专利名称：罐组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于储存压缩气体的罐组件。罐组件装配有套环，以便于将物体 安装至罐组件。
背景技术：
众所周知，用罐储存压缩气体。传统的罐能够储存极高压力的压缩气体。例如，可 以将压力高达甚至超过10000磅/平方英时(PSi)的氢气储存在罐组件中。不过，使用压 缩气体的系统，诸如内燃机和燃料电池组，一般都是在非常低的压力下工作。因此，在使用 之前，储存于罐组件中的压缩气体必须首先经过调节器或首先经过能够降低储存气体压力 的某些其他机械装置。传统的罐组件不包括用于调节器的支架。因此，使用传统罐组件的 系统将调节器安置在远离阀的位置。将调节器布置在远离阀的位置有很多缺点，这些缺点 包括但不仅限于，与使用高压软管/管道相关的附加费用，这些软管/管道用于容纳穿过调 节器之前罐组件外的高压压缩气体。此外，将高压压缩气体保持在软管/管道中的损耗大 于保持低压气体的损耗。由于调节器和罐组件的阀之间的距离增加，这些缺点以及其他缺 点会更大。以前对于这个问题的解决方法包括将装置(例如调节器)直接安装到罐组件的 阀上。不过，这类装置通常是一大块。在正常设备运转期间，罐组件的阀可能不足以承受作 用在阀和装置上的力。
实用新型内容针对相关技术中存在的一个或多个问题，本实用新型的目的在于提供一种罐组 件，这种罐组件无需高压软管/管道，并具有足够的支撑调节器的强度。此处公开了罐组件的不同实施例。在第一实施例中，罐组件包括具有颈部的不透 气内衬，该颈部具有螺纹孔。具有大致圆形开口的环形套环围绕颈部布置。结构层基本缠 裹内衬并将环形套环固定到颈部。在第一实施例的实施中，环形套环包括凸起的环形凸缘。在这种实施的变型中，凸 起的环形凸缘有多个安装孔。在进一步的变型中，多个安装孔带有螺纹。在第一实施例的另一实施中，环形套环包括设在套环表面中的大致环形的槽。环 形槽与环形套环的大致圆形的开口大致同轴。在本实施例的变型中，环形套环进一步包括 与圆形槽同轴布置的凸起的环形凸缘。在进一步的变型中，凸起的环形凸缘的直径小于圆 形槽的直径。在进一步的变型中，凸起的环形凸缘有在凸起的环形凸缘周围布置的多个螺 纹安装孔。在第一实施例的另一实施中，内衬由金属制成。在第二实施例中，罐组件包括具有颈部的不透气内衬。环形套环具有大致圆形的 开口、第一表面和凸出于第一表面并布置成与所述开口大致同轴的环形凸缘，该环形套环 围绕颈部布置成使得第一表面与颈部的上表面基本共面。结构层基本包裹住内衬并将套环固定到颈部。在第二实施例的实施中，环形套环的表面限定有与开口大致同轴布置的大致环形 的槽。圆形槽的直径大于环形凸缘的直径。在第二实施例的另一实施中，环形凸缘具有安装孔。在本实施的变型中，安装孔围 绕环形凸缘布置成使得每一个安装孔与每个相邻的安装孔之间是基本等距的。在另一变型 中，环形套环的表面限定有与开口大致同轴布置的大致环形的槽。圆形槽的直径大于环形 凸缘的直径。在另一变型中，安装孔带有螺纹。在第三实施例中，罐组件包括不透气内衬，具有限定通道的颈部。环形套环具有 大致圆形的套环开口以及与套环开口大致同轴布置的凸起的环形凸缘，该环形套环围绕颈 部布置以便颈部容纳在套环开口内。该第三实施例还包括环形安装托架，具有大致圆形的 托架开口。安装托架可转动地安装在套环上，以使得托架开口与环形套环的凸起的环形凸 缘接合。该第三实施例还包括结构层，其基本包裹住内衬并将套环固定到颈部。在该第三实施例的实施中，凸起的环形凸缘具有多个安装孔。罐组件进一步包括 多个紧固件，每个紧固件均固定在一个相应的安装孔中。多个紧固件构造成防止安装托架 相对于凸起的环形套环转动。在本实施的变型中，凸起的环形套环具有与套环开口基本同 轴布置的基本圆形槽，圆形槽的直径大于凸缘直径的直径。罐组件进一步包括布置在圆形 槽内的密封件。