一种储氢气瓶的制作方法

1.本实用新型涉及储气瓶领域，特别涉及于一种储氢气瓶。


背景技术：

2.随着人类生活水平的提高，汽车成为人们出行的首选交通工具，然而汽车需要能源为助力才能启动运行，尤其是化石燃料、金属。化石燃料是不可再生资源，它的使用在造就人类文明飞速发展的同时，也造成了很大的环境问题，人对化石燃料的无序开采和低效使用也与化石燃料储量的有限产生了矛盾，如果人类用尽化石燃料，将面临无能源可用的危机。
3.近年来人类在寻找新的可替代能源来化解这一危机，其中就包括氢能源，以氢能源为燃料的氢燃料电池技术就受到很多专家与政府的青睐，采用氢燃料电池发电把反应气体的化学能转化成为电能和热能，采用氢能源发电其能量转化率高、噪音小、发电效能受负载影响小，既节约了能源又高效能，同时还能清洁环境。
4.21世纪人类通过研究将氢燃料电池运用到电动汽车研发制造上，很成功的替代了采用蓄电池发电的电动汽车。随着人类生活水平的不断提高，汽车的需求量越来越多道路堵塞也越来越严重。汽车出行已不再是最便捷最快速的交通工具，越来越多的人类采用电动自行车出行，其成本低易操作。将氢燃料电池运用到电动自行车上已是人类的迫切所需。
5.氢燃料电池对高压储气瓶需求量越来越大，现有高压气瓶仅仅满足了氢燃料电动汽车的需求，其气瓶体积大、重量大、强度低、成本高、气密性不好、无防备设施、危险性高、适用范围受限制等弊端。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种固态储氢合金灌装瓶，用于氢燃料电动自行车上，它体积小，重量轻，强度高、成本低、气密性好、防备设施完善、安全系数高。
7.本实用新型解决这些技术问题，采用的技术方案如下：一种储氢气瓶，包括依次连接的瓶底、瓶体、瓶肩、瓶颈、瓶口，所述瓶底与所述瓶体的连接、所述瓶体与所述瓶肩的连接和所述瓶肩与所述瓶颈的连接均为圆滑过渡连接；所述瓶肩到所述瓶颈的方向上，向所述储氢气瓶的中轴线逐渐收缩靠拢，肩壁逐渐增厚；所述瓶颈到所述瓶口的方向上颈壁逐渐减薄，所述瓶颈的壁厚大于所述瓶体的壁厚。
8.优选地，所述瓶肩的纵截面由第一圆弧与第二圆弧构成，所述瓶颈的纵截面由第三圆弧与第四圆弧构成；所述第一圆弧的一端与所述瓶体的外壁内切，另一端与所述第四圆弧相切；所述第二圆弧的一端与所述瓶体的内壁内切，另一端与所述第三圆弧相切；所述第一圆弧、所述第二圆弧的圆心在所述圆柱体的中空部。
9.优选地，所述第一圆弧的半径大于所述第二圆弧的半径；所述第四圆弧的半径大于所述第三圆弧的半径小于第二圆弧r2的半径。
10.优选地，所述第三圆弧的一端与所述第二圆弧外切，另一端与所述瓶口的内壁外切；所述第四圆弧的一端与所述第一圆弧外切，另一端与所述瓶口的外壁外切。
11.优选地，所述瓶底中心部向与所述瓶体的连接部底壁逐渐增厚，所述瓶底的壁厚大于所述瓶体的壁厚；所述瓶底的内表面向该瓶底的外表面凹陷形成凹面；所述凹面包括第六圆弧与第五圆弧；所述第六圆弧通过所述第五圆弧与所述瓶体的内壁圆滑过渡连接。
12.优选地，所述第六圆弧与所述第五圆弧相内切，所述第六圆弧的半径大于所述第一圆弧的半径，所述第五圆弧的半径等于所述第四圆弧的半径。
13.优选地，所述瓶底的外表面开有锥台凹槽，所述锥台凹槽的直径在所述瓶底的外表面处最大。
14.优选地，所述瓶口的向所述瓶颈的内壁上依次设有第一环形凹槽、第二环形凹槽、内螺纹，所述内螺纹的下端延伸至所述瓶颈的内壁处；所述瓶口的外径为30mm，所述第一环形凹槽的内径为23.3mm或23.5mm、槽深为1.9mm或2.1mm；所述第二环形凹槽7的内径为18.3mm或18.6mm、槽深为3.6mm或3.9mm；所述内螺纹8为m18
×
1.5或m24
×
1.5。
15.优选地，所述第一圆弧r1的圆心在所述瓶体的中轴线上，该第一圆弧r1半径为35mm，所述第二圆弧的半径为20mm，所述第三圆弧的半径为10mm、所述第四圆弧半径为15mm，所述第六圆弧半径为80mm；所述瓶体的壁厚为2mm、外径为70mm～φ81mm；所述锥台凹槽的最大直径为50mm，槽深为2mm。
16.优选地，所述瓶体1为内部中空的圆柱体，所述瓶体的壁厚为2-5mm，外径为70mm或70.8mm；所述瓶底的触地面到所述瓶口的顶端长度为320-520mm；所述气瓶公称容积为0.5l-1.8l、公称压力为8-22mpa、水压耐压为12-33mpa，该气瓶是无缝气瓶，其材质是铝合金材质；所述瓶口2上设置有瓶口阀与快插接口。
