CN1826491A - 用于压力容器的衬套及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于压力容器的衬套及其制造方法。压力容器衬套(1)包括管状主体(2)和用于封闭主体(2)的相对端部开口的顶板(3，4)。压力容器衬套(1)包括提供主体(2)的第一衬套组件(5)，和提供两个顶板(3，4)的两个第二衬套组件(6，7)。第一衬套组件和第二衬套组件(5，6，7)分别在周向壁(8，11，12)内侧具有加强壁(9，13，14)，并且在其加强壁(9，13，14)相对应的位置彼此相对。每对相邻的衬套组件(5，6，7)的加强壁(9，13，14)对应地接合。衬套(1)抵抗纵向力的耐压强度增大。

Description

用于压力容器的衬套及其制造方法

相关申请的交叉参考

本申请是根据35U.S.C.§111(a)提交的申请，并根据35U.S.C.§119(e)(1)要求享有根据35U.S.C.§111(b)于2003年8月21日提交的临时申请No.60/469,002和No.60/496,672的权益。

技术领域

本发明涉及在用于存储作为用于发电的燃料的氢气或天然气的压力容器内，或者在用于在例如汽车工业、住宅工业、军事工业、航空航天工业、医药工业等中的氧气供给系统内存储氧气的压力容器内使用的衬套，还涉及制造该衬套的方法。

文中以及所附权利要求中使用的术语“铝”除了纯铝之外还包括铝合金。

背景技术

为了控制空气污染，近年来已致力于开发产生清洁排放的天然气机动车辆和燃料电池机动车辆。这些机动车辆中安装有容纳高压燃料天然气或氢气的压力容器，并且希望用更高压力的气体填充该压力容器以便使行驶的距离增加。

已知用于这种高压容器中的衬套。已知的衬套包括管状主体(trunk)和一对用于封闭该主体的相对端部开口的顶板。该衬套包括用于提供所述主体的由铝挤出物制成并且形式为具有相对的开口端的空心圆柱体的第一衬套组件，以及用于提供所述顶板的两个基本为碗状且通过压铸由铝制成并分别焊接到第一组件的相对端上的第二衬套组件。第一组件在其内表面上接合有多个在横截面中为放射状的加强壁。每个第二衬套具有接合到其内表面上且定位成与第一组件的加强壁相对应的加强壁(见公报JP-A No.9-42595)。

为了用作压力容器，衬套具有螺旋缠绕加强层和环绕(hooped)加强层，所述螺旋缠绕加强层是通过沿第一组件的纵向围绕该第一组件并部分地围绕两个第二组件缠绕加强纤维并向缠绕物中注入用于固定的环氧树脂而形成的，所述环绕加强层是通过沿第一组件的周向围绕该第一组件缠绕加强纤维并向缠绕物中注入用于固定的环氧树脂而形成的。

该公报中公开的压力容器衬套具有由加强壁的功能提供的令人满意的抵抗径向力的耐压强度。然而，如果衬套在其纵向上受到很大的力，则应力会集中地作用于第一组件和第二组件的焊接接合处，可能会使衬套在接合部位破裂。为了防止这种破裂，需要使压力容器的螺旋缠绕加强层的厚度增加，这因此存在重量增加的问题。

本发明的目的是克服上述问题，并提供一种抵抗纵向力的耐压强度增大的压力容器衬套，以及一种用于制造该衬套的方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明包括以下模式。

1)一种包括管状主体和用于封闭该主体的各个相对端部开口的两个顶板的压力容器衬套，该衬套通过接合至少两个衬套组件而制成，所述衬套组件形成为如同通过关于所述主体的纵向分割该主体而得到，

每个衬套组件在其内部固定地具有加强壁，所述衬套组件的加强壁的位置相互对应，相邻的一对衬套组件的加强壁相互接合。

2)段落1)中所述的压力容器衬套，该衬套由包括具有相对开口端的管状体并提供所述主体的第一衬套组件和接合在第一衬套组件的各个相对端上并提供各个顶板的两个第二衬套组件制成，第一衬套组件在其内部固定地具有沿其纵向延伸并将其内部分成多个具有相对的开口端的空间的加强壁，每个第二衬套组件在其内部固定地具有位置与第一衬套组件的加强壁相对应并将其内部分成多个具有一个开口端的空间的加强壁，第一衬套组件的加强壁与每个第二衬套组件的加强壁相接合。

3)段落1)中所述的压力容器衬套，该衬套由形式为在一端开口而在另一端封闭的带底部的管状体并提供所述主体和一个顶板的第一衬套组件和接合到第一衬套组件的开口端并提供另一个顶板的第二衬套组件形成，第一衬套组件在其内部固定地具有沿其纵向延伸并将其内部分成多个具有一个开口端的空间的加强壁，第二衬套组件在其内部固定地具有位置与第一衬套组件的加强壁相对应并将其内部分成多个具有一个开口端的空间的加强壁，第一衬套组件的加强壁与第二衬套组件的加强壁相接合。

对于段落1)到3)中所述的压力容器衬套，加强壁可相互咬合(engage)并从而接合。在这种情况下，加强壁之间的咬合长度优选地至少为加强壁的宽度的10％。此外，对于段落1到3)中所述的压力容器衬套，加强壁可相互冶金(metallurgically)接合或粘接。在这种情况下，加强壁之间的冶金接头或粘接接头的面积优选地至少为加强壁的横截面面积的10％。此外，对于段落1)到3)中所述的压力容器衬套，希望加强壁可相互咬合并还相互冶金接合和/或粘接。在这种情况下，希望加强壁之间的接合长度优选地至少为加强壁的宽度的10％，并且加强壁之间的冶金接头和/或粘接接头至少为加强壁的横截面面积的10％。

4)段落2)或3)中所述的压力容器衬套，其中，第一衬套组件包括管状周向壁，从该周向壁朝中心线向内延伸并在该中心线上相互接合且位于一个平面内的第一和第二加强壁，以及从在第一和第二加强壁的相对侧的周向壁部分朝所述中心线向内延伸并在所述中心线上接合到第一加强壁和第二加强壁上的第三和第四加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁，以及设置在该周向壁内侧并分别与第一衬套组件的第一到第四加强壁相对应的第一到第四加强壁，

第一衬套组件和第二衬套组件中的一个的周向壁的一端在其位于第一加强壁与第三和第四加强壁之间的部分被切除，以使第三和第四加强壁中每一个的一个侧面的端部向外突出超过周向壁，在第一和第二加强壁的端面以及周向壁的端面内形成沿第一和第二加强壁的端面的纵向在该端面内延伸的内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽在该周向壁的外表面内具有相对端部开口，在第三和第四加强壁中每一个的向外突出超过周向壁的侧面内以及与该突出的侧面连续的阶梯状部分内形成沟槽，该沟槽沿第三和第四加强壁中每一个的横向延伸，从而提供咬合部，

第一衬套组件和第二衬套组件中的另一个的周向壁的一端在其位于第二加强壁与第三和第四加强壁之间的部分被切除，以使第三和第四加强壁中每一个的一个侧面的端部向外突出超过周向壁，在第一和第二加强壁的端部以及周向壁的端部具有可装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内的装配部，周向壁与第一加强壁的接合部以及第三和第四加强壁与第一和第二加强壁的接合部除了其形状与该装配部的横截面形状相同的部分之外的部分都被切除，在第三和第四加强壁中每一个的向外突出超过周向壁的侧面内以及与该突出的侧面连续的阶梯状部分内形成沟槽，该沟槽沿第三和第四加强壁中每一个的横向延伸，从而提供咬合部，

所述另一个衬套组件的装配部装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，这两个衬套组件的咬合部相互咬合。

5)段落4)中所述的压力容器衬套，其中，所述两个衬套组件由铝制成并且通过摩擦搅动(friction agitation)、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接或TIG焊接相互接合。

6)段落2)或3)中所述的压力容器衬套，其中，第一衬套组件包括管状周向壁和从该周向壁向内延伸并相互接合的多个加强壁，在每个加强壁的端面以及周向壁的端面内形成沿每个加强壁的端面的纵向延伸的内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽在周向壁的外表面内具有端部开口，

