專利名稱：壓力容器凸起部和襯里接口的制作方法
壓力容器凸起部和襯里接口
背景技術(shù)：
壓力容器通常用于包含多種受壓流體，如儲(chǔ)存氧氣、天然氣、氮、丙烷和其它燃料。 合適的容器材料包括由熱固性或熱塑性樹脂結(jié)合在一起的纏繞玻璃纖維細(xì)絲或其它合成細(xì)絲的疊層。彈性材料或其它非金屬?gòu)椥砸r里或囊狀物通常設(shè)置在復(fù)合外殼內(nèi)，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)合構(gòu)造提供了多種好處，如重量輕、耐腐蝕、耐疲勞和不易出現(xiàn)災(zāi)難性故障。這些特性歸功于通常沿壓力容器的構(gòu)造中的主作用力的方向定向的增強(qiáng)纖維或細(xì)絲的高比強(qiáng)度。圖1和2圖示了細(xì)長(zhǎng)壓力容器10，如在美國(guó)專利No. 5，476，189中披露的壓力容器，通過引用將該美國(guó)專利結(jié)合于此。容器10包括具有端部14的主體部12。凸起部16設(shè)置在容器10的一端或兩端，以提供用于與容器10的內(nèi)部連通的端口。容器10由被外復(fù)合外殼18覆蓋的聚合物內(nèi)襯20形成。在該情況中，“復(fù)合”是指纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料，如細(xì)絲纏繞或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。襯里20具有大致半球形端部22，其具有與復(fù)合外殼18中的開口沈?qū)R的開口對(duì)。凸起部16定位在對(duì)齊的開口內(nèi)，并包括頸部觀和徑向向外突出的凸緣部30。凸起部 16限定有端口 32，處于高壓下的流體可以通過該端口 32與壓力容器10的內(nèi)部連通。襯里20包括位于襯里20中的雙層唇狀外接開口 24，外唇狀部分34和內(nèi)唇狀部分36在其間限定有用于容納凸起部16的凸緣部30的環(huán)形凹陷38。帶鳩尾榫槽的相互接合鎖定裝置40分別設(shè)置在凸緣部30與外唇狀部分34和內(nèi)唇狀部分36之間，以將襯里20 鎖定至凸起部16。已經(jīng)證明這種類型的使襯里和凸起部互鎖的結(jié)構(gòu)在某些應(yīng)用中是有效的，如用于壓縮天然氣(CNG)燃料容器。然而，在高壓(如，700巴)設(shè)施中，已經(jīng)注意到靠近凸起部的塑性襯里材料的扭曲，導(dǎo)致將塑料拉出鍵槽(即，拉出互鎖裝置40)的趨勢(shì)。該區(qū)域在高壓應(yīng)用中的“扭曲”源于在襯里20和凸起部16之間的鍵槽中存在的高壓氣體。高壓氣體滲透襯里材料且隨后在壓力下降時(shí)放氣。因此，滲到襯里20和凸起部16之間的區(qū)域中的氣體隨后可以具有高于容器10內(nèi)的氣體的壓力，例如，當(dāng)正從容器10中排出氣體時(shí)。結(jié)果， 襯里20和凸起部16之間的過壓會(huì)導(dǎo)致襯里材料被擠出鍵槽。因此，存在這樣的需要一種，其防止襯里和凸起部在高壓下分離并允許陷入襯里和凸起部之間的鍵槽中的任何此類氣體排出。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，本發(fā)明描述了一種用于壓力容器的凸起部，該凸起部具有凸緣。該凸緣包括具有內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)鍵槽和設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)壁上的多個(gè)孔。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明描述了一種壓力容器，包括主體部和連接至主體部的端部。該端部包括凸起部，該凸起部具有凸緣，該凸緣包括具有內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)鍵槽和設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)壁上的多個(gè)孔。在又一個(gè)方面中，本發(fā)明描述了一種壓力容器，包括復(fù)合外殼和凸起部。復(fù)合外殼包括外殼體和設(shè)置在外殼體內(nèi)的內(nèi)襯。凸起部限定在復(fù)合外殼中的端口，并包括具有外側(cè)和內(nèi)側(cè)的凸緣。襯里經(jīng)由多個(gè)錨狀部與凸緣機(jī)械地集成在一起，每個(gè)錨狀部?jī)H在凸緣的內(nèi)側(cè)接觸凸緣。在又一個(gè)方面中，形成壓力容器的方法包括提供具有凸緣的凸起部。該凸緣包括具有內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)鍵槽和設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)壁上的多個(gè)孔。該方法包括允許流體聚合物材料流入內(nèi)鍵槽中并流入所述多個(gè)孔中。提供本發(fā)明內(nèi)容，從而以簡(jiǎn)單的形式介紹以下在具體實(shí)施方式
