一种纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构的制作方法

1.本发明涉及氢气高压存储技术领域，具体涉及一种纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构。


背景技术：

2.氢能源被世界上许多科学家称为“21世纪终极能源”，但开发利用却长时期卡壳在“储运难”这个“世界瓶颈”上。尽管储氢容器经过i型(钢瓶)、ii型(钢瓶缠绕)、iii型(铝合金内胆碳纤维缠绕瓶)、iv型(塑料内胆碳纤维缠绕瓶)储氢容器制备的不断创新进步，有力地推动着人们开发利用氢能源和氢气高压储存运输向前发展。现有技术的储氢结构在使用过程中随着承载压力增加其密封性能显著降低，并可能导致气体泄漏，从而无法满足密封要求，因此还存在一定使用局限性。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构，在能够确保储氢瓶具备足够承载压力的同时，还能有效保证其密封性能以防止氢气的泄漏。
4.本发明采用的技术方案是：一种纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构，包括内胆瓶体，所述内胆瓶体上端设有瓶口，所述瓶口设有瓶口密封组件；所述瓶口密封组件包括压盖封头、气道芯管和增压盖；所述压盖封头下端套设在瓶口上并与瓶口外周面螺纹配合，压盖封头上端设有阀门连接口；所述气道芯管插入瓶口并与瓶口内壁螺纹配合，气道芯管上端与阀门连接口连通；所述增压盖套设在压盖封头下端并与压盖封头外周面螺纹配合，所述增压盖下端与内胆瓶体上端外表面相抵。
5.本技术方案中，用于存储氢气的内胆瓶体通过在其上端的瓶口设置瓶口密封组件确保整个瓶体的密封性；瓶口密封组件的气道芯管和压盖封头完成安装后可将瓶口紧紧固裹在气道芯管和压盖封头之间，设置在压盖封头上的阀门连接口用于连接阀门管路结构；由于压盖封头上还安装有增压盖；通过气道内心芯、压盖封头和增压盖相结合能够将瓶口由内外、上下两个三层封件沿纵向、横向对瓶口叠加固锁，合力形成对瓶口轴向和径向压力的全方位有效防护；有效保证高压储氢瓶瓶口的密闭性安全可靠，无气体泄漏；从根本上解决了高压气瓶封口不严、跑、冒、渗、漏的安全隐患。
6.进一步地，所述瓶口内周壁与气道芯管外周面之间的螺接面上涂覆有焊接密封胶形成第一密封层。
7.进一步地，所述瓶口外周面与压盖封头内周壁之间的螺接面上涂覆有焊接密封胶形成第二密封层。
8.进一步地，所述气道芯管外周对应瓶口上端设有与瓶口上端面相抵的端面密封部，所述压盖封头内周壁设有环绕端面密封部布置的密封胶槽，密封胶槽内填充有焊接密封胶。
9.进一步地，所述增压盖与压盖封头之间的螺接面上涂覆有焊接密封胶形成第三密封层。
10.进一步地，所述内胆瓶体上端与瓶口之间设有由内胆瓶体向瓶口过渡的圆角瓶肩，所述增压盖下端设有与圆角瓶肩相抵的瓶肩抵靠部。
11.进一步地，所述内胆瓶体下端设有向内胆瓶体底部过渡的圆角瓶底，所述圆角瓶底最低位置设有复合瓶定位柱，复合瓶定位柱上套有尾部增强托。
12.进一步地，所述尾部增强托上端具有与圆角瓶底表面相抵的尾端抵靠部。
13.进一步地，所述内胆瓶体、尾部增强托和增压盖外周面均匀缠绕有纤维增强复合层。
14.进一步地，所述内胆瓶体和瓶口采用高密度聚乙烯或尼龙一体成型制作。
15.本发明的有益效果是：本发明能够确保用于存储氢气的内胆高压储氢瓶具备足够承载压力的同时还能有效保证其密封性能；通过瓶口密封组件合力形成对瓶口轴向和径向压力的全方位有效防护；有效保证高压储氢瓶瓶口的密闭性安全可靠，从而防止介质泄漏；有效解决现有技术塑料内胆高压储氢瓶在使用过程中随着承载压力增加其密封性能降低的技术问题；具有较高的实用价值和推广价值。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
17.图1为本发明实施例提供的纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构的内胆瓶体结构图。
18.图2为本发明实施例提供的纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构的瓶口密封组件结构图1。
19.图3为本发明实施例提供的纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构的瓶口密封组件结构图1。
20.图4为本发明实施例提供的纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构的内胆瓶体底部结构图。
21.附图标记：内胆瓶体100、瓶口110、圆角瓶肩120、圆角瓶底130、压盖封头200、密封胶槽210、气道芯管300、端面密封部310、增压盖400、瓶肩抵靠部410、复合瓶定位柱500、尾部增强托600、尾端抵靠部700、纤维增强复合层800。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
23.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
24.如图1至图4所示，本发明具体实施例提供了一种纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结
