帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶及其加工方法

2023-07-21 02:02:06

專利名稱：帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶及其加工方法
技術領域：
本發明涉及一種帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶及其加工方法，屬於機械製造 領域。
背景技術：
隨著氫能源的廣泛應用，特別是氫氣燃機汽車和以氫氣為動力的燃料電池汽車技 術日趨大規模商業應用，對儲氫容器綜合性能的要求也越來越高。人們使用的儲氫氣瓶以 鋼瓶為主，但這種容器安全性能和重量存在很大缺陷。為了提高容器的承載能力，並減輕質量，出現了金屬內膽纖維纏繞結構的儲氫容 器，金屬內膽材料通常是鋁合金，其內膽不承擔載荷，僅僅是為防止氫氣洩露，對氫氣起密 封作用。由於內膽材料為鋁合金材料，而氣瓶成型後不對瓶口做任何處理，導致氣瓶採用 瓶口固定的方式安裝在汽車上時，鋁質材料和鋼質材料的固定裝置直接接觸，氣瓶的瓶口 會被破壞，給氣瓶使用帶來安全隱患。

發明內容
本發明的目的在於解決上述氣瓶安裝時對瓶口的破壞，避免產生安全隱患；本發明的另一個目的在於解決纏繞層、內膽、瓶口保護裝置之間的有效結合，避免 氣瓶充氣後壓力升高產生安全隱患；本發明的再一個目的是提供一種製造更方便的帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣 瓶的加工方法。為了解決上述技術問題，本發明提供一種帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶及其 加工方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現一種帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，包括圓筒形的氣瓶內膽本體，設置在所 述內膽本體兩端的半球形封頭，及位於所述封頭的端部的瓶口，以及繞設於所述內膽本體 和封頭外側的纏繞層，其中，所述瓶口上設置有瓶口保護裝置，所述瓶口保護裝置的主體設 置在瓶口的四周，所述主體後端環繞設置有溝槽，所述主體前端正面中心位置設置有開口， 且開口與瓶口在同一軸線上，所述開口直徑小於瓶口的直徑，所述開口端部設置有臺階，所 述溝槽外徑大於所述主體外徑，所述纏繞層嵌入所述溝槽中。進一步地，上述帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，其中所述瓶口保護裝置材料 採用不鏽鋼。更進一步地，上述帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，其中所述纏繞層是由碳纖 維、玻璃纖維或者兩者的混合纖維組成。更進一步地，上述帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，其中溝槽至少為三道，且均 勻分布在所述主體上。
本發明還揭示了一種上述帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶的加工方法，包括如 下步驟第一，成型步驟，用卡爪卡緊鋁合金管材坯料，對所述鋁合金管材坯料進行預熱後 進行旋壓收口，製造出需要的瓶口形狀；第二，加工步驟，在瓶口保護裝置前端正面加工出開口，用數控車床在開口端部加 工出臺階，在瓶口保護裝置後端加工出溝槽；第三，固定步驟，採用鉚接的方式，將瓶口保護裝置固定在瓶口上；第四，纏繞步驟，用纖維溼法纏繞工藝進行碳纖維複合材料的製作，並對氣瓶進行 纏繞，纏繞層的前端嵌入溝槽中；第五，固化步驟，將纏繞成型的瓶體放入固化爐進行固化；第六，自緊步驟，對固化後的氣瓶進行自緊工藝，在氣瓶中充以壓力，使纏繞層、內 膽、瓶口保護裝置達到有機結合。進一步地，上述帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶的加工方法步驟六中所述壓力 為 58 62MPa。本發明的有益效果主要體現在提供了一種帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶及 其加工方法，解決了現有技術中高壓儲氫氣氣瓶安裝時對瓶口的破壞，使纏繞層、內膽、瓶 口保護裝置之間的有效結合，氣瓶受力時為整體受力，不會產生個體受力，避免了氣瓶充氣 後壓力升高產生安全隱患。


