[發(fā)明專利]壓力容器圓頂通氣口

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680074226.3
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108700255B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大衛(wèi)·尼爾·摩根
• 申請（專利權(quán)）人: 陸型技術(shù)公司
• 主分類號: F17C1/06
• 分類號: F17C1/06
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫紀(jì)泉

壓力容器(10’)具有內(nèi)腔(55)，并且包括外殼(18)、凸臺(16)和布置在外殼(18)中的內(nèi)部襯里(20’)。凸臺(16)包括在壓力容器(10’)的內(nèi)腔(55)和外部之問延伸的端I_11(23)；和從端I_11(23)徑向延伸并且具有外表面(62)和內(nèi)表面(60)的環(huán)形凸緣(22)。襯里(20’)包括與凸緣(22)的外表面(62)相鄰的外部部分(72)；與凸緣(22)的內(nèi)表面(60)相鄰的內(nèi)部部分(68)；和內(nèi)部部分(68)中的通氣口(52)。形成壓力容器(10’)的方法包括將凸臺(16)安裝在心軸上，使非金屬聚合物圍繞凸臺(16)的凸緣(22)流動以形成壓力容器(10’)的襯里(20’)，在襯里(20’)的內(nèi)部部分(68)中構(gòu)成通氣口(52)；和形成圍繞襯里(20’)和凸臺(16)的至少一部分凸緣(22)的外殼(18)。

背景技術(shù)

壓力容器通常用于在壓力下容納各種流體，例如儲存氫氣、氧氣、天然氣、氮?dú)狻⒈椤⒓淄楹推渌剂稀：线m的器皿殼體材料包括由熱固性或熱塑性樹脂粘合在一起的纏繞的玻璃纖維長絲或其它合成長絲的層壓層。通常將聚合物或其它非金屬彈性襯里或囊袋布置在復(fù)合殼體中，以密封容器并防止內(nèi)部流體接觸復(fù)合材料。容器的復(fù)合結(jié)構(gòu)提供了許多優(yōu)點(diǎn)，例如重量輕、耐腐蝕、抗疲勞和抵抗災(zāi)難性故障。這些特性至少部分是由于增強(qiáng)纖維或長絲的高比強(qiáng)度，該增強(qiáng)纖維或長絲典型地在壓力容器的結(jié)構(gòu)的主力方向上取向。

圖1示出了一種長形壓力容器10，例如在標(biāo)題為“Pressure vessel with damagemitigating system(具有減損系統(tǒng)的壓力容器)”的美國專利號5,476,189中公開的，該專利通過引用結(jié)合在本文中。容器10具有帶有端部14的主體部分12。典型地由鋁構(gòu)成的凸臺16設(shè)置在容器10的一端或兩端，以提供與容器10的內(nèi)部連通的端口。如圖2所示，容器10被構(gòu)成為具有內(nèi)部聚合物襯里20，該襯里20由外部復(fù)合殼體18覆蓋。在這種情況下，“復(fù)合”意味著纖維增強(qiáng)的樹脂基材料，例如長絲纏繞或?qū)訅航Y(jié)構(gòu)。復(fù)合殼體18解決了容器10上的結(jié)構(gòu)載荷。

圖2示出了典型端部14沿著圖1的線2-2截取的局部剖視圖，該端部14包括凸臺16，例如標(biāo)題為“Boss for a filament wound pressure vessel(用于長絲纏繞壓力容器的凸臺)”的美國專利號5,429,845中公開的凸臺16，該專利通過引用結(jié)合在本文中。凸臺16典型地具有頸部21和環(huán)形凸緣22。典型地，殼體18在界面19處與頸部21接合，凸緣22夾在襯里20和殼體18之間。該結(jié)構(gòu)將凸臺16固定到容器10，并且在凸臺16、殼體18和襯里20之間的界面處提供密封。凸緣22的外表面62中的外部環(huán)形凹槽30接納構(gòu)成在襯里20中的互補(bǔ)的外部環(huán)形凸片32。類似地，凸緣22的內(nèi)表面60中的內(nèi)部環(huán)形凹槽34接納構(gòu)成在襯里20中的內(nèi)部環(huán)形凸片38。凹槽30、34和凸片32、38將襯里20固定到凸臺16。

在某些應(yīng)用中，例如用于壓縮天然氣(CNG)燃料器皿的應(yīng)用中，這種相互鎖定的襯里和凸臺結(jié)構(gòu)已被證明是有效的。然而，在高壓(例如700巴)工作中，已經(jīng)注意到與凸臺相鄰的塑料襯里材料的變形導(dǎo)致將塑料襯里20從鍵槽中拉出的一些傾向(即，將凸片32、38從互鎖的凹槽30、34中拉出)。該區(qū)域在高壓應(yīng)用中的變形由襯里20和凸臺16之間的鍵槽中的高壓氣體引起。高壓氣體充滿襯里材料，然后在壓力下降時(shí)排氣。因此，例如，當(dāng)氣體從容器10排出時(shí)，滲入襯里20和凸臺16之間的界面的氣體由此可能具有比容器10中的氣體更高的壓力。結(jié)果，襯里20和凸臺16之間的過壓可能導(dǎo)致將襯里材料擠出鍵槽。另外，凸緣22和襯里20之間的密封至少部分地依賴于襯里20在卷繞于凸緣22周圍時(shí)的張力。當(dāng)襯里20伸展時(shí)，其可能導(dǎo)致張力的損失以及由此在凸臺16和襯里20之間的界面處的泄漏。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本公開描述了一種壓力容器，該壓力容器具有內(nèi)腔，并且包括外殼、匹配于外殼的凸臺和布置在外殼中的內(nèi)部襯里。凸臺包括在所述內(nèi)腔和壓力容器的外部之間延伸的端口；和從端口徑向延伸并且具有外表面和內(nèi)表面的環(huán)形凸緣。內(nèi)部襯里包括與凸緣的外表面相鄰的外部部分；與凸緣的內(nèi)表面相鄰的內(nèi)部部分；和內(nèi)部部分中的通氣口。