环形安装托架的底面与密封件接合。当多个紧固件与安装孔嵌合时，环形 安装托架的底面与密封件配合提供环形安装托架和环形套环之间的气密配合。在本实施的 变型中，多个安装孔带有螺纹，多个紧固件是与多个安装孔螺纹连接的螺纹紧固件。在另一 变型中，密封件包括0形圈。根据本实用新型，由于设置有结构层，从而使得内衬在容纳高压压缩气体是不会 破裂。由于通常不需要高压管道/软管，使得调节器和阀之间的连接更容易。根据本实用 新型，在靠近出口处安装调节器，避免大量使用高压管道/软管，从而减少了燃料控制系统 的泄露，还会减少与使用高压管道/软管相关的费用。
此处参照附图进行说明，其中在所有附图中同样的标号表示相同的部件，附图 中图1是根据本实用新型的教导制造的罐组件的实施例的部分透视图；图2是沿图1中线2-2截取的剖视图；图3-图5是示出了安装托架与图2的罐组件连接的剖视图；以及图6是示出了安装托架与图1的罐组件套环对齐并连接的透视图。
具体实施方式
在此公开了本实用新型的详细实施例。但是，应该理解，所公开的实施例仅仅是能 够以各种不同以及可替换形式体现的本实用新型的示例。没有必要按照比例绘制图形，为 了表示具体部件的细节，可能放大或缩小了某些特征。因此，此处公开的具体结构和功能细 节不应解释为限定性的，而仅仅是针对权利要求的阐述基础和/或是教导本领域普通技术 人员以各种方式使用本实用新型的阐述基础。
5[0021]因为压缩气体(例如氢气)可能被保持在高压下，所以在将压缩气体从储存该气 体的罐组件中放出后，就要减小这种压缩气体的压力。可以用设置在罐组件的出口 /阀附 近的调节器减压。在出口附近设置调节器可以避免使用大量的高压管道/软管。这种设置 可以减少燃料控制系统的泄露并降低使用高压管道/软管的费用。传统罐组件设置成容纳并储存压力高达和超过10000磅/平方英时(psi)的高压 压缩氢气或其他气体，并具有由包括但不限于塑料或金属的材料制成的不透气内衬。内衬 包裹或被围在外结构层中，该外结构层提供容纳高压压缩气体和防止内衬破裂的强度。通 常，该结构层包括复合材料，例如但不限于碳纤维。该内衬具有颈部，颈部的直径小于内衬其余部分的直径。有时，通过设在颈部内壁 上的螺纹和阀外壁上的螺纹之间的螺纹连接，将阀装在颈部上。这种结构允许将阀在颈部 内壁上的孔中拧到位。根据本实用新型的实施例，在向内衬涂抹复合材料之前或在涂抹期间，围绕内衬 的颈部设置环形或圈状的垫圈，该套环的下侧包括用于容纳并嵌合复合材料束的槽。然后， 加热内衬、套环和复合材料直到复合材料和/或复合材料上的环氧树脂固化，在内衬和套 环周围形成坚固的外壳。进一步将套环构造成能够使安装托架与套环相连。将安装托架构造成能够容纳 并保持调节器或其他任何装置。安装托架还被设置成可以相对于套环移动，以便调整调节 器相对于罐组件的阀的出口的角度和接近程度，从而使得调节器和阀能够适当的对准和靠 近。在其他实施例中，可以将套环安置在内衬上其他位置以允许将物体/装置安装在罐组 件的任一预期部位。通过以下结合本申请的附图所做详细描述，会充分理解此处公开的本实用新型的 实施例。参考图1，示出了根据本实用新型的一个或多个实施例的罐组件20的示例性实施 例。罐组件20可以用于储存处于压缩状态的任一种气体，包括但不限于氢气。罐组件20可 用于包括客车、公共汽车、卡车的车辆和其他种类的交通工具，所述其他种类的交通工具包 括但不限于船、轨道驱动车辆、飞行器和航天器。罐组件20不仅限用于车辆。更确切地，罐 组件20的实施例可以应用于期望将物体或设备(比如调节器)直接安装在用于储存压缩 气体的罐组件上的任一尝试或活动中。罐组件20可以用于储存压力高达并超过10000磅 /平方英时(Psi)的压缩状态下的任一种气体(包括但不限于氢气)。罐组件20包括内衬22。内衬22是用于容纳压缩气体的不透气容器。内衬22可 以由包括但不限于金属或塑料的任意不透气材料制成。