專利名稱：優(yōu)化的高壓容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種容器，尤其涉及一種高壓容器，該容器包括界定中空內部的主體， 其中至少一部分中空內部包括布置在其中的填充材料。
背景技術：
目前，存在多種設計為容納各種流體的容器，如使用在燃料電池中的壓縮天然氣 (CNG)、氫氣等等。存儲流體的通用技術是重量輕的高壓容器。高壓容器及其制造方法在現(xiàn)有技術中是已知的。通常，使用傳統(tǒng)的成型工藝形成高壓容器，如焊接工藝、旋轉成型工藝、 注射吹塑工藝及它們的任意組合。一種類型的高壓容器是通過將纖維增強塑料卷繞到薄的中空主體或襯里的周圍形成的。襯里通常由塑料或金屬材料形成。當高壓容器使用在燃料電池車輛中時，最好高壓容器是耐沖擊的。當從高壓容器突然釋放壓力時高壓容器最好也生產為具有能量緩和的性能。最好開發(fā)一種包括布置在其中的填充材料的高壓容器，其中壓力突然釋放時的能量被有效地消散。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明，驚人的發(fā)現(xiàn)了一種包括布置在其中的填充材料的高壓容器，其中壓力突然釋放時的能量被有效地消散。在一個實施例中，容器包括主體，其界定用于在其中容納流體的中空內部；和填充材料，其布置在主體的中空內部以最小化離開主體的流體的流動速率。在另一個實施例中，容器包括主體，其界定用于在其中容納加壓流體的中空內部；主體具有至少一個形成在其中的頸型終止部，其形成進入主體的中空內部的開口 ；填充材料，其布置在主體的中空內部內以最小化離開主體的加壓流體的流動速率；和形成在主體周圍的外殼。在另一個實施例中，容器包括主體，其界定用于在其中容納加壓流體的中空內部；主體具有至少一個形成在其中的頸型終止部，其形成進入主體的中空內部的開口，其中至少一個頸型終止部在其內部接收容器進入元件；形成在主體周圍的外殼；和填充材料， 其布置在主體的中空內部的至少一部分內以最小化流經形成在主體和外殼中至少一個內的非期望開口的加壓流體的流動速率。本發(fā)明還提供了如下方案 方案1. 一種容器，包括
主體，其界定用于在其中容納流體的中空內部；和
填充材料，其布置在主體的中空內部以最小化離開主體的流體的流動速率。方案2.如方案1的容器，其中填充材料布置在主體的至少一部分中空內部內。方案3.如方案1的容器，其中填充材料是多孔結構材料和顆粒狀材料中的至少一種。
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方案4.如方案1的容器，其中填充材料是多孔泡沫材料、海綿材料和陶瓷材料中的至少一種。方案5.如方案1的容器，其中填充材料是金屬泡沫、碳泡沫和聚合物泡沫中的至少一種。方案6.如方案1的容器，其中填充材料是微孔顆粒。方案7.如方案1的容器，其中填充材料最小化流經形成在主體內的非期望開口的流體的流動速率。方案8. —種容器，包括
主體，其界定用于在其中容納加壓流體的中空內部，主體具有至少一個形成在其中的頸型終止部從而形成進入主體的中空內部的開口；
填充材料，其布置在主體的中空內部內以最小化離開主體的加壓流體的流動速率；和形成在主體周圍的外殼。方案9.如方案8的容器，其中填充材料布置在主體的至少一部分中空內部內。方案10.如方案8的容器，其中填充材料是多孔結構材料和顆粒狀材料中的至少一種。方案11.如方案8的容器，其中填充材料是多孔泡沫材料、海綿材料和陶瓷材料中的至少一種。方案12.如方案8的容器，其中填充材料是金屬泡沫、碳泡沫和聚合物泡沫中的至少一種。方案13.如方案8的容器，其中填充材料是微孔顆粒。方案14.如方案8的容器，其中填充材料最小化流經形成在主體和外殼的其中之一內的非期望開口的加壓流體的流動速率。方案15. —種容器，包括
主體，其界定用于在其中容納加壓流體的中空內部，主體具有至少一個形成在其中的頸型終止部從而形成進入主體的中空內部的開口，其中至少一個頸型終止部在其中接收容器進入元件；