第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁和设置在该周向壁内侧并与第一衬套组件的各个加强壁相对应的多个加强壁，在每个加强壁的端面以及周向壁的端面内形成沿每个加强壁的端面的纵向延伸的内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽在该周向壁的外表面内具有端部开口，

第一衬套组件的周向壁和加强壁分别与第二衬套组件的周向壁和加强壁端对端地对接，连接件横跨其对接端面装配在第一衬套组件的内部扩大的凹槽和与其相对的第二衬套组件的内部扩大的凹槽中的每一个内。

7)段落6)中所述的压力容器衬套，其中，所述两个衬套组件和所述连接件的外端部均由铝制成，并且所述两个衬套组件通过摩擦搅动、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接或TIG焊接相互接合并接合在所述连接件的外端部上。

8)段落2)或3)中所述的压力容器衬套，其中，第一衬套组件包括管状周向壁，从该周向壁朝中心线向内延伸并在该中心线上相互接合且位于一个平面内的两个加强壁，以及从该周向壁向内延伸并接合到所述两个加强壁上的至少一个加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁，和设置在该周向壁内侧并分别与第一衬套组件的加强壁相对应的多个加强壁，

第一衬套组件和第二衬套组件中的一个在其位于相同平面内的两个加强壁的端面内以及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿所述两个加强壁的端面的纵向在该端面内延伸，并且在该周向壁的外表面内具有相对的端部开口，第一衬套组件和第二衬套组件中的另一个在其位于相同平面内的两个加强壁的端部以及其周向壁的端部上设置有装配部，该装配部可装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，

第一衬套组件和第二衬套组件中的每一个在其其它加强壁的端面内以及其周向壁的端面内形成沿所述其它加强壁的端面的纵向在该端面内延伸的内部扩大的凹槽，所述其它加强壁的内部扩大的凹槽在该周向壁的外表面内具有端部开口，

所述另一个衬套组件的装配部装配在所述一个衬套组件的位于相同平面内的两个加强壁内以及该周向壁内的内部扩大的凹槽内，第一衬套组件的周向壁和加强壁分别与第二衬套组件的周向壁和加强壁端对端地对接，连接件装配在第一衬套件的所述其它加强壁及其周向壁的内部扩大的凹槽内以及第二衬套件的所述其它加强壁及其周向壁的内部扩大的凹槽内，并横跨所述壁的对接端面。

9)段落8)中所述的压力容器衬套，其中，所述两个衬套组件和所述连接件的外端部由铝制成，并且采取摩擦搅动、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接或TIG焊接使这两个衬套组件相互接合，并使所述装配部和所述连接件的外端部从外部接合到提供限定各个内部扩大的凹槽的内周面的外端部的周向壁部分。

10)一种用于制造段落4)中所述的压力容器衬套的方法，该方法包括：

制备铝制的第一衬套组件和铝制的第二衬套组件，第一衬套组件包括管状周向壁，从该周向壁朝中心线向内延伸并在该中心线上相互接合且位于一个平面内的第一和第二加强壁，以及从在第一和第二加强壁的相对侧的周向壁部分朝所述中心线向内延伸并在所述中心线上接合到第一和第二加强壁上的第三和第四加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁，和设置在该周向壁内侧并分别与第一衬套组件的第一到第四加强壁相对应的第一到第四加强壁，

切除第一衬套组件和第二衬套组件中的一个的周向壁的一端在第一加强壁与第三和第四加强壁之间的部分，以使第三和第四加强壁中每一个的一个侧面的端部向外突出超过周向壁，在所述一个衬套组件的第一和第二加强壁的端面以及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿第一和第二加强壁的端面的纵向在该端面内延伸并且在周向壁的外表面内具有相对端部开口，在所述一个衬套组件的第三和第四加强壁中每一个的向外突出超过周向壁的侧面内以及与该突出的侧面连续的阶梯状部分内形成沟槽以提供咬合部，该沟槽沿第三和第四加强壁中每一个的横向延伸，

切除第一衬套组件和第二衬套组件中的另一个的周向壁的一端在第二加强壁与第三和第四加强壁之间的部分，以使第三和第四加强壁中每一个的一个侧面的端部向外突出超过周向壁，在所述另一个衬套组件的第一和第二加强壁的端部及其周向壁的端部设置装配部，该装配部可装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，切除所述另一个衬套组件的周向壁与其第一加强壁的接合部以及所述另一个衬套组件的第三和第四加强壁与其第一和第二加强壁的接合部的除了其形状与该装配部的横截面形状相同的部分之外的部分，并在所述另一个衬套组件的第三和第四加强壁中每一个的向外突出超过其周向壁的侧面内以及与该突出的侧面连续的阶梯状部分内形成沟槽以提供咬合部，该沟槽沿第三和第四加强壁的横向延伸，

将所述另一个衬套组件的装配部装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，并使这两个衬套组件的咬合部相互咬合以使这两个衬套组件的周向壁相互接触，并且从外部将摩擦搅动接合工具的探头放入第一衬套组件的周向壁与第二衬套组件的周向壁之间的接头内，以便将该探头部分地安置在这两个周向壁内，然后相对于这两个衬套组件移动该探头以在这两个衬套组件的周向壁的整个周向上移动该探头，并通过摩擦搅动使这两个衬套组件的周向壁相互接合，使所述一个衬套组件的限定其内部扩大的凹槽的内周面与所述另一个衬套组件的装配部相互接合，以及使这两个衬套组件的咬合部相互接合。

11)一种用于制造段落6)中所述的压力容器衬套的方法，该方法包括：

制备铝制的第一衬套组件和铝制的第二衬套组件，第一衬套组件包括管状周向壁和从该周向壁向内延伸并相互接合的多个加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁和设置在该周向壁内侧并与第一衬套组件的各个加强壁相对应的多个加强壁，

在每个衬套组件的每个加强壁的端面及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿每个加强壁的端面的纵向延伸并在其周向壁的外表面内具有端部开口，

制备连接件，每个连接件可装配在第一衬套组件的内部扩大的凹槽以及第二衬套组件的内部扩大的凹槽内，并具有铝制的外部，

使第一衬套组件的周向壁和加强壁分别与第二衬套组件的周向壁和加强壁端对端地对接，并分别将连接件横跨其对接端面装配在第一衬套组件的内部扩大的凹槽和第二衬套组件的内部扩大的凹槽内，以及

从外部将摩擦搅动接合工具的探头放入第一衬套组件的周向壁与第二衬套组件的周向壁之间的接头内，以便将该探头部分地安置在这两个周向壁内，然后相对于这两个衬套组件移动该探头以在这两个衬套组件的周向壁的整个周向上移动该探头，并通过摩擦搅动使这两个衬套组件的周向壁相互接合，以及使这两个衬套组件接合到连接件上。

12)一种用于制造段落8)中所述的压力容器衬套的方法，该方法包括：

制备铝制的第一衬套组件和铝制的第二衬套组件，第一衬套组件包括管状周向壁，从该周向壁朝中心线向内延伸并在该中心线上相互接合且位于一个平面内的两个加强壁，以及从该周向壁向内延伸并接合到所述两个加强壁上的至少一个加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁，和设置在该周向壁内侧并分别与第一衬套组件的加强壁相对应的多个加强壁，

在第一衬套组件和第二衬套组件中的一个的位于相同平面内的两个加强壁的端面内以及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿所述两个加强壁的端面的纵向在该端面内延伸，并且在该周向壁的外表面内具有相对的端部开口，在第一衬套组件和第二衬套组件中的另一个的位于相同平面内的两个加强壁的端部以及其周向壁的端部上设置装配部，该装配部可装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，

在第一衬套组件和第二衬套组件中的每一个的其它加强壁的端面内以及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿所述其它加强壁的端面的纵向在该端面内延伸，并在该周向壁的外表面内具有端部开口，

