[发明专利]高压罐

说明书

本申请提供一种高压罐。所述高压罐通过优化形成用于燃料电池车辆的燃料罐中的高压罐的半球部分的纤维增强塑料的层压样式和结构而提供改进了的强度和刚性。将具有较高强度的纤维增强塑料混合并用于由于高压罐的内部压力造成的应力集中所在的高压罐的支撑层的半球部分的较弱部分。特别地，增加破裂强度和刚性。通过直接增强半球部分的较弱点而减少纤维增强塑料的使用量、缠绕的数量和厚度。因此，减少高压罐的制造成本。

技术领域

本申请涉及一种高压罐，更具体地，涉及这样一种高压罐，其通过优化形成罐的纤维增强塑料(fiber reinforced plastic)的层压样式和结构而提供改进的强度和刚性增强。

背景技术

通常，使用氢作为燃料的燃料电池车辆包括用于存储高压气体形式的氢的高压燃料罐。高压燃料罐包括内部衬垫层和外部支撑层，所述内部衬垫层阻挡气体的渗透，而所述外部支撑层支撑内部的罐压力。衬垫层由塑料材料形成，而支撑层由高价的纤维增强塑料形成。

例如，用于高压燃料罐的支撑层的碳纤维增强塑料是利用碳纤维作为增强纤维而形成的复合材料。碳纤维增强塑料可以用于制造重量轻且具有改进的强度和弹性的复合体。然而，当与碳钢相比较时，碳纤维增强塑料是成本增加的高价材料。纤维增强塑料为基于纤维的层压样式而具有不同的强度的各向异性材料。当层压样式变差时，即使在使用大量材料的情况下也不能获得高强度。

公开于该发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可能包含并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术的信息。

发明内容

本申请提供一种高压罐，其通过优化用于形成在燃料电池车辆等的燃料罐中使用的高压罐的半球部分的纤维增强塑料的层压样式和结构而具有改进的强度和刚性增强。

在示例性实施方案中，高压罐可以包括支撑层，所述支撑层具有高压罐的外层，并且在其中部包括圆柱体部分。半球部分可以形成在圆柱体部分的两侧。半球部分可以包括形成内层的小角度内部螺旋层部分和可以形成外层的小角度外螺旋层部分。小角度内部螺旋层部分包括多个小角度内部螺旋层。多个小角度内部螺旋层中的至少一个小角度内部螺旋层可以为比小角度内部螺旋层具有更大的刚性的高强度小角度内部螺旋层。

在示例性实施方案中，小角度内部螺旋层部分可以在对应于半球部分的整体厚度的约5％至30％的厚度区域中形成。小角度外螺旋层部分可以在对应于半球部分的整体厚度的约70％至95％的厚度区域中形成。在示例性实施方案中，小角度内螺旋层部分的多个小角度内螺旋层中的一部分可以为比其余的小角度内螺旋层具有更大的刚性的高强度小角度内螺旋层，所述其余的小角度内螺旋层可以为低强度小角度内螺旋层。

例如，高强度小角度内螺旋层可以设置为小角度内螺旋层部分的内层。低强度小角度内螺旋层可以设置为小角度内螺旋层部分的外层。在另一示例性实施方案中，高强度小角度内螺旋层可以设置为小角度内螺旋层部分的外层。低强度小角度内螺旋层可以设置为小角度内螺旋层部分的内层。

在某些示例性实施方案中，高强度小角度内螺旋层和低强度小角度内螺旋层可以以混合的方式设置，而不限制层的层压的顺序，或者可以以层相互交替层压的混合的方式设置。根据示例性实施方案，将和常规塑料相比而改进了的纤维增强塑料混合并用于高压罐的支撑层的半球部分的较弱部分，由罐内部压力引起的应力集中在该较弱部分。因此可以增加破裂强度(bursting strength)和刚性，而纤维增强塑料的使用量可以减少。通过直接增强半球部分的较弱点可以减少缠绕的次数，且高压罐的制造成本可以减少。

通过围绕衬垫层的外表面缠绕纤维增强塑料来形成半球部分，且其中金属凸缘以相对于高压罐的中心轴线的方向呈在预定范围内的锐角而设置。

附图说明

接下来将参照在下文中以说明性的方式给出且因而为非限定性的附图中示出的本申请的示例性实施方案来详细地描述本申请的以上和其它特征，所述附图中：