在至少一个实施例中，内衬22可以 由铝制成。内衬22包括颈部M。颈部M的直径小于内衬22其余部分并且用作气体进入内 衬22和从内衬22排出的路径。颈部M具有中心孔且沿内壁设有螺纹。将颈部M的螺纹 设置成与阀26外表面的对应螺纹啮合。通常，阀沈控制从内衬22流出的气体。虽然图1 示出了颈部M与内衬22整体构造形成单件，但可以想象，颈部M也可以与内衬22分离。 在本实施例中，内衬22可以由塑料制成而颈部M可以由金属制成。环形套环28设置在颈部M外壁附近。在所示实施例中，环形套环28呈环状结构 并限定了内环形套环孔30。环形套环28包括与颈部M上表面基本平齐的第一表面32。在其他实施例中，在不偏离本实用新型的精神的情形下，可以将第一表面32布置得高于或低 于颈部M的上表面。环形套环观还包括凸起的凸缘34，其与第一表面32相邻并突出于第一表面32。 凸起凸缘34大致是环形的并与内环形套环孔30大致同轴。凸起凸缘34包括多个设在其 上表面的安装孔36。在所示实施例中，如下所述，安装孔36带有螺纹并且设置成容纳螺纹 紧固件。在其他实施例中，在不背离本实用新型的精神的情形下，安装孔36可多可少。在 另一其他实施例中，安装孔36可以没有螺纹。环形套环28进一步包括设在第二表面40中的槽38。槽38以大致环状的结构围 绕环形套环观延伸，并且与内环形套环孔30和凸起的凸缘34大致同轴。在其他实施例 中，在不背离本实用新型的精神的情形下，槽38可以是非环形的和/或不与凸起凸缘；34或 内环形套环孔30同轴。槽38被设置成用于容纳密封件42 (见图2-图4)。在一些实施例 中，密封件42可以包括0形圈并可被放在槽38内。在其他实施例中，环形套环观可以没 有槽38并且第二表面40可以基本是平的。在这种实施例中，可以使用其他种类的密封件， 例如，密封垫，而不背离本实用新型的精神。环形套环28进一步包括设在环形套环28下侧的定位槽44。将定位槽44构造成 与结构层46嵌合(如下述)并与结构层46配合，以使环形套环观相对于颈部M保持在 基本静止的位置。定位槽44的横截面大致与字母J相似。在其他实施例中，定位槽44可 以具有有助于与结构层46嵌合并将环形套环观保持在颈部M上的其他任意形状或结构。 在图示实施例中，定位槽44以环形方式围绕环形套环观的整个下侧延伸。在其他实施例 中，定位槽44可以包括围绕环形套环28下侧间断地布置的多个槽部分。罐组件20进一步包括结构层46。如图1所示，结构层46几乎完全包裹住内衬22。 结构层46由复合材料，例如但不限于包括碳、气体或芳纶的树脂材料构成。结构层46的强 度比内衬22的大。结构层46使罐组件20能够容纳压力高达和超过10000磅/平方英时 (psi)的压缩气体。如果没有结构层46，容纳如此高压的压缩气体时，内衬22会破裂。在一些实施例中，利用一种制造工艺可以用结构层46缠裹住内衬22。在该制造工 艺中，一边转动内衬22 —边用复合材料束缠裹或遮盖内衬22。在用碳纤维束缠裹颈部M 的外部时，使其进入定位槽44并与定位槽44嵌合。继续用碳纤维束缠裹内衬22，直到结构 层46达到预期厚度。压缩气体的压力越大，结构层46就会越厚。一旦达到预期厚度，就加 热罐组件20 (包括结构层46的包裹束在内)。这会使结构层46的碳纤维束和/或应用于 其上的环氧树脂或其他树脂熔化和/或结合，从而形成基本统一的整体结构。一旦装配并固化结构层46后，从罐组件20外侧可以看见的内衬22的唯一部分是 其上表面。类似地，从罐组件20外只能看见环形套环观的上部。无法看到环形套环观的 下侧，尤其是无法看到定位槽44。图2-图6示出了环形安装托架48与环形套环观连接。通常，环形安装托架48 能够与一个附件(未示出)连接，以便将气体排到车外。环形安装托架48靠近环形套环观 设置并与之对齐。