密封组件以及包括该密封组件的加压流体容器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及密封组件以及包括该密封组件的加压流体容器。密封组件可包括套筒、阀、限定压力容器的包容空间的衬套、以及适于配合所述衬套和所述阀的支撑构件。所述支撑构件可由阳极化导电支撑材料制成，并且通常具有与所述阀和所述衬套接触的不导电表面。具有导电表面的环形凹部被设置在支撑构件中，由导电材料制成或者具有导电表面的密封件位于环形凹部中。由此，当阀出现在密封组件中时，所述阀和所述衬套之间的电连续性通过所述密封件的导电表面、所述环形凹部的导电表面以及所述阳极化支撑构件的芯体中的导电支撑材料而建立。
【专利说明】密封组件以及包括该密封组件的加压流体容器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 根据美国专利法第35条119(e)款，本申请要求提交于2013年3月14日的美国 临时申请号为61/781320的优先权权益。
【技术领域】
[0003] 本说明书总体上涉及密封组件，且更具体地涉及用于加压流体容器的密封组件。
【背景技术】
[0004] 用于储存流体的压力容器通常包括承装加压流体的压力室以及将该压力室与外 部环境隔离的密封组件。该密封组件可连接到阀或者其他装置，其允许压缩流体从压力室 的受控排出以及压缩流体向压力室中的受控引入。尤其是当压力容器用于储存氢气时，用 于压力容器或者其密封组件的合适的材料仅限于与氢气相容的材料。例如，尽管铝具有重 量轻的优势，但众所周知的，其在暴露于氢气时由于氢化物的形式而强度变弱或者变得易 碎，因此，铝通常不适合取代更重且更贵的金属例如钛来用于氢气应用。
[0005] 综上所述，对包含替代材料的压力容器以及密封组件具有持续的需求。
【发明内容】
[0006] 本文的一些实施例涉及密封组件。密封组件可以包括至少一个套筒；和阀，该阀具 有由阀材料制成的阀颈部。该阀颈部可设置在所述至少一个套筒内。密封组件可进一步包 括由衬套材料制成的衬套。该衬套可具有衬套外表面和衬套内表面。所述衬套内表面可限 定适于容纳流体的压力容器的包容空间。衬套也可具有在其中形成的至少一个衬套颈部。 所述至少一个衬套颈部的衬套内表面可面对阀，所述至少一个衬套颈部的衬套外表面可面 对所述至少一个套筒。密封组件可进一步包括支撑构件，其适于配合所述衬套颈部和所述 阀。所述支撑构件可包括由阳极化导电支撑材料制成的支撑构件本体。所述支撑构件本体 可具有邻接所述阀颈部的阳极化内密封表面以及邻接所述至少一个衬套颈部的阳极化外 密封表面。所述阳极化内密封表面和阳极化外密封表面可以是实质上不导电的。密封组件 可进一步包括内密封件，其设置在形成于支撑构件本体的内密封表面中的环形内凹部内。 所述内密封件可具有导电内密封表面。密封组件可进一步包括外密封件，其设置在形成于 支撑构件本体的外密封表面中的环形外凹部内。所述外密封件可具有导电外密封表面。在 密封组件中，所述支撑构件的环形内凹部和所述支撑构件的环形外凹部各自包括导电凹部 表面。由此，所述阀和所述衬套之间的电连续性通过所述导电内密封表面、所述环形内凹部 的导电凹部表面、所述支撑构件本体的导电支撑材料、所述环形外凹部的导电凹部表面以 及导电外密封面而建立。
[0007] 本文的其他实施例涉及用于容纳加压氢以及包含根据本文实施例的密封组件的 压力容器。所述压力容器可包括密封组件，所述密封组件包括：至少一个套筒；金属阀；限 定适于容纳加压氢的包容空间的金属衬套；包围所述衬套的复合外壳；以及适于配合衬套 颈部和所述阀的支撑构件。所述金属阀可具有置于所述至少一个套筒中的阀颈部。所述金 属衬套可具有衬套外表面和衬套内表面。所述衬套内表面可限定所述包容空间。所述金属 衬套可具有形成于其中的至少一个衬套颈部。所述至少一个衬套颈部的衬套内表面面对所 述金属阀，所述至少一个衬套颈部的衬套外表面面对所述至少一个套筒。所述支撑构件可 适于配合所述金属衬套和所述金属阀。