CN115443391B - 用于加压气体储罐的基部 - Google Patents

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Abstract

一种用于诸如氢的加压气体的储罐的基部(1)，所述储罐围绕轴线(X)基本上旋转对称，包括：具有轴线(X)的基本上圆柱形的管道(4)，该管道穿过基部(1)以将储罐的外部(5)连接至储罐的内部(6)；具有轴线(X)的基本上管状的槽口(7)，该槽口设置在储罐的内部(6)，适于接收密封包层(9)；具有轴线(X)的基本上管状的套管(8)，该套管设置在储罐的内部(6)，该套管的内径基本上等于管道(4)的直径，该套管的外径基本上等于槽口(7)的内径，该套管的轴向延伸至少等于槽口(7)的轴向延伸；O形环(12)；以及具有轴线(X)的凹槽(11)，该凹槽适合于接收O形环(12)，设置在槽口(7)的侧壁中，并且基部(1)还包括主体(2)和具有轴线(X)的基本上管状的环(3)，该环由穿过凹槽(11)的围绕轴线(X)的旋转表面面接。

Description

用于加压气体储罐的基部
技术领域
本发明涉及用于诸如氢的加压气体的储罐的领域，并且更具体地涉及用于这种储罐的基部。
背景技术
已知这种储罐通过界定储罐的容积体的结构和覆盖该结构的整个内表面以确保气密密封的密封包层或“衬里”来生产。所述结构穿有孔，在孔中放置基部。该基部被管道穿过，该管道能将储罐的内部和储罐的外部相连，以便能够进行填充和抽吸操作。密封包层包括与上述孔和上述管道重合的开口。需要确保开口和管道之间的密封。
压力越高，越困难。储罐对于约1035到1050巴的压力是合格的，但该压力可达到1700巴。此外，特别是在氢的情况下，气体分子可以非常小，并且气体设法穿过最小的泄漏部分。
还已知，为了实现这种密封，在基部的内部上形成基本上管状的槽口。密封包层通常由弹性体材料制成，并且具有围绕开口的颈部，该颈部被成形为装配到槽口内。
由于其挤出吹塑成型方法，密封包层及其颈部具有大约0.5mm量级的尺寸分散度，导致在该颈部和大约相同量级的槽口之间存在圆形游隙。需要补偿这种圆形游隙以确保密封。
为此，可以通过使颈部变形来迫使颈部进入槽口中。然而，这种强制配合需要使用油脂。残留油脂是破坏性污染。
还已知，在基部中包括管状套管，该套管在储罐的内侧，内径大于或等于管道的直径，外径小于或等于槽口的内径，并且轴向延伸至少等于槽口的轴向延伸。因此，套管在槽口的深度上轴向地覆盖密封包层的颈部。通过使销钉穿过套管而使套管扩张通过在颈部的整个圆周上对包层的颈部进行挤压来减小槽口的宽度。
然而，销钉的使用不是非常具有重复性，并且套管的扩张可能不足以确保密封。
因此，需寻求补充方案。
根据US10323795还已知，添加O形环和适于接收O形环的凹槽。
根据本发明，添加了主体和具有轴线X的基本上管状的环，该环由穿过凹槽的围绕轴线X的旋转表面面接。
发明内容
为此，本发明的目的是一种用于诸如氢的加压气体的储罐的基部，该基部围绕轴线基本上是圆形的，该基部包括：具有轴线的基本上圆柱形的管道，该管道穿过基部以便将储罐的外部连接至储罐的内部；具有轴线的基本上管状的槽口，该槽口设置在储罐的内部，适合于接收密封包层；具有轴线的基本上管状的套管，该套管设置在储罐的内部，该套管的内径基本上等于管道的直径并且该套管的外径基本上等于槽口的内径，该套管的轴向延伸至少等于槽口的轴向延伸；O形环；以及轴向凹槽，该凹槽适合于接收O形环，该凹槽设置在槽口的侧壁中，并且基部还包括主体和基本上管状的轴向环，该轴向环由穿过凹槽的围绕轴线的旋转表面面接。
可单独或组合使用的特定特征或实施方式为：
-凹槽设置在槽口的外壁中，
-基部还包括垫圈，该垫圈可以在凹槽中设置在O形环和环之间，