环形安装托架48大致是环形或圈状的，具有中心圆形开口或孔50，该开 口或孔被构造成与凸起凸缘34的外壁基本一致并嵌合。在将环形安装托架48放到环形套 环28上时，阀沈从开口 50中穿过。在其他实施例中，可以在将阀沈连接到颈部M上之 前就将环形安装托架48与环形套环28连接。[0038]如图2-图4所示，密封件42放在槽38内。在所示实施例中，密封件42是橡胶的 0形环。在放到槽38里时，0形环42的一部分突出于第二表面40。参考图4，当环形安装托架48降低至环形套环观上时，环形安装托架48的底面 52与密封件42嵌合。环形安装托架48的开口 50构造成容纳凸起凸缘34 (见图5-图6)。 当环形安装托架48到达凸起凸缘34位于开口 50中的位置时，可围绕凸起凸缘34转动环 形安装托架48直至定位于预期位置。然后插入螺纹紧固件54，以与一些或所有安装孔36 连接(见图3-图4)。如图所示，螺纹紧固件M包括头部56和螺纹部58 (见图幻。头部56的宽度超过 凸起凸缘34的上表面宽度。环形安装托架48的上表面设置成稍高于凸起凸缘34的上表 面。在向下将螺纹紧固件M拧入安装孔36时，头部56的下侧与环形安装托架48的上表 面接合。螺纹紧固件M的下侧会向下推环形安装托架48，由此将环形安装托架48向着密 封件42压紧并固定位。用螺纹紧固件M将环形安装托架48固定在环形套环观上。参考图4-图5，当在将螺纹紧固件M与安装孔36完全嵌合时，环形安装托架48 压在密封件42和第二表面40上，从而形成气密密封。借助多个完全拧入各自的安装孔36 的螺纹紧固件M，用摩擦力防止环形安装托架48围绕在凸起凸缘34的上转动。选择性地 转动和选择性地防止环形安装托架的转动的性能使得装配人员可以相对阀26将调节器60 定位固定在预期位置上。在图示实施例中，可能需要用于连接调节器60和阀沈的配件62 的配件62(见图4)。通常不需要高压管道/软管，因此连接更容易。可以通过使用螺纹紧 固件64或其他机械装置，将调节器60与环形安装托架48连接。调节器60调节内衬22的 压缩氢气的气流。当将罐组件20安装在车辆的行李仓或货舱中时，会有压缩气体从罐组件20中泄 露出来并进入车辆乘客室的危险。这就要求制造者提供气密的“排气盒”(或如上所述的附 件)以便将泄露气体引至乘客室之外的区域。通过在环形安装托架48和环形套环观之间 设置密封元件42，形成防止气体从环形套环28和环形安装托架48之间通过的气密密封。 这使得制造人员可以设计并安装能够与环形安装托架48连接的排气盒，以取代需要与环 形套环观直接连接的排气盒。环形安装托架48上示出的各个安装孔，便于将排出盒连接 于环形安装托架上。这种布置为制造人员在设计排气盒时提供了较大灵活性。参照图5，示出了环形安装托架48和环形套环28之间对齐和连接的透视图。环形 安装托架48下降至环形套环观上，以便将凸起凸缘34容纳在开口 50内。如图6所示，当环形安装托架48与凸起凸缘34嵌合后，从罐组件20外只能看到 凸起凸缘34的上表面。环形安装托架48可以围绕凸起凸缘34转动至如假想线所示的任 一预期角度位置。环形安装托架48包括环形部66和安装部68。环形部66构造成与凸起 凸缘34嵌合，安装部68设置成能够容纳调节器60并与之相连。尽管已经说明和描述了本实用新型的实施例，但是，其目的并不是这些实施例说 明和描述了本实用新型所有的可能形式。更确切地，说明书中使用的文字是描述性语言而 不起限制作用，并且应该理解的是，在不背离本实用新型的精神和范围的情形下，可以做出 各种修改。
权利要求1.一种罐组件，其特征在于，包括用于储存压缩气体的不透气内衬，具有带有螺纹孔的颈部；环形套环，具有圆形的开口，所述套环围绕所述颈部设置；以及结构层，缠裹所述内衬 并将所述环形套环固定到所述颈部。
2.根据权利要求1所述的罐组件，其特征在于，所述环形套环包括凸起的环形凸缘。