具体地，所述支撑构件可包括由阳极化铝制成的支 撑构件本体。所述支撑构件本体可具有邻接所述阀颈部的阳极化内密封表面以及邻接所述 至少一个衬套颈部的阳极化外密封表面。所述阳极化内密封表面和阳极化外密封表面可以 是实质上不导电的。所述支撑构件还可包括内导电0形环，其与形成于所述支撑构件本体 的内密封表面中的环形内凹部的裸露铝表面接触。所述支撑构件还可包括外导电0形环， 其与形成于所述支撑构件本体的外密封表面中的环形外凹部的裸露铝表面接触。由此，所 述金属阀和所述金属衬套之间的电连续性可通过所述内导电0形环、环形内凹部的裸露铝 表面、支撑构件本体内部的铝、环形外凹部的裸露铝表面以及外导电0形环而建立。
[0008] 本文介绍的实施例的其他特征和优点将从下面的详细说明中得出，并且，本领域 技术人员根据说明书或者通过实施本文描述的实施例将在某种程度上显而易见或认识到 所述特征和优点，所述实施例包括下面的详细说明、权利要求书以及附图。
[0009] 本发明还包括以下技术方案：
[0010] 方案1. 一种密封组件，包括：
[0011] 至少一个套筒；
[0012] 阀，所述阀具有由阀材料制成的阀颈部，所述阀颈部设置在所述至少一个套筒 内；
[0013] 由衬套材料制成的衬套，所述衬套具有衬套外表面和衬套内表面,所述衬套内表 面限定适于容纳压缩流体的压力容器的包容空间，所述衬套具有形成于其中的至少一个衬 套颈部，所述至少一个衬套颈部的衬套内表面面对所述阀，所述至少一个衬套颈部的衬套 外表面面对所述至少一个套筒；以及
[0014] 适于配合所述衬套颈部和所述阀的支撑构件，所述支撑构件包括：
[0015] 由阳极化导电支撑材料制成的支撑构件本体，所述支撑构件本体具有邻接所述阀 颈部的阳极化内密封表面以及邻接所述至少一个衬套颈部的阳极化外密封表面，所述阳极 化内密封表面和阳极化外密封表面是实质上不导电的；
[0016] 内密封件，所述内密封件设置在形成于支撑构件本体的内密封表面中的环形内凹 部中，所述内密封件包括导电内密封表面；以及
[0017] 外密封件，所述外密封件设置在形成于支撑构件本体的外密封表面中的环形外凹 部中，所述外密封件包括导电外密封表面，
[0018] 其中：
[0019] 所述支撑构件的环形内凹部和所述支撑构件的环形外凹部包括导电凹部表面； [0020] 所述阀和所述衬套之间的电连续性通过所述导电内密封表面、所述环形内凹部的 导电凹部表面、所述支撑构件本体的导电支撑材料、所述环形外凹部的导电凹部表面以及 所述导电外密封表面而建立。
[0021] 方案2.如方案1所述的密封组件，其中，所述阳极化导电支撑材料是阳极化铝。
[0022] 方案3.如方案2所述的密封组件，其中，所述阳极化内密封表面和阳极化外密封 表面涂覆有实质上不导电的氧化铝层。
[0023] 方案4.如方案3所述的密封组件，其中，所述实质上不导电的氧化铝层足够厚，以 阻止所述阀和所述衬套之间穿过支撑构件的任何阳极化表面的电连续性。
[0024] 方案5.如方案1所述的密封组件，其中，
[0025] 所述阳极化导电支撑材料是阳极化铝；
[0026] 所述阳极化内密封表面和阳极化外密封表面是氧化铝；
[0027] 所述环形内凹部和环形外凹部中的导电凹部表面是裸露铝。
[0028] 方案6.如方案5所述的密封组件，其中，
[0029] 所述内密封件和所述外密封件是导电金属0形环；
[0030] 所述内密封件接触所述环形内凹部中的裸露铝；并且
[0031] 所述外密封件接触所述环形外凹部中的裸露铝。
[0032] 方案7.如方案1所述的密封组件，其中，所述内密封件和所述外密封件是0形环。
[0033] 方案8.如方案1所述的密封组件，其中，所述内密封件和所述外密封件是由导电 〇形环材料制成的〇形环。
[0034] 方案9.如方案8所述的密封组件，其中，所述导电0形环材料是金属或者导电聚 合物。
[0035] 方案10.如方案8所述的密封组件，其中，所述内密封件和所述外密封件是由不导 电0形环材料制成的涂覆有导电0形环涂覆材料的0形环。