-环具有带螺纹的外圆柱面，并且主体具有对应的带螺纹的内圆柱面，以使环和主体能够通过旋拧来组装，
-通过胶合或焊接将环与主体组装在一起。
-垫圈通过其一个部分的完全切割而被割裂，优选根据相对于垫圈的平面的30°的角度。
-垫圈由弹性材料制成，并且在静止时的直径小于密封包层的外径，使得其内径利用夹紧力自动地适应密封包层的外径，
-套管由与主体相同的材料制成，
-主体和环由金属材料制成，O形环由弹性体材料制成，并且垫圈由诸如PTFE的聚合物制成。
在本发明的第二方面中，一种加压气体储罐包括这种基部。
附图说明
根据下面仅通过举例的方式并参照附图进行的描述，将更好地理解本发明，在附图中：
[图1]示出了与密封包层组装在一起的基部的剖面侧视图；
[图2]示出了图1的组件的分解立体图；
[图3]示出了垫圈的平面图，从左到右为纵断面图、前视图和扩大部分。
具体实施方式
用于加压气体(诸如氢)的储罐通常呈现围绕轴线X基本上是圆形的形状。这样的储罐包括一种结构(未被示出)，该结构可以通过缠绕先前涂覆有粘合剂(诸如，环氧树脂、聚酯或热塑性树脂)的纤维(诸如，玻璃纤维或碳纤维)来制成。所述结构给储罐提供刚性并界定其容积体。该结构不能确保压力下的气密性。储罐还包括密封包层9。该密封包层9最常见是柔性的并且由弹性体和/或热塑性材料制成，覆盖结构的整个内表面，以便确保气密性。
为了允许填充和/或抽吸气体，在储罐的结构中提供至少一个开口。储罐还包括基部1，该基部1以配合的方式设置在所述至少一个开口中的每一个开口中。这种配合在这里是通过围绕基部形成该结构(通常通过缠绕法)来实现的。在该实施方式中，通过基部1的存在而在结构中形成开口。基部1相对于该结构穿过。根据一个实施方式，通常为金属的基部1包括至少一个贯穿管道4，以便允许储罐的内部6和外部5之间的连接，从而允许气体的填充和/或抽吸。根据一个实施方式，基部1围绕X轴线基本上旋转对称。因此，例如，基部1可以是基本上圆柱形的。
通过密封包层9和基部1之间的密封界面实现密封。该紧密的界面例如通过接收密封包层9的颈部的槽口7来获得。
参照图1，基部1围绕轴线X基本上是圆形的。该轴线X也是基本上圆柱形的储罐(未被示出)、其结构(未被示出)和密封包层9的旋转对称轴线。
基部1被具有轴线X的基本上圆柱形的管道4穿过，管道4能将储罐的外部5(这里在图1的平面中的顶部处)连接至储罐的内部6(这里在图1的平面中的底部处)。
设置在储罐的内部6上的具有轴线X的基本上管状的槽口7围绕管道4设置在基部1中。它具有与密封包层9的颈部的形状互补的凹入形状，以便能够容纳密封包层9的颈部。
术语“管状”在此用于表示实心或空心的中空的圆柱形形状。因此，颈部呈现实心的管状形状，或者圆柱形形状，该圆柱形形状由于开口是中空的，但是为实心的。相反，具有与颈部互补形状的槽口7具有中空的管状形状，即，圆柱形形状，该圆柱形形状由于套管8的存在是中空的并且是空心的。
具有轴线X的基本上管状的套管8，在这种情况下是实心管，设置在储罐的内部6，也附接至基部1。套管8的内径基本上等于管道4的直径，并且套管8的外径基本上等于槽口7的内径。它还具有至少等于槽口7的轴向延伸的轴向延伸。这使得通过销钉在管道4中的通过使套管8扩张，可以减小槽口7的轮廓的宽度，从而圆形地夹紧密封包层9的颈部。
这确保了密封包层9和基部1之间的密封。然而，在套管8的扩张不够的情况下，这种密封应当通过第二措施来改进。
此外，根据本发明的一个重要特征，基部1还包括O形环12和用于容纳该O形环12的具有轴线X的凹槽11。该凹槽11设置在槽口7的侧壁中。
如图1所示，该凹槽11是槽口7的外壁14。替代地，可以将凹槽11设置在槽口的内壁中以获得等效的实现和结果。