17.本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
18.此储氢气瓶为固态储氢合金灌装瓶，在符合国家标准的同时，其设计安全系数高、体积小、重量轻、功能全能满足人们电动自行车出行的需求，该固态储氢合金灌装瓶制造成本低、便于安装，适用范围广便于推行。
附图说明
19.图1为储氢气瓶的剖视图；
20.图2为储氢气瓶的标注示意图；
21.图3为储氢气瓶的俯视图；
22.图4为储氢气瓶的结构示意图。
23.在图中，部件名称与附图标记的对应关系为：
24.1.瓶体、2.瓶口、3.瓶肩、4.瓶颈、5.瓶底、6.第一环形凹槽、7.第二环形凹槽、8.内螺纹、9.锥台凹槽、r1.第一圆弧、r2.第二圆弧、r3.第三圆弧、r4.第四圆弧、r5.第五圆弧、r6.第六圆弧。
具体实施方式
25.在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，
仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义，在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
27.本实用新型实施例1(参照图1)提供一种储氢气瓶，用于以氢燃料电池为驱动力的电动自行车上。该储氢气瓶包括依次连接的瓶底5、瓶体1、瓶肩3、瓶颈4、瓶口2，其中，瓶底5与瓶体1的连接、瓶体1与瓶肩3的连接和瓶肩3与瓶颈4的连接均为圆滑过渡连接；瓶肩3到瓶颈4的方向上，向储氢气瓶的中轴线逐渐收缩靠拢，肩壁逐渐增厚；瓶颈4到瓶口2的方向上颈壁逐渐减薄，瓶颈4的壁厚大于瓶体1的壁厚。此储氢气瓶的设计在符合国家气瓶特别技术规程要求的同时，其瓶肩与瓶颈的设计，减缓了气瓶内外部温度在瓶肩、瓶颈处的传导流通，相比于同容量的储氢瓶其设计轻巧美观，便于安装在电动自行车上，储氢能量同时满足电动自行车的日常出行。
28.本实用新型实施例2(参照图2)提供的储氢气瓶，瓶肩3的纵截面由第一圆弧r1与第二圆弧r2构成，瓶颈4的纵截面由第三圆弧r3与第四圆弧r4构成，瓶颈壁厚大于瓶体壁厚2-4mm优选4mm。第一圆弧r1的一端与瓶体1的外壁内切，另一端与第四圆弧r4相切；第二圆弧r2的一端与瓶体1的内壁内切，另一端与第三圆弧r3相切。
29.第一圆弧r1、第二圆弧r2的圆心在所述圆柱体的中空部，第一圆弧r1半径大于第二圆弧r2半径，第一圆弧r1半径比第二圆弧r2半径长10-20mm，优选12mm、14mm、15mm、18mm，进一步优选15mm。第四圆弧r4的半径大于第三圆弧r3的半径小于第二圆弧r2的半径，第三圆弧r3半径比第四圆弧r4半径小3-5mm，优选5mm。
30.第三圆弧r3一端与第二圆弧r2外切，另一端与瓶口内壁外切；第四圆弧r4一端与第一圆弧r1外切，另一端与瓶口外壁外切；第二圆弧r2另一端与瓶体内壁内切，第一圆弧r1另一端与瓶体外壁内切。
31.第一圆弧r1的圆心在瓶体的中轴线上，该第一圆弧r1的半径为25-40mm，优选35mm，第二圆弧r2的半径为18-28mm，优选20mm，所述第三圆弧r3的半径为5-15mm，优选为10mm、所述第四圆弧r4半径为10-20mm，优选13mm、15mm、18mm，进一步优选15mm。进一步第一圆弧r1半径与瓶体外壁半径相等，瓶肩外表面是由第一圆弧r1弧绕空心圆柱体轴向旋转形成的半球面。第二圆弧r2半径具体是以瓶体内壁为起点到瓶体中心轴的距离，瓶肩内表面是由第二圆弧r2向外绕空心圆柱体轴向旋转形成。
32.本实用新型实施例3(参照图2与图3)瓶底的中心部到瓶底与瓶体的连接部其底壁逐渐增厚，瓶底5底壁厚大于瓶体壁厚。瓶底内表面向瓶底外表面凹陷形成凹面，进一步的凹面由第六圆弧r6与第五圆弧r5构成，第六圆弧r6通过第五圆弧r5与瓶体内壁圆滑过渡连接构成为碟形底，该碟形底相同受力，碟形壁厚比椭圆形壁厚要大些。第五圆弧r5半径为
10-20mm的弧形优选15mm，第六圆弧r6弯曲半径为75-85mm，优选78mm、80mm、83mm，进一步优选80mm。