[0036] 方案11.如方案10所述的密封组件，其中，所述不导电0形环材料是塑料或者橡 胶，所述导电0形环涂覆材料是金属。
[0037] 方案12.如方案1所述的密封组件，其中，
[0038] 所述环形内凹部由内侧面、与内侧面垂直的阀侧内表面以及与阀侧内表面平行的 容器侧内表面限定；
[0039] 所述环形外凹部由外侧面、与外侧面垂直的阀侧外表面以及与阀侧外表面平行的 容器侧外表面限定；
[0040] 所述内侧面、所述阀侧内表面以及所述阀侧内表面中的至少一个是导电的；以及
[0041] 所述外侧面、所述阀侧外表面以及所述阀侧外表面中的至少一个是导电的。
[0042] 方案13.如方案12所述的密封组件，其中，所述内侧面、所述阀侧内表面、所述阀 侧内表面、所述阀侧外表面以及所述阀侧外表面中的每一个均是导电的。
[0043] 方案14.如方案1所述的密封组件，其中，所述电连续性将所述阀和所述衬套保持 在相同的电势。
[0044] 方案15.如方案1所述的密封组件，其中，所述电连续性将所述阀和所述衬套保持 在地电势。
[0045] 方案16.如方案1所述的密封组件，其中，所述压缩流体是氢。
[0046] 方案17.如方案1所述的密封组件，其中，所述衬套材料和所述阀材料均是金属。
[0047] 方案18.如方案1所述的密封组件，其中，在所述衬套和所述支撑构件之间以及在 所述支撑构件和所述阀之间均形成实质上不透流体的密封。
[0048] 方案19.如方案1所述的密封组件，还包括包围所述衬套的复合外壳。
[0049] 方案20. -种用于容纳加压氢的压力容器，所述压力容器包括：
[0050] 密封组件，所述密封组件包括至少一个套筒、金属阀、限定适于容纳加压氢的包容 空间的金属衬套、包围所述衬套的复合外壳、以及适于配合衬套颈部和所述阀的支撑构件，
[0051] 其中：
[0052] 所述金属阀具有设置于所述至少一个套筒中的阀颈部；
[0053] 所述金属衬套具有衬套外表面和衬套内表面；
[0054] 所述衬套内表面限定所述包容空间；
[0055] 所述金属衬套具有形成于其中的至少一个衬套颈部；
[0056] 所述至少一个衬套颈部的衬套内表面面对所述金属阀；
[0057] 所述至少一个衬套颈部的衬套外表面面对所述至少一个套筒；
[0058] 所述支撑构件适于配合所述金属衬套和所述金属阀；
[0059] 所述支撑构件包括：
[0060] 由阳极化铝制成的支撑构件本体，所述支撑构件本体具有邻接所述阀颈部的阳极 化内密封表面以及邻接所述至少一个衬套颈部的阳极化外密封表面，所述阳极化内密封表 面和所述阳极化外密封表面是实质上不导电的；
[0061] 内导电0形环，其与形成于所述支撑构件本体的内密封表面中的环形内凹部的裸 露铝表面接触；以及
[0062] 外导电0形环，其与形成于所述支撑构件本体的外密封表面中的环形外凹部的裸 露铝表面接触；
[0063] 所述金属阀和所述金属衬套之间的电连续性通过所述内导电0形环、环形内凹部 的裸露铝表面、支撑构件本体内部的铝、环形外凹部的裸露铝表面以及外导电0形环而建 立。
[0064] 应当理解的是，上文的总体描述以及下文的详细说明描述了不同实施例并且旨在 提供一种概述或者框架，以便于理解权利要求主题的本质和特征。所包含的附图用于提供 对不同实施例的进一步的理解，属于本说明书并且构成说明书的一部分。附图展示了这里 描述的不同实施例，并且结合所提供的说明来解释权利要求主题的原理和操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0065] 图1是压力容器，其具有由根据这里介绍的实施例所述的密封组件的衬套限定的 包容空间。
[0066] 图2是图1的密封组件的详细视图。
[0067] 图3是支撑构件中的内密封件和外密封件的详细视图，支撑构件是图1和图2的 密封组件的部件。
[0068] 图4是根据图1和图2的密封组件的支撑构件的截面图，其去除掉了内密封件和 外密封件。
【具体实施方式】
