一种高压氢气瓶阀座的制作方法

1.本实用新型涉及压力气瓶技术领域，尤其涉及一种高压氢气瓶阀座。


背景技术：

2.气瓶主要用于存储各类气体或液化气体，通常由非金属内胆，复合材料纤维增强缠绕层，气瓶端部阀座三部分组成。非金属内胆主要用于承装各类气体或液化气体，由于非金属材料与传统金属材料相比，具有耐化学腐蚀性好，耐侯性强，重量轻，材料加工尺寸稳定性好及原材料环保性等优势。非金属内胆与传统金属内胆相比，属于非承压结构，因此在内胆外侧需缠绕浸渍纤维增强复合层，以增强气瓶的承压能力，纤维可以是玻璃纤维，碳纤维或聚酰胺纤维等。纤维浸渍树脂体系，经过固化处理，与内胆紧密结合。端部阀座与非金属内胆相连，用于连通气瓶内部，同时，用于连接气瓶阀门，并通过阀门底部的密封圈与端部阀座底部的密封面相作用，起到密封的作用。
3.气瓶通常是指可重复充气使用，用于盛装永久性气体、液化气体或溶解气体的移动式压力容器。随着复合材料成型技术的发展与轻量化的市场发展趋势，复合气瓶，尤其是高压氢气瓶迅猛发展，已经成为国际上的主流。复合气瓶由复合层和内胆两部分组成。其中，高压氢气瓶是指内胆为非金属材料的气瓶。与其他气瓶产品相比，非金属内胆缠绕气瓶具有：不会产生应力腐蚀和氢脆现象、优异的抗疲劳性能、优越的耐腐蚀性能(耐酸、碱腐蚀)及优越的抗冲击性能。
4.高压氢气瓶阀座的瓶口需要承受充、放气时的高压高温等状态，一般使用额外的金属阀座提高气瓶瓶口的耐压能力。在现有技术中，高压气瓶阀座大多需要配合适配器来使用，用于高压气瓶的阀座和适配器材料大多采用不锈钢材料，产品重量大、造价高，限制了氢气瓶重容比的降低，阀座与非金属内胆一体加工，增加了气瓶内胆的制造难度，不容易保证内胆形状的一致性，且气体泄漏通道设计复杂，密封结构容易失效。此外，一体成型的粘连工艺会发生内胆的轴线与阀座轴线不共线的情况，这会影响内胆的缠绕工艺及产品的安全使用。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，本实用新型提出一种高压氢气瓶阀座。
6.为实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案包括：
7.一种高压氢气瓶阀座，包括一体成型的上部接头、法兰过渡段和下部法兰；所述上部接头和所述下部法兰通过所述法兰过渡段连接；所述阀座为中空环形阀座；所述中空环形阀座内壁面固定连接非金属内胆，所述中空环形阀座外壁面与复合层相接触；
8.所述法兰过渡段为圆弧凹面曲面过渡，所述下部法兰外径由上至下平滑增大形成凸面曲面连接面；
9.所述中空环形阀座与所述非金属内胆接触面的拐角处为圆角设计。
10.进一步地，所述中空环形阀座内部由上至下依次设置有螺纹、螺纹过渡段、内胆承
插限位结构，所述螺纹和所述内胆承插限位结构通过所述螺纹过渡段连接。
11.进一步地，所述螺纹过渡段为内径小于所述螺纹内径的双圆角平滑过渡变径段。
12.进一步地，所述内胆承插限位结构和所述下部法兰之间设计有用于承插所述非金属内胆的凹槽。
13.进一步地，所述凹槽内部设计有密封槽，所述密封槽外径大于所述凹槽外径。
14.进一步地，所述圆角设计包括内圆角设计和外圆角设计。
15.进一步地，所述上部接头外径固定，且所述上部接头外壁面设置有包含至少一个垂直切面的旋转限位结构。
16.进一步地，所述旋转限位结构包括若干个以通过所述中空环形阀座圆心的直线为对称轴的轴对称排列垂直切面。
17.进一步地，所述阀座为铝合金材料。
18.本实用新型的有益效果为：