制备连接件，该连接件至少具有铝制的外端部，并且可装配在第一衬套件的所述其它加强壁的内部扩大的凹槽内和第二衬套件的所述其它加强壁的内部扩大的凹槽内，

将所述另一个衬套组件的位于相同平面内的两个加强壁上以及周向壁上的装配部装配在所述一个衬套组件的位于相同平面内的两个加强壁内以及周向壁内的内部扩大的凹槽内，使第一衬套组件的周向壁和加强壁分别与第二衬套组件的周向壁和第二加强壁端对端地对接，并将连接件装配在第一衬套组件的所述其它加强壁及其周向壁的内部扩大的凹槽以及第二衬套组件的所述其它加强壁及其周向壁的内部扩大的凹槽内，并横跨所述壁的对接端面，以及

从外部将摩擦搅动接合工具的探头放入第一衬套组件的周向壁与第二衬套组件的周向壁之间的接头内，以便将该探头部分地安置在这两个周向壁内，然后相对于这两个衬套组件移动该探头以在这两个衬套组件的周向壁的整个周向上移动该探头，并通过摩擦搅动使这两个衬套组件的周向壁相互接合，以及使这两个衬套组件接合到连接件上。

13)一种包括段落1)、2)或3)中所述的压力容器衬套的压力容器，所述压力容器衬套在其外周面上覆盖有纤维加强树脂层。

14)一种包括燃料氢压力容器、燃料电池和用于将燃料氢气从该压力容器输送到该燃料电池的压力管道的燃料电池系统，所述燃料氢压力容器包括段落13)中所述的压力容器。

15)一种安装有段落14)中所述的燃料电池系统的燃料电池机动车辆。

16)一种包括段落14)中所述的燃料电池系统的汽电共生(cogeneration)系统。

17)一种包括天然气压力容器和用于从该压力容器输送天然气的压力管道的天然气供给系统，所述天然气压力容器是段落13)中所述的压力容器。

18)一种包括段落17)中所述的天然气供给系统、发电机以及发电机驱动装置的汽电共生系统。

19)一种包括段落17)中所述的天然气供给系统和使用天然气作为燃料的发动机的天然气机动车辆。

20)一种包括氧压力容器和用于从该压力容器输送氧气的压力管道的氧气供给系统，所述氧压力容器是段落13)中所述的压力容器。

由于段落1)到3)中所述的压力容器衬套的相邻衬套组件的加强壁相互接合，所以即使该衬套受到很大的纵向力，仍可防止应力集中于相邻组件的接头上，从而防止接头破裂并使衬套抵抗纵向力的耐压强度提高。因此，当使用该衬套提供压力容器时，上述特征用于减小螺旋缠绕加强层的厚度或除去该加强层，使得压力容器的重量减小。此外，上述特征使得生产率提高而成本降低。

对于段落4)中所述的压力容器衬套，第一衬套组件和第二衬套组件通过将装配部装配在内部扩大的凹槽内并使咬合部相互咬合而接合。这使衬套抵抗纵向力的耐压强度可靠地提高。

段落6)中所述的压力容器衬套具有装配在第一衬套组件和第二衬套组件的内部扩大的凹槽内以接合所述组件的连接件，从而使衬套抵抗纵向力的耐压强度可靠地提高。

对于段落8)中所述的压力容器衬套，第一衬套组件和第二衬套组件通过将装配部装配在这些组件的内部扩大的凹槽内以及将连接件装配在这些组件的内部扩大的凹槽内而接合，从而使衬套抵抗纵向力的耐压强度可靠的提高。

可通过段落10)中所述的方法较容易地制造段落4)中所述的压力容器衬套。

可通过段落11)中所述的方法较容易地制造段落6)中所述的压力容器衬套。

可通过段落12)中所述的方法较容易地制造段落8)中所述的压力容器衬套。

附图说明

图1是本发明的实施例1的压力容器衬套的透视图；

图2是包括图1的衬套的高压容器的纵截面视图；

图3是示出用于制造图1的压力容器衬套的方法的透视图；

图4是示出用于制造图1的压力容器衬套的方法的放大的局部截面图；

图5是用于制造本发明的实施例2的压力容器衬套的方法的局部透视图，示出装配在一起之前的第一衬套组件和第二衬套组件；

图6是示出装配在一起之后的第一和第二衬套组件的局部透视图；

图7是沿图6中的线A-A的截面的放大视图；

图8是沿图6中的线B-B的截面的放大视图；

图9是用于制造本发明的实施例3的压力容器衬套的方法的局部透视图，示出装配在一起之前的第一衬套组件和第二衬套组件；

图10是示出装配在一起之后的第一和第二衬套组件的局部透视图；

图11是沿图10中的线C-C的截面的放大视图；

图12是用于制造本发明的实施例4的压力容器衬套的方法的局部透视图，示出装配在一起之前的第一衬套组件和第二衬套组件。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例。在所有附图中，相同的部件由相同的标号指示，并且不再重复说明。

实施例1

图1～4中示出此实施例。

图1示出此实施例的压力容器，图2示出其中衬套用于容纳高压氢气的压力容器，图3和图4示出用于制造压力容器衬套的方法。

图1示出压力容器衬套1，该衬套包括主体2和用于封闭主体2的相对端部开口的顶板3、4。衬套1包括用于提供主体2的形式为通过分流模(porthole die)挤出的铝管(管状体)并具有相对开口端的第一衬套组件5，以及用于提供顶板3、4的分别接合到第一组件5的相对端的两个铝制的第二衬套组件6、7。第二组件6、7均通过锻造或切削制成。

第一组件5包括形式为空心圆筒的周向壁8，和在周向壁8的整个长度上与其一体地形成的多个，即，四个加强壁9。所有加强壁9从壁8的内周面朝其中心线延伸，并在该中心线上相互接合。所有加强壁9均关于周向壁8的中心线以相同的角度隔开。然而，根据实施例1，各对相邻的加强壁9之间关于中心线的相等的角度间隔不是限制性的。周向壁8的内部被加强壁9分成具有相对的端部开口且数量与壁9的数量相等的空间。

每个第二组件6、7包括基本为碗状的周向壁11(12)，以及设置在周向壁11(12)内侧与其成一体并与第一组件5的加强壁9相对应的多个，即，四个加强壁13(14)。周向壁11(12)的内部被加强壁13(14)分成在其一端打开而在另一端封闭且数量与加强壁13(14)的数量相等的空间。第二组件中的一个6具有与其成一体的接口管(mouthpiece)安装部15。安装部15具有从其外端部延伸通过该安装部的孔15a。在形成通孔15a的同时除去与安装部15相邻的加强壁13的端部，从而衬套1的内部保持与外部连通。

第一组件5和第二组件6、7均由例如JIS A2000合金、JIS A5000合金、JIS A6000合金和JIS A7000合金中的任何一种制成。这些组件可由相同的材料制成，或者这三个组件中的至少两个可由不同的材料制成。

第一组件5的周向壁8的相对端部与各个第二组件6、7的周向壁11、12的端部对接，并通过摩擦搅动接合于其上。接头具有由16指示的焊道(bead)。

第一组件5的加强壁9通过冶金接合或粘接分别连接到第二组件6、7的对应的加强壁13、14。即使组件沿其纵向受到很大的力，这仍可防止应力集中在衬套组件5的周向壁8与衬套组件6或7的周向壁11或12之间的接头上，从而防止接头破裂并且使接头抵抗纵向力的耐压强度增大。加强壁9与加强壁13或14之间的冶金接头或粘接接头的面积优选地至少为第一组件5和第二组件6之一的壁9或13以及第一组件5和另一个第二组件7之一的壁9或14的组合横截面面积的10％。如果该面积小于10％，则易于使得抵抗纵向力的耐压强度不足。

加强壁9与13或14之间的冶金接头例如通过锻焊、电阻焊或钎焊形成，而使用合适的粘合剂进行粘接。

如图2中所示，衬套1被例如由碳纤维加强树脂制成的纤维加强树脂层17完全封闭，以便用作高压容器18。如在上述公报中公开的压力容器衬套中，纤维加强树脂层17包括螺旋缠绕加强层和环绕加强层，该螺旋缠绕加强层通过沿第一组件5的纵向围绕该组件并且部分地围绕第二组件6、7缠绕加强纤维并向缠绕物中注入用于固定的环氧树脂而形成，该环绕加强层通过沿第一组件5的周向围绕该组件缠绕加强纤维并向缠绕物中注入用于固定的环氧树脂而形成。环绕加强层不总是必需的。