[0069] 现在参考图1-4介绍密封组件的实施例。根据一些实施例，密封组件30可以包括 至少一个套筒（boss) 40、阀70、衬套20以及支撑构件60。在一些实施例中，密封组件30可 进一步包括复合外壳50,该复合外壳包围衬套20并防止该衬套20的损坏。该衬套20可以 具有衬套外表面22以及衬套内表面24。该衬套内表面24可以限定压力容器10的包容空 间25,其适于容纳流体（未示出），例如压缩液体或者压缩气体。衬套20可以具有形成于 其中的至少一个衬套颈部26。衬套20可以设置成使得所述至少一个衬套颈部26的衬套内 表面24面对阀70,并且使得所述至少一个衬套颈部26的衬套外表面22面对所述至少一个 套筒40。
[0070] 密封组件30可以适合于与待密封的物体配合。在一些实施例中，该待密封的物体 可以是限定压力容器10的包容空间25的衬套20。具体地，衬套20的至少一个衬套颈部 26可以围绕阀70被密封，支撑构件60被插入衬套20和阀70之间，使得在衬套20和支撑 构件60之间以及支撑构件60和阀70之间均形成实质上不透流体的密封。该实质上不透 流体的密封可以阻止任何容纳于包容空间25中的流体逸出到外部环境。在一些实施例中， 其中限定有包容空间25的压力容器10可以是用于储存压缩燃料气体或者液体（例如氢） 的IV型容器或者V型容器。衬套20可以由衬套材料形成。在一些实施例中，衬套材料可 以包括聚合物或者塑料，尤其是热塑性塑料。在其他实施例中，衬套材料可以是金属。应当 理解的是，其他本领域公知的用于压缩气体储存的材料可以适合用作衬套材料。
[0071] 密封组件30可以包括用于在其中接收阀70的至少一个套筒40。所述至少一个套 筒40可以由任何传统材料制成，例如金属。在一些实施例中，用于形成至少一个套筒40的 材料可具有比用于制造待密封的物体的材料的热膨胀系数低的热膨胀系数。应该理解本文 使用的术语"热膨胀系数"指的是材料响应于加热的膨胀率以及材料响应于冷却的收缩率。
[0072] 具体参考图2和图3,密封组件30可包括阀70。该阀70可包括由阀材料制成的 阀颈部77。阀颈部77可设置在密封组件30的至少一套筒40中或者被所述至少一套筒40 围绕。如图2和图3的实施例所示，阀70可包括结合于阀结合部75的阀入口 72和阀出口 74,其具有在导管开口 78处通向包容空间25的贮槽导管76。虽然图2和图3的实施例包 括由阀入口 72、阀出口 74、阀结合部75、贮槽导管76以及导管开口 78构成的具体结构，但 是应当理解，该具体结构是不受限制的并且仅仅是示范性的。通常，阀70可以具有为待被 填充到包容空间25中或移出包容空间25的压缩流体提供通路的任何结构。另外，应当理 解的是，当存在时，阀入口 72和/或阀出口 74可以连接到与包容空间25流体连通的外部 装置（未示出）。例如，在一些实施例中，阀入口 72可以设置成与向包容空间25供应压缩 流体的充填装置（未示出）流体连通，阀出口 74可以设置成与燃料系统（未示出）流体连 通，该燃料系统例如是燃料电池或者燃烧发动机。
[0073] 根据一些实施例，密封组件30的衬套20可包括形成于其中的至少一个衬套颈部 26。如图3所示，所述至少一个衬套颈部26中的衬套内表面24面对阀70,并且所述至少一 个衬套颈部26的衬套外表面22面对所述至少一个套筒40。
[0074] 根据图2-4,密封组件30的支撑构件60适于与所述至少一个衬套颈部26和阀70 相配合。具体地，支撑构件60接收阀颈部77,且密封所述阀70和衬套20以防止任何压缩 流体从包容空间25漏出。在一些实施例中，支撑构件60具有大体圆形横截面形状并且具 有穿过其形成的从第一端64到第二端66的通道62,以便有助于包容空间25和阀70的导 管开口 78之间的流体连通。