构，包括内胆瓶体100，所述内胆瓶体100上端设有瓶口110，所述瓶口110设有瓶口密封组件；用于存储氢气的内胆瓶体100通过在其上端的瓶口110设置瓶口密封组件确保整个瓶体的密封性，从而解决高压气瓶封口不严、跑、冒、渗、漏等安全隐患。
25.如图1至图4所示，本实施例中的瓶口密封组件包括压盖封头200、气道芯管300和增压盖400；所述压盖封头200下端套设在瓶口110上并与瓶口110外周面螺纹配合，压盖封头200上端设有阀门连接口；所述气道芯管300插入瓶口110并与瓶口110内壁螺纹配合，气道芯管300上端与阀门连接口连通；所述增压盖400套设在压盖封头200下端并与压盖封头200外周面螺纹配合，所述增压盖400下端与内胆瓶体100上端外表面相抵。通过上述设置，瓶口密封组件的气道芯管300和压盖封头200完成安装后可将瓶口110紧紧固裹在气道芯管300和压盖封头200之间，设置在压盖封头200上的阀门连接口用于连接阀门管路结构；由于压盖封头200上还安装有增压盖400；通过气道内心芯、压盖封头200和增压盖400相结合能够将瓶口110由内外、上下两个三层封件沿纵向、横向对瓶口110叠加固锁，合力形成对瓶口110轴向和径向压力的全方位有效防护；有效保证高压储氢瓶瓶口110的密闭性安全可靠，无气体泄漏。在实际安装应用中，气道芯管300与瓶口110内壁紧密旋压，瓶口110内壁至少设置13道螺纹使之与气道芯管300实现紧密的螺纹配合。同理，压盖封头200也通过螺纹旋接的方式与瓶口110紧密配合，可以有效阻止瓶口110在受力过程中与接触面产生相对移位，即可有效增强塑料瓶口110结构体承受压力强度；气道芯管300和压盖封头200均采用金属材质制作。
26.如图1至图4所示，为了避免瓶口110内壁和外壁与气道芯管300和螺纹封套之间产生间隙，本实施例瓶口110内周壁与气道芯管300外周面之间的螺接面上涂覆有焊接密封胶形成第一密封层。与此同时，瓶口110外周面与压盖封头200内周壁之间的螺接面上涂覆有焊接密封胶形成第二密封层。第一密封层和第二密封层能够严密密封气道芯管300外壁、瓶口110内外壁和压盖封头200内壁，焊接密封胶能够严密密封压盖封头200、瓶口110和气道芯管300，安装更加牢固，使得内胆瓶体100不会因注入高压气体产生的强大压力产生分离使气体渗出；防止瓶口110受压后瓶口110壁与气道芯管300或压盖封头200金属封件的分离、撕裂、脱头或破碎，解决了高压容器瓶口110泄气的安全隐患。
27.如图1至图4所示，由于气道芯管300位于压盖封头200内，为了提高气道芯管300与压盖封头200之间的密封性，本实施例在气道芯管300外周对应瓶口110上端设有与瓶口110上端面相抵的端面密封部310，所述压盖封头200内周壁设有环绕端面密封部310布置的密封胶槽210，密封胶槽210内填充有焊接密封胶。这样，密封胶槽210内浇注液体密封焊接胶后，可填充气道芯管300与压盖封头200内壁之间的间隙，当密封胶层固化后会形成一个适配的密封胶垫，相当于在端面密封部310外周嵌装适配的密封胶圈，有利于提高密封性。构成密封胶端后能够有效限制密封瓶口110在高压下螺纹内滑移，密封胶垫与压盖封头200紧密贴合密封，如此可有效增强瓶口110结构和压盖封头200之间接触面的密封性能。
28.如图1至图4所示，本实施例还在增压盖400与压盖封头200之间的螺接面上涂覆有焊接密封胶形成第三密封层。增压盖400能够紧密安装在压盖封头200下端，使得增压盖400安装更加牢固，利用焊接密封胶填充增压盖400与压盖封头200外周之间的间隙，提高密封性能；并且内胆瓶体100上端与瓶口110之间设有由内胆瓶体100向瓶口110过渡的圆角瓶肩120，所述增压盖400下端设有与圆角瓶肩120相抵的瓶肩抵靠部410。这样，瓶肩抵靠部410
可与圆角瓶肩120构成紧密面接触，起到抗击轴向压力的作用，从而防止瓶口110位置在高压下爆裂；增压盖400优先采用金属材料制成。
29.如图1至图4所示，为了避免内胆瓶体100因压力产生变形，所述内胆瓶体100下端设有向内胆瓶体100底部过渡的圆角瓶底130，所述圆角瓶底130最低位置设有复合瓶定位柱500，复合瓶定位柱500上套有尾部增强托600。尾部增强托600能够与复合瓶定位柱500插接配合，所述尾部增强托600上端具有与圆角瓶底130表面相抵的尾端抵靠部700。这样，当瓶内压力增大压力时，尾部增强托600能够对内胆瓶体100构成防护，提供一定的反向力，确保内胆瓶体100不会发生变形。
30.如图1至图4所示，在实际应用中，内胆瓶体100和瓶口110采用高密度聚乙烯或尼龙一体成型制作，可采用拉伸成型工艺制作，采用塑料储气瓶与传统气瓶相比，具有质量轻、相同体积下储气质量大的优点；为了提高内胆瓶体100承压性能，本实施例在内胆瓶体100、尾部增强托600和增压盖400外周面均匀缠绕有纤维增强复合层800。缠绕在内胆瓶体100上的纤维增强复合层800，可增强内胆瓶体100对内部压力的承受能力，增压盖400上缠绕纤维增强复合层800后，可起到抗击轴向压力的作用，增加瓶体在高压下的防爆性能；尾部增强托600上缠绕纤维增强复合层800可使塑料储氢瓶尾部承压值进一步增加。纤维增强复合层800在缠绕前可置于浸润剂中浸润，增加纤维丝径黏粘面积，强化纤维刚性。在缠绕时，可根据复合高压储氢气瓶的耐压要求设置不同的缠绕层数、叠加复合增强，使不同厚度纤维增强复合层800能够承受不同气压强度，制备满足不同压力需求的应用产品。
31.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。