3.根据权利要求2所述的罐组件，其特征在于，所述凸起的环形凸缘有多个安装孔。
4.根据权利要求3所述的罐组件，其特征在于，所述多个安装孔带有螺纹。
5.根据权利要求1所述的罐组件，其特征在于，所述环形套环包括设在所述环形套环 表面中的环形槽，所述环形槽与所述环形套环的圆形开口同轴。
6.根据权利要求5所述的罐组件，其特征在于，所述环形套环进一步包括与所述环形 槽同轴设置的凸起的环形凸缘。
7.根据权利要求6所述的罐组件，其特征在于，所述凸起的环形凸缘的直径小于所述 环形槽的直径。
8.根据权利要求7所述的罐组件，其特征在于，所述凸起的环形凸缘具有围绕所述凸 起的环形凸缘设置的多个螺纹安装孔。
9.根据权利要求1所述的罐组件，其特征在于，所述内衬由金属制成。
10.一种用于车辆的罐组件，其特征在于，包括用于储存压缩气体的不透气内衬，具有颈部；环形套环，具有圆形开口、第一表面和环形凸缘，所述环形凸缘凸出于所述第一表面并 且设置成与所述开口同轴，所述环形套环围绕所述颈部布置，以使得所述第一表面与所述 颈部的上表面共面；以及结构层，缠裹所述内衬并将所述环形套环固定至所述颈部。
11.根据权利要求10所述的罐组件，其特征在于，所述环形套环的表面有与所述开口 同轴布置的圆形槽，所述圆形槽的直径大于所述环形凸缘的直径。
12.根据权利要求10所述的罐组件，其特征在于，所述环形凸缘有安装孔。
13.根据权利要求12所述的罐组件，其特征在于，所述安装孔围绕所述环形凸缘布置， 以使得每个所述安装孔与每个相邻的安装孔之间基本等距。
14.根据权利要求12所述的罐组件，其特征在于，所述环形套环的表面有与所述开口 同轴布置的环形槽，所述圆形槽的直径大于所述环形凸缘的直径。
15.根据权利要求12所述的罐组件，其特征在于，所述安装孔带有螺纹。
16.一种用于车辆的罐组件，其特征在于，包括用于储存压缩气体的不透气内衬，具有限定有通道的颈部；环形套环，具有圆形的套环开口以及与所述开口同轴布置的凸起的环形凸缘，所述套 环围绕所述颈部布置，以使得所述颈部容纳在所述套环开口内；环形安装托架，具有圆形的托架开口，所述安装托架可转动地安装在所述套环上，以使 得所述托架开口与所述环形套环的凸起的环形凸缘嵌合；以及结构层，缠裹所述内衬并将所述套环固定到所述颈部。
17.根据权利要求16所述的罐组件，其特征在于，所述凸起的环形凸缘有多个安装孔， 所述罐组件进一步包括多个紧固件，每一个紧固件固定在相应的一个安装孔中，其中所述多个紧固件构造成防止所述安装托架相对于所述凸起的环形套环转动。
18.根据权利要求17所述的罐组件，其特征在于，所述凸起的环形套环有与所述套环 开口同轴布置的圆形槽，所述圆形槽的直径大于所述凸缘的直径，并且其中所述罐组件进 一步包括布置在所述圆形槽内的密封件，其中所述环形安装托架的底面与所述密封件接 合，以使得当所述多个紧固件与所述安装孔嵌合时，所述底面与所述密封件配合提供所述 环形安装托架和所述环形套环之间的气密配合。
19.根据权利要求18所述的罐组件，其特征在于，所述多个安装孔带有螺纹，所述多个 紧固件包括与所述安装孔螺纹连接的螺纹紧固件。
专利摘要本实用新型公开一种罐组件，该罐组件具有用于储存所提供的压缩气体的不透气内衬，该内衬具有颈部。颈部具有螺纹孔。具有大致圆形开口的环形套环围绕颈部布置。结构层基本包裹内衬并将套环固定到颈部。根据本实用新型，在靠近出口处安装调节器，消除了对大量高压管道/软管的需要，也减少了来自燃料控制系统的泄露，还会减少与提供高压管道/软管相关的费用。
文档编号B60K15/03GK201819004SQ201020533270
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月17日 优先权日2009年10月30日
发明者麦克·乔恩·凡斯塔 申请人:福特环球技术公司