[發(fā)明專利]高壓罐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611160847.1
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN107701913B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 李東善
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社;起亞自動車株式會社
• 主分類號: F17C1/06
• 分類號: F17C1/06;F17C13/00
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

本申請?zhí)峁┮环N高壓罐。所述高壓罐通過優(yōu)化形成用于燃料電池車輛的燃料罐中的高壓罐的半球部分的纖維增強塑料的層壓樣式和結構而提供改進了的強度和剛性。將具有較高強度的纖維增強塑料混合并用于由于高壓罐的內部壓力造成的應力集中所在的高壓罐的支撐層的半球部分的較弱部分。特別地，增加破裂強度和剛性。通過直接增強半球部分的較弱點而減少纖維增強塑料的使用量、纏繞的數量和厚度。因此，減少高壓罐的制造成本。

技術領域

本申請涉及一種高壓罐，更具體地，涉及這樣一種高壓罐，其通過優(yōu)化形成罐的纖維增強塑料(fiber reinforced plastic)的層壓樣式和結構而提供改進的強度和剛性增強。

背景技術

通常，使用氫作為燃料的燃料電池車輛包括用于存儲高壓氣體形式的氫的高壓燃料罐。高壓燃料罐包括內部襯墊層和外部支撐層，所述內部襯墊層阻擋氣體的滲透，而所述外部支撐層支撐內部的罐壓力。襯墊層由塑料材料形成，而支撐層由高價的纖維增強塑料形成。

例如，用于高壓燃料罐的支撐層的碳纖維增強塑料是利用碳纖維作為增強纖維而形成的復合材料。碳纖維增強塑料可以用于制造重量輕且具有改進的強度和彈性的復合體。然而，當與碳鋼相比較時，碳纖維增強塑料是成本增加的高價材料。纖維增強塑料為基于纖維的層壓樣式而具有不同的強度的各向異性材料。當層壓樣式變差時，即使在使用大量材料的情況下也不能獲得高強度。

公開于該發(fā)明背景技術部分的上述信息僅僅旨在加深對發(fā)明背景的理解，因此其可能包含并不構成在本國已為本領域技術人員所公知的現有技術的信息。

發(fā)明內容

本申請?zhí)峁┮环N高壓罐，其通過優(yōu)化用于形成在燃料電池車輛等的燃料罐中使用的高壓罐的半球部分的纖維增強塑料的層壓樣式和結構而具有改進的強度和剛性增強。

在示例性實施方案中，高壓罐可以包括支撐層，所述支撐層具有高壓罐的外層，并且在其中部包括圓柱體部分。半球部分可以形成在圓柱體部分的兩側。半球部分可以包括形成內層的小角度內部螺旋層部分和可以形成外層的小角度外螺旋層部分。小角度內部螺旋層部分包括多個小角度內部螺旋層。多個小角度內部螺旋層中的至少一個小角度內部螺旋層可以為比小角度內部螺旋層具有更大的剛性的高強度小角度內部螺旋層。

在示例性實施方案中，小角度內部螺旋層部分可以在對應于半球部分的整體厚度的約5％至30％的厚度區(qū)域中形成。小角度外螺旋層部分可以在對應于半球部分的整體厚度的約70％至95％的厚度區(qū)域中形成。在示例性實施方案中，小角度內螺旋層部分的多個小角度內螺旋層中的一部分可以為比其余的小角度內螺旋層具有更大的剛性的高強度小角度內螺旋層，所述其余的小角度內螺旋層可以為低強度小角度內螺旋層。

例如，高強度小角度內螺旋層可以設置為小角度內螺旋層部分的內層。低強度小角度內螺旋層可以設置為小角度內螺旋層部分的外層。在另一示例性實施方案中，高強度小角度內螺旋層可以設置為小角度內螺旋層部分的外層。低強度小角度內螺旋層可以設置為小角度內螺旋層部分的內層。

在某些示例性實施方案中，高強度小角度內螺旋層和低強度小角度內螺旋層可以以混合的方式設置，而不限制層的層壓的順序，或者可以以層相互交替層壓的混合的方式設置。根據示例性實施方案，將和常規(guī)塑料相比而改進了的纖維增強塑料混合并用于高壓罐的支撐層的半球部分的較弱部分，由罐內部壓力引起的應力集中在該較弱部分。因此可以增加破裂強度(bursting strength)和剛性，而纖維增強塑料的使用量可以減少。通過直接增強半球部分的較弱點可以減少纏繞的次數，且高壓罐的制造成本可以減少。

通過圍繞襯墊層的外表面纏繞纖維增強塑料來形成半球部分，且其中金屬凸緣以相對于高壓罐的中心軸線的方向呈在預定范圍內的銳角而設置。

附圖說明

接下來將參照在下文中以說明性的方式給出且因而為非限定性的附圖中示出的本申請的示例性實施方案來詳細地描述本申請的以上和其它特征，所述附圖中：