阅读说明：本技术 塑料内胆高压容器 (Plastic inner container high-pressure container ) 是由 于海泉 刘超 张强 于 2019-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种塑料内胆高压容器,包括瓶头,瓶头设有盘形凸缘,塑料内胆与瓶头一体成型,且塑料内胆包覆所述盘形凸缘,形成内侧包覆部和外侧包覆部；瓶头的内端通过螺纹连接的方式设置有螺母,螺母向外端方向顶紧所述内侧包覆部,使内侧包覆部夹紧在盘形凸缘与所述螺母之间。本发明通过在瓶头上设置盘形凸缘,将塑料内胆与瓶头一体成型,使塑料内胆包覆盘形凸缘,通过在瓶头的内端设置螺母,通过螺母顶紧内侧包覆部,使内侧包覆部夹紧在盘形凸缘与螺母之间,从而螺母将塑料内胆与瓶头的连接起始点牢牢钳住,在高压情况下,保证瓶头与塑料内胆的位移同步,防止高压情况下塑料内胆变形时从与金属瓶端头的连接起始点撕裂。(The invention provides a plastic liner high-pressure container, which comprises a bottle head, wherein the bottle head is provided with a disc-shaped flange, the plastic liner and the bottle head are integrally formed, and the plastic liner coats the disc-shaped flange to form an inner coating part and an outer coating part; the inner end of the bottle head is provided with a nut in a threaded connection mode, and the nut tightly props the inner side coating part towards the outer end direction, so that the inner side coating part is clamped between the disc-shaped flange and the nut. The invention has the advantages that the disk-shaped flange is arranged on the bottle head, the plastic liner and the bottle head are integrally molded, the disk-shaped flange is coated on the plastic liner, the nut is arranged at the inner end of the bottle head, the inner coating part is tightly propped against the nut, and the inner coating part is clamped between the disk-shaped flange and the nut, so that the nut firmly clamps the connection starting point of the plastic liner and the bottle head, the bottle head and the plastic liner are ensured to be synchronously displaced under the high pressure condition, and the plastic liner is prevented from being torn from the connection starting point with the end of the metal bottle when being deformed under the high pressure condition.)

塑料内胆高压容器

技术领域

本发明涉及压力容器技术领域，特别涉及一种塑料内胆高压容器。

背景技术

随着环保要求的不断深入，新能源、清洁能源技术近年来得到不断发展。以氢气为代表的高密度、清洁能源的使用得到不断推广。同时也给在气体能源盛装、储运行业提出了新的要求。据此具有更高容重比、耐疲劳的Ⅳ型全缠绕复合材料气瓶得到储运行业的重视。

Ⅳ型全缠绕复合材料气瓶的特点是：采用以塑料材料内胆，起密封作用，以纤维缠绕工艺成型的树脂基复合材料为骨架，起承压作用。目前国内外的部分专利成果中，提出了许多塑料内胆金属瓶头(或称为瓶口)的结构方式及制造方法，这些专利提到的结构及制造方法存在的技术问题是：一、气瓶承装压力低。因为金属瓶头与塑料内胆存在衔接性差，在高压作用下，金属瓶头与塑料内胆变形不同步，造成金属材料与塑料材料的界面分离，从而发生泄漏，甚至造成安全隐患。二、气瓶在装卸气过程中，温度会有较大波动，由于热胀冷缩，金属瓶头与非金属塑料内胆的收缩率不同，造成金属材料与塑料材料的连接界面产生微小缝隙，从而发生泄漏。

因而，本领域现在需要一种密封性好、能承受高压气体充装的塑料内胆高压容器。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明在于提供一种塑料内胆高压容器，以解决现有技术中因为金属端口与塑料内胆存在衔接性差，在高压作用下，金属端口与塑料内胆变形不同步，造成金属材料与塑料材料的界面分离，从而发生泄漏，甚至塑料内胆与瓶头的连接起始点处发生撕裂，造成安全隐患等问题。

针对以上问题，本发明提出一种塑料内胆高压容器，包括塑料内胆和穿过所述塑料内胆的金属瓶头，所述塑料内胆与所述金属瓶头一体注塑成型，所述金属瓶头包括瓶头主体和突设于所述瓶头主体外周的盘形凸缘；所述瓶头主体贯穿所述塑料内胆，而具有位于塑料内胆内部的内端和位于塑料内胆外部的外端。

