[发明专利]一种塑料内胆高压复合容器的密封结构

说明书

本发明涉及一种简单高效的塑料内胆高压复合容器的密封结构，在金属内衬外包裹塑料壳体；金属内衬的端部设置有外凸的带有外螺纹的开口部，塑料壳体在开口部部分包裹外螺纹；金属端头与开口部的外螺纹螺纹连接；在塑料壳体的靠近上端的外表面与金属端头之间设置有第一密封圈；在金属端头及塑料外壳的外表面缠绕有纤维增强层。本技术方案采用压缩密封圈的方式进行密封，采用胶结及螺纹连接的方式进行精准定位，不仅保证了塑料壳体与金属端头之间的密封性能，而且塑料壳体与金属端头相对位置受限，保证高压容器在内部压力反复变化的情况下，密封位置不因位移导致密封失效或衰减，以满足高压复合容器对疲劳性能的要求。

技术领域

本发明属于高压复合容器技术领域，特别中是指一种用于盛装高压气体的高分子材料塑料内胆高压复合容器的密封结构。

背景技术

大部分出租车改装压缩天然气(CNG)以代替燃油，一般CNG高压气瓶的工作压力为20MPa；部分车辆生产制造商已推广CNG或CNG与燃油混用的车辆，如奥迪、通用等。采用了氢介质电池汽车也是当前的热点，储氢高压气瓶的工作压力一般为35MPa、70MPa，且70MPa的IV型瓶(高压塑料内胆复合容器)是当前的研发热点。除了车用，高压气瓶在其他领域也得到充分的应用，例如欧洲的部分液化石油气采用塑料内胆复合容器(工作压力2MPa)。大量的高压容器在日常生活中得到广泛使用，传统的纯金属或金属内衬复合容器因存在重量偏大的问题，不易运输；且存储压力越高，金属塑料内胆生产工艺越复杂，成本越高，还存在被高压气体腐蚀的风险。

为了满足轻量化的要求，高压塑料内胆复合容器被研发，因为塑料的特性，该类产品具备耐腐蚀、耐疲劳、重量轻等优越性能，主要生产厂商为丰田、Hexagon(挪威)、Quantum(美国)等。相对于纯金属或金属内衬复合容器，高压塑料内胆复合容器的密封性的保证更为苛刻，主要原因是塑料内胆壳体与金属端头的材料不同(因为塑料内胆需要和瓶口阀进行密封连接，因此塑料内胆的端头需要是金属材料)，在气瓶反复的使用过程中，塑料内胆与金属端头连接会松动，密封性能下降。如何使塑料壳体和金属端头形成优异耐久的密封和耐气体渗透性能，是塑料内胆的高压复合容器待突破的核心技术。

鉴于现状，金属端头与塑料内胆的连接成为了研究的热点与难点。图1所示为一个高压塑料内胆复合容器，金属端头01安装在塑料内胆02上，之后通过纤维复合材料层03进行缠绕包裹形成。图2对端面的密封结构进行说明：金属端头01与塑料内胆的大面接触在工艺上是不可行的，即使可行成本也是高昂的；该结构未考虑金属端头01与塑料内胆02轴线上的限位；该结构未考虑缠绕时塑料内胆的内压不断改变的充压，会导致金属端头01及塑料内胆连接处产生缝隙引起泄漏；该结构未考虑瓶口承受安装扭矩时的限位，安装后导致金属端头01与纤维复合材料层03的结合强度降低；该结构中压缩气体的逃逸路径P较短，会增加压缩气体逃逸的风险，尤其是小分子气体CNG、氢气、氦气等。

发明内容

本发明目的是提供一种塑料内胆高压复合容器的密封结构，以解决现有技术的金属端头与塑料内胆之间因为长期使用出现松动，导致密封性能下降的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种塑料内胆高压复合容器的密封结构，其特征在于，包括金属内衬，在所述金属内衬外包裹塑料壳体；所述金属内衬的端部设置有外凸的开口部，

所述金属端头同时与所述金属内衬及所述塑料壳体连接；

在所述塑料壳体的靠近上端的外表面与所述金属端头之间设置有第一密封圈；

在所述金属端头及所述塑料外壳的外表面缠绕有纤维增强层。

进一步的，所述开口部的外表面设置有外螺纹，塑料壳体在开口部部分包裹所述外螺纹，所述金属端头与所述开口部的外螺纹螺纹连接。

进一步的，所述金属内衬的外表面为非平滑表面；所述非平滑表面的截面为齿状结构。