[0075] 参考图3和图4,支撑构件60可包括由阳极化导电支撑材料制成的支撑构件本体 65。该导电支撑材料可以是任何能够被阳极化的材料。在一些实施例中，该导电支撑材料 可以是任何能够被阳极化的金属，例如，铝、钛、锌、镁、铌、锆、铪、钽或者任何上述金属的合 金。在优选实施例中，该阳极化导电支撑材料与待保持在包容空间25中的压缩流体（例如 氢）是相容的。在其他优选实施例中，该阳极化导电支撑材料可具有比阀材料的热膨胀系 数低的热膨胀系数。在特别优选实施例中，支撑构件本体65由阳极化铝制成。不拘泥于理 论，虽然认为裸露铝在暴露于诸如氢的压缩流体时可能易遭受弱化或裂化的影响（例如由 于氢化物的形成），但是阳极化铝可针对氢分子的侵蚀展现出高度不渗透性和抵抗性。因 此，阳极化可以使其他情况下不能使用的材料完全适合于本文描述的密封组件30的实施 例。
[0076] 在一些实施例中，支撑构件本体65可包括与阀颈部77邻接的阳极化内密封表面 69a、69b。该支撑构件本体也可包括阳极化外密封表面67a_f。阳极化外密封表面67a_f中 的一个或多个与衬套20的至少一个衬套颈部26邻接。例如，当支撑构件60按照图2所示 装于密封组件30中时，标注于图4的支撑构件60上的阳极化外密封表面67a_f中的三个 阳极化外密封表面67d、67e、67f将与衬套20的至少一个衬套颈部26邻接。在一些实施例 中，支撑构件顶表面61和支撑构件底表面63中的一个或二者也可以是阳极化表面。在优选 实施例中，至少支撑构件底表面63是阳极化表面。在优选实施例中，支撑构件本体65由阳 极化铝制成，由此所述阳极化内密封表面69a，69b、阳极化外密封表面67a-f、以及任选的， 支撑构件顶表面61和支撑构件底表面63中的一个或者二者是实质上不导电的氧化铝层。 在一些实施例中，实质上不导电的氧化铝层足够厚，以阻止阀70和衬套20之间穿过支撑构 件60的任一阳极化表面的电连续性。
[0077] 使阳极化导电材料制成的支撑构件60只具有阳极化表面可有利于在密封组件30 中使用替代材料（例如铝），所述替代材料通常不适于涉及压缩流体（例如氢）的应用。然 而，尤其是针对氢储存应用，可能希望在密封组件30的所有部件之间建立电连续性，使得 密封组件30的所有部件可以保持在相同的电势。当所述部件处于相同的电势时，在所述部 件之间不会出现电弧。例如，如果阀70通常处于地电势，则阀70和衬套20之间缺少电连 续性会允许衬套20具有比阀70低或高的电势。因此，支撑构件60和密封组件30的附加 特征可以被提供用于在衬套20和阀70之间建立电连续性。现在介绍这种类型的示范性附 加特征。
[0078] 根据优选实施例，支撑构件60包括环形内凹部85，该环形内凹部形成于与阀70接 触的支撑构件60的阳极化内密封表面69a、69b中。该环形内凹部85可由内侧面82、与内 侧面82垂直的阀侧内表面84a以及与阀侧内表面84a平行的容器侧内表面84b限定。内 侧面82、阀侧内表面84a以及阀侧内表面84b中的至少一个是导电的。优选地，内侧面82、 阀侧内表面84a以及阀侧内表面84b均是导电的。在此方面，内侧面82、阀侧内表面84a以 及阀侧内表面84b中的任一个或者全部的导电性意味着在导电表面和支撑构件本体65内 的导电材料之间存在电连续性。在优选实施例中，阳极化导电支撑材料是阳极化铝，并且环 形内凹部85中的导电凹部表面82、84a、84b是裸露铝。应该理解的是，图3实施例中示范 性示出的环形内凹部85的矩形形状旨在是说明性的以及非限定性的。在其他实施例中，环 形外凹部95可以具有任何合适的几何形状，例如圆形。
[0079] 在一些实施例中，环形内凹部85的导电表面可以通过下述步骤形成：首先成型或 铸造支撑构件60以包括环形内凹部85,阳极化支撑构件本体65,然后从环形内凹部85中 去除任何阳极化材料以露出裸露金属。在其他实施例中，环形内凹部85的导电表面可以通 过下述步骤形成：首先制造不具有环形内凹部85的支撑构件60,阳极化支撑构件本体65， 然后切出环形内凹部85以露出裸露金属。在其他实施例中，环形内凹部85的导电表面可以 通过下述步骤形成：成型或铸造支撑构件60以包括环形内凹部85,然后仅阳极化内密封表 面69a、69b，而不阳极化环形内凹部85的内侧面82、阀侧内表面84a或者阀侧内表面84b。
