/或所述凸缘(9)上。
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