通过下面参照图3和图4说明的方法制造压力容器衬套1。

首先，通过具有分流模的挤压机(未示出)挤出第一衬套组件5。通过锻造或切削制成两个第二衬套组件6、7。在第二组件6、7的接口管安装部15内形成从其外端延伸通过该安装部的孔15a，并切除与接口管安装部15相邻的加强壁13的端部。

随后，使第二组件6、7与第一组件5的各个相对端部对接，周向壁11、12与周向壁8接触且加强壁13、14与加强壁9接触，并通过合适的方法冶金接合或使用粘合剂粘接相对的加强壁13、14、9。

然后，使用摩擦搅动接合工具20通过摩擦搅动使第一组件5的周向壁8的一端与第二组件中的一个6的周向壁11的端部相接合。

摩擦搅动接合工具20包括实心柱状转子21和销状探头22，该转子在其前端具有与其成一体并沿转子的轴向从该转子延伸的小直径部分21a，在该小直径部分与转子之间具有锥形部分，该销状探头沿转子小直径部分21a的轴向与其成一体地从该小直径部分的端部延伸，且直径小于部分21a(见图3和4)。转子21和探头22由比衬套组件5、6、7更硬且具有可承受将在接合期间产生的摩擦热的耐热性的材料制成。

随后，在转动的同时，摩擦搅动接合工具20的探头22在沿周向的一个位置处从外部进入第一组件5和第二组件6的周向壁8、11的对接接头内，工具20的小直径部分21a在探头22周围的肩部被挤压在周向壁8、11上(见图4)。此时，探头22的前端与周向壁8、11的内周面的距离优选地至少为0.1mm，且不大于壁8、11的壁厚的1/2。如果该距离小于0.1mm，则可能在将在下文说明的通过探头22的摩擦搅动期间沿壁8、11的周向在其内周面上形成V形凹槽，使得难以给出满意的耐压性。或者，如果该距离超过周向壁8、11的壁厚的1/2，则将与壁8、11接合的部分的厚度小于这些壁的整体厚度，同样可能无法得到足够的耐压性。尽管在搅动开始时以及搅动期间软化部分的材料可能散开，但是与外周向壁8、11压接触的小直径部分21a的肩部可通过防止这种问题，另外通过肩部在壁8、11上的滑动生成的摩擦热，并更大程度地软化壁8、11与探头22接触的部分及其附近，同时防止在接头的表面上形成飞边(flash)或类似不规则物，来产生令人满意的接头。

然后，相对于第一和第二衬套组件5、6移动摩擦搅动接合工具20，以沿对接接头的周向移动探头22。探头22的转动产生的摩擦热和肩部在周向壁8、11上的滑动产生的摩擦热使壁8、11在对接接头附近的基材金属软化，并且软化部分由于受到探头22的旋转力而搅动和混合，进一步塑性地流动以填充由于探头22通过而留下的凹槽，随后迅速减小摩擦热以在冷却时固化。随着探头22的移动这些现象一直重复，以使周向壁8、11相互接合。在探头22沿对接接头在整个周向上移动之后返回初始位置时，两个周向壁8、11在整个周向上接合。此时形成焊道16。

在探头22返回探头22放置在对接接头内的初始位置之后，或者在探头22移动通过此位置之后，将探头22移动到设置在壁8、11的对接接头处的接触件(未示出)的位置，在该位置收回探头22。以与上述相同的方式，也通过摩擦搅动使另一个第二衬套组件7接合到第一衬套组件5上。这样，制造压力容器衬套1。

根据实施例1，压力容器衬套包括第一衬套组件5和两个第二衬套组件6、7，然而这些组件不是限制性的；顶板中的一个可与主体做成一体。从而将使用的第一组件包括具有开口端和封闭端并且提供主体和一个顶板的带底部的管状体。在这种情况下，提供另一个顶板的第二衬套组件接合到第一组件的开口端。在将使用的第二组件没有接口管安装部的情况下，第一组件的顶板具有与其成一体的接口管安装部。形式为带底部的管状体的第一组件例如通过锻造制成。另外可选地，第一组件可包括沿其纵向设置的多个分开的衬套组件。

实施例2

图5～8中示出此实施例。

在此实施例的情况下，第一衬套组件5具有四个加强壁。更具体地，如图5所示，需要第一组件5具有位于一个平面内的第一和第二加强壁9A、9B，以及第三和第四加强壁9C、9D，该第三和第四加强壁分别从在第一和第二加强壁9A、9B的相对侧的周向壁8的上部和下部朝壁8的中心线延伸，并且在该中心线上与这两个加强壁9A、9B相接合。第三和第四加强壁9C、9D与第一和第二加强壁9A、9B成直角，并且所有加强壁9A～9D关于周向壁8的中心线以相等的角度间隔开。然而，第三和第四加强壁9C、9D不必总是与第一和第二加强壁9A、9B成直角。

第二衬套组件6具有分别与第一衬套组件5的第一到第四加强壁9A～9D相对应的第一到第四加强壁13A、13B、13C、13D。更具体地，第一和第二加强壁13A、13B位于一个平面内，第三和第四加强壁13C、13D分别从在第一和第二加强壁13A、13B的相对侧的周向壁11的上部和下部朝壁11的中心线延伸，并且在该中心线上与这两个加强壁13A、13B相接合。尽管未示出，但是另一个第二衬套组件7除了没有接口管安装部和没有通孔之外，其结构与第二衬套组件6完全相同，因此这里仅说明第二组件6。

第一组件5的周向壁8的相对端部中的每一个在其位于第一加强壁9A与第三和第四加强壁9C、9D之间的部分处被切除预定的长度，从而使得第三和第四加强壁9C、9D的对应端部在切除部分30突出超过周向壁8。突出部分由31指示。在周向壁8中，在每个切除部分30与周向壁的其它部分之间形成梯状部分8a。在第一和第二加强壁9A、9B的端面以及周向壁8的端部内形成横截面基本为T形的内部扩大的凹槽32。凹槽32沿壁9A、9B的端面的纵向在该端面内延伸，并且在周向壁8的外表面上具有相对端部开口。在第三和第四加强壁9C、9D的突出部31中的每一个以及梯状部分8a内形成凹槽33，该凹槽在壁9C或9D的横向上延伸(即，如横截面中可见，沿第三和第四加强壁9C、9C中的每一个的长度)。突出部31具有与其成一体并且位于凹槽33外侧的咬合部34。

第二衬套组件6的周向壁11的端部在其位于第二加强壁13B与第三和第四加强壁13C、13D之间的部分处被切除预定的长度，从而与第一组件5的情况相同，使得第三和第四加强壁13C、13D的对应端部在切除部分突出超过周向壁11，以提供凹槽35和咬合部36。第一和第二加强壁13A、13B的端部和周向壁36的端部一体地具有装配部37，该装配部可装配在第一组件5的内部扩大的凹槽32内。第二组件6的周向壁11与第一加强壁13A的接合部以及第三和第四加强壁13C、13D与第一和第二加强壁13A、13B的接合部除了其形状与装配部37的横截面形状相同的部分之外的部分均被切除。

第一组件5的每个凹槽33的底壁的厚度与第二组件6的每个咬合部36的外端部(限定凹槽的外侧壁)的厚度的总和，以及第二组件6的每个凹槽35的底壁的厚度与第一组件5的每个咬合部34的外端部(限定凹槽的外侧壁)的厚度的总和，分别等于第三和第四加强壁9C、9D以及第三和第四加强壁13C、13D的厚度。

第二组件6的装配部37装配在第一组件5的内部扩大的凹槽32内，第一组件5的咬合部34与第二组件6的咬合部36相咬合，第一组件5的咬合部34装配在第二组件6的凹槽35内，第二组件6的咬合部36装配在第一组件5的凹槽33内(见图6～8)。

第一组件5的周向壁8的端部与第二组件6的周向壁11的端部通过摩擦搅动在整个表面上对接并接合。

第二组件6的装配部37可冶金接合或粘接到第一组件5的限定内部扩大的凹槽32的内周面上。冶金接合可通过锻焊、电阻焊或钎焊来实现。粘接是使用合适的粘合剂实现的。在这种情况下，接合或粘接到凹槽(32)限定内周面上的装配部37的长度优选地至少为组件5和6之一的第一和第二加强壁9A、9B或13A、13B的宽度的总和的10％。如果该长度小于10％，则将导致抵抗纵向力的耐压强度不足。