[0080] 根据优选实施例，支撑构件60还包括环形外凹部95,该环形外凹部形成于与衬套 20的至少一个衬套颈部26中的衬套内表面24邻接的支撑构件60的阳极化外密封表面 67e、67f中。该环形外凹部95可以由外侧面92、与外侧面92垂直的阀侧外表面94a以及 与阀侧外表面94a平行的容器侧外表面94b限定。外侧面92、阀侧外表面94a以及阀侧外 表面94b中的至少一个是导电的。优选地，外侧面92、阀侧外表面94a以及阀侧外表面94b 均是导电的，在此方面，外侧面92、阀侧外表面94a以及阀侧外表面94b中的任一个或者全 部的导电性意味着在导电表面和支撑构件本体65内的导电材料之间存在电连续性。在优 选实施例中，阳极化导电支撑材料是阳极化铝，并且环形外凹部95中的导电凹部表面92、 94a、94b是裸露铝。应该理解的是，图3实施例中示范性示出的环形外凹部95的矩形形状 旨在是说明性的以及非限定性的。在其他实施例中，环形外凹部95可以具有任何合适的几 何形状，例如圆形。
[0081] 在一些实施例中，环形外凹部95的导电表面可以通过下述步骤形成：首先成型或 铸造支撑构件60以包括环形外凹部95,阳极化支撑构件本体65,然后从环形外凹部95内 去除任何阳极化材料以露出裸露金属。在其他实施例中，环形外凹部95的导电表面可以通 过下述步骤形成：首先制造不具有环形外凹部95的支撑构件60,阳极化支撑构件本体65， 然后切出环形外凹部95以露出裸露金属。在其他实施例中，环形外凹部95的导电表面可 以通过下述步骤形成：成型或铸造支撑构件60以包括环形外凹部95,然后仅阳极化外密封 表面67a_f，而不阳极化环形外凹部95的外侧面92、阀侧外表面94a或者阀侧外表面94b。
[0082] 参考图2和图3,在优选实施例中，密封组件30的支撑构件60包括设置在形成于 支撑构件本体65的内密封表面69a、69b中的环形内凹部85内的内密封件80。在一些实施 例中，内密封件80可以是任何合适的密封构件，例如0形环。在一些实施例中，用于形成内 密封件80的材料可具有与阀材料的热膨胀系数相似的热膨胀系数。应当理解的是，图3的 内密封件80具有其椭圆形截面旨在仅仅是示范性的，并且内密封件80可以具有任何希望 的截面。例如，如果希望，内密封件80可以具有矩形截面以填充图3实施例的环形内凹部 85〇
[0083] 内密封件80包括导电内密封表面。内密封件80的导电内密封表面包括内密封件 80与阀70的全部接触点以及内密封件80与环形内凹部85的导电表面的全部接触点。在 一些实施例中，内密封件80可以由导电材料制成，例如金属或者导电聚合物。在这样的实 施例中，内密封件80的所有表面可以是导电的。在其他实施例中，内密封件80可以由不导 电材料制成，例如塑料或者橡胶，并且该不导电材料可以被涂覆任何合适的导电材料，例如 金属。在这样的实施例中，仅内密封件80的涂覆有导电材料的部分可以导电。在优选实施 例中，内密封件80由已知的与用于储存在包容空间25中的压缩流体（例如氢）相容的材 料制成，或者被涂覆已知的与压缩流体相容的材料。
[0084] 在优选实施例中，密封组件30的支撑构件60还包括设置在形成于支撑构件本体 65的外密封表面67e、67f中的环形外凹部95内的外密封件90。在一些实施例中，夕卜密封 件90可以是任何合适的密封构件，例如0形环。在一些实施例中，形成外密封件90的材料 可具有与阀材料的热膨胀系数相似的热膨胀系数。应当理解的是，图3的外密封件90具有 其椭圆形的截面旨在仅仅是示范性的，并且外密封件90可以具有任何希望的截面。例如， 如果希望，外密封件90可以具有矩形截面以填充图3实施例的环形外凹部95。