然而，当通过挤出吹塑成型制造密封包层9时，密封包层9的外表面保持抵靠在工具上，并且因此呈现比内表面更好的表面光洁度，内表面更粗糙并且可能出现气泡。加工以改进该内表面是可能的，但是需要额外的操作并且导致额外的成本。
此外，凹槽11的设置以及因此面对密封包层9的该外表面的O形环12的设置是优选的，因为它允许以更低的成本更快地获得更好的密封。
该O形环12在密封包层9的颈部的外表面上施加环形压力，并且因此与套管8抵靠在颈部的内表面上的扩张配合。这两种措施一起确保了密封包层9和基部1之间的完美密封。
然而，凹槽11难以接近。O形环12是可变形的，仍然可以被放置到凹槽11中。这同样适用于上述可能的垫圈13。然而，对于单件式基部1，槽口7的截面的宽度(其基本上等于密封包层9的厚度，通常为几毫米)太小，以致于不能允许适合于加工凹槽11的工具通过。
因此，为了使凹槽11可接近，基部1由两部分构成：主体2和环3。环3是具有轴线X的基本上管状的，在本案中是实心的。主体2和环3面接的接触表面是穿过凹槽11的围绕轴线X的旋转表面。因此，当环3被移除时，凹槽11的根据X轴线的轴向突起是自由的，并且凹槽11可被工具轴向地接近，并且因此可在主体2中进行加工，并且如果需要，在环3中进行部分地加工。将主体2与环3分离的表面可以是任意的。有利地，如图所示，其在凹槽11的水平处基本上是平坦的。有利地，其还与凹槽11的外部侧表面合并，以便形成凹槽11的外部侧表面。
根据另一个特征，有利地添加垫圈13。该垫圈13的尺寸被设计成使得它可以在凹槽11中设置在O形环12和环3之间。
其功能是封闭槽口7的外壁14与面对密封包层9的颈部的外面部之间的圆形空间，以防止在高气体压力作用下挤压密封包层9和环3之间的O形环12。
主体2和环3的组装可以根据任何实施方式进行。根据第一实施方式，环3可以通过螺钉拧到主体2上，所述螺钉有利地平行于X轴线。根据另一个实施方式，环3包括外圆柱面15，并且后者根据X轴螺纹而带有螺纹，并且主体2具有同源且带有螺纹的内圆柱面16。因此，环3可以通过围绕X轴线旋转而被拧到主体2中。诸如孔17的接口装置允许旋转工具接合。
根据另一个实施方式，环3与主体2的组装通过胶合来执行。根据又一个实施方式，该组装通过焊接来执行。
根据更具体地在图3中示出的另一个特征，垫圈13通过其一个部分的完全切割而被割裂，优选相对于垫圈13的平面成30°的角度。这使垫圈13具有一定的可变形性并且允许垫圈13适应不同的直径。因此，其内径可以适应密封包层9的外径，垫圈13在颈部处围绕密封包层9。由于制造公差，密封包层9的颈部的该直径可以变化+/-0.5mm。虽然直径有变化，但30°斜面用作凹槽，因为它允许保持杯状物的两个唇缘的重叠，并且因此确保与O形环12接触的垫圈13的圆形连续性。垫圈13呈现任何横截面，优选为矩形，如图所示。
根据另一个特征，垫圈13由弹性材料制成，且其静止时的直径小于密封包层9的外径。因此，即使密封包层9的直径变化，垫圈13的直径也自动适应密封包层9的直径。这补偿了因密封包层9而异的尺寸变化，而且还补偿了相同密封包层9在压力或温度作用下的尺寸变化。由于垫圈13材料的弹性，在一定的约束(constraint)下进行直径调整。因此，恢复力产生垫圈13围绕密封包层9的颈部的收紧。这保持了垫圈13的内径和密封包层9的外径之间的自适应接触，并且因此保持不存在游隙。
根据另一个特征，套管8由主体2的材料制成。
根据另一个特征，主体2和环3由金属材料制成。
根据另一个特征，O形环12由弹性体材料以常规方式制成。
根据另一个特征，垫圈13由诸如PTFE的聚合物制成，以便赋予其功能所需的刚性和弹性。
本发明还涉及包括这种基部1的加压气体储罐。
为了制造储罐，通过将O形环12安装在凹槽11中来制备基部1。然后，将垫圈13放置在O形环12上的凹槽中。通过将环3组装到主体2上而将O形环12和垫圈13组件保持到位。
