一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶的制作方法

1.本实用新型涉及储气瓶技术领域，具体涉及一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶。


背景技术：

2.塑料内胆碳纤维全缠绕储氢瓶，是氢燃料电池汽车用高压储氢瓶的一种，是目前氢燃料电池汽车用高压储氢系统中技术最先进的产品类型。塑料内胆碳纤维全缠绕储氢瓶由复合层、内胆和金属阀座主要部分组成，内胆为高性能非金属材料，与其他气瓶产品相比，非金属内胆缠绕气瓶具有抗应力腐蚀和抗氢脆性、优异的抗疲劳性能、优越的耐腐蚀性能。但在实际制备过程中，高分子材料内胆和金属阀座连接在一起后会存在着界面空隙，在压力变化时塑料和金属在径向和轴向都有较大的收缩,这种收缩会增加塑料内胆和金属阀座之间的距离，加大它们之间的界面，使内部密封失效，引起储氢气瓶内小分子气体的泄漏。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，其密封性能好，保证储氢气瓶的使用安全。
4.本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：
5.一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，包括塑料内胆及包覆在塑料内胆外表面的复合层，所述塑料内胆的两端向内凹陷并形成瓶口，所述瓶口内设置有金属阀座，且所述瓶口的内端端部镶嵌有金属挡圈，所述金属阀座与瓶口及金属挡圈相配合形成密封；
6.所述金属阀座包括设置有空气通道的中空阀体及设置在中空阀体外圈的凸起圆盘，所述凸起圆盘靠近瓶口内端的一侧为弧形面，且凸起圆盘的弧形面与瓶口位置的塑料内胆外表面相贴合；所述金属阀座靠近瓶口内端的一侧端部设置有外螺纹，且所述金属挡圈靠近瓶口内端的一侧端部设置有与金属阀座的外螺纹相配合的内螺纹。
7.进一步地，所述金属阀座的中空阀体外圈设置有凹槽，所述凹槽位于靠近金属阀座的外螺纹的一侧；所述凹槽内设置有o型密封圈及密封挡圈，且o型密封圈位于靠近金属阀座的外螺纹的一侧。
8.进一步地，所述o型密封圈为弹性橡胶材质制成，所述密封挡圈为聚四氟乙烯垫片。
9.进一步地，所述金属挡圈上设置有若干个通孔，且若干个通孔围绕金属挡圈圆周均匀排布。
10.进一步地，所述金属阀座的中空阀体外圈设置有凸起挡台，所述凸起挡台与凸起圆盘之间设置有间隙，所述复合层覆盖至凸起挡台与凸起圆盘之间的间隙处及凸起挡台的外表面。
11.本实用新型的有益效果为：
12.(1)本实用新型所提供的一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，在塑料内胆成型过程中嵌入了具有内螺纹及多个通孔金属挡圈结构，该金属钢圈作为镶嵌件镶嵌在塑料内胆的瓶口，解决了金属材料和塑料受压力和温度影响时变形量不一致所造成的密封失效问题；
13.(2)本实用新型所提供的一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，通过金属阀座、瓶口塑料内胆、金属挡圈相配合形成储氢气瓶密封结构，具有双重密封作用，其中金属阀座与金属挡圈螺纹连接后起到一次密封，金属阀座内的o型密封圈与塑料内胆挤压贴合起到二次密封，且o型密封圏内侧嵌在金属阀座的凹槽内，在储氢气瓶充放气使用过程中，由于金属材料比塑料受压力和温度影响的变形量小，减少了对o型圈的影响，保证o型密封圈的密封效果。
附图说明
14.为了清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本实用新型的整体结构示意图；
16.图2是图1的a-a剖视图；
17.图3是图2的b处结构放大图；
18.图4是金属阀座的结构示意图；
19.图5是塑料内胆与金属挡圈的结构示意图；
20.图6是图5的c处结构放大图；
21.图7是金属挡圈的整体结构示意图。
22.图中标注：1.塑料内胆；2.复合层；3.瓶口；4.金属阀座；41.中空阀体；42.凸起圆盘；43.凸起挡台；44.外螺纹；45.凹槽；5.金属挡圈；51.外螺纹；52.通孔。
具体实施方式
23.本实用新型提供了一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“上”、“下”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。
25.下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
