CN213746108U - 瓶口密封结构及高压复合容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种瓶口密封结构及高压复合容器，其中，该密封结构包括金属端头、金属内衬和金属支撑；其中，金属端头上设置有安装槽，安装槽与高压复合容器的瓶口密封配合；金属内衬固定嵌设在瓶口的内侧壁上，且安装槽的顶部压紧在金属内衬上；金属支撑固定嵌设在瓶口的外侧壁上，且安装槽的侧壁压紧在金属支撑上。本实用新型提供的瓶口密封结构及高压复合容器，可以分别通过金属支撑、金属端头和金属内衬来分别对瓶口的外侧面、上端面和内侧面实现支撑约束，从而限制了瓶口的形变和位移，确保了瓶口处的密封性和耐疲劳性能。

Description

瓶口密封结构及高压复合容器

技术领域

本实用新型涉及一种高压复合容器，尤其涉及一种瓶口密封结构及高压复合容器。

背景技术

大部分出租车改装压缩天然气(CNG)以代替燃油，一般CNG高压气瓶的工作压力为20MPa；部分车辆生产制造商已推广CNG或CNG与燃油混用的车辆。采用了氢介质电池汽车也是当前的热点，储氢高压气瓶的工作压力一般为35MPa、70MPa，且70MPa的IV型瓶(高压塑料内胆复合容器)是当前的研发热点。除了车用，高压气瓶在其他领域也得到充分的应用，例如欧洲的部分液化石油气采用塑料内胆复合容器(工作压力2MPa)。大量的高压容器在日常生活中得到广泛使用，传统的纯金属或金属内衬复合容器存在重量偏大的问题，不易运输；且存储压力越高，金属塑料内胆生产工艺越复杂，成本越高，还存在被高压气体腐蚀的风险。为了满足轻量化的要求，高压塑料内胆复合容器产生，因为塑料的特性，该类产品具备耐腐蚀、耐疲劳、重量轻等优越性能。相对于纯金属或金属内衬复合容器，高压塑料内胆复合容器的密封性的保证更为苛刻，主要原因是塑料内胆壳体与金属端头的材料不同，在反复的使用过程中，塑料内胆与金属端头连接会松动，密封性能下降。

鉴于现状，金属端头与塑料内胆的连接成为了研究的热点与难点。图1为现有技术中的高压塑料内胆复合容器的示意图，其包括金属端头1、塑料内胆2和纤维复合材料层3，金属端头1安装在塑料内胆2上，之后通过纤维复合材料层3进行缠绕包裹形成。图2为图1所示高压塑料内胆复合容器中的密封结构，如图1和图2所示，金属端头1与塑料内胆2的大面接触在工艺上是不可行的，即使可行成本也是高昂的；该密封结构未考虑金属端头1与塑料内胆2轴线上的限位；该结构未考虑缠绕时塑料内胆2的内压不断改变的充压，会导致金属端头1及塑料内胆2连接处产生缝隙引起泄漏，如图2中箭头所示的泄露路径4；该结构未考虑瓶口承受安装扭矩时的限位，安装后导致金属端头1与纤维复合材料层3的结合强度降低；该结构中压缩气体的逃逸路径P较短，会增加压缩气体逃逸的风险，尤其是小分子气体CNG、氢气、氦气等。因此，研究一种能够解决上述问题的密封结构十分必要。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种瓶口密封结构及高压复合容器，以解决上述现有技术中金属端头与塑料壳体之间密封性差的问题，使高压复合容器具有优异的密封性能，同时具有优异的耐高低压力和温度交变性能。