可选地，可通过收缩配合(shrinkage fit)使第二组件6的装配部37压入第一组件的内部扩大的凹槽32。另外可选地，可通过冻结配合(freezefit)将装配部37放入凹槽32。

两个衬套组件5、6的咬合部34、36可相互冶金接合或粘接。对于冶金接合，例如可采取锻焊、电阻焊或钎焊。粘接是使用合适的粘合剂实现的。在这种情况下，相互接合或粘接的咬合部34、36的长度优选地至少为衬套组件5、6之一的第三和第四加强壁9C、9D或13C、13D的组合宽度的10％。如果该长度小于10％，则将导致抵抗纵向力的耐压强度不足。

通过下面说明的方法制造实施例2的压力容器衬套。

首先，以与实施例1相同的方式制造第一衬套组件5和两个第二衬套组件6。在具有接口管安装部15的第二组件6中，在安装部15内从该部分的外端部形成通孔15a，并切除与安装部15相邻的加强壁13A～13D的端部。

然后，在第一组件5的相对端部中的每一个形成内部扩大的凹槽32、凹槽33和咬合部34。在每个第二组件6的内端部处形成凹槽35、咬合部36和装配部37。

随后，将第二组件6的装配部37装配在第一组件5的内部扩大的凹槽32内，并使两个组件5、6的咬合部34、36相互咬合以使两个组件5、6的周向壁8、11相互对接(见图6)。在需要时，使第二组件6的装配部37冶金接合或粘接到第一组件5的限定内部扩大的凹槽32的内周面。可选地，通过收缩配合或冻结配合将第二组件6的装配部37放入第一组件5的内部扩大的凹槽32内。另外，使两个组件5、6的咬合部34、36相互冶金接合或粘接。

然后以与所述实施例1中相同的方式，通过摩擦搅动将第一组件5的周向壁8的端部接合到第二组件6的周向壁11的端部。此时，在使探头22从第一组件5的咬合部34的外端部与第二组件6的限定凹槽35的基底端侧面之间的接触接头移动到第二组件的咬合部36的外端部与第一组件5的限定凹槽33的基底端侧面之间的接触接头，以及从第一组件5的内部扩大的凹槽32的底面与第二组件6的装配部37之间的接触接头移动到第一组件5的第一和第二加强壁9A、9B的端面与第二组件6的具有装配部37的端面之间的接触接头的同时，即，在使探头22沿周向壁8、11的纵向在图7和8中指示的范围X上从每个范围的一端到其另一端反复移动多次的同时，执行在整个周向上沿两个衬套组件5、6的周向壁8、11的对接接头移动探头22的过程。这使得可通过摩擦搅动将第一组件5的周向壁8的端部接合到第二组件6的周向壁11的端部，将第一组件的凹槽(32)限定内周面的相对端接合到第二组件6的装配部37的各个相对端，以及使这两个组件5、6的咬合部34、36在其外部相对端通过摩擦搅动相互接合。

以与上述相同的方式，通过摩擦搅动使另一个第二衬套组件6接合到第一衬套组件5。这样，制造出压力容器衬套。

实施例3

图9～11中示出此实施例。

在此实施例的情况下，如图9所示，要求第一衬套组件5的多个加强壁中的两个，即，第一和第二加强壁9A、9B，位于一个平面内。可适当改变其它加强壁，即第三和第四加强壁9C、9C的数量以及第三和第四加强壁9C、9D与第一和第二加强壁9A、9B形成的角度。

第二衬套组件6具有设置成分别对应于第一衬套组件5的第一到第四加强壁9A～9D的第一到第四加强壁13A、13B、13C、13D。更具体地，第一和第二加强壁13A、13B位于一个平面内，第三和第四加强壁13C、13D从在第一和第二加强壁13A和13B的相对侧的周向壁11的上部和下部朝壁11的中心线向内延伸，并且在该中心线上与这两个壁13A、13B相接合。尽管未示出，但是另一个第二衬套组件除了没有接口管安装部和没有通孔之外，其结构与上述第二衬套组件6完全相同，因此这里仅说明一个第二组件6。

在第一衬套组件5的位于相同平面内的第一和第二加强壁9A、9B的端面以及周向壁8的端面内形成横截面基本为T形的内部扩大的凹槽40。凹槽40沿壁9A、9B的端面的纵向在该端面内延伸，并且在周向壁8的外表面上具有相对的端部开口。此外，在第一组件5的第三和第四加强壁9C、9D的端面的每一个内以及周向壁8的外表面内形成横截面基本为T形的内部扩大的凹槽41。凹槽41沿每一个壁9C、9D的端面的纵向在该端面内从周向壁8的外表面延伸到接近中心线的位置，并且在周向壁8的外表面内具有一个端部开口。

在第二衬套组件6的第一和第二加强壁13A、13B的端部以及周向壁11的端部上一体地形成装配部42，该装配部的横截面基本为T形并且可装配在第一组件5的内部扩大的凹槽40内。装配部42沿壁13A、13B的端部的纵向在该壁端部上延伸，并且在周向壁11的外表面处具有相对端部。此外，在第二组件6的第三和第四加强壁13C、13D的端面中的每一个以及周向壁11的端面内形成横截面基本为T形的内部扩大的凹槽43。凹槽43沿壁13C、13D中每一个的端面的纵向在该端面内从周向壁11的外表面延伸到接近中心线的位置，并且在周向壁11的外表面内具有一个端部开口。

第二组件6的装配部42装配在第一组件5的内部扩大的凹槽40内，两个组件5、6的周向壁8、11的端面相互对接，第一组件5的加强壁9A～9D的端面对接第二组件6的对应的壁13A～13D的端面，并且横截面为H形的铝制连接件44横跨这些壁的对接接头装配在第一组件5的每个内部扩大的凹槽41以及第二组件6的对应的凹槽43内，并与这两个组件紧密接触(见图10和11)。

第一组件5的周向壁8的端部与第二组件6的周向壁11的端部之间的对接接头通过摩擦搅动相接合。每个连接件44的外端部通过摩擦搅动接合到这两个衬套组件5、6。

第二组件6的装配部42可冶金接合或粘接到第一组件5的限定内部扩大的凹槽40的内周面。连接件可冶金接合或粘接到这两个衬套组件5、6的限定内部扩大的凹槽41、43的内周面。冶金接合可通过锻焊、电阻焊或钎焊实现，而粘接使用合适的粘合剂实现。在这种情况下，装配部42与限定凹槽41的内周面的冶金接头或粘接接头以及连接件44与限定凹槽41、43的内周面之间的类似的接头的长度优选地至少为组件5、6之一的第一和第二加强壁9A、9B或13A、13B的组合宽度的10％。如果该长度小于10％，则将导致抵抗纵向力的耐压强度不足。

另外可选地，可通过收缩配合或冻结配合将装配部42和连接件44放入凹槽40或凹槽41、43内。

通过下面说明的方法制造该压力容器衬套。

首先，以与实施例1中相同的方式制造第一衬套组件5和两个第二衬套组件6。在具有接口管安装部15的第二组件6中，在安装部15内从该部分的外端部形成通孔15a，并切除与安装部15相邻的加强壁13A～13D的端部。

然后，在第一组件5的第一和第二加强壁9A、9B的端面以及周向壁8的端面内形成内部扩大的凹槽40，并在第三和第四加强壁9C、9D的每一个的端面内以及周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽41。在每个第二衬套组件6的第一和第二加强壁13A、13B的端部以及周向壁11的端部上设置装配部42，并在第三和第四加强壁13C、13D的每一个的端面内以及周向壁11的端面内形成内部扩大的凹槽43。

将第二组件6的装配部42装配在第一组件5的凹槽40内，使第一和第二组件5、6的周向壁8、11的端面相互对接，并使加强壁9A～9D的端面对接对应的壁13A～13D的端面，然后将连接件44装配在各对相对的第一组件5的内部扩大的凹槽41和第二组件6的对应的凹槽43内，并与这些组件紧密接触。在需要时，使装配部42和连接件44冶金接合或粘接到限定凹槽40的内周面或限定凹槽41、43的内周面。另外可选地，可通过收缩配合或冻结配合将装配部42和连接件44放入凹槽40或凹槽41、43内。

