[发明专利]受压流体容器以及生产一个这种容器的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及处于压力下的流体的储存。其主要但不只是能够应用于诸如燃料电池车辆的道路车辆中的气态氢的储存。

背景技术

在该领域，批量生产这种车辆的诸多困难之一是容器的设计，这是因为由这些车辆所携带的氢容器会承受高达700巴(bar)的工作压力，并且必须满足密封安全的要求，从而使撞击、意外碰撞或者火灾的后果最小化。例如，当该容器在牵涉车辆的事故中被损坏时，或者当火器发射的弹射物穿过该容器时，该容器需要逐步释放其压力，而不会发生爆炸，并且不会产生严重的撕裂。在由车辆火灾所引起的该容器内盛放的气体温度上升的情况下，具有同样的需要。

另一个目的是以合理成本(例如，以机动车辆应用所能接受的成本)取得对这种容器的规模生产。

发明内容

为此，本发明提出一种用于储存处于高压下的流体的容器，所述容器整体上具有圆柱外形并且具有圆形横截面，所述容器包括：金属端部件，所述金属端部件沿着所述容器的轴线位于所述容器的端部的每一个处；衬套，所述衬套包围所述端部件；渗透有热固树脂的纤维的结构层，所述结构层包围所述衬套，每一个端部件包括靠在所述衬套上的外部支撑表面，所述支撑表面包括非圆柱部分，所述容器的内部压力倾向于使所述端部件压靠在所述衬套上。

优选地，每一个端部件进一步包括弹性密封件，所述弹性密封件设置在所述端部件的外部表面的非圆柱部分的环形凹槽中，所述容器的内部压力趋向于使所述端部件压靠在所述衬套上，从而挤压所述密封件。优选地，所述密封件为O型圈。

优选地，所述结构层为碳纤维层。同样优选地，所述容器进一步包括玻璃纤维的外部保护层，所述外部保护层包围所述结构层。

优选地，所述结构层由缠绕所述衬套的纤维带构成，并且在合适的条件下，所述保护层也由缠绕所述衬套的纤维带构成。

优选地，所述衬套由聚酰胺制成，厚度小于或等于3mm，更优选地，小于1.5mm。

优选地，对于每一个端部，位于所述结构层外部并固定到所述端部件的筒节(shell ring)在轴向上将所述端部件支持在适当位置上。

优选地，对于每一个端部，环箍保持所述衬套的每一个端部在径向上压靠所述端部件。

优选地，所述端部件的外径基本相当于所述容器的内径。

本发明还涉及制造用于储存高压流体的容器的方法，所述容器整体上具有圆柱外形并且具有圆形横截面，所述容器围绕轴线包括衬套和结构层，所述方法包括多个步骤，这些步骤连续地包括：

·将金属端部件设置在管体内部，所述管体将要形成所述衬套，

·局部地减小所述管体的直径，从而使所述管体的端部的形状变化为所述端部件的形状，

·在所述衬套的周围缠绕渗透有热固树脂的至少一条纤维带，从而形成所述容器的所述结构层。

优选地，所述方法进一步包括一个步骤，该步骤包括：将弹性密封件设置在所述端部件的径向外部表面的环形凹槽中，所述外部表面面对将要形成所述衬套的所述管体。

优选地，所述方法进一步包括一个步骤，该步骤包括：在所述管体的端部周围设置箍环，所述管体的端部形成在所述端部件上。

优选地，所述方法进一步包括一个步骤，该步骤在于：在所述结构层的周围缠绕渗透有热固树脂的第二条纤维带，从而形成所述容器的保护性的外部层。优选地，所述第二条纤维带与所述第一条纤维带联结。

优选地，在缠绕所述带的同时，在预成型件的容积中维持内部压力，所述预成型件由所述衬套以及所述端部件构成。

优选地，在缠绕所述带的同时，在预成型件上维持径向牵引力，所述预成型件由所述衬套以及所述端部件构成。

优选地，相对于预成型件的轴线基本对称地同时缠绕两条带，所述预成型件由所述衬套以及所述端部件构成。

优选地，为了进行所述缠绕，由所述衬套以及所述端部件构成的预成型件围绕其轴线旋转，所述预成型件由所述端部件所保持，所述带由移动装置引导，所述移动装置能够平行于所述预成型件的轴线而移动。

优选地，所述预成型件的轴线在缠绕的过程中基本保持水平。

本发明还涉及用于在预成型件周围缠绕纤维带的装置，所述预成型件整体上具有圆柱外形并且具有圆形横截面，所述装置包括：

·旋转支架，所述旋转支架能够通过其端部来支持所述预成型件，

·旋转装置，所述旋转装置使所述旋转支架围绕所述预成型件的轴线旋转，

·供应设备，所述供应设备用于供应渗透有树脂的纤维带，

·移动装置，所述移动装置用于使所述供应设备与所述预成型件的轴线平行地移动。