压力容器的容器颈部结构

摘要

本发明涉及一种用于存储液态或气态介质的压力容器。所述压力容器（1）包括塑料内部容器（2），所述塑料内部容器具有至少一个并非一体地与塑料内部容器连接的颈部件（4）以及至少部分地包围塑料内部容器（2）和颈部件（4）的支承罩（3），所述颈部件在容器开口（8）的区域中设置在容器颈部上。颈部件（4）设有用于容纳连接附件（9）的机构。根据本发明的压力容器的特征在于，所述压力容器具有嵌件（5），所述嵌件构成容器颈部的至少一部分并构成用于待装入颈部件（4）中的附件（9）的密封座。

权利要求

1.用于存储液态或气态介质的压力容器(1)，所述压力容器包括塑料内部容器(2)，所述塑料内部容器具有至少一个并非一体地与塑料内部容器连接的颈部件(4)以及至少部分地包围塑料内部容器(2)和颈部件(4)的支承罩(3)，所述颈部件在容器开口(8)的区域中设置在容器颈部上，颈部件(4)设有用于容纳连接附件(9)的机构，所述压力容器具有至少一个嵌件(5)，所述嵌件构成容器颈部的至少一部分并构成用于待装入颈部件(4)中的附件(9)的密封座，所述嵌件(5)具有套筒状的圆柱形部分(6)，其特征在于，所述嵌件(5)的套筒状的圆柱形部分(6)与塑料内部容器(2)的壁构成向塑料内部容器的内部缩进的容器颈部，塑料内部容器(2)的壁(11)在容器开口(8)的区域中锥形地缩进并且构成向容器内部(12)翻入的接管。

2.根据权利要求1的压力容器，其特征在于，所述嵌件(5)具有套筒状的圆柱形部分(6)，所述圆柱形部分沉入容器开口(8)中。

3.根据权利要求2的压力容器，其特征在于，所述圆柱形部分穿过容器开口(8)。

4.根据权利要求2的压力容器，其特征在于，所述嵌件(5)的套筒状的圆柱形部分(6)沉入塑料内部容器(2)的填充容积中。

5.根据权利要求1的压力容器，其特征在于，所述嵌件(5)具有套筒状的圆柱形部分(6)，所述圆柱形部分同轴于容器开口(8)并且与容器开口对齐地设置。

6.根据权利要求1至5之一的压力容器，其特征在于，所述嵌件(5)具有凸缘(20)，所述凸缘与塑料内部容器(2)的壁(11)焊接和/或粘接。

7.根据权利要求6的压力容器，其特征在于，所述塑料内部容器(2)的壁(11)在容器开口(8)的区域中锥形缩进，而嵌件(5)的凸缘(20)与此互补地构造。

8.根据权利要求1至5之一的压力容器，其特征在于，所述颈部件与嵌件(5)形锁合地连接。

9.根据权利要求1至5之一的压力容器，其特征在于，所述嵌件(5)由注塑的塑料制成。

10.根据权利要求1至5之一的压力容器，其特征在于，所述塑料内部容器(2)通过挤出吹塑成型获得。

11.根据权利要求1至5之一的压力容器，其特征在于，所述嵌件(5)由在可焊接性方面与塑料内部容器(2)兼容的材料制成。

12.根据权利要求1至5之一的压力容器，其特征在于，所述颈部件(4)由金属制成。

13.根据权利要求1至5之一的压力容器，其特征在于，所述塑料内部容器(2)构造成多层的，其中，塑料内部容器包括至少一个由对于氧气和/或氢气和/或碳而言难以或不能渗透的材料制成的阻隔层。

说明书

压力容器的容器颈部结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于存储液态或气态介质的压力容器，所述压力容器包括塑料内部容器，所述塑料内部容器具有至少一个并非一体地与塑料内部容器连接的颈部件以及一个至少部分地包围塑料内部容器和颈部件的支承罩，所述颈部件在容器开口区域中设置在容器颈部上，颈部件设有用于容纳连接附件的机构。

背景技术

[0002] 这种压力容器例如由DE 2152123所公开。在那里所描述的高压贮气容器包括形状稳定的、旋转对称的、气密的、在其中间区域中为圆柱形的内部容器，内部容器具有两个从外部同轴地套到内部容器底部上的头部件（Polstücke）或者说颈部件和一个在固定头部件的情况下缠绕到内部容器上的、由连续丝线和硬化塑料层合的外罩，该外罩构成用于内部容器的支承罩。头部件或者说颈部件用于密封地连接附件、例如阀。

