加压气体密封包壳、加压气体储罐及其相关加压气体密封包壳的制造方法 |
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| 申请号 | CN202311273704.1 | 申请日 | 2023-09-28 | 公开(公告)号 | CN117847400A | 公开(公告)日 | 2024-04-09 |
| 申请人 | 佛吉亚排气系统有限公司; | 发明人 | 克里斯托夫·巴韦雷尔; 多里安·埃尔南德斯; 达维德·法拉尔迪; 马克·莫雷; 托马·布朗热; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种加压气体密封包壳、加压气体储罐及其相关加压气体密封包壳的制造方法。加压气体密封包壳(12)包括：第一部分(22)，包括第一壳体(30)，其包括第一外周边缘(32)，第二部分(24)，包括第二壳体(36)，其包括第二外周边缘(38)，边条(26)，叠置于第一外周边缘(32)和第二外周边缘(38)，该边条(26)使第一部分(22)和第二部分(24)彼此固定，第一部分(22)、第二部分(24)和边条(26)之间限定有内部空间(42)，该密封包壳(12)还包括，至少一个支柱(28)，穿过内部空间(42)并连接第一壳体(30)和第二壳体(36)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种加压气体密封包壳(12)，包括： |
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| 说明书全文 | 加压气体密封包壳、加压气体储罐及其相关加压气体密封包壳的制造方法 技术领域[0001] 本发明涉及一种加压气体密封包壳。本发明涉及一种包含这种包壳的加压气体储罐和制造这种包壳的方法。 背景技术[0003] 众所周知，使用圆柱形储罐来密封车辆中的加压气体。这种储罐通常配备有圆柱形密封包壳，其设置在储罐体内，旨在确保储罐中加压气体的密封。 [0004] 这种包壳，更广泛地，这种储罐，由于其形状有时不能与车辆布局完全吻合，因此有时不能完全令人满意。 [0005] 因此建议使用非圆柱形储罐，例如棱柱形储罐。这种储罐通常具有扁平棱柱的形状，以改善储罐在车辆中的安装。 [0006] 然而，这种储罐有时不完全令人满意。事实上，由于其非圆柱形状，储罐的坚固性受到损害。因此有必要对储罐局部加强以改善其坚固性，并使包壳适于这种加强。然而，这种包壳的制造显得很复杂。 发明内容[0007] 本发明的目的之一是提供一种气体密封包壳，以便于安装到车辆中，同时制造起来不复杂并且允许获得坚固的储罐。 [0008] 为此，本发明的目的是一种加压气体密封包壳，包括： [0009] ‑第一部分，包括第一壳体，其包括第一外周边缘， [0010] ‑第二部分，包括第二壳体，其包括第二外周边缘， [0011] ‑边条，叠置于第一外周边缘和第二外周边缘，该边条使第一部分和第二部分彼此固定， [0012] 第一部分、第二部分和边条之间限定有内部空间， [0013] 该密封包壳还包括， [0014] ‑至少一个支柱，穿过内部空间并连接第一壳体和第二壳体。 [0015] 使用固定第一部分和第二部分的边条以及连接这些部分的支柱，允许特别不复杂地装配能够容纳加强件的包壳，从而获得坚固性得到改善的储罐。 [0016] 根据本发明的其他有利方面，该密封包壳包括下述特征中的一项或多项，它们可以单独采用或进行任何可行技术组合： [0017] ‑边条至少部分地在第一壳体和/或第二壳体的内表面上延伸； [0018] ‑边条包括沿远离内部空间的方向取向的突出部，该突出部至少部分地在第一外周边缘和第二外周边缘之间延伸； [0019] ‑支柱是空心的，支柱包括限定柱腔的柱壁，支柱两端包括在空腔上的开口，第一壳体包括面对其中一个开口设置的孔口，而第二壳体包括面对另一个开口设置的孔口； [0020] ‑柱腔在每一端具有朝向每个开口的加宽部； [0021] ‑支柱包括连接至第一壳体的第一喇叭形端和连接至第二壳体的第二喇叭形端，第一喇叭形端的外部段朝向第一壳体变宽，第二喇叭形端的外部段朝向第二壳体变宽； [0023] ‑边条和支柱通过边对边焊接固定至第一部分和第二部分，在边条和第一部分或第二部分的相邻边缘之间和/或支柱和第一部分或第二部分的相邻边缘之间设置有电阻片。 [0024] 本发明还涉及一种加压气体储罐，包括如上所述的包壳，以及设置在包壳周围的储罐体，储罐体的内表面贴合包壳的外表面。 [0025] 本发明还涉及一种制造上述加压气体密封包壳的方法，包括以下步骤： [0026] ‑提供第一部分、第二部分、支柱和边条； [0028] 通过阅读以下描述将更好地理解本发明，该描述仅通过未限制示例并参照附图给出，其中： [0029] [图1]图1为在制造储罐时，包括根据本发明包壳的储罐的局部透视图； [0030] [图2]图2为储罐制造结束时，沿图1剖面II‑II的储罐的剖视图； [0031] [图3]图3为图1储罐的整体透视图；并且 [0032] [图4]图4为根据图1至图3所示实施例的可替代实施例，沿平面II‑II的包壳两个部分之间的固定细节的剖视图。 具体实施方式[0033] 参照图1至图3，加压气体储罐10包括加压气体密封包壳12。如图2中可见，储罐10还包括储罐体14以及至少一个储罐柱16。 [0034] 加压气体储罐10被配置为包含加压气体，例如还原性燃气，尤其是例如加压氢气。加压气体储罐10例如被配置为包含压力高于200bar的加压气体，例如压力350bar的气体或压力700bar的气体。加压气体储罐10还被配置为例如包含液体，例如储罐10中包含的加压气体的液相。 [0036] 储罐体14形成例如本体空间17，包壳12容置在其中。储罐体14包括例如限定本体空间17的内表面18。储罐体14例如是围绕包壳12制造的，使得包壳12被设置在储罐体14中，内表面18例如贴合包壳20的外表面。 [0037] 储罐体14例如由复合材料制成。制造储罐体14的复合材料包括例如树脂，如：环氧树脂，或由至少一种热塑性聚合物制成的树脂，该至少一种热塑性聚合物选自聚烯烃尤其是聚丙烯，聚酰胺尤其是脂肪族聚酰胺例如聚己内酰胺PA 6、聚己二酰胺PA 6.6、聚碳酸酯、PAEK(聚芳醚酮)包括PEEK(聚醚醚酮)和PEKK(聚醚酮)，丙烯酸基材料，如PMMA(尤其是称为ELIUM的树脂)、PEI(聚醚酰亚胺，也称为ULTEM)、PPS(聚苯硫醚)，ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PLA(聚乳酸)、TPU(热塑性聚氨酯)和PET(聚乙烯)，以及它们的混合物。 [0038] 制造储罐体14的复合物包括例如强化材料：纤维，选自碳纤维、凯夫拉纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、聚合物材料纤维，例如热塑性纤维(尤其是芳纶或聚酯纤维)、植物来源的纤维尤其是亚麻纤维、金属纤维，优选纤维是碳纤维，或者这种纤维的混合物。 [0039] 如图2中可见，每个储罐柱16延伸到本体空间17中，并且连接例如相对于本体空间17彼此相对的储罐体14内表面18的各部分。 [0040] 每个储罐柱16例如通过储罐柱16的每一端被焊接至储罐体18，和/或被制成与储罐体14形成整体。 [0041] 每个储罐柱16例如由复合材料制成。