中進(jìn)一步描述的概念。本發(fā)明內(nèi)容不是要求確定所公開的或所要求的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，并且也不是要描述所公開的或所要求保護(hù)的主題的每個(gè)公開事實(shí)凡是或每種實(shí)施方案。具體地，在本文中相對(duì)于一種實(shí)施方式公開的特征可以等同地適用于另一種實(shí)施方式。而且，本發(fā)明內(nèi)容不是要用來(lái)幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。隨著描述的進(jìn)行，多種其它新穎的優(yōu)點(diǎn)、特征和關(guān)系將變得明顯。隨后的附圖和描述更特別地說(shuō)明例證性的實(shí)施方式。


將參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明所公開的主題，其中，在不同的視圖中相同的結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)元件由相同的附圖標(biāo)記表示。圖1為典型的細(xì)長(zhǎng)壓力容器的側(cè)面正視圖。圖2為沿著圖1的2-2線截取的穿過這種壓力容器的一端的部分剖視圖。圖3為本發(fā)明的凸起部的第一實(shí)施方式的透視圖。圖4A為沿著4-4線截取的穿過圖3的凸起部的部分剖視圖。圖4B類似于圖4A，但示出了連接至容器襯里的凸起部。圖5為本發(fā)明的凸起部的第二實(shí)施方式的透視圖。圖6A為沿著6-6線截取的穿過圖5的凸起部的部分剖視圖。圖6B類似于圖6A，但示出了連接至容器襯里的凸起部。雖然上述附圖提出了所公開的主題的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，但如在公開內(nèi)容中注意到的那樣，其它實(shí)施方式也是可預(yù)期的。在所有情況中，本發(fā)明通過代表性而非限制性的方式呈現(xiàn)所公開的主題。應(yīng)當(dāng)理解，落入本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)的多種其它修改和實(shí)施方式可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員想出。附圖可以不按比例繪制。而且，其中使用了諸如上、下、上方、下方、頂、底、側(cè)、右、 左之類的術(shù)語(yǔ)，將會(huì)理解，它們僅僅用于容易理解說(shuō)明書。期望的是可以以其它方式定向這些結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式在一種實(shí)施方式中，在圖3、4A和4B的凸起部16A上圖示了改進(jìn)的凸起部和襯里接口結(jié)構(gòu)。環(huán)形外或外部鍵槽42和環(huán)形內(nèi)或內(nèi)部鍵槽44設(shè)置在凸緣30上，以分別與襯里 20的互鎖鍵4 和4 配合。如在本發(fā)明中使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“鴿尾榫”描述了鍵槽或互鎖鍵構(gòu)造，其包括唇狀物、槽口、喇叭口、凸起、或類似的或?qū)?yīng)的結(jié)構(gòu)，以便形成在凸起部16A 的鍵槽42/44和襯里20的互鎖鍵42a/Ma之間的接頭在結(jié)構(gòu)上防止分開。外鍵槽42包括沿軸向方向延伸的環(huán)狀唇緣52以防止沿徑向方向分開，和沿徑向方向延伸的環(huán)狀唇緣M以防止沿軸向方向分開。類似地，內(nèi)鍵槽44包括沿軸向方向延伸以防止沿徑向方向的分離的環(huán)狀唇緣56和沿徑向方向延伸以防止沿軸向方向分離的環(huán)狀唇緣58。環(huán)形凹槽46被限定在凸起部16A的凸緣30A的內(nèi)側(cè)，并在內(nèi)鍵槽44的徑向以內(nèi)。 凹槽46通過形成在內(nèi)鍵槽44的內(nèi)側(cè)壁50和凹槽46之間的多個(gè)離散的孔48連接至內(nèi)鍵槽44 ；每個(gè)孔48在其一個(gè)端部具有位于內(nèi)鍵槽44中的第一開口 48a，而在其第二端部具有位于凹槽46的第二開口。在橫截面中，孔48例如可以為圓形的或細(xì)長(zhǎng)的。在示例性實(shí)施方式中，凹槽46為大致“V”形的。形成壓力容器10的方法包括允許用于襯里20的流體聚合物材料流入并填充外鍵槽42、內(nèi)鍵槽44、凹槽46和孔48。隨后襯里材料固化，從而形成鍵42a、鍵4 和錨狀部 49。襯里20通過形成在孔48中的錨狀部49與凸起部16A機(jī)械地互鎖，從而將凹槽46中的襯里材料與內(nèi)鍵槽44中的襯里材料(鍵44a)連接在一起。因此，即使在極端壓力條件下，也能防止襯里20從凸起部16A上分離。