[0085] 外密封件90包括导电外密封表面。该外密封件90的导电外密封表面包括外密封 件90与阀70的全部接触点以及外密封件90与环形外凹部95的导电表面的全部接触点。 在一些实施例中，外密封件90可以由导电材料制成，例如金属或者导电聚合物。在这样的 实施例中，夕卜密封件90的所有表面可以是导电的。在其他实施例中，夕卜密封件90可以由不 导电材料制成，例如塑料或者橡胶，并且该不导电材料可以被涂覆任何合适的导电材料，例 如金属。在这样的实施例中，仅外密封件90的涂覆有导电材料的部分可以导电。在优选实 施例中，外密封件90由已知的与用于存在包容空间25中的压缩流体（例如氢）相容的材 料制成，或者被涂覆已知的与压缩流体相容的材料。
[0086] 如上文实施例中所述，支撑构件60由导电材料制成，其仅具有邻接衬套20和阀70 的不导电阳极化表面。然而，支撑构件60还包括环形内凹部85以及环形外凹部95,该环 形内凹部85和环形外凹部95均包括至少一个导电表面，例如支撑构件60的裸露的未阳极 化导电材料。内密封件80是导电体，或者至少具有导电外表面，并且设置在环形内凹部85 内。外密封件90是导电体，或者至少具有导电外表面，并且设置在环形外凹部95内。在密 封组件30中，内密封件80的导电表面与支撑构件60的对应导电表面（尤其是，环形内凹 部85中的导电凹部表面82、84a、84b)以及阀70的对应导电表面（尤其是，阀的外表面71) 相接触。类似地，外密封件90的导电表面与支撑构件60的对应导电表面（尤其是，环形外 凹部95中的导电凹部表面92、94a、94b)以及衬套20的对应导电表面（尤其是，至少一个 阀颈部26中的衬套内表面24)相接触。
[0087] 因此，在根据上述实施例的密封组件30中，通过从阀70通向内密封件80的导电 表面、然后通向环形内凹部85的导电凹部表面82、84&、8413、然后通向支撑构件本体65的 导电支撑材料、然后通向环形外凹部95的导电凹部表面92、94&、9413、然后通向外密封件90 的导电表面、并且最终通向衬套20的连续通路建立了阀70和衬套20之间的电连续性。阀 70和衬套20之间的电连续性能够使阀70和衬套20保持在相同的电势。在优选实施例中， 例如，阀70和衬套20均可保持在地电势。因此，认为使用位于具有导电凹部表面82、84a、 84b、92、94a、94b的导电凹部（例如环形内凹部85和环形外凹部95)内的导电密封件（例 如内密封件80和外密封件90)可有利于针对压缩流体容器的密封组件中的支撑构件更广 泛地使用替代材料，包括但不限于，氢储存容器的密封组件的阳极化铝支撑构件的应用。
[0088] 根据进一步的实施例，压力容器10可包括根据上述实施例的任意结合的密封组 件30。在特别优选实施例中，压力容器10可包括密封组件，其中支撑构件60是阳极化铝， 分别与环形内凹部85和环形外凹部95的裸露铝表面接触的内密封件80和外密封件90是 导电0形环，优选是金属0形环。在其他这样的优选实施例中，阀70和衬套20均是金属。 因此，可首先通过内导电〇形环，然后通过环形内凹部的裸露铝表面，然后通过支撑构件本 体内部的铝，然后通过环形外凹部的裸露铝表面，以及最后通过外导电〇形环来建立金属 阀和金属衬套之间的电连续性。
[0089] 根据进一步的实施例，用于机动车的燃料系统可包括压力容器10,该压力容器包 括根据上述任意实施例的结合所述的密封组件30。
[0090] 除非其他限定，这里所用的所有技术和科技术语具有与要求保护的主题所属领域 的普通技术人员的通常理解相同的含义。这里说明书中的术语仅仅用于解释具体实施例， 并不具有限定作用。如说明书和所附权利要求中所用的，单数形式"一"、"一种"以及"该" 或"所述"也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确限定。
[0091] 应当指出，例如"优选"、"一般"以及"通常"这样的术语在这里并不用来限制所附 权利要求的范围或者暗示某些特征对于要求保护的主题的结构或功能是关键的、基本的或 者重要的。相反地，这些术语仅仅是用于强调具体实施例中可能或可能不使用的替代性特 征或附加特征。
【权利要求】
