复合材料气瓶及复合材料气瓶监控装置的制作方法

1.本实用新型涉及气体容器技术领域，具体涉及一种复合材料气瓶及复合材料气瓶监控装置。


背景技术：

2.全塑复合材料气瓶轻量化效果显著，受限于密封问题，现有阀座及阀体需采用金属材质，复合材料气瓶的内胆与金属材质的阀座处理密封时，由于两者的机械性能及热膨胀系数存在较大的差异，导致密封一直成为该类气瓶的一个显著问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供一种复合材料气瓶及复合材料气瓶监控装置。通过在阀座周向包覆一层高分子树脂材质的密封套，使其与材质相近的内胆固定连接，两者的机械性能及热膨胀系数相近，从而解决现有技术中的密封问题。
4.本实用新型提供的复合材料气瓶包括：内胆，所述内胆内设置有容纳腔，所述内胆包括相对设置的第一端与第二端，所述内胆的第一端开设有与所述容纳腔连通的出气口；阀座，所述阀座贯穿开设有安装口；密封套，所述密封套套设所述阀座，并嵌设至所述出气口，所述安装口连通所述容纳腔，所述密封套与所述内胆固定连接；高压阀，所述高压阀嵌设至所述安装口内；复合材料外壳，所述复合材料外壳包覆所述内胆外壁，并与所述密封套的周向抵接；凸起，所述凸起与所述内胆的第二端固定连接，且所述凸起贯穿所述复合材料外壳。
5.可选地，所述复合材料气瓶还包括：供气管路，所述供气管路连通所述容纳腔，所述供气管路上安装有电动阀；压力传感器，所述压力传感器安装于所述供气管路上；温度传感器，所述温度传感器安装于所述容纳腔内。
6.可选地，所述复合材料气瓶还包括：rfid标签，所述rfid标签的输入端与所述压力传感器的输出端以及所述温度传感器的输出端通信连接。
7.可选地，所述高压阀包括：阀体，所述阀体嵌设至所述安装口内；密封圈，所述密封圈与所述阀体朝向所述容纳腔的一端固定连接。
8.可选地，所述复合材料外壳包括：纤维增强结构层，所述纤维增强结构层包覆所述内胆外壁；纤维增强保护层，所述纤维增强保护层包覆所述纤维增强结构层。
9.可选地，所述内胆与所述纤维增强结构层之间设置有过渡层，所述内胆与所述纤维增强结构层通过所述过渡层粘结连接。
10.可选地，所述复合材料外壳还包括：泡沫保护层，所述泡沫保护层包覆所述纤维增强保护层。
11.可选地，所述泡沫保护层与所述纤维增强保护层胶结连接。
12.本实用新型还提供一种复合材料气瓶监控装置，包括控制器和显示屏，所述显示屏的输入端与所述控制器的输出端通信连接，还包括上述设置有压力传感器和温度传感器
的复合材料气瓶，所述复合材料气瓶的压力传感器的输出端和温度传感器的输出端分别与所述控制器的输入端通信连接。
13.可选地，所述复合材料气瓶监控装置还包括：报警器，所述报警器的输入端与所述控制器的输出端通信连接。
14.本实用新型提供的以上技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果：
15.采用本实用新型复合材料气瓶及复合材料气瓶监控装置，高分子材料制成的内胆不再与金属材质的阀座直接接触连接，而是与同样由高分子材料制成的密封套直接接触连接，二者材质相近、机械性能及热膨胀系数相似，因此，在同等环境下，二者的变化近乎同步，从而能够始终保持紧密连接，进而有效提升复合材料气瓶整体的密封性能。
附图说明
16.图1为本实用新型一个实施例所述的复合材料气瓶的示意图；
17.图2为图1所示复合材料气瓶的局部放大图。
18.附图标记：
19.1：内胆；2：阀座；3：密封套；4：高压阀；41：阀体；42：密封圈；5：复合材料外壳；51：纤维增强结构层；52：纤维增强保护层；53：泡沫保护层；6：凸起；7：容纳腔；8：供气管路；9：压力传感器；10：温度传感器；11：电动阀；12：rfid标签。