[0003] 这种高压贮气容器例如可设计成用于30bar和700bar之间的气压。已知的是，塑料内部容器本身不具备所需的压力稳定性，因为很多塑料在高压下会出现流动。因此已知开头所述类型的高压贮气容器设有支承罩。支承罩通常由合成树脂浸润的丝线构成，这些丝线绕塑料内部容器缠绕。塑料内部容器常常也称为内衬（Liner）。头部件在该文献中既被称为颈部件又被称为所谓的顶部件（Bossteile）或也被称为连接件。它们通常由金属制成并且设有内螺纹用于容纳阀或类似形式的附件。这在压力容器中出于稳定性和密封性原因通常是必要的。

[0004] 例如EP 0753700B1也公开了一种开头所述类型的压力容器。该压力容器具有两个位于颈部区域中的开口，在开口中可分别设置封闭且密封开口的颈部件，所述颈部件在朝向压力容器的端部区域中设有截锥形的凸缘，内衬在内侧，而支承罩在外侧包围所述凸缘。

[0005] 在几乎所有已知的开头所述类型的压力容器中，内部容器或塑料内部容器相对于颈部件或在颈部件区域中的密封是非常重要的，以便使容器例如在450bar的检测压力下满足有关泄漏的技术要求。

[0006] 在根据DE 2152123的压力容器中规定，内部容器的壁连续地过渡到一体成形的、轴向向外定向的且大致为空心圆柱形的容器颈部中，并且这样构造套装的头部件/颈部件——其内轮廓在容器底部、开口和容器颈部之间的过渡区域中贴靠在内部容器的外轮廓上，使得一个法兰形的、贴靠在底部上的部分过渡到成型出的大致为空心圆柱形的头部件颈部中，该头部件颈部的包围容器颈部的内壁向外定向地锥形扩宽，容器壁在径向向外定向变形的情况下通过同轴地与头部件颈部拧紧的相应地锥形成型的连接件密封且力锁合地被压紧到内壁上。通过这种布置可看到，容器颈部在中间衬入密封件的情况下被夹紧在头部件颈部和连接件之间，以便充分密封该连接。这种布置需要多件式的头部件颈部/颈部件，并且安装较为复杂。

[0007] 在根据EP 753700B1的压力容器中设定，内衬的颈部区域一方面借助密封环相对于颈部件的凸肩密封，另一方面借助内衬的颈部段的端面和颈部件的与其共同作用的止挡面之间的密封垫圈密封。

[0008] 这种类型的密封在这样的区域中尤为关键，在该区域中，在中间衬入密封环的情况下塑料内部容器颈部的端面贴靠到颈部件上的区域。

[0009] 尤其是当内部容器或塑料内部容器通过挤出吹塑成型来制造时，这种密封可能是有问题的。

[0010] 类似的压力容器例如由EP 2000734A2、US 6,230,922B1、DE 102006057422B3以及由DE 19631546C1已知。

发明内容

[0011] 因此，本发明的目的是，提供一种开头所述类型的压力容器，其中以较为简单结构措施实现了高效的密封。

[0012] 所述目的通过一种用于存储液态或气态介质的压力容器来实现，所述压力容器包括塑料内部容器，所述塑料内部容器具有至少一个不是一体地与塑料内部容器连接的颈部件以及一个至少部分地包围塑料内部容器和颈部件的支承罩，所述颈部件在容器开口的区域中设置在容器颈部上，所述颈部件设有用于容纳连接附件的机构，根据本发明的压力容器的特征在于，具有至少一个嵌件，该嵌件构成容器颈部的至少一部分，并且所述嵌件构成用于待装入颈部件中的附件的密封座。

[0013] 由此使得附件能够直接相对于嵌件密封，从而不需要复杂的措施来使塑料内部容器相对于颈部件或使颈部件相对于塑料内部容器密封。

[0014] 嵌件优选包括套筒状的圆柱形部分，该部分与塑料内部容器的壁构成向塑料内部容器的内部缩进的容器颈部。

[0015] 嵌件例如可以包括套筒状的圆柱形部分，该部分沉入容器开口中并且优选穿过容器开口。

[0016] 在根据本发明的压力容器的一个特别优选的方案中设定，嵌件的套筒状的圆柱形部分这样沉入塑料内部容器的填充容积中，使得容器内部压力可从外部作用于嵌件，由此通过容器内部压力增强了附件在嵌件内部的密封。

[0017] 作为替换方案可设定，嵌件包括套筒状的圆柱形部分，该部分同轴于容器开口并且与其对齐地设置。

[0018] 在根据本发明的压力容器的一个方案中设定，嵌件具有凸缘，该凸缘与塑料内部容器的壁焊接和/或粘接。在压力容器的该优选方案中，嵌件套到塑料内部容器的外侧上。作为替换方案，嵌件可以从内部安装到塑料内部容器上。但也可设想（采用上述）两种方案。
例如可以在塑料内部容器的挤出吹塑成型时引入嵌件。在容器开口设计成具有相应的尺寸时也可以事后嵌入。