制造每个储罐柱16的复合材料包括例如树脂，如：环氧树脂，或由至少一种热塑性聚合物制成的树脂，该至少一种热塑性聚合物选自聚烯烃尤其是聚丙烯，聚酰胺尤其是脂肪族聚酰胺例如聚己内酰胺PA 6、聚己二酰胺PA6.6、聚碳酸酯、PAEK(聚芳醚酮)包括PEEK(聚醚醚酮)和PEKK(聚醚酮)，丙烯酸基材料，如PMMA(尤其是称为ELIUM的树脂)、PEI(聚醚酰亚胺，也称为ULTEM)、PPS(聚苯硫醚)，ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PLA(聚乳酸)、TPU(热塑性聚氨酯)和PET(聚乙烯)，以及它们的混合物。 [0042] 制造储罐柱16的复合物包括例如强化材料：纤维，选自碳纤维、凯夫拉纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、聚合物材料纤维，例如热塑性纤维(尤其是芳纶或聚酯纤维)、植物来源的纤维尤其是亚麻纤维、金属纤维，优选纤维是碳纤维，或者这种纤维的混合物。 [0043] 在一种具体实施例中，储罐柱16的材料与储罐体14的材料相同。 [0044] 如图2所示，每个储罐柱16例如是空心的。 [0045] 如上所示，包壳12例如被设置在本体空间17中。 [0046] 包壳12被配置为确保储罐10对加压气体的密封性，而储罐体14被配置为确保对加压气体的耐压性。 [0047] 如图1和图2所示，包壳12包括第一部分22、第二部分24、边条26和至少一个支柱28。 [0048] 如图1和图2所示，包壳12优选地包括例如多个支柱28，例如至少四个支柱。 [0049] 第一部分22、第二部分24、边条26和至少一个支柱28例如由热塑性材料制成，选自ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PA(聚酰胺)、PE(聚乙烯)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(发泡聚苯乙烯)、PBT(聚对苯二甲酸丁烯)。第一部分22、第二部分24、边条26和至少一个支柱28的材料例如更具体地选自：PA6(聚己内酰胺)、PA11(聚十一烷酰胺)或PA12(尼龙12)。 [0051] 如图1和图2所示，第一部分22包括第一壳体30，该第一壳体包括第一外周边缘32和内表面33。第一壳体30，更具体地说是第一壳体的内表面33，沿第一外周边缘32限定敞开的第一凹形空间34。正如下面将要更详细描述的那样，第一壳体30包括例如至少一个孔口35，朝向与第一外周边缘32相对的第一凹形空间34。 [0052] 如图1和图2所示，第二部分24包括第二壳体36，该第二壳体包括第二外周边缘38和内表面39。第二壳体36，更具体地说是第二壳体36的内表面39，沿第二外周边缘38限定敞开的第二凹形空间40。正如下面将要更详细描述的那样，第二壳体36包括例如至少一个孔口41，朝向与第二外周边缘38相对的第二凹形空间40。 [0053] 第一部分22和第二部分24彼此面对设置，第一外周边缘32例如面对第二外周边缘38设置。第一凹形空间34和第二凹形空间40则朝向彼此敞开。 [0054] 边条26叠置于第一外周边缘32和第二外周边缘40。换言之，边条26面对第一外周边缘32和第二外周边缘40中的每一者延伸。边条26具体地连接第一外周边缘32和第二外周边缘40。 [0055] 如图1和图2所示，边条26固定第一部分22和第二部分24。 [0056] 第一部分22、第二部分24和边条26之间限定有内部空间42。如此限定的内部空间42被配置为被加压气体所占据。 [0057] 边条26例如至少部分地在第一壳体30的内表面33和/或第二壳体36的内表面39上延伸。 [0058] 在图1至图3的示例中，边条26沿第一外周边缘32在第一壳体30的内表面33上延伸，并因此部分地在第一凹形空间34内延伸。边条26还沿第二外周边缘38在第二壳体36的内表面39上延伸，并因此部分地在第二凹形空间40内延伸。 [0059] 如图1和图2中可见，边条26包括例如内里部44和突出部46。边条26容纳例如内部空间42的至少一个入口48。在图1至图3的示例中，边条容纳内部空间42的两个入口48。 [0060] 突出部46从内里部44远离内部空间42突出。突出部46例如至少部分地在第一外周边缘32和第二外周边缘38之间延伸。 [0061] 如图1至图3中可见，突出部46的宽度L对应于第一部分22和第二部分24之间的间隙，特别是第一外周边缘32和第二外周边缘38之间的间隙。 [0062] 如图1和图2中可见，突出部46的宽度L沿外周边缘32、38是可变的。特别是，并且正如下面将要更详细描述的那样，围绕至少一个入口48的宽度L是最大的。 [0063] 内里部44例如在第一壳体30的内表面33上和第二壳体36的内表面39上，沿第一外周边缘32和第二外周边缘38，从突出部46两侧露出。 [0064] 如图1和图2所示，入口48是通过边条26设置的。入口48例如是通过突出部46设置的。储罐10的每个入口48例如置于边条48中，以允许进入内部空间42，例如用于向内部空间42充入和/或排出加压气体。 [0065] 如图1和图2所示，至少一个支柱28穿过内部空间42并连接第一壳体30和第二壳体36。 [0066] 支柱28例如沿伸长轴线X‑X’，在其第一端52和第二端54之间伸长，支柱28的第一端52连接至第一壳体30，并且支柱28的第二端54连接至第二壳体36。 [0067] 支柱28例如是空心的。支柱28包括例如限定柱腔51的柱壁50。支柱28的每一端52、54则包括例如在空腔51上的开口56。第一壳体30的孔口35则例如面对其中一个开口56设置，第二壳体36的孔口41则例如面对另一开口56设置。 [0068] 如图2所示，储罐柱16例如被置于每个支柱28的空腔51内，储罐柱16经开口56从空腔51两侧露出。因此而被容纳的柱16还经第一壳体30和第二壳体36的孔口35、41穿过这些壳体30、36，因此柱16连接包壳12两侧的罐体14。 [0069] 如图2中可见，柱腔51的每一端，也就是说支柱的每一端52、54，例如具有朝向其每个开口56的加宽部58。 [0070] 如图2所示，第一端52和第二端54例如还是喇叭形的，第一端52的外部段因此朝向第一壳体30变宽，而第二端54的外部段则朝向第二壳体36变宽。 [0071] 如图2所示，空腔51每一端的加宽部58对应于例如在每一端52、54的外部段的喇叭口，柱壁在支柱28整个长度上的厚度基本恒定。 [0072] 在图1至图3所示的示例中，第一部分22和第二部分24由被配置为可使激光射线透过的材料制成。支柱28和边条26还由被配置为可吸收激光射线的材料制成。 [0073] 被配置为可使激光射线透过的材料例如由上面介绍的其中一种热塑性材料制成，该热塑性材料不含光吸收添加剂。 [0074] 被配置为可吸收激光射线的材料例如由上面介绍的其中一种热塑性材料制成，该热塑性材料含光吸收添加剂，如碳。 [0075] 在一种具体实施例中，被配置为可使激光射线透过的材料和被配置为可吸收激光射线的材料是采用同种热塑性材料制成的，这些材料之间的区别在于，被配置为可吸收激光射线的材料经光吸收添加剂处理，而被配置为可使激光射线透过的材料不使用此类添加剂。 [0076] 边条26和支柱28则通过激光焊接而焊接至第一部分22和第二部分24。 [0077] 边条26因此通过激光焊接而分别焊接至第一部分22和第二部分24。特别是，边条26的内里部44例如沿外周边缘32、38，经壳体30、36，通过激光焊接而焊接至内表面33、39。 [0078] 支柱28因此通过激光焊接而焊接至第一部分22和第二部分。特别是，支柱的端部52、54围绕孔口41，经壳体30、36，通过激光焊接而焊接至内表面33、39。 [0079] 现在将介绍加压气体密封包壳12的第二实施例。