CN116293399A - 一种椭圆形lng气瓶 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种椭圆形LNG气瓶，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；所述加强环的截面形状为三角形、半圆形或多边形，多边形的边数≥5。本发明提供的椭圆形LNG气瓶，通过对外胆的内壁和内胆的外壁采用特定形状的加强环对气瓶表面的应力集中点进行重新分配，从而避免瓶体出现高应力集中点同时可以优化使用过程中新产生应力的分布，避免使用过程中出现局部应力集中的问题，同时加强环特定的设计实现局部增厚的基础上现住地提升了瓶体的强度。

Description

一种椭圆形LNG气瓶
技术领域
本发明涉及气瓶设计领域，具体涉及一种椭圆形LNG气瓶。
背景技术
目前，随着燃油成本、人力成本的不断攀升以及航空运输业的激烈竞争，传统交通运输业受到了巨大的冲击。在传统运输业不断寻求降低运营成本的机遇下，液化天然气汽车以其燃料价格低廉、清洁环保、续航里程长等方面的优势，而受到世界各国汽车行业的普遍关注，成为企业继续保持竞争活力的关键优势之一。这是因为液化天然气(LNG)，是天然气在-162℃温度时液化形成，主要成份为甲烷，是一种清洁能源，其对环境造成的污染远小于石油和煤炭。密度430-470(kg/m3)，为CNG的3倍，同体积存储量大，续航里程长。
车载LNG气瓶作为液化天然气汽车车载燃料系统的关键部分，受到广泛关注。如CN106609909A公开了一种LNG车载气瓶，涉及一种LNG气瓶的改进。本发明包括LNG车载气瓶内胆，设于LNG车载气瓶内胆上的增压出液管道，与增压出液管道连接的汽化器，与LNG车载气瓶内胆连接的加注回气集成装置，设于LNG车载气瓶上的气瓶保护罩。该方案在LNG车载气瓶整体上做了巨大的改动，解决了过充以及安全隐患，避免了LNG的浪费。使空间被大大的减小，使气瓶更安全，在液体燃料转换为液体时，提高了转换效率。LNG经内止回阀到过流阀过程中气化后不易倒灌到气瓶。气瓶保护罩采用可拆卸的方式安装到气瓶外壳封头上，这样的保护罩若出现变形则易更换。LNG经内止回阀到过流阀过程中气化后不易倒灌到气瓶。
然而在运输行业飞速发展的情况下，汽车对车载LNG气瓶续航能力的要求越来越高，然而传统车载LNG气瓶，由于体积存在一定极限，导致汽车续航能力受限，基于此CN113324173A公开了一种车载LNG气瓶，该LNG气瓶包括底座；瓶体，包括外壳体和内胆体，外壳体配接于底座上，内胆体设置在外壳体内部；外壳体与内胆体的形状相匹配；管路组件，配接于所述瓶体，所述管路组件用于连通所述内胆体的内部及所述瓶体的外部设备；其中，内胆体的横截面形状为椭圆形。上述车载LNG气瓶，针对现有的后背双瓶设置，在长度、截面宽度及截面高度相同情况下，即车上用于布置LNG气瓶的空间大小不变，将传统圆形截面形状的双气瓶改为椭圆形截面形状的单气瓶，不仅能够有效增大瓶体容积，进一步增加用户续航里程，还能实现降成本及轻量化。
但该车载LNG气瓶，由于采用异形设计即椭圆形，而椭圆形由于具有一定的不规则形状，导致瓶体的局部表面存在应力集中的问题，使得LNG气瓶整体的强度较低且在使用过程由于碰撞容易产生应力集中点而破损。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种椭圆形LNG气瓶，以解决瓶体的表面存在应力集中的问题，使得LNG气瓶整体的强度较低且在使用过程由于碰撞容易产生应力集中点而破损。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种椭圆形LNG气瓶，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；
所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述加强环的截面形状为三角形、半圆形或多边形，多边形的边数≥5。
本发明提供的椭圆形LNG气瓶，通过对外胆的内壁和内胆的外壁采用特定形状的加强环对气瓶表面的应力集中点进行重新分配，从而避免瓶体出现高应力集中点同时可以优化使用过程中新产生应力的分布，避免使用过程中出现局部应力集中的问题，同时加强环特定的设计实现局部增厚的基础上现住地提升了瓶体的强度。
本发明中，所述椭圆形气瓶为椭圆沿垂直于X-Y所在平面的Z轴进行移动形成，记Z轴为椭圆形气瓶的中心线。
本发明中，外胆的底端为与外胆底部相邻的侧面，外胆的顶端为与外胆顶部相邻的侧面处；内胆的底端和顶端依次类推即可。
本发明中，加强环的设置方式可以是和气瓶一体成型设置，也可以加工成型后进行二次连接设置。
本发明中，加强组件的设计是区别与内胆和外胆进行支撑配置时所用的支撑件，并非用于实现支撑效果，而是在支撑件之外额外设置的组件。