33.为了提升瓶子的承受力使瓶子站立时更稳定，在瓶底5的外表向该瓶底内表面的方向上开有锥台凹槽，该锥台凹槽开口直径为φ45-60mm，优选φ50mm，深度为1-2.5mm，优选2mm，锥台凹槽的底部到凹面中心点的厚度大于瓶体1的壁厚1-3mm优选3mm。
34.本实用新型实施例4(参照图2与图3)瓶口端面向瓶颈方向开有第一环形凹槽6、第二环形凹槽7、内螺纹8，内螺纹8的下端延伸至瓶颈4的内壁处，瓶口2内壁呈阶梯状便于安装密封阀门装置。内螺纹为m16
×
1.5-m24
×
1.5的螺纹，优选m18
×
1.5或m24
×
1.5。瓶口2外径为φ28-φ36mm，优选30mm、32mm、34mm，进一步优选30mm，第一环形凹槽6内径为φ21-φ29.5mm，优选23.3mm、23.5mm、23.7mm、24.5mm、24.8mm、25mm、26mm、27mm、28.3mm，进一步优选23.3mm，高为1.9-2.1mm；第二环形凹槽7内径为φ16.3-φ24.6mm，优选18.3mm、18.6mm、19.0mm、19.3mm、19.6mm、23.3mm，进一步优选18.3mm，高为3.6-4.1mm，优选3.6mm，其瓶口的设计能够使配套的密封阀门更好更安全的适用于该气瓶上。
35.瓶体1设计为空心圆柱体，圆柱体外观呈轴对称无形状变化，应力分布也更均匀，承载力更高，圆筒形压力容器制造起来比较方便，质量也容易得到保障，工艺内件易于安排装拆。瓶体1壁厚2-5mm，瓶体1的外径尺寸为φ60-φ85mm的，优选为φ65mm、φ70mm、φ70.8mm、φ72mm、φ75mm、φ80mm、φ81mm，进一步优选为φ70mm。该储氢气瓶是密封容器，高为320-520mm，优选305mm、335mm、355mm、370mm、385mm、390mm、400mm、415mm、430mm、445mm、460mm，进一步优选为370mm，经测试该气瓶公称容积为0.5l-1.8l优选1l，公称压力为8-22mpa优选15mpa、20mpa，水压耐压为12-33mpa。因为储氢气瓶进行充气的周期可能较长，而氢气在高压下又具有很强的渗透性，所以氢气储罐内衬材料要有良好的阻隔功能，以保证大部分的气体能够储存于容器中。而铝合金材料与氢气有良好的相容性和抗腐蚀性能，其密度低、强度高能够在保障强度的前提下使气瓶更加轻便，同时其还拥有很好的导热性能，在遇到意外事故发生燃烧时通过将热量传递到阀门的易熔合金塞处，在高热条件下使其熔化安全泄压防止爆炸，所以该储氢气瓶优选6061铝合金制成的无缝气瓶。
36.瓶口2上设置有阀门装置、压力表、传感器。阀门装置上设有与瓶口圆管内螺纹配套的外螺纹，阀门装置材料符合相应标准的规定，所用材料既不与瓶内盛装气体发生化学反应，也不影响气体的质量，出气口的结构，有效地防止气体错装、错用。阀门装置包括瓶口阀、压力泄放装置、紧急切断装置与液位计、限位装置、快插接头；瓶口阀上设置有外螺纹，瓶口阀采用无油阻燃的密封材料，压力泄放装置、紧急切断装置、快插接头、液位计、限位装置也可直接设置在瓶口阀上；压力泄放装置为爆破片或安全阀，当气瓶压力超过设定值，时自动泄压装置就会自动泄压，保证气瓶在安全的工作压力范围之内。紧急切断装置为旋拧开关。传感器包括压力传感器、温度传感器与碰撞传感器。
37.无缝气瓶上还设置有防震装置、报警装置，控制装置；防震装置为防震圈，防震圈至少需设置两条当自行车发生碰撞或跌倒后减缓冲击力保护气瓶。当气瓶在工作时，报警装置设置有相应的防护值，当其检测到各传感器或其它装置的检测值超过防护值时，该报警装置就会报警，同时控制装置就会紧急传递信息给各种安全设施，安全设施及时断开或关闭，使氢燃料电池自行车车处于安全状态。
38.瓶口阀上还设置有瓶帽，因为瓶口阀大都是用铜合金制成的，结构比瓶体细小，突
出旋在瓶口上面最易受到机械损伤或外来的冲击，所以在瓶口阀上设置了用抗撞击材料制成的瓶帽，即保护了瓶口阀又防止灰尘或油脂类物质的沾染和侵入。
39.根据国家气瓶特别技术规程要求，气瓶上还需设有钢印标记、警示标签、用于气瓶身份认证的身份识别标识；身份识别标识为二维码或射频识别rfid，rfid是radio frequency identification的缩写。
40.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。