根据该第二实施例，该包壳12不同于前述实施例。类似元件的标号相同。 [0080] 在此第二实施例中，边条26和支柱28不是通过激光焊接固定至第一部分22和第二部分24，而是通过边对边焊接至第一部分22和第二部分24。 [0081] 为此，支柱28和边条26不一定由被配置为吸收激光射线的材料制成，而第一部分22和第二部分24不一定由被配置为可使激光射线透过的材料制成。 [0082] 在此实施例中，并且如图4所示，至少一个电阻片60设置在边条和第一部分22或第二部分24的相邻边缘62之间和/或支柱28和第一部分22或第二部分24的相邻边缘(未示出)之间。在图4所示的实施例中，第一电阻片60在突出部46的第一凸缘和第一外周边缘32之间，以及所述突出部46的第二凸缘和第二外周边缘38之间延伸。在该实施例中，电阻片60还在内里部44和内表面33、39之间延伸。 [0083] 现在将介绍加压气体密封包壳12的第三实施例。根据该第三实施例，该包壳12不同于前述两个实施例。类似元件的标号相同。 [0084] 在此第三实施例中，第一部分22、边条26和支柱28不是通过边对边焊接也不是通过激光焊接固定至第一部分22和第二部分24，而是通过热气体焊接。 [0085] 为此，支柱28和边条26不一定由被配置为吸收激光射线的材料制成，而第一部分22和第二部分24不一定由被配置为可使激光射线透过的材料制成。此外没有任何电阻片设置在边条26和第一部分22或第二部分24的相邻边缘62之间和/或支柱28和第一部分22或第二部分24的相邻边缘62之间。 [0086] 边条26例如利用热气体(如热空气)加热，通过对相邻和/或叠置的边条26部分和/或壳体30、36部分加热而固定至第一壳体30和第二壳体36。 [0087] 下面将描述一种制造如上所述的加压气体密封包壳12的方法。 [0088] 在第一步骤中，提供第一部分22、第二部分24、支柱28和边条26。 [0089] 在第二步骤中，支柱28固定至第一部分22和第二部分24，并且边条26固定至第一部分22和第二部分24。 [0090] 根据上面介绍的第一实施例，支柱28固定至第一部分22和第二部分24以及边条26固定至第一部分22和第二部分24，是通过激光焊接完成的。为此，激光束指向支柱28，经激光束可穿透的第一部分22和第二部分24吸收激光。与激光射线吸收相结合的支柱28局部加热，引起支柱局部融化，以及第一部分22和第二部分24与支柱28局部融化部分相邻的部分局部融化，从而通过激光焊接固定支柱28和第一部分22和第二部分24。类似地，激光束指向边条26，经可使激光光线透过的第一部分22和第二部分24吸收激光光线，从而通过激光焊接固定边条26和第一部分22和第二部分24。 [0091] 根据上面介绍的第二实施例，支柱28固定至第一部分22和第二部分24以及边条26固定至第一部分22和第二部分24，是通过边对边焊接完成的。电阻片60设置在边条和第一部分22或第二部分24的相邻边缘62之间和支柱28和第一部分22或第二部分24的相邻边缘(未示出)之间。然后通过电阻片60产生电流，使其由于焦耳效应发热。相邻边缘62因此被加热，使得相邻边缘62焊接到电阻片60上。 [0092] 根据上面介绍的第三实施例，支柱28固定至第一部分22和第二部分24以及边条26固定至第一部分22和第二部分24，是通过热气体焊接完成的。 [0093] 使其局部融化和焊接的相邻部分加热则是通过热气体射流加热实现的。 [0094] 可以理解的是，上面三个实施例中提出的不同焊接模式可以组合并且例如可以互换。例如，边条26通过边对边焊接而焊接至第一部分22和第二部分24而支柱28则通过激光焊接而焊接至第一部分22和第二部分24。 |
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