所述塑料内胆包覆所述盘形凸缘，在所述盘形凸缘靠近所述内端的一侧形成内侧包覆部，在所述盘形凸缘靠近所述外端的一侧形成外侧包覆部。

所述内端通过螺纹连接的方式设置有螺母，所述螺母向所述外端方向顶紧所述内侧包覆部。

优选地，螺母，其顶紧所述内侧包覆部的一侧设有钳合凸缘，所述内侧包覆部设有与所述钳合凸缘相适配的钳合凹槽。

优选地，所述钳合凸缘设有防滑结构。

优选地，所述盘形凸缘靠近所述瓶头的内端的一侧表面开设第一卡槽，所述内侧包覆部形成有与所述第一卡槽相卡合的第一凸起。

优选地，所述第一卡槽为燕尾槽，所述第一凸起为与所述第一卡槽相卡合的燕尾凸起。

优选地，所述盘形凸缘靠近所述外端的一侧开设第二卡槽，所述外侧包覆部设有与所述第二卡槽相卡合的第二凸起。

优选地，所述第二卡槽为燕尾槽，所述第二凸起为与所述第二卡槽相卡合的燕尾凸起。

优选地，所述塑料内胆的外侧设有缠绕层，所述外侧包覆部夹紧在所述盘形凸缘与所述缠绕层之间。

优选地，所述瓶头主体的外周设有嵌入槽，所述缠绕层嵌入所述嵌入槽中。

优选地，所述盘形凸缘上设有通孔，所述塑料内胆填充所述通孔。

优选地，所述通孔是台阶孔，所述台阶孔是由直径不同的两个孔同轴连接而成，且直径较大的孔较近于所述外端。

优选地，所述瓶头主体的外周设有第三卡槽，所述内侧包覆部设有与所述第三卡槽相卡合的第三凸起。

由上述技术方案可知，本发明至少具有如下优点和积极效果：

本发明中，通过在瓶头主体上设置盘形凸缘，将塑料内胆与金属瓶头一体成型，使塑料内胆包覆盘形凸缘，从而使塑料内胆与金属瓶头结合为紧密的一体，有效提高塑料内胆与金属瓶头之间密封的紧密性；通过在金属瓶头的内端设置螺母，通过螺母顶紧内侧包覆部，使内侧包覆部夹紧在盘形凸缘与螺母之间，从而螺母将塑料内胆与金属瓶头的连接起始点(即内侧包覆部与瓶头主体的结合起始点)牢牢钳住，在高压情况下，保证金属瓶头与塑料内胆的位移同步，防止高压情况下塑料内胆变形时从与金属瓶头的连接起始点撕裂。

附图说明

图1是本发明一实施例的塑料内胆高压容器的端口结构剖切示意图；

图2至图4是分别本发明对应各实施例中金属瓶头、塑料内胆、螺母以及缠绕层等构成部分的连接结构局部剖切示意图。

附图标记说明如下：1、金属瓶头；11、瓶头主体；111、内端；112、外端；113、第三卡槽；114、嵌入槽；12、盘形凸缘；121、第一卡槽；122、第二卡槽；123、通孔；2、塑料内胆；21、内侧包覆部；22、外侧包覆部；3、螺母；31、钳合凸缘；4、缠绕层。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

参照图1至图4，本发明实施例提供一种塑料内胆高压容器，用于作为储存高压气体的储存瓶/罐等。

塑料内胆高压容器主要包括塑料内胆2和穿过塑料内胆2的金属瓶头1，塑料内胆2与金属瓶头1一体注塑成型。其中，塑料内胆的主体部分呈筒状，主体部分的两端通过椭圆形、球形或碟形的封头部分收口，主体部分与封头部分为一体结构。金属瓶头1即从塑料内胆的封头部分穿出。图1至图4中仅示意了金属瓶头1与塑料内胆2相结合处的结构，也即塑料内胆高压容器其中一端端口处的结构。

本实施例中，金属瓶头1包括瓶头主体11和突设于瓶头主体11外周的盘形凸缘12。金属瓶头1一般由熔点相对较高的金属材质制成，因而，在具体制造的过程中，可通过将已成型的金属瓶头1配合相应的注塑模具完成塑料内胆2与金属瓶头1的一体注塑成型。瓶头主体11贯穿塑料内胆2，而具有位于塑料内胆2内部的内端111和位于塑料内胆2外部的外端112。塑料内胆2包覆盘形凸缘12，在盘形凸缘12靠近内端111的一侧形成内侧包覆部21，在盘形凸缘12靠近外端112的一侧形成外侧包覆部22，从而提高塑料内胆与瓶头之间密封的紧密性。