實(shí)際上，在襯里20和凸起部16A的分離可能發(fā)生之前，襯里材料20將需要撕開。凸緣30A具有內(nèi)側(cè)60和外側(cè)62。在示例性實(shí)施方式中，每個(gè)錨狀部49僅接觸凸緣30A的內(nèi)側(cè)，而不接觸凸緣30A的外側(cè)。由于內(nèi)鍵槽44、凹槽46和孔48都位于凸緣30A 的內(nèi)側(cè)60上，因此不存在從凸緣30A的內(nèi)側(cè)到凸緣30A的外側(cè)的氣體泄漏通道。而且，襯里20和凸起部16A之間的任何積聚氣體可以在襯里20的開口 24(參見圖2、處流回到容器10中，由此防止襯里20和凸起部16A的界面處的破裂或分離。在圖5、6A和6B中圖示了本發(fā)明的另一種示例性凸起部。除了未在內(nèi)鍵槽44的徑向以內(nèi)設(shè)置凹槽之外，該示例性凸起部16B的構(gòu)造類似于上述凸起部16A的構(gòu)造。在該內(nèi)鍵槽44內(nèi)，多個(gè)離散的孔48經(jīng)由鍵槽44的側(cè)壁50中的開口 48a沿大致徑向方向設(shè)置在凸起部16B中。如在此使用的，“孔”不需要一直貫穿構(gòu)件。照這樣，孔48可以從其開口 48a延伸至其封閉端，如圖6A和6B中的48c處。當(dāng)形成容器10時(shí)，襯里20的材料再次形成環(huán)形鍵(分別為外鍵42b和內(nèi)鍵44b)，其流入環(huán)形鍵槽42和44并與環(huán)形鍵槽42和44 互鎖。從內(nèi)鍵44b開始，襯里材料填充所述孔48，以形成錨狀部49，錨狀部49用于防止凸起部16B和襯里20分開。上述凸起部構(gòu)造(圖3、4A和4B中圖示的凸起部16A和圖5、6A和6B中圖示的凸起部16B)中的每一個(gè)的是要在凸起部16A/B和襯里20之間提供高度穩(wěn)定和集成的接口， 以防止在凸起部16A/B和襯里20之間冒氣和/或積聚。雖然已經(jīng)參照幾個(gè)實(shí)施方式描述了本發(fā)明的主題，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不偏離本公開內(nèi)容的精神和范圍的前提下可以在形式和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行改變。此外，相對(duì)于一種實(shí)施方式公開的任何特征可以結(jié)合在其它實(shí)施方式中，反之亦然。例如，一些孔可以一直貫穿凸緣的一部分(例如，如圖3、4A和4B所示)，而其它孔不需要一直貫穿(例如， 如圖5、6A和6B所示)?？捉Y(jié)構(gòu)可以在凸緣周圍徑向交替(一直貫穿孔，封閉端孔，一直貫穿孔，等等)，或者以任何其它混合的孔構(gòu)造配置圍繞凸緣設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種用于壓力容器的凸起部，該凸起部具有凸緣，該凸緣包括 具有內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)鍵槽；和設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)壁上的多個(gè)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸起部，還包括徑向地設(shè)置在內(nèi)鍵槽以內(nèi)的凹槽，所述多個(gè)孔連接所述內(nèi)鍵槽和凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凸起部，其中所述凹槽為“V”形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸起部，其中所述內(nèi)鍵槽包括沿軸向方向延伸的唇緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸起部，其中所述內(nèi)鍵槽包括沿徑向方向延伸的唇緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸起部，還包括外鍵槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凸起部，其中外鍵槽包括沿軸向方向延伸的唇緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凸起部，其中外鍵槽包括沿徑向方向延伸的唇緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸起部，其中每個(gè)孔具有用于該孔延伸到該凸起部的凸緣中的第一開口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸起部，其中至少一個(gè)孔延伸穿過所述凸緣的一部分至位于所述凸緣的內(nèi)側(cè)上的用于該孔的第二開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的凸起部，其中每個(gè)第二開口設(shè)置在位于所述凸緣的內(nèi)側(cè)上的環(huán)形凹槽中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的凸起部，其中每個(gè)孔延伸穿過所述凸緣的所述部分至位于所述凸緣的內(nèi)側(cè)上的用于該孔的所述第二開口。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的凸起部，其中至少一個(gè)孔延伸到所述凸緣的一部分中，到達(dá)該孔的位于所述凸緣內(nèi)的第二封閉端。