本实用新型提供了一种瓶口密封结构，其中，包括：

金属端头，所述金属端头上设置有安装槽，所述安装槽与高压复合容器的瓶口密封配合；

金属内衬，所述金属内衬固定嵌设在所述瓶口的内侧壁上，且所述安装槽的顶部压紧在所述金属内衬上；

金属支撑，所述金属支撑固定嵌设在所述瓶口的外侧壁上，且所述安装槽的侧壁压紧在所述金属支撑上。

如上所述的瓶口密封结构，其中，优选的是，所述金属支撑包括第一半支撑和第二半支撑，所述第一半支撑和第二半支撑对扣固定在所述瓶口上后形成完整的圆环形结构。

如上所述的瓶口密封结构，其中，优选的是，所述金属支撑的外侧面上设置有螺纹，所述金属支撑通过所述螺纹与所述金属端头固定连接。

本实用新型还提供了一种高压复合容器，其中，包括本实用新型提供的瓶口密封结构，所述高压复合容器还包括：

塑料壳体，所述塑料壳体上设置有瓶口，所述瓶口与所述瓶口密封结构密封配合；

瓶口阀，所述瓶口阀密封设置在所述金属端头中；

纤维缠绕增强层，所述纤维缠绕增强层固定缠绕在所述金属端头上。

如上所述的高压复合容器，其中，优选的是，所述瓶口包括支撑段和翻边，所述支撑段的一端与所述塑料壳体相连，所述支撑段的另一端与所述翻边相连，所述翻边与所述塑料壳体之间设置有安装空间，所述金属支撑固定嵌设在所述安装空间中。

如上所述的高压复合容器，其中，优选的是，所述翻边包括横向段和纵向段，所述横向段与所述纵向段垂直相连，且所述横向段和所述纵向段均与所述支撑段上远离所述塑料壳体的一端相连，所述纵向段和所述支撑段的内壁之间形成有第一台阶，所述金属内衬固定嵌设在所述第一台阶上，且所述金属端头压紧在所述金属内衬上。

如上所述的高压复合容器，其中，优选的是，所述横向段的外侧面和所述纵向段的外侧面之间形成有第二台阶。

如上所述的高压复合容器，其中，优选的是，所述横向段的外侧面上设置有第一密封圈，所述纵向段的外侧面上设置有第二密封圈。

如上所述的高压复合容器，其中，优选的是，所述支撑段、所述横向段和所述纵向段为一体成型。

本实用新型提供的瓶口密封结构及高压复合容器，可以分别通过金属支撑、金属端头和金属内衬来分别对瓶口的外侧面、上端面和内侧面实现支撑约束，从而限制了瓶口的形变和位移，确保了瓶口处的密封性和耐疲劳性能。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为现有技术中的高压塑料内胆复合容器的示意图；

图2为图1所示高压塑料内胆复合容器中的密封结构；

图3为本实用新型实施例提供的瓶口密封结构的结构示意图；

图4为图3中在A处的放大图；

图5为金属支撑在装配过程中的分解图；

图6为本实用新型实施例提供的瓶口密封结构在高压复合容器中应用的状态图。

附图标记说明：

1-金属端头 2-塑料内胆 3-纤维复合材料层

4-泄露路径

100-金属端头 110-顶部 120-侧壁

200-金属内衬 300-金属支撑 310-第一半支撑

320-第二半支撑 400-塑料壳体 500-瓶口

510-支撑段 520-翻边 521-横向段

522-纵向段 530-第一密封圈 540-第二密封圈

600-瓶口阀 700-纤维缠绕增强层

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

请同时参照图3至图6，本实用新型实施例提供了一种瓶口密封结构，其包括金属端头100、金属内衬300和金属支撑300；其中，金属端头100上设置有安装槽，安装槽与高压复合容器的瓶口500密封配合；金属内衬300固定嵌设在瓶口500的内侧壁上，且安装槽的顶部110压紧在金属内衬300上；金属支撑300固定嵌设在瓶口500的外侧壁上，且安装槽的侧壁120压紧在金属支撑300上。

其中，安装槽的顶部110是指安装槽中垂直于金属端头100轴线的平面，安装槽的侧壁120是指平行于金属端头100轴线的平面，如图4所示。

当金属内衬300嵌设在瓶口500的内侧壁上后，金属内衬300的上端面与瓶口500的上端面平齐，金属端头100上的安装槽可以同时压紧在瓶口500的上端面和金属内衬300的上端面上，从而可以将金属内衬300与瓶口500的配合界面封闭，保证密封性；同时，金属端头100可以将金属内衬300压紧在瓶口500上，保证金属内衬300与瓶口500连接的可靠性，并可以通过金属内衬300对瓶口500的内表面进行支撑，由此可以防止瓶口500受到温度压力等影响向内收缩。