在高压情况下，塑料内胆2与金属瓶头1的连接起始点处是最容易因为变形而发生撕裂的地方，一方面，是因为塑料内胆2在膨胀变形时，其与金属瓶头1的连接起始点处往往是变形速度最快的地方；另一方面，在塑料内胆2与金属瓶头1的连接起始点处是最容易发生应力集中的地方。为了解决这个问题，本方案中，内端111通过螺纹连接的方式设置有螺母3，螺母3 向外端112方向顶紧内侧包覆部21，使内侧包覆部21夹紧在盘形凸缘12与螺母3之间。其中，向外端112方向也即从上述内端111指向上述外端112 的方向，从而螺母3将塑料内胆2与金属瓶头1的连接起始点(即内侧包覆部21与瓶头主体11的结合起始点)牢牢钳住，从而保证，在高压情况下，金属瓶头1与塑料内胆2的位移同步，防止高压情况下塑料内胆2变形时，内侧包覆部21的变形位移超过金属瓶头1的位移，而产生相对移动，从防止与金属瓶头1的连接起始点撕裂。

在实际生产制造中，可以将螺母3按照预定位置旋合在瓶头主体11的内端111，然后，将旋合有螺母3的金属瓶头1配合相应的注塑模具，完成塑料内胆2、金属瓶头1以及螺母3的一体成型，通过这种注塑方式能够使塑料内胆2与金属瓶头1以及螺母3的结合更为紧密、充分，一方面能够保证塑料内胆2与金属瓶头1的密封性能，另一方面可以有效提高塑料内胆2与金属瓶头1以及螺母3的连接强度和可靠性。金属瓶头1和螺母3的材质优选均为硬质模具钢，从而保证螺母3与金属瓶头1栓接时硬度相同而不易损坏。在利用浇注工艺将塑料内胆2与金属瓶头1以及螺母3一体成型之前，应当对金属瓶头1以及螺母3进行充分预热。也可以在塑料内胆2与金属瓶头1通过注塑工艺一体成型后，再在瓶头主体11的内端111旋合上螺母3，从而使螺母3向外端112方向顶紧内侧包覆部21，为塑料内胆2与金属瓶头 1的连接起始点(即内侧包覆部21与瓶头主体11的结合起始点)提供向盘形凸缘12的挤压预紧力，进而防止连接起始点处发生相对的变形位移而引起撕裂。

在一个实施例中，如图2和图3所示，螺母3的顶紧内侧包覆部21的一侧设有钳合凸缘31，内侧包覆部21设有与钳合凸缘31相适配的钳合凹槽(在图示中，钳合凹槽与钳合凸缘31重合)。从而，在受到气瓶内高压气体的压力作用时，即便塑料内胆2向外胀大变形，但受到螺母3上的钳合凸缘31 通过钳合凹槽对内侧包覆部21的钳合作用，再加上螺母3对内侧包覆部21 的顶紧作用，使得内侧包覆部21无法从螺母3和盘形凸缘12之间移出，进一步确保塑料内胆2变形时金属瓶头1与塑料内胆1的同步移动，防止高压情况下塑料内胆2变形时从与金属瓶头1的连接起始点处撕裂。此外，钳合凸缘31以及钳合凹槽能够增大螺母3与内侧包覆部21的接触面积，进而增大摩擦力，使螺母3难以旋转，进而起到使螺母3具有自锁能力的作用，可以有效防松，确保螺母3对内侧包覆部21的压紧。为了进一步增加螺母3 与内侧包覆部21的摩擦力，提高螺母3的自锁能力，可以在钳合凸缘31的外侧周围设置凹口、滚花或横纵的防滑纹等作为防滑结构，使螺母3与内侧包覆部21的摩擦力更大，进一步提高螺母3的自锁能力。