随后，以与所述实施例1的情况相同的方式，通过摩擦搅动将第一组件5的周向壁8的端部接合到第二组件6的周向壁11的端部。此时，在使探头22从第一组件5的内部扩大的凹槽40的底面与装配部42之间的接触接头和第一组件5的凹槽41的底面与连接件44之间的接触接头移动到第二组件6的凹槽43的底面与连接件44之间的接触接头的同时，即，在使探头22沿周向壁8、11的纵向在图11中指示的范围Y上从该范围的一端到其另一端反复移动多次的同时，执行在整个周向上沿这两个衬套组件5、6的周向壁8、11的对接接头移动探头22的过程。这使得可如上所述通过摩擦搅动将第一组件5的周向壁8的端部接合到第二组件6的周向壁11的端部，并通过摩擦搅动将装配部42和连接件44接合到限定凹槽40的内周面或者限定凹槽41、43的内周面。

还以与上述相同的方式通过摩擦搅动使另一个第二衬套组件接合到第一衬套组件5。这样，制造出压力容器衬套。

根据实施例3，连接件44整体上由铝制成，然而这种结构并不是限制性的；可仅图9中用100指示的外端部由铝制成。更具体地，至少两个组件101、102提供连接件100，并且在外端的组件101由铝制成。另一个组件由不锈钢、其它铁合金、铜(包括铜合金)或类似金属或者树脂构成。

另外根据实施例3，第一和第二组件5、6具有不同于第一和第二加强壁9A、9B或13A、13B的加强壁，即第三和第四加强壁9C、9D或13C、13D，该加强壁在主体2的中心线上接合到第一和第二加强壁9A、9B或13A、13B，然而加强壁的这种布置不是限制性的；这些壁可在不同于中心线的位置或部分接合到第一和第二加强壁9A、9B或13A、13B。

实施例4

图12中示出此实施例。

在此实施例的情况下，可适当改变如图12所示地设置在第一衬套组件5内的加强壁9的数量以及这些壁9之间关于周向壁8的中心线的间隔。第二衬套组件6具有位置和数量与第一组件5的加强壁9相对应的加强壁13。尽管未示出，但是另一个第二衬套组件除了没有接口管安装部和没有通孔之外，其结构与上述第二衬套组件6完全相同，因此这里仅说明一个第二组件6。

第一组件5具有横截面基本为T形且形成于每个加强壁9的端面以及周向壁8的端面内的内部扩大的凹槽50。凹槽50沿壁9的端面的纵向从周向壁8的外表面延伸到接近中心线的位置，并且在周向壁8的外表面上具有端部开口。

第二组件6具有横截面基本为T形且形成于每个加强壁13的端面以及周向壁11的端面内的内部扩大的凹槽51。凹槽51沿壁13的端面的纵向从周向壁11的外表面延伸到接近外周壁11的中心线的位置，并且在周向壁11的外表面上具有端部开口。

连接件44装配在第一组件5的每个内部扩大的凹槽50以及第二组件6的对应的内部扩大的凹槽51内，并与这些组件5、6紧密接触。

第一组件5的周向壁8的端部对接第二衬套组件6的周向壁11的端部，对接接头通过在整个周向上进行摩擦搅动而接合。连接件44的外端部通过摩擦搅动接合到这两个衬套组件5、6。

连接件44可冶金接合或粘接到第一和第二组件5、6的限定各个内部扩大的凹槽50、51的内周面。冶金接合是通过锻焊、电阻焊或钎焊实现的，而粘接是使用合适的粘合剂实现的。在这种情况下，连接件44与限定凹槽50、51的内周面之间的冶金或粘接接头的长度优选地至少为衬套组件5、6之一的有凹槽的加强壁9或13的宽度的10％。如果该长度小于10％，则将导致抵抗纵向力的耐压强度不足。

另外可选地，可通过收缩配合或冻结配合将连接件44放入第一和第二组件5、6的凹槽50、51内。

通过下面说明的方法制造该压力容器衬套。

首先，以与实施例1中相同的方式制造第一衬套组件5和两个第二衬套组件6。在具有接口管安装部15的第二组件6中，在安装部15内从该部分的外端部形成通孔15a，并且切除与安装部15相邻的加强壁13的端部。

然后，在第一衬套组件5的各个加强壁9的端面以及周向壁8的端面内形成内部扩大的凹槽50，并在第二衬套组件6的各个加强壁13的端面以及其周向壁11的端面内形成内部扩大的凹槽51。

随后，使第一组件5的周向壁8和加强壁9分别端对端地对接第二组件6的周向壁11和加强壁13，然后将连接件44从外部装配在第一组件5中的每个凹槽50以及第二组件6的对应的凹槽51内，并与这些组件5、6紧密接触。在需要时，将连接件44冶金接合或粘接到组件5、6的限定各个凹槽50、51的内周面。可选地，通过收缩配合或冻结配合将连接件44放入衬套组件5、6的凹槽50、51内。

随后，以与所述实施例1的情况相同的方式，通过摩擦搅动使第一组件5的周向壁8的端部接合到第二组件6的周向壁11的端部。此时，在沿周向壁8、11的纵向使探头22从第一组件5的内部扩大的凹槽50的底面与连接件44之间的接触接头移动到第二组件6的内部扩大的凹槽51的底面与连接件44之间的接触接头并重复多次的同时，执行在整个周向上沿这两个衬套组件5、6的周向壁8、11的对接接头移动探头22的过程。这使得可如上所述通过摩擦搅动使第一组件5的周向壁8的端部接合到第二组件6的周向壁11的端部，并通过摩擦搅动使连接件44接合到限定凹槽50、51的内周面。

还以与上文相同的方式通过摩擦搅动使另一个第二衬套组件接合到第一衬套组件5。这样，制造出压力容器衬套1。

根据实施例4，连接件44并不需要如实施例3的情况那样整体上由铝制成。可通过至少两个组件101、102提供连接件100，位于外端的组件101由铝制成。另一个组件由不锈钢、其它铁合金、铜(包括铜合金)或类似金属或者树脂制成。

另外根据实施例4，第一和第二组件5、6中每一个的所有加强壁9或13在中心线上接合，然而这种设置不是限制性的；该壁可在合适的位置处接合。例如，两个加强壁可在该中心线上接合，而其它加强壁可在远离中心线的位置处与该壁之一接合。

与实施例1的压力容器衬套相同，实施例2到4的压力容器衬套被例如由碳纤维加强树脂制成的纤维加强树脂层17完全覆盖，以便用作高压容器。如上述公报内公开的压力容器衬套的情况，纤维加强树脂层包括螺旋缠绕加强层和环绕加强层，该螺旋缠绕加强层是通过沿第一组件的纵向围绕该组件缠绕并且部分地围绕两个第二组件缠绕加强纤维并向缠绕物中注入用于固定的环氧树脂而形成的，该环绕加强层是通过围绕第一组件5的周向缠绕加强纤维并向缠绕物中注入用于固定的环氧树脂形成的。环绕加强层不总是必需的。

根据实施例3和4，加强层的数量并不限于四个，而是可适当改变。

尽管实施例2到4的压力容器衬套中的每一个均由一个第一衬套组件和两个第二衬套组件制成，但是这种结构并不是限制性的；可将一个顶板与主体做成一体。更具体地，将使用的第一衬套组件可包括在一端开口而在另一端封闭的带底部的管状体，该带底部的管状体提供主体和一个顶板。提供另一个顶板的一个第二衬套组件接合到第一衬套组件的开口端。在将使用的第二衬套组件没有接口管安装部的情况下，与第一衬套组件的顶板一体地形成接口管安装部。形式为带底部的管状体的第一组件例如通过锻造制成。可选地，第一组件可包括沿第一组件的纵向设置的多个被分隔开的衬套组件。