1. 一种密封组件，包括： 至少一个套筒； 阀，所述阀具有由阀材料制成的阀颈部，所述阀颈部设置在所述至少一个套筒内； 由衬套材料制成的衬套，所述衬套具有衬套外表面和衬套内表面，所述衬套内表面限 定适于容纳压缩流体的压力容器的包容空间，所述衬套具有形成于其中的至少一个衬套颈 部，所述至少一个衬套颈部的衬套内表面面对所述阀,所述至少一个衬套颈部的衬套外表 面面对所述至少一个套筒；以及 适于配合所述衬套颈部和所述阀的支撑构件，所述支撑构件包括： 由阳极化导电支撑材料制成的支撑构件本体，所述支撑构件本体具有邻接所述阀颈部 的阳极化内密封表面以及邻接所述至少一个衬套颈部的阳极化外密封表面，所述阳极化内 密封表面和阳极化外密封表面是实质上不导电的； 内密封件，所述内密封件设置在形成于支撑构件本体的内密封表面中的环形内凹部 中，所述内密封件包括导电内密封表面；以及 外密封件，所述外密封件设置在形成于支撑构件本体的外密封表面中的环形外凹部 中，所述外密封件包括导电外密封表面， 其中： 所述支撑构件的环形内凹部和所述支撑构件的环形外凹部包括导电凹部表面； 所述阀和所述衬套之间的电连续性通过所述导电内密封表面、所述环形内凹部的导电 凹部表面、所述支撑构件本体的导电支撑材料、所述环形外凹部的导电凹部表面以及所述 导电外密封表面而建立。
2. 如权利要求1所述的密封组件，其中，所述阳极化导电支撑材料是阳极化铝。
3. 如权利要求2所述的密封组件，其中，所述阳极化内密封表面和阳极化外密封表面 涂覆有实质上不导电的氧化铝层。
4. 如权利要求3所述的密封组件，其中，所述实质上不导电的氧化铝层足够厚，以阻止 所述阀和所述衬套之间穿过支撑构件的任何阳极化表面的电连续性。
5. 如权利要求1所述的密封组件，其中， 所述阳极化导电支撑材料是阳极化铝； 所述阳极化内密封表面和阳极化外密封表面是氧化铝； 所述环形内凹部和环形外凹部中的导电凹部表面是裸露铝。
6. 如权利要求5所述的密封组件，其中， 所述内密封件和所述外密封件是导电金属0形环； 所述内密封件接触所述环形内凹部中的裸露铝；并且 所述外密封件接触所述环形外凹部中的裸露铝。
7. 如权利要求1所述的密封组件，其中，所述内密封件和所述外密封件是0形环。
8. 如权利要求1所述的密封组件，其中，所述内密封件和所述外密封件是由导电0形环 材料制成的〇形环。
9. 如权利要求8所述的密封组件，其中，所述导电0形环材料是金属或者导电聚合物。
10. -种用于容纳加压氢的压力容器，所述压力容器包括： 密封组件，所述密封组件包括至少一个套筒、金属阀、限定适于容纳加压氢的包容空间 的金属衬套、包围所述衬套的复合外壳、以及适于配合衬套颈部和所述阀的支撑构件， 其中： 所述金属阀具有设置于所述至少一个套筒中的阀颈部； 所述金属衬套具有衬套外表面和衬套内表面； 所述衬套内表面限定所述包容空间； 所述金属衬套具有形成于其中的至少一个衬套颈部； 所述至少一个衬套颈部的衬套内表面面对所述金属阀； 所述至少一个衬套颈部的衬套外表面面对所述至少一个套筒； 所述支撑构件适于配合所述金属衬套和所述金属阀； 所述支撑构件包括： 由阳极化铝制成的支撑构件本体，所述支撑构件本体具有邻接所述阀颈部的阳极化内 密封表面以及邻接所述至少一个衬套颈部的阳极化外密封表面，所述阳极化内密封表面和 所述阳极化外密封表面是实质上不导电的； 内导电0形环，其与形成于所述支撑构件本体的内密封表面中的环形内凹部的裸露铝 表面接触；以及 外导电0形环，其与形成于所述支撑构件本体的外密封表面中的环形外凹部的裸露铝 表面接触； 所述金属阀和所述金属衬套之间的电连续性通过所述内导电0形环、环形内凹部的裸 露铝表面、支撑构件本体内部的铝、环形外凹部的裸露铝表面以及外导电0形环而建立。
【文档编号】F17C13/04GK104048156SQ201410246619
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2013年3月14日
【发明者】P·布罗伊尔, A·黑泽 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司