[发明专利]塑料内衬纤维增强复合材料高压气瓶多级密封结构

说明书

本发明公开了塑料内衬纤维增强复合材料高压气瓶多级密封结构。高压气瓶的瓶口端为塑料内衬，塑料内衬上端与金属瓶口阀座通过滚塑成型贴合一起，金属瓶口阀座的中心孔内装金属瓶口阀座内衬，瓶口阀螺纹套装在金属瓶口阀座内衬的中心通孔上端；金属瓶口阀座内衬内周面与瓶口阀外周面间有O型圈，瓶口阀下端面与金属气瓶阀座上端面有垫片；塑料内衬上端内侧部向金属瓶口阀座中心孔中心延伸并经中心孔下端内周面后嵌装于金属瓶口阀座内衬底端开设的凹槽中。本发明采用高压气瓶多级密封结构和自紧式密封结构，随着气瓶内压的增加气体压力对塑料内衬作用力越大，塑料内衬与金属瓶口阀座之间压得越紧，使高压气瓶的密封更加可靠。

技术领域

本发明涉及了一种高压气体储存设备，特别是涉及了塑料内衬纤维增强复合材料高压储氢气瓶多级密封结构。

背景技术

随着气瓶压力越来越高，气瓶密封结构设计难度越来越高。高压储氢气瓶的工作压力达到70MPa，压力试验达到105MPa，其对密封结构的可靠性要求非常高。尤其对于塑料内衬高压储氢气瓶这类Ⅳ型气瓶结构，其瓶口的可靠密封结构设计难度很大。

有关Ⅳ型气瓶结构的专利有很多，如韩国复合材料研究有限公司的美国专利US7648042B2“一种用于复合材料高压储气瓶的金属气瓶端口设计”，美国沃新顿工业公司的美国专利US20170276294A1“High gas-tightened metallic nozzle-boss for a highpressure composite vessel”，US20170276294A1“Boss and liner interface for apressure vessel”，丰田公司JP2006060484“高压气瓶密封”，丰田自动车株式会社的国际专利PCT/JP2009/060067“贮气罐和贮气罐的制作方法”，中材科技(成都)有限公司的实用新型专利CN201721786654.7“塑料内胆外径大于200mm高压储气瓶的瓶口瓶尾结构”，江苏国富氢能技术装备有限公司的实用新型专利ZL201920758782.3“一种塑料内胆碳纤维全缠绕储氢气瓶瓶口结构”等。这些专利均对气瓶的密封结构做出了相关设计，结构形式多种多样，在储气使用过程中均可实现密封。但是这些结构制造复杂，加工精度要求高，有些只适用于注塑成型，需要塑料对接焊接，难度大，成本偏高，有些结构可靠性有待提高。

发明内容

为了克服背景技术领域中存在的问题，本发明提供塑料内衬纤维增强复合材料高压气瓶多级密封结构，实现了高压下多级密封，内衬不需要焊接，结构简单可靠、制造简单、密封可靠。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括金属瓶口阀座、金属瓶口阀座内衬、瓶口阀O型圈、瓶口阀、垫片及塑料内衬外侧的纤维增强层；高压气瓶的瓶口端加工为塑料内衬，塑料内衬上端与金属瓶口阀座通过滚塑成型贴合在一起，金属瓶口阀座设置中心孔，中心孔内安装金属瓶口阀座内衬，瓶口阀套装在金属瓶口阀座内衬的中心通孔的上端且通过螺纹连接；金属瓶口阀座内衬的内周面与瓶口阀的外周面之间设有瓶口阀O型圈进行密封，瓶口阀的下端面与金属气瓶阀座的上端面之间还设有垫片；塑料内衬上端内侧的部分向金属瓶口阀座中心孔中心延伸并经金属瓶口阀座中心孔的下端内周面后嵌装连接于金属瓶口阀座内衬底端开设的凹槽且紧配。

塑料内衬为塑料材质。金属瓶口阀座采用铝合金等金属材质。金属瓶口阀座内衬采用不锈钢等金属材料。

所述的金属瓶口阀座内衬主要有内圈部分和外圈部分一体构成，金属瓶口阀座的中心孔内设置台阶，金属瓶口阀座内衬置于金属瓶口阀座的中心孔内且外圈部分的底面通过平垫片支撑连接到金属瓶口阀座中心孔的台阶面上；内圈部分的底面高于外圈部分的底面，金属瓶口阀座内衬的内圈部分的底面外边缘开设环形凹槽，塑料内衬上端内侧的部分向金属瓶口阀座中心孔中心延伸并经过金属瓶口阀座中心孔的下端内周面、环形凹槽下方的外圈部分内周面后嵌入到环形凹槽中，且在位于环形凹槽下方的外圈部分的内周面开设有环形密封槽，环形密封槽内安装O型圈挡圈、金属瓶口阀座内衬O型圈，金属瓶口阀座内衬O型圈经O型圈挡圈和塑料内衬表面接触。