[0019] 特别有利的是，塑料内部容器的壁在容器开口的区域中锥形缩进并且嵌件的凸缘与此互补地构造。

[0020] 为了在安装支承罩之前便于相对于塑料内部容器使颈部件对中，可以设定，嵌件与颈部件形锁合地连接。这也有利于在可能的附件的横向应力下稳定由颈部件、塑料内部容器和支承罩构成的复合体。

[0021] 嵌件优选由注塑的塑料制成，其能够过以较小的制造公差进行制造并由此确保特别好的密封和/或配合。作为替换方案，嵌件可通过管材挤出以及随后的扩宽来制造。嵌件也可构造为挤出吹塑成型的经过表面处理的构件。最后，嵌件可构造为任意的可切削加工的塑料件。

[0022] 塑料内部容器适宜地通过挤出吹塑成型获得。已知在挤出吹塑成型时会出现与制造引起的壁厚变化。注塑成型的嵌件与挤出吹塑成型的塑料内部容器的组合是特别有利的，因为通过注塑成型的嵌件可提供满足必要的尺寸稳定性的配合面和密封面。

[0023] 特别适宜的是，嵌件由在可焊接性方面与塑料内部容器兼容的材料制成。通过将嵌件或嵌件的凸缘与塑料内部容器的壁相焊接，在该区域中实现了足够的密封性。

[0024] 颈部件优选由金属制成，但颈部件也可由较为抗冲击的且形状稳定的塑料制成，这种塑料适合用于容纳连接附件的连接螺纹。

[0025] 对于内衬或塑料内部容器，可以考虑使用所有的商业上常见的热塑性塑料、例如HDPE、PP、PUR、POM、TPE、聚酯等。

[0026] 塑料内部容器例如可具有多层结构，包括用于降低碳氢化合物和/或氧和/或氢的渗透性的阻隔层。

[0027] 例如连接阀形式的连接附件例如可利用圆柱形的管接头通过一个或多个O形环密封件在嵌件中或在嵌件的套筒状的圆柱形部分密封。

附图说明

[0028] 接下来借助附图中所示的实施例详述本发明。附图如下：

[0029] 图1为根据本发明的压力容器的局部图，

[0030] 图2作为分解视图示出根据图1的压力容器的纵向剖面，其中未示出包围压力容器的支承罩，

[0031] 图3为根据本发明的压力容器的第一实施例在附件的连接区域中的放大剖视图，[0032] 图4为根据本发明的压力容器的第二实施例，对应于图3的剖视图，[0033] 图5为根据本发明的压力容器的第三实施例，对应于图4的剖视图，[0034] 图6为根据本发明的压力容器的第四实施例，

[0035] 图7为根据本发明的压力容器的第五实施例，

[0036] 图8为根据本发明的压力容器的第六实施例。

具体实施方式

[0037] 图1中所示的压力容器1具有优选通过挤出吹塑成型获得的塑料内部容器2，所述塑料内部容器由纤维增强件构成的支承罩3包围，纤维增强件嵌入由合成树脂构成的基体中。

[0038] 尽管根据优选的实施例塑料内部容器2通过挤出吹塑成型获得，但它也可通过热成型工艺或通过旋转烧结工艺（薄壳模塑）来获得。作为用于塑料内部容器2的材料考虑采用聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚甲醛（POM）、热塑性弹性体（TPE）或类似物。

[0039] 支承罩可由碳纤维、芳纶丝、玻璃丝或类似物构成。优选通过以树脂浸润的纤维/丝线缠绕塑料内部容器2来制造支承罩。该过程本身是公知的。

[0040] 为了简化视图，支承罩3仅在几个图中示出。

[0041] 尤其从图2中可看出，根据本发明的压力容器1具有上述塑料内部容器2、优选由金属制成的颈部件4和设置在颈部件4和塑料内部容器2之间的嵌件5。嵌件5包括套筒状的圆柱形部分6，该部分与颈部件4中的螺纹孔7和塑料内部容器2中的容器开口8同轴地设置。

[0042] 颈部件4、嵌件5和容器开口8限定用于容纳连接附件9的容器颈部。为简单起见，仅示出连接附件9的一部分，即颈部件4的螺纹孔7和嵌件5的圆柱形部分6所容纳的部分。为此，一方面在颈部件4中，而另一方面在连接附件9上分别设置彼此互补的固定螺纹10。

[0043] 不同于按现有技术的复合容器或压力容器，塑料内部容器2的壁11在容器开口8的区域中锥形地缩进（einziehen）并且构成向容器内部翻入（einstülpen）的接管13。

