一种高压储氢容器用的密封结构的制作方法

本发明涉及高压储氢容器，具体而言，涉及一种高压储氢容器用的密封结构。

背景技术：

1、氢能源是近年来国内外研究的热门领域，塑料内胆高压储氢气瓶研发在这一领域备受关注。高压储氢容器一般具有以下结构：塑料内胆，通常为改性的高密度聚乙烯、尼龙等；金属瓶阀座，一般放置于塑料内胆瓶口位置，用于连接瓶口高压组合阀或其它外部连接件，通常为铝合金或高镍不锈钢等金属材料；纤维复合材料，通常为碳纤维复合材料，通过湿法或干法缠绕的方式在塑料内胆表面形成承载高压的复合材料层。

2、国内公称压力70mpa的塑料内胆储氢气瓶发展相对缓慢，其亟待解决的关键问题之一是气瓶的瓶口密封问题。金属瓶阀座的结构形式决定了储氢气瓶瓶口的密封形式和成型方法。现存的塑料内胆高压储氢气瓶用的阀座结构通常采用橡胶密封圈与塑料内胆直接挤压的密封方案，由于塑料的蠕变特性，该密封结构在长期使用过程中的可靠性通常无法保障。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是现有的氢气瓶密封结构在长期使用中密封性无法得到良好保障，为克服以上现有技术的缺陷，本发明提供一种通过阀座芯体和阀座套筒上设置的环形凹槽，以及阀座芯体上设置的外圈通孔和内圈通孔，使塑料内胆冷却收缩能更好的压紧芯体裙边上端面，从而使阀座与内胆之间形成更好的密封效果，确保储氢容器在长期使用中密封性得到保障。

2、为本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：

3、一种高压储氢容器用的密封结构，包括塑料内胆、阀座芯体和阀座套筒；所述阀座套筒套设在阀座芯体上，且阀座套筒的上部与阀座芯体的上部螺纹连接，阀座套筒的下部与阀座芯体的下部之间形成用于塑料内胆瓶口成型的注塑型腔，且塑料内胆与阀座芯体和阀座套筒之间形成密封结构；所述阀座套筒上至少设置有一个与所述注塑型腔连通的排气孔；所述阀座芯体下部外周壁上设置有至少一个芯体环形凹槽；所述阀座套筒下部的内周壁上设置有至少一个套筒环形凹槽；所述芯体环形凹槽和套筒环形凹槽沿轴向依次错落布置；所述阀座芯体包括上部的阀座柱体和下部的芯体裙边；所述芯体裙边沿周向间隔分布设置有多段贯穿阀座芯体的内圈通孔；所述阀座芯体底部的芯体裙边沿周向间隔分布设置有多段贯穿阀座芯体的外圈通孔。通过沿轴向依次错落布置的芯体环形凹槽和套筒环形凹槽能够进一步提升注塑过程中的密封效果，使两者紧密贴合，并且通过内圈通孔和外圈通孔分段式设置，在塑料内胆注塑成型冷却时，塑料内胆冷却收缩从而更好的压紧芯体裙边的上端面，形成更好的密封效果，最终提升阀座与塑料内胆之间形成更好的密封效果，确保储氢容器在长期使用中密封性得到保障。

4、作为优选，所述内圈通孔包括由上往下依次连通的第一内圈通道、第二内圈通道和第三内圈通道；所述第一内圈通道的截面宽度小于第三内圈通道的截面宽度，且第二内圈通道由上往下截面宽度逐渐增大。通过内圈通孔具有自紧密封效果，通孔的横截面形状上端窄，下端宽，中间部分为锥面过渡，在承受内压载荷时，塑料内胆愈加挤压通孔的锥面，获得更好的密封效果。

5、作为优选，所述外圈通孔包括由上往下依次连通的第一外圈通道、第二外圈通道和第三外圈通道；所述第一外圈通道的截面宽度小于第三外圈通道的截面宽度，且第二外圈通道由上往下截面宽度逐渐增大。通过外圈通孔具有自紧密封效果，通孔的横截面形状上端窄，下端宽，中间部分为锥面过渡，在承受内压载荷时，塑料内胆愈加挤压通孔的锥面，获得更好的密封效果。