19.采用本实用新型所述高压氢气瓶阀座，将适配器的主要功能整合到了阀座上，减少了零部件数量；阀座材料选用铝合金，相比于不锈钢阀座减轻了重量；密封槽位于阀座内表面，使用中内胆会受到瓶内压力作用使之紧密贴合密封圈；阀座与内胆采用承插式连接，简化了内胆制造的难度，避免了内胆制造中的一些缺陷；阀座外表面曲线设计合理，有利于碳纤维包覆，最终使得气瓶可以应用于70mpa气瓶及大容积、大直径气瓶。
附图说明
20.图1为本实用新型第一实施例横截面示意图。
21.图2为本实用新型第一实施例气瓶组合横截面示意图。
22.图3为本实用新型第二实施例正视示意图。
23.图4为本实用新型第二实施例俯视示意图。
24.图5为本实用新型第二实施例三维示意图。
25.附图编号说明：1-上部接头、2-下部法兰、3-法兰过渡段、4-外圆角、5-螺纹、6-螺纹过渡段、7-内胆承插限位结构、8-密封槽、9-内圆角、10-旋转限位结构、11-非金属内胆、12-复合层。
具体实施方式
26.为了更清楚的理解本实用新型的内容，将结合附图和实施例详细说明。
27.本实用新型所述上、下、内、外等方位限定用语仅为表达本实用新型所述阀座中各部件、结构之间的相对位置关系，而非对于阀座在实际空间中放置位置、方向的限定。
28.如图1所示为本实用新型高压氢气瓶阀座的第一实施例横截面示意图，阀座整体呈现为中空环形阀座结构，依照功能区别可以分为上部接头1、法兰过渡段3和下部法兰2，所述上部接头1和所述下部法兰2通过所述法兰过渡段3一体连接，所述法兰过渡段3为圆弧凹面曲面过渡，可以实现复合层12在瓶口部位圆弧过渡，降低中空环形阀座在碳纤维转角处的应力集中；所述下部法兰2外径由上至下平滑增大形成凸面曲面连接面；所述中空环形阀座与所述非金属内胆接触面的拐角处分别设计为外圆角4和内圆角9，可以避免非金属内胆11在拐角处的尖角，降低应力集中；所述中空环形阀座内部由上至下依次设置有螺纹5、
螺纹过渡段6、内胆承插限位结构7，所述螺纹5和所述内胆承插限位结构7通过所述螺纹过渡段6连接；所述螺纹过渡段6为内径小于所述螺纹5内径的双圆角平滑过渡变径段；所述内胆承插限位结构7和所述下部法兰2之间设计有用于承插所述非金属内胆11的凹槽，凹槽的内壁面端部为半圆形倒角可以避免承插时划伤所述非金属内胆11；所述凹槽内部设计有密封槽8，所述密封槽8外径大于所述凹槽外径，所述密封槽8用于安装阻止高压气体泄漏的密封圈，当瓶内拥有一定压力时，会使所述非金属内胆11更加贴近密封圈提高密封效果。
29.如图2所示为本实用新型高压氢气瓶阀座的第二实施例在气瓶中实际应用组合示意图，所述中空环形阀座可以依照连接部件不同区分为外壁面和内壁面，其中内壁面部分固定连接所述非金属内胆11，外壁面部分与气瓶外部的缠绕复合层12相接触；所述上部接头1外径固定，且所述上部接头1外壁面设置有包含至少一个垂直切面的旋转限位结构10，使用过程中通过旋转限位结构10提供中空环形阀座与复合层12之间的相对旋转限位能力，所述复合层12优选为碳纤维层。
30.图3、图4、图5所示为本实用新型的第二实施例示意图，采用了包含有6个轴对称排列垂直切面的六方形旋转限位结构10，能够提供更多的旋转限位受力面，具有更佳的旋转限位能力，同时旋转限位结构10下端的曲面设计有助于中空环形阀座的进一步减重，同时结合所述中空环形阀座的铝合金材料设计，有效减少气瓶的重量和制造成本，同时方便在拧螺纹时提供位于中空环形阀座上的着力点，也具有美观的效果。
31.以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。