在一个实施例中，如图2和图3所示，盘形凸缘12的靠近瓶头主体11 的内端111的一侧开设第一卡槽121，第一卡槽121在周向上可以是连续的环形，也可以是间断的；在径向上第一卡槽121可开设一个或多个。内侧包覆部21设有与第一卡槽121相卡合的第一凸起(在图示中，第一凸起与第一卡槽121重合)。通过这种设置，进一步增加塑料内胆2与盘形凸缘12的接触面积，提高密封性能和连接的可靠性。尤其是，在设置螺母3的情况下，由于螺母3将塑料内胆2的内侧包覆部21紧紧压在盘形凸缘12上，使得内侧包覆部21上的第一凸起难以从第一卡槽121中拔出，使内侧包覆部21上的第一凸起与第一卡槽121始终处于卡合状态，有效防止内侧包覆部21与盘形凸缘12之间产生滑移或脱离。

为了进一步提高内侧包覆部21与盘形凸缘12之间的连接可靠性，可将第一卡槽121设置为燕尾槽，将第一凸起设置为与上述第一卡槽121相卡合的燕尾凸起。在注塑成型工艺中，这种方案是不难实现的，尾槽内大外小的结构配合尾凸起的头大颈小结构，使得燕尾凸起难以从燕尾槽中拔出，从而进一步提高内侧包覆部21与盘形凸缘12之间的连接可靠性，防止产生相对移动或脱离。也可以在瓶头主体11的外周设置第三卡槽113，内侧包覆部21 设有与第三卡槽113相卡合的第三凸起(在图示中，第三凸起与第三卡槽113 重合)，从而通过第三卡槽113与第三凸起的相互卡扣避免内侧包覆部21 发生轴向的移动或翘起，进一步保证内侧包覆部21与盘形凸缘12之间的紧密贴合，防止内侧包覆部21的第一凸起从盘形凸缘12的第一卡槽121中拔出。

如图4所示，为了提高外侧包覆部22与盘形凸缘12之间的连接可靠性，同理，可以在盘形凸缘12靠近瓶头主体11的外端112的一侧开设第二卡槽 122，第二卡槽122在周向上可以是连续的环形，也可以是间断的；在径向上第二卡槽122可开设一个或多个。外侧包覆部22设有与第二卡槽122相卡合的第二凸起(在图示中，第二凸起与第二卡槽122重合)。从而，进一步增加塑料内胆2与盘形凸缘12的接触面积，提高密封性能和连接的可靠性。可以将第二卡槽122设置为燕尾槽，第二凸起为与第二卡槽122相卡合的燕尾凸起，使得第二凸起难以从第二卡槽122中拔出，从而进一步提高外侧包覆部22与盘形凸缘12之间的连接可靠性，防止产生相对移动或脱离。

为了更进一步地提高外侧包覆部22与盘形凸缘12之间的连接可靠性，可以在塑料内胆2的外侧设置缠绕层4，并且使外侧包覆部22夹紧在盘形凸缘12与缠绕层4之间。缠绕层4紧紧包覆在外侧包覆部22的外侧，对外侧包覆部22施加压力，使得外侧包覆部22紧紧贴合在盘形凸缘12的一侧。使塑料内胆2的外侧包覆部22相对盘形凸缘12难以发生轴向的移动或翘起，从而保证外侧包覆部22上的第二凸起无法从盘形凸缘12的第二卡槽122中拔出，有效防止外侧包覆部22与盘形凸缘12之间产生滑移或脱离。为了进一步确保缠绕层4对外侧包覆部22的压紧作用，可在瓶头主体11的外周设置嵌入槽114，缠绕层4嵌入嵌入槽114中，从而使缠绕层4的与瓶头主体 11的结合起始处相对瓶头主体11固定，从而确保缠绕层4不会松垮而失去对外侧包覆部22的压紧作用。

在一个实施例中，如图4所示，盘形凸缘12设有通孔123，通孔123可在盘形凸缘12上周向设置多个，塑料内胆2的塑胶材料填充满通孔123，从而保证塑料内胆2不会因为变形而发生脱离盘形凸缘12的情况。具体可通过以上实施例中的注塑成型方法，塑料内胆2的注塑材料流入并充满通孔123，待冷凝后，塑料内胆2的塑胶材料自然充满通孔123而形成柱体。为了进一步增加塑料内胆2相对通孔123的相对移动阻力，可以将通孔123设计成台阶轴，台阶轴具体可以是由直径不同的两个孔同轴连接而构成，且直径较大的孔较近于外端112。通过这种设置，可以有效增加塑料内胆2与通孔123 的接触面积，进而增加通孔123与塑料内胆2的相对移动阻力，防止因塑料内胆2相对盘形凸缘12持续移动而发生柱体的断裂或者其他部位断裂，提高安全性。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。