[发明专利]压力容器圆顶通气口

说明书

压力容器(10’)具有内腔(55)，并且包括外壳(18)、凸台(16)和布置在外壳(18)中的内部衬里(20’)。凸台(16)包括在压力容器(10’)的内腔(55)和外部之问延伸的端I_11(23)；和从端I_11(23)径向延伸并且具有外表面(62)和内表面(60)的环形凸缘(22)。衬里(20’)包括与凸缘(22)的外表面(62)相邻的外部部分(72)；与凸缘(22)的内表面(60)相邻的内部部分(68)；和内部部分(68)中的通气口(52)。形成压力容器(10’)的方法包括将凸台(16)安装在心轴上，使非金属聚合物围绕凸台(16)的凸缘(22)流动以形成压力容器(10’)的衬里(20’)，在衬里(20’)的内部部分(68)中构成通气口(52)；和形成围绕衬里(20’)和凸台(16)的至少一部分凸缘(22)的外壳(18)。

背景技术

压力容器通常用于在压力下容纳各种流体，例如储存氢气、氧气、天然气、氮气、丙烷、甲烷和其它燃料。合适的器皿壳体材料包括由热固性或热塑性树脂粘合在一起的缠绕的玻璃纤维长丝或其它合成长丝的层压层。通常将聚合物或其它非金属弹性衬里或囊袋布置在复合壳体中，以密封容器并防止内部流体接触复合材料。容器的复合结构提供了许多优点，例如重量轻、耐腐蚀、抗疲劳和抵抗灾难性故障。这些特性至少部分是由于增强纤维或长丝的高比强度，该增强纤维或长丝典型地在压力容器的结构的主力方向上取向。

图1示出了一种长形压力容器10，例如在标题为“Pressure vessel with damagemitigating system(具有减损系统的压力容器)”的美国专利号5,476,189中公开的，该专利通过引用结合在本文中。容器10具有带有端部14的主体部分12。典型地由铝构成的凸台16设置在容器10的一端或两端，以提供与容器10的内部连通的端口。如图2所示，容器10被构成为具有内部聚合物衬里20，该衬里20由外部复合壳体18覆盖。在这种情况下，“复合”意味着纤维增强的树脂基材料，例如长丝缠绕或层压结构。复合壳体18解决了容器10上的结构载荷。

图2示出了典型端部14沿着图1的线2-2截取的局部剖视图，该端部14包括凸台16，例如标题为“Boss for a filament wound pressure vessel(用于长丝缠绕压力容器的凸台)”的美国专利号5,429,845中公开的凸台16，该专利通过引用结合在本文中。凸台16典型地具有颈部21和环形凸缘22。典型地，壳体18在界面19处与颈部21接合，凸缘22夹在衬里20和壳体18之间。该结构将凸台16固定到容器10，并且在凸台16、壳体18和衬里20之间的界面处提供密封。凸缘22的外表面62中的外部环形凹槽30接纳构成在衬里20中的互补的外部环形凸片32。类似地，凸缘22的内表面60中的内部环形凹槽34接纳构成在衬里20中的内部环形凸片38。凹槽30、34和凸片32、38将衬里20固定到凸台16。

在某些应用中，例如用于压缩天然气(CNG)燃料器皿的应用中，这种相互锁定的衬里和凸台结构已被证明是有效的。然而，在高压(例如700巴)工作中，已经注意到与凸台相邻的塑料衬里材料的变形导致将塑料衬里20从键槽中拉出的一些倾向(即，将凸片32、38从互锁的凹槽30、34中拉出)。该区域在高压应用中的变形由衬里20和凸台16之间的键槽中的高压气体引起。高压气体充满衬里材料，然后在压力下降时排气。因此，例如，当气体从容器10排出时，渗入衬里20和凸台16之间的界面的气体由此可能具有比容器10中的气体更高的压力。结果，衬里20和凸台16之间的过压可能导致将衬里材料挤出键槽。另外，凸缘22和衬里20之间的密封至少部分地依赖于衬里20在卷绕于凸缘22周围时的张力。当衬里20伸展时，其可能导致张力的损失以及由此在凸台16和衬里20之间的界面处的泄漏。

发明内容

一方面，本公开描述了一种压力容器，该压力容器具有内腔，并且包括外壳、匹配于外壳的凸台和布置在外壳中的内部衬里。凸台包括在所述内腔和压力容器的外部之间延伸的端口；和从端口径向延伸并且具有外表面和内表面的环形凸缘。内部衬里包括与凸缘的外表面相邻的外部部分；与凸缘的内表面相邻的内部部分；和内部部分中的通气口。