[0044] 优选同样由热塑性塑料制成的嵌件5也构造成锥形的并且设有与塑料内部容器2在容器开口8区域中的壁11的轮廓相对应的凸缘20。

[0045] 在图2至6中示出的根据本发明的压力容器的实施例中设定，嵌件5的圆柱形部分6在安装状态中穿过容器开口8并伸入容器内部12。

[0046] 嵌件5与塑料内部容器2的壁11优选在凸缘20的区域中彼此焊接，由此，嵌件5和塑料内部容器2的壁11之间的分界面相应地为气密的。为此设定，嵌件5由在可焊接性方面与塑料内部容器2兼容的材料制成。如果嵌件5由不能与塑料内部容器2的壁11焊接的材料制成，则嵌件5例如可与壁11粘接。

[0047] 颈部件4、嵌件5和容器开口8这样彼此对中，使得连接附件9或连接附件9的管件可密封地插入由此形成的开口中。在此，嵌件5的套筒状的圆柱形部分6在由其限定的开口内部构成用于连接附件9的密封件14的密封座。在当前情况下，设置O形环密封件，它以公知的方式设置在连接附件9的管延伸部的凹槽中。为了改善密封效果以设定，连接附件9的管延伸部具有多个相互间隔开设置的凹槽，这些凹槽分别具有设置在其中的O形环密封件。

[0048] 在根据图2至6的压力容器1的实施例中设定，嵌件5的圆柱形部分6这样伸入容器内部12中并且这样确定其尺寸，使得在圆柱形部分6沉入容器内部12中的区域中实现与连接附件9的密封。由此有利的是，当压力容器1被加载内部压力时可实现自强化的密封。压力容器1中存在的压力径向作用于嵌件5的圆柱形部分6并由此以特别有利的方式有助于压力容器1的密封。

[0049] 为了安装压力容器1，将嵌件5粘接和/或焊接到塑料内部容器的壁11的锥形缩进的区域中。然后放置颈部件4并进行对中。图3和4所示的剖视图分别示意性示出嵌件5和塑料内部容器的壁11的锥形缩进的区域之间的粘合剂层和/或增附剂层，但没有详细标注。

[0050] 颈部件4的固定通过支承罩3的纤维缠绕结构来实现，纤维缠绕这样相对于压力容器1的纵轴线成锐角地进行，使得颈部件4的肩区域15被支承罩3包夹。

[0051] 为了在安装时至少部分地对中颈部件4，可借助一种卡钳（Kaliber）将其暂时固定在嵌件5和颈部件4中。

[0052] 在图4中所示的压力容器的方案中，为了相对于颈部件4对中，嵌件5的凸缘20嵌入颈部件的凹口21中。

[0053] 在压力容器1的根据图5的可选方案中设定，颈部件4通过燕尾形连接部16形锁合地与嵌件5连接。为此可在颈部件4的远离肩区域15的表面中设置具有燕尾形轮廓（横截面）的圆弧形凹槽，嵌件5的相应的轮廓段嵌入所述凹槽中。

[0054] 嵌件5可成形于颈部件4上，或者燕尾形连接件16可设置为卡口式连接，由此颈部件4可与嵌件5通过旋转运动而嵌接。

[0055] 图6中示出压力容器1的另一个方案。根据该方案，嵌件5在其远离圆柱形部分的边缘上设有环绕的凸缘17，该凸缘包围颈部件4的肩区域15。

[0056] 图7中示出根据本发明的压力容器的另一个方案。嵌件5的圆柱形部分6相对于嵌件5的朝向颈部件4的表面缩进或翻入并且设有螺纹18，该螺纹与颈部件4的内螺纹19共同作用。在这种布置中，嵌件5的圆柱形部分6不穿过容器开口8，而是与容器开口8同轴且对齐地布置。

[0057] 在图8所示的根据本发明的压力容器1的方案中，嵌件的圆柱形部分6贯通地构造，使得其既穿过颈部件4也完全穿过容器开口8且伸入压力容器1的填充容积中。在嵌件5的穿过颈部件4的区域中，嵌件在其外圆周上设有螺纹18。连接附件9在嵌件5中通过两个在轴向方向上相互间隔开的密封装置14相对于嵌件5的内壁密封。这例如可以是两个彼此间隔开设置的O形环密封件。

[0058] 附图标记列表

[0059] 1压力容器

[0060] 2塑料内部容器

[0061] 3支承罩

[0062] 4颈部件

[0063] 5嵌件

[0064] 6圆柱形部分

[0065] 7螺纹孔

[0066] 8容器开口

[0067] 9连接附件

[0068] 10固定螺纹

[0069] 11壁

[0070] 12容器内部

[0071] 13接管

[0072] 14密封件

[0073] 15颈部件的肩区域

[0074] 16燕尾形连接部

[0075] 17凸缘

[0076] 18螺纹

[0077] 19内螺纹

[0078] 20凸缘