6、作为优选，所述阀座芯体上芯体裙边的下端面设置有斜坡，所述斜坡由外向内呈由上往下倾斜，且斜坡的倾斜角度为8°～15°。通过斜坡设计能够加强芯体裙边的轴向承载能力。

7、作为优选，所述阀座套筒包括上部的套筒柱体和下部的套筒裙边；所述套筒裙边的边缘设置有台阶。通过台阶设计使得阀座套筒与塑料内胆在轴向方向不发生相对滑动，进一步提升整体密封性。

8、作为优选，所述排气孔为多个，且多个所述排气孔沿塑料内胆轴线环向等间隔排布。通过多个排气孔，进一步便于注塑过程中注塑型腔内部气体排出。

9、作为优选，所述阀座芯体的外圈通孔沿塑料内胆轴线呈周向分四段等间隔均匀布置，每一段所述外圈通孔沿塑料内胆轴线的环向角度为60°。通过上述环向设置能够更好的实现塑料熔体填充满外、内圈通孔，并且塑料熔体冷却阶段塑料上、下表面向中间位置收缩，增加塑料内胆和金属瓶阀座界面的包覆力。

10、作为优选，所述阀座芯体的内圈通孔沿塑料内胆轴线呈周向分四段等间隔均匀布置，每一段所述内圈通孔沿塑料内胆轴线的环向角度为60°。通过上述环向设置能够更好的实现塑料熔体填充满外、内圈通孔，并且塑料熔体冷却阶段塑料上、下表面向中间位置收缩，增加塑料内胆和金属瓶阀座界面的包覆力。

11、作为优选，所述外圈通孔的两端呈未贯穿状，外圈通孔的中部呈贯穿状，且外圈通孔的两端往中部设置通过斜面过渡连通；内圈通孔的两端呈未贯穿状，内圈通孔的中部呈贯穿状，内圈通孔的两端往中部设置通过斜面过渡连通。通过斜面过渡便于更好的进行流入，提升注塑过程中液体的流动性和流畅性，进一步提升注塑效率和注塑效果。

12、作为优选，相邻的所述外圈通孔与所述内圈通孔之间沿塑料内胆轴线周向设置有偏置角，所述偏置角度为30°～60°。偏置角度优选45°，通过外圈通孔与内圈通孔间隔设置是为了提高阀座内芯的强度，从而进一步确保长时间使用的密封性。

13、综上所述，本发明的优点是通过沿轴向依次错落布置的芯体环形凹槽和套筒环形凹槽能够使两者紧密贴合，确保金属瓶阀座组件与塑料内胆在轴向方向不发生相对滑动，进一步提升注塑过程中的密封效果；通过内部芯体设置的内圈通孔与外圈通孔为分段式设计，在塑料内胆注塑成型冷却时，塑料内胆冷却收缩从而更好的压紧芯体裙边上端面，形成更好的密封效果；通过金属瓶阀座内部芯体的内圈通孔与外圈通孔具有自紧密封效果，所述通孔的横截面形状上端窄，下端宽，中间部分为锥面过渡，在承受内压载荷时，塑料内胆愈加挤压通孔的锥面，获得更好的密封效。

技术特征：

1.一种高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，包括塑料内胆(01)、阀座芯体(02)和阀座套筒(03)；所述阀座套筒(03)套设在阀座芯体(02)上，且阀座套筒(03)的上部与阀座芯体(02)的上部螺纹连接，阀座套筒(03)的下部与阀座芯体(02)的下部之间形成用于塑料内胆(01)瓶口成型的注塑型腔(05)，且塑料内胆(01)与阀座芯体(02)和阀座套筒(03)之间形成密封结构；所述阀座套筒(03)上至少设置有一个与所述注塑型腔(05)连通的排气孔(0302)；所述阀座芯体(02)下部外周壁上设置有至少一个芯体环形凹槽(0202)；所述阀座套筒(03)下部的内周壁上设置有至少一个套筒环形凹槽(0303)；所述芯体环形凹槽(0202)和套筒环形凹槽(0303)沿轴向依次错落布置；所述阀座芯体(02)包括上部的阀座柱体和下部的芯体裙边(0200)；所述芯体裙边(0200)沿周向间隔分布设置有多段贯穿阀座芯体(02)的内圈通孔(0204)；所述阀座芯体(02)底部的芯体裙边(0200)沿周向间隔分布设置有多段贯穿阀座芯体(02)的外圈通孔(0203)。