此外，金属支撑300可以对瓶口500的外侧壁进行支撑，由此，可以分别通过金属支撑300、金属端头100和金属内衬300来分别对瓶口500的外侧面、上端面和内侧面实现支撑约束，从而限制了瓶口500的形变和位移，确保了瓶口500处的密封性和耐疲劳性能。

具体地，如图5所示，为了便于金属支撑300与瓶口500的连接，金属支撑300可以包括第一半支撑310和第二半支撑320，第一半支撑310和第二半支撑320对扣固定在瓶口500上后形成完整的圆环形结构。

其中，第一半支撑310和第二半支撑320可以为对称结构，安装时，可以分别将第一半支撑310和第二半支撑320分别从瓶口500的两侧安装，当第一半支撑310和第二半支撑320均扣设在瓶口500上时，第一半支撑310和第二半支撑320相互对接，从而形成一完整的圆环状结构，

进一步，为了便于金属支撑300与金属端头100的连接，金属支撑300的外侧面上可以设置有螺纹，金属支撑300通过螺纹与金属端头100固定连接。

本实用新型实施例还提供了一种高压复合容器，其包括本实用新型任意实施例提供的瓶口密封结构，该高压复合容器还包括塑料壳体400、瓶口阀600和纤维缠绕增强层700；其中，塑料壳体400上设置有瓶口500，瓶口500与该瓶口密封结构密封配合；瓶口阀600密封设置在金属端头100中，以实现容器的最终封闭；纤维缠绕增强层700固定缠绕在金属端头100上，当容器内部高压时，压力对瓶口阀600的力传递给金属端头100，而金属端头100将其受力传递给强度较高的纤维缠绕增强层700，由此可以使该容器整体能够承受较高的内压。

具体地，瓶口密封结构中的金属端头100上设置有安装槽，安装槽与瓶口500密封配合；金属内衬300固定嵌设在瓶口500的内侧壁上，且安装槽的顶部压紧在金属内衬300上；金属支撑300固定嵌设在瓶口500的外侧壁上，且安装槽的侧壁压紧在金属支撑300上。

当金属内衬300嵌设在瓶口500的内侧壁上后，金属内衬300的上端面与瓶口500的上端面平齐，金属端头100上的安装槽可以同时压紧在瓶口500的上端面和金属内衬300的上端面上，从而可以将金属内衬300与瓶口500的配合界面封闭，保证密封性；同时，金属端头100可以将金属内衬300压紧在瓶口500上，保证金属内衬300与瓶口500连接的可靠性，并可以通过金属内衬300对瓶口500的内表面进行支撑，由此可以防止瓶口500受到温度压力等影响向内收缩。

此外，金属支撑300可以对瓶口500的外侧壁进行支撑，由此，可以分别通过金属支撑300、金属端头100和金属内衬300来分别对瓶口500的外侧面、上端面和内侧面实现支撑约束，从而限制了瓶口500的形变和位移，确保了瓶口500处的密封性和耐疲劳性能。

具体地，如图3所示，瓶口500包括支撑段510和翻边520，支撑段510的一端与塑料壳体400相连，支撑段510的另一端与翻边520相连，翻边520与塑料壳体400之间设置有安装空间，金属支撑300固定嵌设在安装空间中。

由此，金属端头100和金属支撑300可以分别压紧在翻边520的两侧，同时，金属内衬300可以压紧在瓶口500的内侧，从而防止了瓶口500处发生形变或位移，确保了瓶口500处的密封性和耐疲劳性能。

具体地，如图4所示，翻边520包括横向段521和纵向段522，横向段521与纵向段522垂直相连，且横向段521和纵向段522均与支撑段510上远离塑料壳体400的一端相连，纵向段522和支撑段510的内壁之间形成有第一台阶，金属内衬300固定嵌设在第一台阶上，且金属端头100压紧在金属内衬300上。