具体实施方式
20.下面将结合附图进一步说明本实用新型实施例。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必需具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
21.图1为本实用新型一个实施例所述的复合材料气瓶的示意图；图2为图1所示复合材料气瓶的局部放大图。
22.如图1、图2所示，所述复合材料气瓶包括内胆1、阀座2、密封套3、高压阀4、复合材料外壳5和凸起6。
23.所述内胆1内设置有容纳腔7，所述内胆1包括相对设置的第一端与第二端，所述内胆1的第一端开设有与所述容纳腔7连通的出气口；所述阀座2贯穿开设有安装口；所述密封套3套设所述阀座2，并嵌设至所述出气口，所述安装口连通所述容纳腔7，所述密封套3与所述内胆1固定连接；所述高压阀4嵌设至所述安装口内；所述复合材料外壳5包覆所述内胆1外壁，并与所述密封套3的周向抵接；所述凸起6与所述内胆1的第二端固定连接，且所述凸起6贯穿所述复合材料外壳5。
24.使用时，在所述阀座2的外壁套设所述密封套3，并将套设有所述阀座2的所述密封套3嵌设至所述内胆1的出气口，并与所述内胆1固定连接，使得高分子材料制成的所述内胆1不再与金属材质的所述阀座2直接接触连接，而是与同样由高分子材料制成的所述密封套3直接接触连接，所述内胆1与所述密封套3的材质相近，二者的机械性能及热膨胀系数相
似，因此，在同等环境下，二者的变化近乎同步，从而能够始终保持紧密连接。套设有所述阀座2的所述密封套3嵌设至所述内胆1的出气口后，将所述高压阀4嵌设至所述阀座2的安装口内，实现对所述安装口的密封。所述凸起6起到支撑作用，使得所述内胆1的相对两端可以分别固定于工装上，进而使得所述内胆1可以相对于工装旋转，以便在所述内胆1外壁缠绕纤维增强结构层51，也即所述复合材料外壳5的一部分。
25.采用本实用新型复合材料气瓶，高分子材料制成的所述内胆1不再与金属材质的所述阀座2直接接触连接，而是与同样由高分子材料制成的所述密封套3直接接触连接，二者材质相近、机械性能及热膨胀系数相似，因此，在同等环境下，二者的变化近乎同步，从而能够始终保持紧密连接，进而有效提升所述复合材料气瓶整体的密封性能。
26.在本实施例中，所述内胆1的第一端即图1中所述内胆1的上端，所述内胆1的第二端即图1中所述内胆1的下端，所述复合材料外壳5包覆图1中所述内胆1的外壁，所述内胆1下端对应轴心的位置连接有所述凸起6，在本实施例中，所述凸起6与所述内胆1一体成型，所述凸起6贯穿所述复合材料外壳5，且背向所述容纳腔7延伸一段距离，以便安装至工装上进行旋转。如图2所示，所述内胆1上端的轴心处贯穿开设有所述出气口，套设有所述阀座2的所述密封套3嵌设至所述出气口，并与所述内胆1焊接连接，露出所述内胆1部分的所述密封套3与包覆所述内胆1的所述复合材料外壳5抵接。为了增大所述密封套3与所述内胆1的接触面积，提升连接稳定性，所述出气口处的所述内胆1朝向所述容纳腔7方向弯折形成斜面，所述密封套3同样在对应位置设置匹配斜面，二者焊接连接。套设有所述阀座2的所述密封套3嵌设至所述出气口后，所述阀座2上贯穿开设的所述安装口连通所述容纳腔，与所述安装口匹配的所述高压阀4嵌设至所述安装口。在本实施例中，所述阀座2与所述密封套3一体注塑成型，根据实际应用情况，二者也可采用其他方式固定连接，所述出气口、所述密封套3、所述阀座2及所述高压阀4的具体形状尺寸均可以调整，只要相互之间匹配，使得所述内胆1与所述密封套3之间、所述密封套3与所述阀座2之间，以及所述阀座2与所述高压阀4之间紧密贴合，能够保证气瓶整体的密封性能即可。
