[发明专利]一种Ⅳ型高阻隔塑料-金属封头结构

说明书

本发明公开一种Ⅳ型高阻隔塑料‑金属封头结构，包括金属BOSS结构和塑料内胆封头，金属BOSS结构为嵌件，其轴线与塑料内胆封头轴线重合，其幅板外表面与塑料内胆封头的外表面所形成的曲面重合，金属BOSS结构内部设计的结构由塑料充分填充；金属BOSS结构的近瓶口位置处设有连接内螺纹，用于和瓶阀连接，内螺纹按照相关标准设计为密封管螺纹形式；所述金属BOSS结构下端面为锥面，锥面的轴心与内胆轴线重合，锥面的锥尖朝向筒体方向。本发明所述的金属BOSS结构的幅板边缘与塑料内胆封头呈包覆夹层式结构，防止在碳纤维缠绕或工作过程中出现金属BOSS结构与塑料内胆封头剥离的问题。通过防泄漏结构和止转结构的特殊设计，实现低泄漏、高结构稳定性、保护金属BOSS的目标。

技术领域

本发明涉及特种压力容器领域，具体涉及一种高压储氢容器的瓶阀座结构。

技术背景

目前，Ⅳ型气瓶因质量轻、耐疲劳、储氢密度高等特点正成为未来储氢的重要载体。然而，受限于塑料内胆的结构开发设计，高阻隔防泄漏、止转、防剥离、高连接强度的金属瓶阀座与塑料内胆封头的连接结构仍然是储氢瓶内胆设计的一大难点。当前，瓶阀座的结构仍然需要采用金属材料制造，而为了减重，内胆的主体材料已采用塑料制造。其原因是金属具有更高的模量和抗磨损能力，可在瓶阀座与瓶阀反复安装的过程中保持良好的精度；同时在高压环境中保持较低的收缩率，以提供较好的密封效果。

目前，对于金属BOSS结构(BOSS也称作瓶口凸台)与塑料内胆连接的设计方案种类很多。专利201710086665.2使用了迷宫密封的结构，满足了封头结构固定的稳定性，然而对金属BOSS结构的抗氢腐蚀保护仍然存在较大的问题；专利201510440522.8使用了沉肩和过盈配合等，使得结构的定位精确，并实现了气瓶有效的密封，但金属BOSS结构的体积较大，无法实现轻量化的效果；专利201920773836.3采用O形圈加挡圈和迷宫密封的组合方式，并对储氢瓶瓶口处的塑料内胆的结构强度进行了加强，增加了封头装置的可靠性；专利202120256563.2对金属BOSS结构和塑料内胆采用了螺纹密封连接，提高了储氢瓶的承压能力和密封性能。

针对目前存在的金属BOSS-塑料内胆结构连接强度低、成型后金属与塑料易收缩率不同而易剥离、金属与氢气长期接触易氢脆、工作过程中BOSS与塑料内胆易发生相对旋转等问题，需要设计一种可靠的Ⅳ型高阻隔塑料-金属封头结构。

发明内容

针对上述问题，以大容量高压储氢瓶用塑料内胆为对象，本发明设计了一种Ⅳ型高阻隔塑料-金属封头结构，可实现结构简单、止转、易加工、适用于高压储氢、快速充放氢等要求，具有较好的密封效果和结构稳定性。

本发明一种Ⅳ型高阻隔塑料-金属封头结构包括金属BOSS结构和塑料内胆封头。所述塑料内胆封头为主体结构，其外观和壁厚按照储氢瓶塑料内胆设计要求设计。作为Ⅳ型储氢瓶内胆的一部分，主要承担气体阻隔作用。塑料内胆封头的成型方式可选择：注塑成型，反应成型，与筒体一起滚塑(旋转/旋塑)成型，或者与筒体一起吹塑成型。

所述金属BOSS结构为嵌件，其轴线与所述塑料内胆封头轴线重合，其幅板外表面与塑料内胆封头的外表面所形成的曲面重合。BOSS结构内部设计的结构由塑料充分填充。金属BOSS结构在成型前先安装于模具内，与塑料内胆封头一起成型，进而嵌入所述塑料内胆封头中。

本发明一种Ⅳ型高阻隔塑料-金属封头结构，所述的金属BOSS结构的幅板边缘与塑料内胆封头呈包覆夹层式结构，塑料可包覆在幅板边缘。当塑料封头成型冷却时，由于塑料收缩率大，塑料可以紧密包覆幅板边缘，防止在碳纤维缠绕或工作过程中出现金属BOSS结构与塑料内胆封头剥离的问题。所述幅板边缘与塑料接触角均采用圆角结构，防止应力集中。

所述金属BOSS结构下端面为锥面，锥面的轴心与内胆轴线重合，锥面朝向筒体方向。作为备选，锥面上可开设环状梯形槽或方形槽等提高内胆与BOSS的结合强度。