作为本发明优选的技术方案，所述加强环的截面形状为三角形、五边形或六边形。
作为本发明优选的技术方案，所述加强环的宽度为40-50mm，例如可以是40mm、41mm、42mm、43mm、44mm、45mm、46mm、47mm、48mm、49mm或50mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述加强环的厚度等于外胆的厚度。
作为本发明优选的技术方案，所述外胆的厚度为2.5-3.5mm，例如可以是2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm或3.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述内胆的厚度为3.5-4.5mm，例如可以是3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4mm、4.1mm、4.2mm、4.3mm、4.4mm或4.5mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述内胆的长度为1430-1500mm，例如可以是1430mm、1435mm、1440mm、1445mm、1450mm、1455mm、1460mm、1465mm、1470mm、1475mm、1480mm、1485mm、1490mm、1495mm或1500mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述内胆中椭圆的长轴为1204-1250mm，短轴长为602-620mm。
本发明中，所述内胆中椭圆的长轴为1204-1250mm，例如可以是1204mm、1206mm、1208mm、1210mm、1212mm、1214mm、1216mm、1218mm、1220mm、1222mm、1224mm、1226mm、1228mm、1230mm、1232mm、1234mm、1236mm、1238mm、1240mm、1242mm、1244mm、1246mm、1248mm或1250mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明中，所述内胆中椭圆的短轴长为602-620mm，例如可以是602-620mm，例如可以是602mm、603mm、604mm、605mm、606mm、607mm、608mm、609mm、610mm、611mm、612mm、613mm、614mm、615mm、616mm、617mm、618mm、619mm或620mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述外胆的长度为1670-1700mm，例如可以是1670mm、1672mm、1674mm、1676mm、1678mm、1680mm、1682mm、1684mm、1686mm、1688mm、1690mm、1692mm、1694mm、1696mm、1698mm或1700mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述外胆中椭圆的长轴为1272-1300mm，短轴长为636-650mm。
本发明中，所述外胆中椭圆的长轴为1272-1300mm，例如可以是1272mm、1274mm、1276mm、1278mm、1280mm、1282mm、1284mm、1286mm、1288mm、1290mm、1292mm、1294mm、1296mm、1298mm或1300mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明中，所述外胆中椭圆的短轴长为636-650mm，例如可以是636mm、637mm、638mm、639mm、640mm、641mm、642mm、643mm、644mm、645mm、646mm、647mm、648mm、649mm或650mm等，但不限于所列举的数值，该范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述内胆的材质包括不锈钢。
优选地，所述外胆的材质包括不锈钢。
作为本发明优选的技术方案，所述加强环的材质和所述外胆的材质相同；
作为本发明优选的技术方案，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；
所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述加强环的截面形状为三角形、半圆形或多边形，多边形的边数≥5；
所述加强环的宽度为40-50mm；