27.可选地，所述复合材料气瓶还包括供气管路8、压力传感器9和温度传感器10。所述供气管路8连通所述容纳腔7，所述供气管路8上安装有电动阀11；所述压力传感器9安装于所述供气管路8上；所述温度传感器10安装于所述容纳腔7内。此种设置，能够实时监测所述复合材料气瓶内的压力和温度，避免发生超压、泄露、超温等危险。
28.在本实施例中，如图2所示，所述供气管路8贯穿所述高压阀4，并延伸连通所述容纳腔7，所述供气管路8上安装有所述电动阀11，开启所述电动阀11，即可实现向所述容纳腔7内灌输气体或将所述容纳腔7内的气体排出。所述压力传感器9安装于所述供气管路8上，用于监测所述供气管路8内气体的压力，也即所述容纳腔7内气体的压力，所述温度传感器10安装于所述容纳腔7内，用于监测所述容纳腔7内的温度，所述压力传感器9将监测到的压力数据实时传输至外部的服务器，所述温度传感器10将监测到的温度数据实时传输至外部的服务器，则工作人员即可实时获取所述复合材料气瓶内的压力和温度，以便在压力或温度出现异常时采取相应措施。
29.可选地，所述复合材料气瓶还包括rfid标签12，所述rfid标签12的输入端与所述压力传感器9的输出端以及所述温度传感器10的输出端通信连接。智能rfid技术成本低、功耗低、可无源无线进行信息传递，有利于数据的稳定传输。
30.在本实施例中，如图2所示，所述rfid标签12设置于所述高压阀4露出所述内胆1的一端，并分别与所述压力传感器9和所述温度传感器10有线连接。使用时，在距离所述复合材料气瓶5-10m的范围内安装与所述rfid标签12相适配的rfid阅读器，且rfid阅读器与外部服务器通信连接，所述压力传感器9实时将监测的压力数据传输至所述rfid标签12，所述温度传感器10实时将监测的温度数据传输至所述rfid标签12，所述rfid标签12在rfid阅读器的感应范围内，则将压力数据和温度数据实时传输至rfid阅读器，再由rfid阅读器实时传输至外部服务器，供工作人员监控。根据实际应用情况，所述rfid标签12的具体设置位置可以调整。
31.可选地，所述高压阀4包括阀体41和密封圈42。所述阀体41嵌设至所述安装口内；所述密封圈42与所述阀体41朝向所述容纳腔7的一端固定连接。此种设置，有利于借助所述密封圈42提升所述高压阀4与所述阀座2之间的密封性能。
32.在本实施例中，如图2所示，所述阀体41包括水平段及与所述水平段垂直连接的竖直段，所述密封圈42与所述竖直段朝向所述容纳腔7的一端，也即与图2中所述竖直段的下端端部固定连接，所述密封圈42与所述竖直段的大部分嵌入所述阀座2上贯穿开设的所述安装口内，并与所述阀座2的内壁紧密抵接，所述水平段露出所述安装口。在本实施例中，所述供气管路8分别贯穿所述阀体41及所述密封圈42，实现与所述容纳腔7连通，所述rfid标签12安装于所述水平段上。
33.可选地，所述复合材料外壳5包括纤维增强结构层51和纤维增强保护层52。所述纤维增强结构层51包覆所述内胆1外壁；所述纤维增强保护层52包覆所述纤维增强结构层51。此种设置，既提升所述复合材料气瓶整体强度，又有效保护所述内胆1不受损坏。
34.在本实施例中，所述纤维增强结构层51采用碳纤增强结构层，在所述内胆1旋转过程中缠绕至所述内胆1外壁，所述纤维增强保护层52采用玻纤增强保护层。根据实际应用情况，所述纤维增强结构层51和所述纤维增强保护层52的具体选用材质可以调整。
35.可选地，所述内胆1与所述纤维增强结构层51之间设置有过渡层(未示出)，所述内胆1与所述纤维增强结构层51通过所述过渡层粘结连接。此种设置，简化了所述内胆1与所述纤维增强结构层51之间的连接关系，有利于提高制备效率。
36.所述过渡层的具体制备材料可以根据需要进行调整，只要能够粘结所述内胆1与所述纤维增强结构层51即可。