26.参照图1-5，本实施例提供了一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，包括塑料内胆1及包覆在塑料内胆1外表面的复合层2，塑料内胆1的两端向内凹陷并形成瓶口3；其中，上述塑料内胆1采用高分子材料通过注塑、滚塑、吹塑成型，如尼龙6或者hdpe，其与氢气具有良好的相容性；上述复合层2包括多层缠绕层及外保护层，上述缠绕层为碳纤维层，外保护
层为玻璃纤维层，且多层缠绕层具有不同的缠绕角度，缠绕完成后将塑料内胆1外表面及下述金属阀座4的部分外壁进行覆盖，能够在塑料内胆外表面形成均匀的耐压层结构，且复合层与塑料内胆贴合紧密，能够有效保证储氢气瓶的整体尺寸稳定性和使用寿命。
27.本实施例中，上述瓶口3内设置有金属阀座4，且瓶口3的内端端部镶嵌有金属挡圈5，通过金属阀座4与瓶口3及金属挡圈5相配合形成密封；另外，上述金属挡圈5需要在塑料内胆1成型前，将其放入成型模具中，待塑料内胆成型后，金属挡圈即可嵌入塑料内胆内，且塑料熔融后完全覆盖在金属挡圈表面，还可以有效控制塑料材料地收缩变化。
28.具体地，上述金属阀座4包括设置有空气通道的中空阀体41、设置在中空阀体41外圈的凸起圆盘42及凸起挡台43，其中，凸起圆盘42位于靠近瓶口3内端的一侧，凸起挡台43位于远离瓶口3内端的一侧；另外，上述凸起圆盘42靠近瓶口内端的一侧为弧形面，且凸起圆盘42的弧形面与瓶口3位置的塑料内胆外表面相贴合；上述凸起挡台43与凸起圆盘42之间设置有间隙，在进行复合层缠绕时，使复合层2缠绕至凸起挡台43与凸起圆盘42之间的间隙处，进一步保证金属阀座4与塑料内胆1紧密贴合。而且上述金属阀座的凸起挡台43的上表面能够承载来自复合层的载荷，可防止爆破试验时金属阀座飞出。
29.另外，上述金属阀座4的中空阀体靠近瓶口3内端的一侧端部设置有外螺纹44，且上述金属挡圈5靠近瓶口内端的一侧端部设置有与金属阀座4的外螺纹44相配合的内螺纹51。在装配上述金属阀座时，将金属阀座套入瓶口内，并与金属挡圈旋紧即可，且将金属阀座与金属挡圈拧紧后，能起到一定的密封作用。
30.上述金属阀座4的中空阀体外圈还设置有凹槽45，所述凹槽45位于靠近金属阀座4的外螺纹的一侧，且该凹槽45内设置有o型密封圈及密封挡圈，o型密封圈位于靠近金属阀座4的外螺纹的一侧；上述o型密封圈为弹性橡胶材质制成，密封挡圈为聚四氟乙烯挡圈。另外，上述凹槽45的槽宽尽量接近o型密封圏变形后的宽度，以保证有足够的密封接触面积，如果槽宽过小，承压后会减少密封接触宽度，同时减小密封接触应力而导致泄露，如果槽宽过大，会导致o型密封圏来回移动造成磨损；上述凹槽45的槽深设计取决于o型密封圏的压缩量，槽深应小于o型密封圏自由状态的厚度与密封挡圈厚度之和。上述o型密封圈能够进一步增强密封效果，o型圈能牢牢地挤压在覆有塑料的金属挡圈上，将两者之间的界面有效密封；且由于o型密封圏内侧嵌在金属阀座的凹槽内，在储氢气瓶充放气使用过程中，由于金属材料比塑料受压力和温度影响的变形量小，减少了对o型密封圈的影响，保证o型密封圈的密封效果。
31.另外，上述金属挡圈5上设置有若干个通孔52，且若干个通孔52围绕金属挡圈5圆周均匀排布。在将塑料内胆与金属挡圈一体成型过程中，塑料熔融后能够通过通孔52更充分填满金属挡圈5的周边，增强了金属挡圈5与塑料内胆1的连接的牢固性。
32.本实施例提供的一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶，在生产制造过程中，需首先将金属挡圈放入塑料内胆成型模具中，并在成型模具两侧(即待成型塑料内胆瓶口位置)固定成型阀座(与金属阀座类似的用于内胆成型的阀座)，然后通过滚塑工艺使塑料内胆成型，同时成型过程中金属挡圈嵌入塑料内胆内；然后待塑料内胆成型并冷却后，将塑料内胆从成型模具中取出，并将成型阀座取下，然后将套好o型密封圈及密封垫圈的金属阀座套入塑料内胆的瓶口内，并将金属阀座拧紧即可；然后再在塑料内胆外表面缠绕复合层，即得到密封性能好的塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶。
33.另外，本实施例中，将金属阀座与金属挡圈设计为螺纹连接方式，还可便于将生产过程中成型阀座取下，且便于待装配金属阀座的安装。
34.需要说明的是，本实用新型中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
35.当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。