[发明专利]内翻式高阻氢塑料-金属封头结构

说明书

本发明提出内翻式高阻氢塑料‑金属封头结构，包括金属BOSS结构和塑料封头。金属BOSS结构成伞状，与封头同轴布置，伞状结构上开设有多个止转槽，用以防止金属BOSS结构与内胆封头发生旋转。塑料封头瓶口处结构为向内翻折，内环锥面可在塑料‑金属结合不紧密时，利用气瓶内的压力实现塑料‑金属的微滑移使二者再次紧密贴合，且压力越大，界面贴合越紧密。金属BOSS结构上平行于轴线的内环圆柱面上开设有阻隔槽。本发明采用内翻式塑料封头瓶口设计，使塑料封头在快速充放气过程中具有较好的抵抗变形的能力；设计了锥面、阻隔槽等结构，充分利用了储氢罐内外压差大的优势，使得塑料‑金属即使因加工工艺和温度导致两者收缩不一致，也能具有较好的界面密封效果。

技术领域

本发明涉及高压储氢及高分子材料加工成型领域，具体涉及内翻式高阻氢塑料-金属封头结构。

技术背景

氢气以其燃烧洁净度高、能量密度大的优势成为新能源产业的重要组成部分其中气瓶储氢技术是发展氢气新能源的重要一环。气瓶储氢技术在新能源汽车、管束储氢车等应用最为广泛。目前，气瓶储氢技术正朝着高压高密度储氢方向发展，最前沿的储氢瓶是Ⅳ型高分子复合材料储氢瓶。而氢气具有分子小、易泄露的特点，且现有的输气管路多为金属材料，若采用塑料BOSS结构，容易因硬度不同导致塑料BOSS结构磨损失效，因此高分子复合材料储氢瓶面临的其中一个技术难点是封头金属BOSS结构与高分子材料高强度、高阻隔性连接技术。针对50MPa以上高压大容量管束储氢瓶的需求，研制一种耐压高阻隔的塑料内胆封头结构迫在眉睫。BOSS结构是指带有凸台的连接结构。

现有的塑料储氢瓶封头结构各式各样，其中专利201510440522.8使用了过盈配合和迷宫密封，瓶口处金属部件较大，轻量化效果较差；专利201710086665.2使用了迷宫密封的结构，但应用于高压储氢时结构强度存在缺陷；专利201711379446.X与专利201711379426.6均对封头处的塑料内胆结构进行了结构增强；专利201910439016.5使用的是双重密封圈密封，具有较好的密封效果，但瓶口处未对塑料内胆进行结构增强，在遭受轴向冲击时易破坏塑料内胆封头；专利201920773836.3采用迷宫密封与螺纹密封，并对瓶口塑料内胆结构进行了增强，具有较好的瓶口强度；专利201720862795.X采用了迷宫密封的结构，但瓶口结构复杂，不易于加工；专利2017109756818.3采用了锥面螺纹密封和迷宫密封，具有较好的密封效果，但同样存在结构复杂的问题等。挪威Hexagon复合材料公司还开发了一种内翻式内胆封头，但其内翻结构为直边，氢气能逐渐致使接触面发生氢脆或泄露。

发明内容

本发明以大容量高压储氢瓶用塑料内胆为对象，设计了内翻式高阻氢塑料-金属封头结构，解决了高压储氢易泄露和快速充放氢易变形的问题。相比于传统高压储氢瓶用塑料内胆封头结构，本发明具有结构简单、密封效果好、高低压适用能力强，提升了塑料封头防快速充放气变形能力以及耐环境温度变化能力。