37.可选地，所述复合材料外壳5还包括泡沫保护层53，所述泡沫保护层53包覆所述纤维增强保护层52。此种设置，进一步增强了对所述内胆1的保护作用，也进一步提升了所述复合材料气瓶整体的强度。
38.因一般情况下，所述复合材料气瓶的相对两端容易发生磕碰造成损坏，在本实施例中，只在图1中所述纤维增强保护层52的上端及下端覆盖了所述泡沫保护层53。根据实际应用情况，所述泡沫保护层53也可覆盖所述纤维增强保护层52整体。
39.可选地，所述泡沫保护层53与所述纤维增强保护层52胶结连接。采用胶结连接，简化了二者之间的连接关系，有利于提高制备效率。
40.下面进一步介绍所述复合材料气瓶的使用过程：
41.使用时，将套设有所述阀座2的所述密封套3嵌设至所述内胆1的出气口，并与所述内胆1固定连接，使得高分子材料制成的所述内胆1不再与金属材质的所述阀座2直接接触
连接，而是与同样由高分子材料制成的所述密封套3直接接触连接，所述内胆1与所述密封套3的材质相近，二者的机械性能及热膨胀系数相似，因此，在同等环境下，二者的变化近乎同步，从而能够始终保持紧密连接。套设有所述阀座2的所述密封套3嵌设至所述内胆1的出气口后，将所述密封圈42与所述阀体41的一部分嵌设至所述阀座2的安装口内，实现对所述安装口的密封。所述凸起6起到支撑作用，使得所述内胆1的相对两端可以分别固定于工装上，进而使得所述内胆1可以相对于工装旋转，以便在所述内胆1外壁缠绕所述纤维增强结构层51。所述压力传感器9实时监测所述供气管路8内的压力，也即所述内胆1内的压力，并将压力数据实时传输至所述rfid标签12，所述温度传感器10实时监测所述内胆1内的温度，并将温度数据实时传输至所述rfid标签12，所述rfid标签12将压力数据和温度数据实时传输至与其匹配并在其感应范围内的rfid阅读器，rfid阅读器将压力数据和温度数据实时传输至外部服务器，以供工作人员实时查看。
42.采用本实用新型复合材料气瓶，高分子材料制成的所述内胆1不再与金属材质的所述阀座2直接接触连接，而是与同样由高分子材料制成的所述密封套3直接接触连接，二者材质相近、机械性能及热膨胀系数相似，因此，在同等环境下，二者的变化近乎同步，从而能够始终保持紧密连接，进而有效提升所述复合材料气瓶整体的密封性能。
43.本实用新型还提供一种复合材料气瓶监控装置，包括控制器(未示出)和显示屏(未示出)，所述显示屏的输入端与所述控制器的输出端通信连接，还包括上述设置有压力传感器和温度传感器的复合材料气瓶，所述复合材料气瓶的压力传感器9的输出端和温度传感器10的输出端分别与所述控制器的输入端通信连接。
44.采用本实用新型复合材料气瓶监控装置，高分子材料制成的所述内胆1不再与金属材质的所述阀座2直接接触连接，而是与同样由高分子材料制成的所述密封套3直接接触连接，二者材质相近、机械性能及热膨胀系数相似，因此，在同等环境下，二者的变化近乎同步，从而能够始终保持紧密连接，进而有效提升所述复合材料气瓶整体的密封性能。
45.使用时，所述压力传感器9实时监测所述复合材料气瓶内的压力，并将压力数据实时传输至所述控制器，所述温度传感器10实时监测所述复合材料气瓶内的温度，并将温度数据实时传输至所述控制器，所述控制器实时将所述压力数据与所述温度数据传输至所述显示屏，供工作人员实时查看，例如以图表、折线图等方式显示。当出现压力或温度异常时，工作人员第一时间发现，并采取相应措施。
46.可选地，所述复合材料气瓶监控装置还包括报警器(未示出)，所述报警器的输入端与所述控制器的输出端通信连接。设置所述报警器，所述复合材料气瓶在压力或温度出现异常时，可以及时提醒工作人员采取相应措施。
47.根据实际应用情况，所述报警器可以发出语音报警、灯光报警等。
48.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。