所述加强环的厚度等于外胆的厚度；
所述外胆的厚度为2.5-3.5mm；所述内胆的厚度为3.5-4.5mm；
所述内胆的长度为1430-1500mm，所述内胆中椭圆的长轴为1204-1250mm，短轴长为602-620mm；所述外胆的长度为1670-1700mm，所述外胆中椭圆的长轴为1272-1300mm，短轴长为636-650mm；
所述内胆的材质包括不锈钢；所述外胆的材质包括不锈钢；所述加强环的材质和所述外胆的材质相同。
与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的椭圆形LNG气瓶，通过在气瓶的内胆和外胆的表面设置特定的加强环，优化瓶体的应力分布，提升瓶体的抗冲击能力，进一步地，在减重20-25％的基础上仍能保证气瓶的使用性能，实现了气瓶的轻量化。
附图说明
图1是本发明实施例中瓶体的顶部俯视图；
图2是本发明实施例中瓶体设置的加强环的3D示意图；
图3是本发明实施例中外胆表面设置的加强环的平面示意图，截面为三角形；
图4是本发明实施例中外胆表面设置的加强环的平面示意图，截面为半圆形；
图5是本发明实施例中内胆表面设置的加强环的3D示意图；
图6是本发明实施例中内胆表面设置的加强环的平面示意图，截面为三角形；
图7是本发明实施例中内胆表面设置的加强环的平面示意图，截面为半圆形。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
本实施例提供一种椭圆形LNG气瓶，如图1-7所示，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；
所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述加强环的截面形状为三角形、半圆形或多边形，多边形的边数≥5；
所述加强环的宽度为40-50mm；
所述加强环的厚度等于外胆的厚度；所述加强环的材质和所述外胆的材质相同，进一步地，所述加强环的截面形状为三角形、五边形或六边形，如图1-5所示；
进一步地，本实例中，示例性的列举了内胆和外胆的对应尺寸和材质，如所述内胆的长度为1430-1500mm，所述内胆中椭圆的长轴为1204-1250mm，短轴长为602-620mm；所述外胆的长度为1670-1700mm，所述外胆中椭圆的长轴为1272-1300mm，短轴长为636-650mm；所述外胆的厚度为2.5-3.5mm；所述内胆的厚度为3.5-4.5mm；所述内胆的材质包括不锈钢；所述外胆的材质包括不锈钢；但不限于所列举的，在具备本发明限定的加强环的设计时，其他可利用的材质或尺寸也可以用于实现本发明的方案。
具体示例如下：
实施例1
本实施例提供一种椭圆形LNG气瓶，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；
所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述加强环的截面形状为三角形；
所述加强环的宽度为45mm；
所述加强环的厚度等于外胆的厚度；
所述外胆的厚度为3.2mm；所述内胆的厚度为4mm；
所述内胆的长度为1461mm，所述内胆中椭圆的长轴为1236mm，短轴长为615mm；所述外胆的长度为1676mm，所述外胆中椭圆的长轴为1294mm，短轴长为640mm；
所述内胆的材质为不锈钢；所述外胆的材质为不锈钢；所述加强环的材质和所述外胆的材质相同。
实施例2
本实施例提供一种椭圆形LNG气瓶，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；
所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述加强环的截面形状为半圆形；
所述加强环的宽度为42mm；
所述加强环的厚度等于外胆的厚度；
所述外胆的厚度为2.5mm；所述内胆的厚度为3.5mm；
所述内胆的长度为1498mm，所述内胆中椭圆的长轴为1205mm，短轴长为603mm；所述外胆的长度为1690mm，所述外胆中椭圆的长轴为1275mm，短轴长为636mm；
所述内胆的材质为不锈钢；所述外胆的材质为不锈钢；所述加强环的材质和所述外胆的材质相同。
实施例3
本实施例提供一种椭圆形LNG气瓶，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；
所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述加强环的截面形状为五边形；
所述加强环的宽度为50mm；
所述加强环的厚度等于外胆的厚度；所述外胆的厚度为3.4mm；所述内胆的厚度为4.5mm；