14.一種壓力容器，包括 主體部；和連接至主體部的端部，該端部包括凸起部，該凸起部具有凸緣，該凸緣包括 具有內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)鍵槽；和設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)壁上的多個(gè)孔。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的容器，還包括徑向地設(shè)置在內(nèi)鍵槽以內(nèi)的凹槽，所述多個(gè)孔連接所述內(nèi)鍵槽和凹槽。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的容器，其中所述凹槽為“V”形的。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的容器，其中所述內(nèi)鍵槽包括沿軸向方向延伸的唇緣。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的容器，其中所述內(nèi)鍵槽包括沿徑向方向延伸的唇緣。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的容器，還包括外鍵槽。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的容器，其中外鍵槽包括沿軸向方向延伸的唇緣。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的容器，其中外鍵槽包括沿徑向方向延伸的唇緣。
22.—種壓力容器，包括 復(fù)合外殼，包括 外殼體；和內(nèi)襯里，設(shè)置在外殼體內(nèi)；和凸起部，限定在復(fù)合外殼中的端口，該凸起部包括具有外側(cè)和內(nèi)側(cè)的凸緣，其中襯里經(jīng)由多個(gè)錨狀部與凸緣機(jī)械地集成在一起，每個(gè)錨狀部?jī)H在凸緣的內(nèi)側(cè)接觸凸緣。
23.一種形成壓力容器的方法，包括下述步驟 提供具有凸緣的凸起部，該凸緣包括具有內(nèi)側(cè)壁的內(nèi)鍵槽；和設(shè)置在所述內(nèi)側(cè)壁上的多個(gè)孔；允許流體聚合物材料流入內(nèi)鍵槽中并流入所述多個(gè)孔中。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中凸起部還包括徑向地設(shè)置在內(nèi)鍵槽以內(nèi)的凹槽，所述多個(gè)孔中的至少一些連接所述內(nèi)鍵槽和凹槽，該方法包括允許流體聚合物材料填充內(nèi)鍵槽、凹槽和所述多個(gè)孔中的所述至少一些孔。
全文摘要
一種用于壓力容器(10)的凸起部(16A，16B)，凸起部具有凸緣(30A，30B)。凸緣(30A，30B)包括具有內(nèi)側(cè)壁(50)的內(nèi)鍵槽(44)和設(shè)置在內(nèi)側(cè)壁(50)上的多個(gè)孔(48)。一種壓力容器(10)，包括主體部(12)和端部(14)。端部(14)包括凸起部(16A，16B)，凸起部包括凸緣(30A，30B)。凸緣(30A，30B)包括具有內(nèi)側(cè)壁(50)的內(nèi)鍵槽(44)和設(shè)置在內(nèi)側(cè)壁(50)上的多個(gè)孔(48)。在另一方面中，一種壓力容器(10)包括外殼體(18)、內(nèi)襯里(20)和凸起部(16A)，凸起部包括具有外側(cè)(62)和內(nèi)側(cè)(60)的凸緣(30A)。襯里(20)經(jīng)由多個(gè)錨狀部(49)與凸緣(30A)機(jī)械地集成在一起，每個(gè)錨狀部(49)僅在內(nèi)側(cè)(60)接觸凸緣(30A)。一種形成壓力容器(10)的方法，包括提供具有凸緣(30A，30B)的凸起部(16A，16b)；凸緣(30A，30B)包括具有內(nèi)側(cè)壁(50)的內(nèi)鍵槽(44)和設(shè)置在內(nèi)側(cè)壁(50)上的多個(gè)孔(48)。該方法包括允許流體聚合物材料流入內(nèi)鍵槽(44)中并流入多個(gè)孔(48)中。
文檔編號(hào)F17C1/16GK102282409SQ201080004144
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者戴爾·B·迪勒, 諾曼·L·紐豪斯 申請(qǐng)人:陸型技術(shù)公司