形成在主體周圍的外殼；和
填充材料，其布置在主體的中空內部的至少一部分內以最小化流經形成在主體和外殼中至少一個內的非期望開口的加壓流體的流動速率。方案I6.如方案15的容器，其中填充材料是多孔結構材料和顆粒狀材料中的至 少一種。方案17.如方案15的容器，其中填充材料是多孔泡沫材料、海綿材料和陶瓷材料 中的至少一種。方案I8.如方案15的容器，其中填充材料是金屬泡沫、碳泡沫和聚合物泡沫中的 至少一種。方案19.如方案15的容器，其中填充材料是微孔顆粒。
方案2O.如方案15的容器，其中填充材料是多個微孔珠子


當結合參考附圖，對于本領域技術人員而言，本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點將從以下優(yōu)選實施例的詳細描述中變得顯而易見。圖1為根據本發(fā)明的實施例的具有布置在其中的填充材料的容器的不完整的橫截面正視圖，其中填充材料為多孔結構材料；和
圖2為圖1所示的容器的不完整的橫截面正視圖，其中填充材料為顆粒狀材料。
具體實施例方式下面詳細的說明書和附圖描述和闡述了本發(fā)明的各種具體實施例。說明書和附圖作用為使得本領域技術人員制造并使用本發(fā)明，且不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。圖1和圖2示出了具有第一端部12和第二端部14的容器10。在所示實施例中， 容器10包括中空主體16。可以理解，容器10根據需要可以是任意類型的容器，如金屬容器、包括具有布置在其上的外層復合殼的金屬主體的容器，包括具有布置在其上的外層復合殼的塑料主體的容器、以及由復合材料制造的容器。容器10具有大致圓柱形狀并適用于容納加壓流體(未示出)。可以理解，容器10可具有所需的任意形狀，且容器10可包括所需的額外層如屏障層、箔層、多孔滲透層等等。加壓流體可以是諸如氣體(例如氫氣和氧氣)、 液體、以及同時為液體和氣體。如圖所示，主體16由可模壓的材料制造，如聚乙烯、聚丙烯、 聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、乙烯-乙烯醇，以及聚酰胺。可以理解，主體16可以由所需的任意材料如金屬材料形成，且通過所需的任意傳統(tǒng)成型工藝形成，如焊接工藝、旋轉成型工藝、注射吹塑工藝、以及這些工藝的任意組合。至少一個頸型終止部20形成進入主體16的內部22的開口。在所示實施例中，頸型終止部20在容器10的第一端部12和第二端部14處形成在主體16內。更多的或更少的頸型終止部20可按要求形成在主體16內。頸型終止部20在其中接收容器進入元件(未示出)，如配件、閥門、傳感器、可拆螺轂的部件、軟管、噴嘴、管道等等。如圖所示，頸型終止部20的內部表面M車有螺紋并在其上接收密封件26。主體16的內部22包括布置在其中的填充材料觀。如圖1所示，填充材料觀可以是多孔結構材料如泡沫材料(即金屬泡沫、聚合物泡沫、碳泡沫等等)、陶瓷材料、以及這些材料的任意組合。填充材料觀還可以是顆粒狀材料，如圖2所示，如微孔顆粒(即例如多個微孔珠子)。填充材料觀按需要還可以是多孔結構材料和顆粒狀材料的任意組合?？梢岳斫?，填充材料觀可以具有所需的任意孔隙率。進一步可以理解，填充材料觀可以具有任意所需的表面處理，如涂覆。如圖所示，填充材料觀基本填充主體16的整個內部22。然而，可以理解，填充材料洲可以按需要布置在主體16的內部22的一部分。填充材料觀最小化了當從容器10 突然釋放壓力時來自容器10的能量，并最小化了離開容器10的主體16的流體的流動速率。例如，當非期望開口形成在高壓容器中時，通常，圍繞開口的區(qū)域受高應力集中的影響， 因為布置在容器的流體被加壓且流經開口的流體的流動速率被最大化。因此，破裂從開口蔓延導致容器的主體的破裂。當非期望開口形成在容器10內時，然而，填充材料觀通過最小化流經開口的流體的流動速率來最小化開口承受的應力集中。