[发明专利]一种高压复合容器塑料内胆的密封装置

说明书

本发明涉及一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，所述密封装置包括铝合金或不锈钢的金属端头、单层或多层材料的塑料内衬、纤维与树脂组成的复合层、弹性体橡胶密封圈、瓶口阀以及金属的密封衬垫，所述金属端头被塑料内衬包裹，并通过加强部件加强连接，两个密封圈分别安装在金属端头与塑料内衬上；密封衬垫与金属端头、塑料内衬挤压密封圈，复合层通过缠绕的方式进行对密封衬垫、塑料内衬进行包裹，瓶口阀与金属端头通过金属螺纹进行连接，最终形成了密封结构。为保证金属端头与塑料内衬的连接得更为可靠，在塑料内衬成型时，嵌入金属端头，通过在金属端头上孔、槽、波纹等特征使得两者可靠连接。

技术领域

本发明涉及一种密封装置，具体涉及一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，属于油箱结构部件技术领域。

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。采用了氢燃料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(高压塑料内衬复合容器)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衬复合容器(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存在重量偏大的问题，不易运输；且存储压力越高，金属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，高压塑料内衬复合容器产生，因为塑料的特性，该类产品具备耐腐蚀、耐疲劳等优越性能，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，高压塑料内衬复合容器的密封性的保证更为苛刻，主要原因是塑料内衬与金属端头的材料不同，在反复的使用过程中，塑料内衬与金属端头连接会松动，密封性能下降。

鉴于现状，金属端头与塑料内衬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衬复合容器，金属端头1安装在塑料内衬2上，之后通过复合层3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1与塑料内衬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1与塑料内衬2轴线上的限位；该结构未考虑缠绕时塑料内衬的内压不断改变的充压，会导致金属端头1及塑料内衬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1与复合层3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，尤其是小分子气体氢气、氦气；因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，该技术方案设计巧妙、结构紧凑，为保证金属端头与塑料内衬的连接得更为可靠，在塑料内衬成型时，嵌入金属端头，通过在金属端头上孔、槽、波纹等特征使得两者可靠连接，同时波纹结构在一定程度上可抑制压缩气体的逃逸；为降低压缩气体的逃逸，增长了氢气逃逸的路径P；综合考虑了金属端头、塑料内衬、瓶口阀的连接，用尽量少的密封圈实现总成的密封。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种高压复合容器塑料内胆的密封装置，所述密封装置由铝合金或不锈钢的金属端头、单层或多层材料的塑料内衬、纤维与树脂组成的复合层、弹性体橡胶密封圈、瓶口阀以及金属的密封衬垫组成，所述金属端头被塑料内衬包裹，并通过加强部件加强连接，两个密封圈分别安装在金属端头与塑料内衬上；密封衬垫与金属端头、塑料内衬挤压已安装的密封圈，复合层通过缠绕的方式进行对密封衬垫、塑料内衬进行包裹，瓶口阀与金属端头通过金属螺纹进行连接，最终形成了密封结构。

作为本发明的一种改进，所述加强部件是设置在金属端头上的孔、槽、波纹结构、异形结构中的一种或者多种加强部件。

作为本发明的一种改进，所述金属端头包括平直段端头即瓶口位置和弧形段端头即封头位置，所述弧形段端头从内向外的厚度逐渐变薄，所述孔、槽设置在弧形段端头，波纹结构设置在平直段端头。