其中，金属内衬300在固定在第一台阶上后，其上端面与纵向段522的上端面平齐，金属端头100可以同时压紧在金属内衬300的上端面和纵向段522的上端面上，以保证金属内衬300和纵向段522之间配合界面的密封性。

进一步，如图4所示，横向段521的外侧面和纵向段522的外侧面之间形成有第二台阶，从而可以使翻边520与金属端头100的配合界面发生不同方向的弯折，以延长泄漏路径，有效防止气体泄漏。

进一步，如图4所示，横向段521的外侧面上设置有第一密封圈530，纵向段522的外侧面上设置有第二密封圈540。由此可以通过两级密封保证金属端头100与瓶口500翻边520配合密封性。

其中，可以理解的是，为了保证瓶口500的结构强度及便于加工制造，支撑段510、横向段521和纵向段522可以为一体成型。当然，瓶口500可以与塑料壳体400一体注塑或滚塑成型。

进一步，塑料壳体400的材质可以为PA、PE、PPA、PPS、聚酯、PP、POM或EVOH中的一种或两种以上的组合，以防止氢气分子等高压气体分子从材料渗透。

本实用新型实施例提供的瓶口密封结构及高压复合容器，可以分别通过金属支撑、金属端头和金属内衬来分别对瓶口的外侧面、上端面和内侧面实现支撑约束，从而限制了瓶口的形变和位移，确保了瓶口处的密封性和耐疲劳性能。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种瓶口密封结构，其特征在于，包括：

金属端头，所述金属端头上设置有安装槽，所述安装槽与高压复合容器的瓶口密封配合；

金属内衬，所述金属内衬固定嵌设在所述瓶口的内侧壁上，且所述安装槽的顶部压紧在所述金属内衬上；

金属支撑，所述金属支撑固定嵌设在所述瓶口的外侧壁上，且所述安装槽的侧壁压紧在所述金属支撑上。

2.根据权利要求1所述的瓶口密封结构，其特征在于，所述金属支撑包括第一半支撑和第二半支撑，所述第一半支撑和第二半支撑对扣固定在所述瓶口上后形成完整的圆环形结构。

3.根据权利要求2所述的瓶口密封结构，其特征在于，所述金属支撑的外侧面上设置有螺纹，所述金属支撑通过所述螺纹与所述金属端头固定连接。

4.一种高压复合容器，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的瓶口密封结构，所述高压复合容器还包括：

塑料壳体，所述塑料壳体上设置有瓶口，所述瓶口与所述瓶口密封结构密封配合；

瓶口阀，所述瓶口阀密封设置在所述金属端头中；

纤维缠绕增强层，所述纤维缠绕增强层固定缠绕在所述金属端头上。

5.根据权利要求4所述的高压复合容器，其特征在于，所述瓶口包括支撑段和翻边，所述支撑段的一端与所述塑料壳体相连，所述支撑段的另一端与所述翻边相连，所述翻边与所述塑料壳体之间设置有安装空间，所述金属支撑固定嵌设在所述安装空间中。

6.根据权利要求5所述的高压复合容器，其特征在于，所述翻边包括横向段和纵向段，所述横向段与所述纵向段垂直相连，且所述横向段和所述纵向段均与所述支撑段上远离所述塑料壳体的一端相连，所述纵向段和所述支撑段的内壁之间形成有第一台阶，所述金属内衬固定嵌设在所述第一台阶上，且所述金属端头压紧在所述金属内衬上。

7.根据权利要求6所述的高压复合容器，其特征在于，所述横向段的外侧面和所述纵向段的外侧面之间形成有第二台阶。

8.根据权利要求7所述的高压复合容器，其特征在于，所述横向段的外侧面上设置有第一密封圈，所述纵向段的外侧面上设置有第二密封圈。

9.根据权利要求8所述的高压复合容器，其特征在于，所述支撑段、所述横向段和所述纵向段为一体成型。

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