下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明圖1 瓶口保護裝置的結構示意簡圖。圖2 帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶前端結構示意簡圖。圖中各附圖標記的含義見下表
具體實施例方式下面結合圖1、圖2對本發明進行詳細說明本發明提供了一種帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，包括圓筒形的氣瓶內膽本 體1，所述內膽本體1的兩端為半球形的封頭，封頭的端部開設瓶口 3，有一纏繞層繞設於所 述內膽本體和封頭外側。所述瓶口 3上設置有瓶口保護裝置4，所述瓶口保護裝置4的主體41設置在瓶口 3的四周，所述主體41後端上設置有一圈溝槽42，所述主體41前端中心位 置設置有開口 43，且開口 43與瓶口 3在同一軸線上，所述開口 43直徑小於瓶口 3的直徑， 所述開口 43端部設置有臺階44，所述溝槽42外徑大於所述主體41外徑，所述纏繞層2嵌 入所述溝槽42中。所述瓶口保護裝置4材料採用不鏽鋼。所述纏繞層2是由碳纖維、玻璃纖維或者 兩者的混合纖維組成。所述溝槽42至少為三道，且均勻分布在所述主體41上。由於氣瓶 上設置了氣瓶保護裝置4，有效的解決了現有技術中高壓儲氫氣氣瓶安裝時對瓶口的破壞。下面介紹下所述帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶的加工方法，包括如下步驟第一，成型步驟，用卡爪卡緊鋁合金管材坯料，對所述鋁合金管材坯料進行預熱後 進行旋壓收口，製造出需要的瓶口形狀；第二，加工步驟，在瓶口保護裝置4前端加工出開口 43，用數控車床在開口 43端部 加工出臺階44，在瓶口保護裝置4後端加工出溝槽42 ；第三，固定步驟，採用鉚接的方式，將瓶口保護裝置4固定在瓶口 3上；第四，纏繞步驟，用纖維溼法纏繞工藝進行碳纖維複合材料的製作，並對氣瓶進行 纏繞，纏繞層2的前端嵌入溝槽42中；第五，固化步驟，將纏繞成型的瓶體放入固化爐進行固化；第六，自緊步驟，對固化後的氣瓶進行自緊工藝，在氣瓶中充以壓力，使纏繞層、內 膽、瓶口保護裝置達到有機結合。由於旋壓收口以及纖維溼法纏繞工藝目前在氣瓶製造工藝中已經非常普遍，因此 在此不再進一步贅述。本優選實施例中所述步驟六中壓力為60MPa，使纏繞層、內膽、瓶口保護裝置之間 的有效結合，氣瓶受力時為整體受力，不會產生個體受力，避免了氣瓶充氣後壓力升高產生 安全隱患。本發明尚有多種具體的實施方式，凡採用等同替換或者等效變換而形成的所有技 術方案，均落在本發明要求保護的範圍之內。
權利要求
一種帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，包括圓筒形的氣瓶內膽本體(1)，設置在所述內膽本體(1)兩端的半球形封頭，及位於所述封頭的端部的瓶口(3)，以及繞設於所述內膽本體(1)和封頭外側的纏繞層(2)，其特徵在於所述瓶口(3)上設置有瓶口保護裝置(4)，所述瓶口保護裝置(4)的主體(41)設置在瓶口(3)的四周，所述主體(41)後端環繞設置有溝槽(42)，所述主體(41)前端正面中心位置設置有開口(43)，且開口(43)與瓶口(3)在同一軸線上，所述開口(43)直徑小於瓶口(3)的直徑，所述開口(43)端部設置有臺階(44)，所述溝槽(42)外徑大於所述主體(41)外徑，所述纏繞層(2)嵌入所述溝槽(42)中。
2.根據權利要求1所述的帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，其特徵在於所述瓶口 保護裝置(4)材料採用不鏽鋼。
3.根據權利要求2所述的帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，其特徵在於所述溝槽(42)至少為三道，且均勻分布在所述主體(41)上。
4.根據權利要求2所述的帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，其特徵在於所述纏繞 層(2)是由碳纖維、玻璃纖維或者兩者的混合纖維組成。
5.權利要求1所述帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶的加工方法，其特徵在於包括 如下步驟第一，成型步驟，用卡爪卡緊鋁合金管材坯料，對所述鋁合金管材坯料進行預熱後進行 旋壓收口，製造出需要的瓶口形狀；第二，加工步驟，在瓶口保護裝置(4)前端正面加工出開口(43)，用數控車床在開口(43)端部加工出臺階(44)，在瓶口保護裝置(4)後端加工出溝槽(42)；第三，固定步驟，採用鉚接的方式，將瓶口保護裝置(4)固定在瓶口(3)上； 第四，纏繞步驟，用纖維溼法纏繞工藝進行碳纖維複合材料的製作，並對氣瓶進行纏 繞，纏繞層(2)的前端嵌入溝槽(42)中；第五，固化步驟，將纏繞成型的瓶體放入固化爐進行固化；第六，自緊步驟，對固化後的氣瓶進行自緊工藝，在氣瓶中充以壓力，使纏繞層、內膽、 瓶口保護裝置達到有機結合。
6.如權利要求5所述的帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶的加工方法，其特徵在於 所述步驟六中壓力為58 62MPa。
全文摘要
本發明提供了一種帶有瓶口保護裝置的高壓儲氫氣瓶，包括圓筒形的氣瓶內膽本體、封頭、瓶口、纏繞層，其中，所述瓶口上設置有瓶口保護裝置，所述瓶口保護裝置的主體設置在瓶口的四周，所述主體後端環繞設置有溝槽，所述主體前端正面中心位置與瓶口在同一軸線上設置有直徑小於瓶口的開口，所述開口端部設置有臺階，所述溝槽外徑大於所述主體外徑，所述纏繞層嵌入所述溝槽中。本發明有益效果在於解決了現有技術中高壓儲氫氣氣瓶安裝時對瓶口的破壞，使纏繞層、內膽、瓶口保護裝置之間的有效結合，氣瓶受力時為整體受力，不會產生個體受力，避免了氣瓶充氣後壓力升高產生安全隱患。
文檔編號F17C13/00GK101881371SQ20101021004
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月25日 優先權日2010年6月25日
發明者宮麗麗, 左吏峰, 張宏, 武孟獻, 王駿 申請人:中材科技(蘇州)有限公司