然后通过将密封包层9的颈部接合在槽口7中而将密封包层9放置到位。颈部压迫垫圈13，垫圈13变形以允许颈部通过并围绕其直径进行调整。
密封包层9与基部1的组装是通过胶合来完成的。粘合剂具有另一个优点。由于加工公差，可能在主体2、环3和密封包层9之间的界面的三点处出现轻微的间隙。粘合剂有利地填充间隙并且因此防止其摩擦密封包层9。粘合剂能够填充基部1和密封包层9之间的任何可能的间隙。
套管8的扩张可有利地通过使销钉穿过套管8来获得。该扩张允许密封包层9的颈部被保持抵靠在槽口7的面对的外壁14上并抵靠在O形环12上，从而增强密封。该操作在密封包层9已经到位之后进行。
然后，通常通过缠绕涂覆有树脂的纤维丝来制造储器的结构。
已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明。前面的描述应当被认为是说明性的并且是通过举例的方式给出的，而不应将本发明仅限于该描述。
附图标记列表
1：基部
2：主体
3：环
4：管道
5：外部
6：内部
7：槽口
8：套管
9：密封包层
11：凹槽
12：O形环
13：垫圈
14：外壁
15：外圆柱面
16：内圆柱面
17：孔

Claims (8)

1.一种用于加压气体的储罐的基部(1)，所述加压气体的储罐界定内部(6)和外部(5)，并且所述加压气体的储罐围绕轴线(X)是圆形的，所述基部(1)被具有轴线(X)的圆柱形的管道(4)穿透，所述管道(4)穿过所述基部(1)以便将所述加压气体的储罐的外部(5)连接至所述加压气体的储罐的内部(6)，具有轴线(X)的管状的槽口(7)设置在所述加压气体的储罐的内部(6)，适于接收密封包层(9)，并且具有轴线(X)的管状的套管(8)设置在所述加压气体的储罐的内部(6)，所述套管(8)的内径等于所述管道(4)的直径并且所述套管(8)的外径等于所述管状的槽口(7)的内径，所述套管(8)的轴向延伸至少等于所述管状的槽口(7)的轴向延伸，O形环(12)以及能够接收所述O形环(12)的具有轴线(X)的凹槽(11)设置在所述管状的槽口(7)的侧壁中，
其特征在于，所述基部(1)还包括主体(2)和具有轴线(X)的管状的环(3)，所述环(3)由穿过所述凹槽(11)的围绕所述轴线(X)的旋转表面面接，并且其中所述环(3)具有带螺纹的外圆柱面(15)，并且所述主体(2)具有对应的带螺纹的内圆柱面(16)，以通过旋拧来实现所述环(3)和所述主体(2)的组装，
其中所述凹槽(11)设置在所述管状的槽口(7)的外壁(14)中。
2.根据权利要求1所述的用于加压气体的储罐的基部(1)，其还包括垫圈(13)，所述垫圈(13)适合于在所述凹槽(11)中设置在所述O形环(12)和所述环(3)之间。
3.根据权利要求2所述的用于加压气体的储罐的基部(1)，其中所述垫圈(13)通过其一个部分的完全切割而被割裂。
4.根据权利要求3所述的用于加压气体的储罐的基部(1)，其中根据相对于所述垫圈(13)的平面的30°的角度切割所述垫圈(13)。
5.根据权利要求2所述的用于加压气体的储罐的基部(1)，其中所述垫圈(13)由弹性材料制成，并且在静止时的直径小于所述密封包层(9)的外径，使得所述垫圈(13)的内径利用夹紧力自动地适应所述密封包层(9)的外径。
6.根据权利要求2所述的用于加压气体的储罐的基部(1)，其中所述主体(2)和所述环(3)由金属材料制成，所述O形环(12)由弹性体材料制成，并且所述垫圈(13)由聚合物制成。
7.根据权利要求1所述的用于加压气体的储罐的基部(1)，其中所述套管(8)由所述主体(2)的材料制成。
8.一种加压气体储罐，其包括根据前述任一项权利要求所述的用于加压气体的储罐的基部(1)。
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