2.根据权利要求1所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，所述内圈通孔(0204)包括由上往下依次连通的第一内圈通道(02041)、第二内圈通道(02042)和第三内圈通道(02043)；所述第一内圈通道(02041)的截面宽度小于第三内圈通道(02043)的截面宽度，且第二内圈通道(02042)由上往下截面宽度逐渐增大。

3.根据权利要求1或2所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，所述外圈通孔(0203)包括由上往下依次连通的第一外圈通道(02031)、第二外圈通道(02032)和第三外圈通道(02033)；所述第一外圈通道(02031)的截面宽度小于第三外圈通道(02033)的截面宽度，且第二外圈通道(02032)由上往下截面宽度逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，所述阀座芯体(02)上芯体裙边(0200)的下端面设置有斜坡(0205)，所述斜坡(0205)由外向内呈由上往下倾斜，且斜坡(0205)的倾斜角度为8°～15°。

5.根据权利要求1所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，所述阀座套筒(03)包括上部的套筒柱体和下部的套筒裙边(0300)；所述套筒裙边(0300)的边缘设置有台阶(0304)。

6.根据权利要求1所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，所述排气孔(0302)为多个，且多个所述排气孔(0302)沿塑料内胆(01)轴线环向等间隔排布。

7.根据权利要求1所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，所述阀座芯体(02)的外圈通孔(0203)沿塑料内胆(01)轴线呈周向分四段等间隔均匀布置，每一段所述外圈通孔(0203)沿塑料内胆(01)轴线的环向角度为60°。

8.根据权利要求7所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，所述阀座芯体(02)的内圈通孔(0204)沿塑料内胆(01)轴线呈周向分四段等间隔均匀布置，每一段所述内圈通孔(0204)沿塑料内胆(01)轴线的环向角度为60°。

9.根据权利要求8所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，所述外圈通孔(0203)的两端呈未贯穿状，外圈通孔(0203)的中部呈贯穿状，且外圈通孔(0203)的两端往中部设置通过斜面过渡连通；内圈通孔(0204)的两端呈未贯穿状，内圈通孔(0204)的中部呈贯穿状，内圈通孔(0204)的两端往中部设置通过斜面过渡连通。

10.根据权利要求8所述的高压储氢容器用的密封结构，其特征在于，相邻的所述外圈通孔(0203)与所述内圈通孔(0204)之间沿塑料内胆(01)轴线周向设置有偏置角，所述偏置角度为30°～60°。

技术总结本发明提供一种高压储氢容器用的密封结构，涉及高压储氢容器技术领域，该结构包括塑料内胆、阀座芯体和阀座套筒；阀座套筒套设在阀座芯体上，且阀座套筒与阀座芯体螺纹连接，阀座套筒的下部与阀座芯体的下部之间形成注塑型腔；阀座套筒上至少设置有一个排气孔；阀座芯体下部外周壁上设置有至少一个芯体环形凹槽；阀座套筒下部的内周壁上设置有至少一个套筒环形凹槽；芯体环形凹槽和套筒环形凹槽沿轴向依次错落布置；阀座芯体下部的芯体裙边沿周向间隔分布设置有多段贯穿阀座芯体的内圈通孔和外圈通孔。本发明的优点是提升阀座与塑料内胆之间形成更好的密封效果，确保储氢容器在长期使用中密封性得到保障。技术研发人员：刘文舒,白勇,白强,李均受保护的技术使用者：宁波欧佩亚海洋工程装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18