在所有前述实施例中，主体，即第一组件的周向壁的横截面为圆形，然而这种结构不是限制性的，而是可适当改变。例如，该组件的横截面可以是椭圆形(其不仅是数学上定义的椭圆，而且还包括通过将圆形压扁到扁平形所得的形状)。然后与第一组件的形状一致地改变第二组件的周向壁的形状。

在所有前述实施例中，第一衬套组件和第二衬套组件通过摩擦搅动相接合，然而这样构造的衬套并不是限制性的；这两个组件还可使用某种其它合适的方法例如熔焊、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接、TIG焊接或类似的普通焊接方法相接合。在这种情况下，还可采取熔焊、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接、TIG焊接或类似方法，以便使装配部接合到限定内部扩大的凹槽的内周面，并使连接件接合到根据实施例3的限定内部扩大的凹槽的内周面，以及使连接件接合到限定内部扩大的凹槽的类似表面。

包括根据实施例1到4中的任何一个的衬套1的高压容器用于包括燃料氢压力容器、燃料电池和用于将燃料氢气从压力容器输送到燃料电池的压力管道的燃料电池系统，以用作燃料氢压力容器。该燃料电池系统安装在机动车辆上。该燃料电池系统还可用于汽电共生系统。

该高压容器还可用于包括天然气压力容器和用于从压力容器输送天然气的压力管道的天然气供给系统，以用作天然气压力容器。该天然气供给系统可与发电机和发电机驱动装置一起用于汽电共生系统。该天然气供给系统还可用于配备使用天然气作为燃料的发动机的天然气机动车辆。

该高压容器还可用于包括氧压力容器和用于从压力容器输送氧气的压力管道的氧气供给系统，以用作氧压力容器。

工业应用

本发明提供了一种压力容器衬套，可用于例如汽车工业、住宅工业、军事工业、航空航天工业、医药工业等中，并且适于在用于存储作为用于发电的燃料的氢气或天然气的压力容器内或者在用于存储氧气的压力容器内使用。该衬套抵抗纵向力的耐压强度增大。

Claims (20)

1.一种包括管状主体和用于封闭该主体的各个相对端部开口的两个顶板的压力容器衬套，该衬套通过接合至少两个衬套组件而制成，所述衬套组件形成为可通过关于所述主体的纵向分割该主体而得到，

每个衬套组件在其内部固定地具有加强壁，所述衬套组件的加强壁的位置相互对应，相邻的一对衬套组件的加强壁相互接合。

2.根据权利要求1所述的压力容器衬套，其特征在于，该衬套由包括具有相对开口端的管状体并提供所述主体的第一衬套组件和接合在第一衬套组件的各个相对端上并提供各个顶板的两个第二衬套组件制成，第一衬套组件在其内部固定地具有沿其纵向延伸并将其内部分成多个具有相对的开口端的空间的加强壁，每个第二衬套组件在其内部固定地具有位置与第一衬套组件的加强壁相对应并将其内部分成多个具有一个开口端的空间的加强壁，第一衬套组件的加强壁与每个第二衬套组件的加强壁相接合。

3.根据权利要求1所述的压力容器衬套，其特征在于，该衬套由形式为在一端开口而在另一端封闭的带底部的管状体并提供所述主体和一个顶板的第一衬套组件和接合到第一衬套组件的开口端并提供另一个顶板的第二衬套组件形成，第一衬套组件在其内部固定地具有沿其纵向延伸并将其内部分成多个具有一个开口端的空间的加强壁，第二衬套组件在其内部固定地具有位置与第一衬套组件的加强壁相对应并将其内部分成多个具有一个开口端的空间的加强壁，第一衬套组件的加强壁与第二衬套组件的加强壁相接合。

4.根据权利要求2或3所述的压力容器衬套，其特征在于，第一衬套组件包括管状周向壁，从该周向壁朝中心线向内延伸并在该中心线上相互接合且位于一个平面内的第一和第二加强壁，以及从在第一和第二加强壁的相对侧的周向壁部分朝所述中心线向内延伸并在所述中心线上接合到第一加强壁和第二加强壁上的第三和第四加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁，以及设置在该周向壁内侧并分别与第一衬套组件的第一到第四加强壁相对应的第一到第四加强壁，

第一衬套组件和第二衬套组件中的一个的周向壁的一端在其位于第一加强壁与第三和第四加强壁之间的部分被切除，以使第三和第四加强壁中每一个的一个侧面的端部向外突出超过周向壁，在第一和第二加强壁的端面以及周向壁的端面内形成沿第一和第二加强壁的端面的纵向在该端面内延伸的内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽在该周向壁的外表面内具有相对端部开口，在第三和第四加强壁中每一个的向外突出超过周向壁的侧面内以及与该突出的侧面连续的阶梯状部分内形成沟槽，该沟槽沿第三和第四加强壁中每一个的横向延伸，从而提供咬合部，

第一衬套组件和第二衬套组件中的另一个的周向壁的一端在其位于第二加强壁与第三和第四加强壁之间的部分被切除，以使第三和第四加强壁中每一个的一个侧面的端部向外突出超过周向壁，在第一和第二加强壁的端部以及周向壁的端部具有可装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内的装配部，周向壁与第一加强壁的接合部以及第三和第四加强壁与第一和第二加强壁的接合部除了其形状与该装配部的横截面形状相同的部分之外的部分都被切除，在第三和第四加强壁中每一个的向外突出超过周向壁的侧面内以及与该突出的侧面连续的阶梯状部分内形成沟槽，该沟槽沿第三和第四加强壁中每一个的横向延伸，从而提供咬合部，

所述另一个衬套组件的装配部装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，这两个衬套组件的咬合部相互咬合。

5.根据权利要求4所述的压力容器衬套，其特征在于，所述两个衬套组件由铝制成并且通过摩擦搅动、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接或TIG焊接相互接合。

6.根据权利要求2或3所述的压力容器衬套，其特征在于，第一衬套组件包括管状周向壁和从该周向壁向内延伸并相互接合的多个加强壁，在每个加强壁的端面以及周向壁的端面内形成沿每个加强壁的端面的纵向延伸的内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽在周向壁的外表面内具有端部开口，

第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁和设置在该周向壁内侧并与第一衬套组件的各个加强壁相对应的多个加强壁，在每个加强壁的端面以及周向壁的端面内形成沿每个加强壁的端面的纵向延伸的内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽在该周向壁的外表面内具有端部开口，

第一衬套组件的周向壁和加强壁分别与第二衬套组件的周向壁和加强壁端对端地对接，连接件横跨其对接端面装配在第一衬套组件的内部扩大的凹槽和与其相对的第二衬套组件的内部扩大的凹槽中的每一个内。

7.根据权利要求6所述的压力容器衬套，其特征在于，所述两个衬套组件和所述连接件的外端部由铝制成，并且所述两个衬套组件通过摩擦搅动、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接或TIG焊接相互接合并接合在所述连接件的外端部上。

8.根据权利要求2或3所述的压力容器衬套，其特征在于，第一衬套组件包括管状周向壁，从该周向壁朝中心线向内延伸并在该中心线上相互接合且位于一个平面内的两个加强壁，以及从该周向壁向内延伸并接合到所述两个加强壁上的至少一个加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁，和设置在该周向壁内侧并分别与第一衬套组件的加强壁相对应的多个加强壁，

第一衬套组件和第二衬套组件中的一个在其位于相同平面内的两个加强壁的端面内以及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿所述两个加强壁的端面的纵向在该端面内延伸，并且在该周向壁的外表面内具有相对的端部开口，第一衬套组件和第二衬套组件中的另一个在其位于相同平面内的两个加强壁的端部以及其周向壁的端部上设置有装配部，该装配部可装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，

第一衬套组件和第二衬套组件中的每一个在其其它加强壁的端面内以及其周向壁的端面内形成沿所述其它加强壁的端面的纵向在该端面内延伸的内部扩大的凹槽，所述其它加强壁的内部扩大的凹槽在该周向壁的外表面内具有端部开口，

所述另一个衬套组件的装配部装配在所述一个衬套组件的位于相同平面内的两个加强壁内以及该周向壁内的内部扩大的凹槽内，第一衬套组件的周向壁和加强壁分别与第二衬套组件的周向壁和加强壁端对端地对接，连接件装配在第一衬套件的所述其它加强壁及其周向壁的内部扩大的凹槽内以及第二衬套件的所述其它加强壁及其周向壁的内部扩大的凹槽内，并横跨所述壁的对接端面。