此外，填充材料觀吸收由容器內非期望開口的形成促進的膨脹波所產生的能量。特別地，能量由填充材料觀的外層部分吸收且吸收向內持續(xù)直到填充材料觀發(fā)生完全轉化或破壞。例如，金屬泡沫材料在其外層部分塑化并繼續(xù)向內塑化直到金屬泡沫材料發(fā)生完全塑化。填充材料觀的轉化必須在容器10可能發(fā)生破裂之前發(fā)生。此外，被轉化或被破壞的填充材料觀最小化了離開主體16的流體的流動速率。此外，填充材料觀在從容器10突然釋放壓力時阻礙了容器10的顯著破裂。此外，被轉化或被破壞的填充材料觀消散了由于從容器10的壓力突然釋放所產生的能量。例如， 需要能量來加速被轉化或被破壞的填充材料觀。在所示實施例中，外殼30圍繞主體16的至少一部分形成。外殼30的一部分布置在至少一個頸型終止部20上。外殼30通常由細絲纏繞和固化工藝形成。當外殼30由細絲纏繞和固化工藝形成時，外殼30可由碳纖維、玻璃纖維、復合纖維、以及具有樹脂涂覆的纖維等形成。可以理解，外殼30可由所需的其他方法形成。為了形成容器10，主體16由任意傳統(tǒng)的成型工藝形成。在主體16形成之后，填充材料觀通過所需的任意傳統(tǒng)方法布置在中空內部22的至少一部分。作為替換，主體16可按要求圍繞填充材料觀形成。任選地，然后使用細絲纏繞和固化工藝圍繞主體16的至少一部分形成外殼30。一旦外殼30固化，就完成容器10。容器10的主體16則充滿加壓流體。從前面的描述中，本領域技術人員可以很容易地確定本發(fā)明的本質特征，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下，可以改變和改進本發(fā)明以使其適用于不同的用途和條件。
權利要求
1.一種容器，包括主體，其界定用于在其中容納流體的中空內部；和填充材料，其布置在主體的中空內部以最小化離開主體的流體的流動速率。
2.如權利要求1的容器，其中填充材料布置在主體的至少一部分中空內部內。
3.如權利要求1的容器，其中填充材料是多孔結構材料和顆粒狀材料中的至少一種。
4.如權利要求1的容器，其中填充材料是多孔泡沫材料、海綿材料和陶瓷材料中的至少一種。
5.如權利要求1的容器，其中填充材料是金屬泡沫、碳泡沫和聚合物泡沫中的至少一種。
6.如權利要求1的容器，其中填充材料是微孔顆粒。
7.如權利要求1的容器，其中填充材料最小化流經形成在主體內的非期望開口的流體的流動速率。
8.一種容器，包括主體，其界定用于在其中容納加壓流體的中空內部，主體具有至少一個形成在其中的頸型終止部從而形成進入主體的中空內部的開口；填充材料，其布置在主體的中空內部內以最小化離開主體的加壓流體的流動速率；和形成在主體周圍的外殼。
9.如權利要求8的容器，其中填充材料布置在主體的至少一部分中空內部內。
10.一種容器，包括主體，其界定用于在其中容納加壓流體的中空內部，主體具有至少一個形成在其中的頸型終止部從而形成進入主體的中空內部的開口，其中至少一個頸型終止部在其中接收容器進入元件；形成在主體周圍的外殼；和填充材料，其布置在主體的中空內部的至少一部分內以最小化流經形成在主體和外殼中至少一個內的非期望開口的加壓流體的流動速率。
全文摘要
本發(fā)明涉及優(yōu)化的高壓容器。本發(fā)明公開了一種容器，該容器包括主體，其具有用于在其中容納流體的中空內部，其中至少一部分中空內部包括布置在其中的填充材料以最小化來自主體的流體的流動速率，其中填充材料是多孔結構材料和顆粒狀材料中的至少一種。
文檔編號F16J12/00GK102162526SQ20111004050
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權日2010年2月19日
發(fā)明者A·麥克-加納, D·哈澤瑙爾, P·克勞斯, U·埃伯勒, V·舒爾泰斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司