所述内胆的长度为1434mm，所述内胆中椭圆的长轴为1245mm，短轴长为618mm；所述外胆的长度为1675mm，所述外胆中椭圆的长轴为1280mm，短轴长为650mm；
所述内胆的材质为不锈钢；所述外胆的材质为不锈钢；所述加强环的材质和所述外胆的材质相同。
对比例1
与实施例1的区别仅在于内胆的外壁不设置加强环。
对比例2
与实施例1的区别仅在于外胆的内壁不设置加强环。
对比例3
与实施例1的区别仅在于加强环的截面形状为正方形，边长为三角形的底边长。
对实施例1-3和对比例1-3提供的椭圆形LNG气瓶进行跌落实验，跌落高度为10米，对内胆和外胆收到的应力以及位移进行测试，具体测试方法为GB/T34510-2017，结果详见表1。
表1
外胆应力/MPa 内胆应力/MPa 外胆位移/％ 内胆位移/％
实施例1 332.1 236.8 2.72 2.14
实施例2 335.4 238.5 2.59 2.03
实施例3 337.8 226.6 2.45 2.02
对比例1 385.4 278.8 3.58 3.42
对比例2 372.6 285.8 4.56 2.87
对比例3 365.9 306.4 4.86 3.24
通过上述实施例和对比例的结果可知，本发明提供的椭圆形LNG气瓶，通过对外胆的内壁和内胆的外壁采用特定形状的加强环对气瓶表面的应力集中点进行重新分配，从而避免瓶体出现高应力集中点同时可以优化使用过程中新产生应力的分布，避免使用过程中出现局部应力集中的问题，同时加强环特定的设计实现局部增厚的基础上现住地提升了瓶体的强度。
声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；
所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述加强环的截面形状为三角形、半圆形或多边形，多边形的边数≥5。
2.如权利要求1所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述加强环的截面形状为三角形、五边形或六边形。
3.如权利要求1或2所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述加强环的宽度为40-50mm。
4.如权利要求1-3任一项所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述加强环的厚度等于外胆的厚度。
5.如权利要求1-4任一项所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述外胆的厚度为2.5-3.5mm；
优选地，所述内胆的厚度为3.5-4.5mm。
6.如权利要求1-5任一项所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述内胆的长度为1430-1500mm；
优选地，所述内胆中椭圆的长轴为1204-1250mm，短轴长为602-620mm。
7.如权利要求1-6任一项所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述外胆的长度为1670-1700mm；
优选地，所述外胆中椭圆的长轴为1272-1300mm，短轴长为636-650mm。
8.如权利要求1-7任一项所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述内胆的材质包括不锈钢；
优选地，所述外胆的材质包括不锈钢。
9.如权利要求1-8任一项所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述加强环的材质和所述外胆的材质相同。
10.如权利要求1-9任一项所述椭圆形LNG气瓶，其特征在于，所述椭圆形LNG气瓶包括内胆和外胆；
所述外胆的内壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述内胆的外壁的顶端和底端分别设置有加强环；
所述加强环的截面形状为三角形、半圆形或多边形，多边形的边数≥5；
所述加强环的宽度为40-50mm；
所述加强环的厚度等于外胆的厚度；
所述外胆的厚度为2.5-3.5mm；所述内胆的厚度为3.5-4.5mm；
所述内胆的长度为1430-1500mm，所述内胆中椭圆的长轴为1204-1250mm，短轴长为602-620mm；所述外胆的长度为1670-1700mm，所述外胆中椭圆的长轴为1272-1300mm，短轴长为636-650mm；
所述内胆的材质包括不锈钢；所述外胆的材质包括不锈钢；所述加强环的材质和所述外胆的材质相同。
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