9.根据权利要求8所述的压力容器衬套，其特征在于，所述两个衬套组件和所述连接件的外端部由铝制成，并且采取摩擦搅动、电子束焊接、激光焊接、MIG焊接或TIG焊接使这两个衬套组件相互接合，并使所述装配部和所述连接件的外端部从外部接合到提供限定各个内部扩大的凹槽的内周面的外端部的周向壁部分。

10.一种用于制造根据权利要求4的压力容器衬套的方法，该方法包括：

制备铝制的第一衬套组件和铝制的第二衬套组件，第一衬套组件包括管状周向壁，从该周向壁朝中心线向内延伸并在该中心线上相互接合且位于一个平面内的第一和第二加强壁，以及从在第一和第二加强壁的相对侧的周向壁部分朝所述中心线向内延伸并在所述中心线上接合到第一和第二加强壁上的第三和第四加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁，和设置在该周向壁内侧并分别与第一衬套组件的第一到第四加强壁相对应的第一到第四加强壁，

切除第一衬套组件和第二衬套组件中的一个的周向壁的一端在第一加强壁与第三和第四加强壁之间的部分，以使第三和第四加强壁中每一个的一个侧面的端部向外突出超过周向壁，在所述一个衬套组件的第一和第二加强壁的端面以及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿第一和第二加强壁的端面的纵向在该端面内延伸并且在周向壁的外表面内具有相对端部开口，在所述一个衬套组件的第三和第四加强壁中每一个的向外突出超过周向壁的侧面内以及与该突出的侧面连续的阶梯状部分内形成沟槽以提供咬合部，该沟槽沿第三和第四加强壁中每一个的横向延伸，

切除第一衬套组件和第二衬套组件中的另一个的周向壁的一端在第二加强壁与第三和第四加强壁之间的部分，以使第三和第四加强壁中每一个的一个侧面的端部向外突出超过周向壁，在所述另一个衬套组件的第一和第二加强壁的端部及其周向壁的端部设置装配部，该装配部可装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，切除所述另一个衬套组件的周向壁与其第一加强壁的接合部以及所述另一个衬套组件的第三和第四加强壁与其第一和第二加强壁的接合部的除了其形状与该装配部的横截面形状相同的部分之外的部分，并在所述另一个衬套组件的第三和第四加强壁中每一个的向外突出超过其周向壁的侧面内以及与该突出的侧面连续的阶梯状部分内形成沟槽以提供咬合部，该沟槽沿第三和第四加强壁的横向延伸，

将所述另一个衬套组件的装配部装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，并使这两个衬套组件的咬合部相互咬合以使这两个衬套组件的周向壁相互接触，并且从外部将摩擦搅动接合工具的探头放入第一衬套组件的周向壁与第二衬套组件的周向壁之间的接头内，以便将该探头部分地安置在这两个周向壁内，然后相对于这两个衬套组件移动该探头以在这两个衬套组件的周向壁的整个周向上移动该探头，并通过摩擦搅动使这两个衬套组件的周向壁相互接合，使所述一个衬套组件的限定其内部扩大的凹槽的内周面与所述另一个衬套组件的装配部相互接合，以及使这两个衬套组件的咬合部相互接合。

11.一种用于制造根据权利要求6的压力容器衬套的方法，该方法包括：

制备铝制的第一衬套组件和铝制的第二衬套组件，第一衬套组件包括管状周向壁和从该周向壁向内延伸并相互接合的多个加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁和设置在该周向壁内侧并与第一衬套组件的各个加强壁相对应的多个加强壁，

在每个衬套组件的每个加强壁的端面及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿每个加强壁的端面的纵向延伸并在其周向壁的外表面内具有端部开口，

制备连接件，每个连接件可装配在第一衬套组件的内部扩大的凹槽以及第二衬套组件的内部扩大的凹槽内，并具有铝制的外部，

使第一衬套组件的周向壁和加强壁分别与第二衬套组件的周向壁和加强壁端对端地对接，并分别将连接件横跨其对接端面装配在第一衬套组件的内部扩大的凹槽和第二衬套组件的内部扩大的凹槽内，以及

从外部将摩擦搅动接合工具的探头放入第一衬套组件的周向壁与第二衬套组件的周向壁之间的接头内，以便将该探头部分地安置在这两个周向壁内，然后相对于这两个衬套组件移动该探头以在这两个衬套组件的周向壁的整个周向上移动该探头，并通过摩擦搅动使这两个衬套组件的周向壁相互接合，以及使这两个衬套组件接合到连接件上。

12.一种用于制造根据权利要求8的压力容器衬套的方法，该方法包括：

制备铝制的第一衬套组件和铝制的第二衬套组件，第一衬套组件包括管状周向壁，从该周向壁朝中心线向内延伸并在该中心线上相互接合且位于一个平面内的两个加强壁，以及从该周向壁向内延伸并接合到所述两个加强壁上的至少一个加强壁，第二衬套组件包括基本为碗形的周向壁，和设置在该周向壁内侧并分别与第一衬套组件的加强壁相对应的多个加强壁，

在第一衬套组件和第二衬套组件中的一个的位于相同平面内的两个加强壁的端面内以及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿所述两个加强壁的端面的纵向在该端面内延伸，并且在该周向壁的外表面内具有相对的端部开口，在第一衬套组件和第二衬套组件中的另一个的位于相同平面内的两个加强壁的端部以及其周向壁的端部上设置装配部，该装配部可装配在所述一个衬套组件的内部扩大的凹槽内，

在第一衬套组件和第二衬套组件中的每一个的其它加强壁的端面内以及其周向壁的端面内形成内部扩大的凹槽，该内部扩大的凹槽沿所述其它加强壁的端面的纵向在该端面内延伸，并在该周向壁的外表面内具有端部开口，

制备连接件，该连接件至少具有铝制的外端部，并且可装配在第一衬套件的所述其它加强壁的内部扩大的凹槽内和第二衬套件的所述其它加强壁的内部扩大的凹槽内，

将所述另一个衬套组件的位于相同平面内的两个加强壁上以及周向壁上的装配部装配在所述一个衬套组件的位于相同平面内的两个加强壁内以及周向壁内的内部扩大的凹槽内，使第一衬套组件的周向壁和加强壁分别与第二衬套组件的周向壁和第二加强壁端对端地对接，并将连接件装配在第一衬套组件的所述其它加强壁及其周向壁的内部扩大的凹槽以及第二衬套组件的所述其它加强壁及其周向壁的内部扩大的凹槽内，并横跨所述壁的对接端面，以及

从外部将摩擦搅动接合工具的探头放入第一衬套组件的周向壁与第二衬套组件的周向壁之间的接头内，以便将该探头部分地安置在这两个周向壁内，然后相对于这两个衬套组件移动该探头以在这两个衬套组件的周向壁的整个周向上移动该探头，并通过摩擦搅动使这两个衬套组件的周向壁相互接合，以及使这两个衬套组件接合到连接件上。

13.一种包括根据权利要求1、2或3的压力容器衬套的压力容器，所述压力容器衬套在其外周面上覆盖有纤维加强树脂层。

14.一种包括燃料氢压力容器、燃料电池和用于将燃料氢气从该压力容器输送到该燃料电池的压力管道的燃料电池系统，所述燃料氢压力容器包括根据权利要求13的压力容器。

15.一种安装有根据权利要求14的燃料电池系统的燃料电池机动车辆。

16.一种包括根据权利要求14的燃料电池系统的汽电共生系统。

17.一种包括天然气压力容器和用于从该压力容器输送天然气的压力管道的天然气供给系统，所述天然气压力容器是根据权利要求13的压力容器。

18.一种包括根据权利要求17的天然气供给系统、发电机以及发电机驱动装置的汽电共生系统。

19.一种包括根据权利要求17的天然气供给系统和使用天然气作为燃料的发动机的天然气机动车辆。

20.一种包括氧压力容器和用于从该压力容器输送氧气的压力管道的氧气供给系统，所述氧压力容器是根据权利要求13的压力容器。

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