專利名稱：復(fù)合材料壓力容器及其組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種復(fù)合材料壓力容器及其組裝方法。
背景技術(shù)：
壓力容器(例如，氣體儲(chǔ)存容器和蓄液器)可以用于在壓力下存儲(chǔ)流體。希望能有一種具有相對(duì)薄的壁和輕的質(zhì)量的壓力容器。例如，在車輛燃料箱中，相對(duì)薄的壁允許更可用空間的更有效使用，相對(duì)輕的質(zhì)量允許車輛以更大的能量效率運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開(kāi)了一種組裝方法。該方法包括將管狀構(gòu)件的端部裝入端蓋主體部邊緣上形成的環(huán)形槽中。環(huán)形槽中可具有放置的密封劑。端蓋進(jìn)一步包括形成在主體部外表面上的環(huán)形槽。環(huán)形槽與邊緣相對(duì)。該方法進(jìn)一步包括在管狀構(gòu)件的環(huán)形外表面上形成第一材料層。第一材料層包括第一復(fù)合材料，第一復(fù)合材料包括纖維，該纖維向管狀構(gòu)件圓周定向。在第一材料層上形成第二材料層，第二材料層的一部分置于環(huán)形槽中。第二材料層包括第二復(fù)合材料，第二復(fù)合材料包括纖維，該纖維向管狀構(gòu)件軸向定向。鄰近第二材料層且在環(huán)形槽中形成第三材料層。第三材料層包括第三復(fù)合材料，第三復(fù)合材料包括纖維，該纖維向管狀構(gòu)件圓周定向。本發(fā)明還提供了以下方案1. 一種用于組裝復(fù)合材料壓力容器的方法，包括將管狀構(gòu)件的端部裝入在端蓋主體部的邊緣中形成的環(huán)形狹槽中，所述環(huán)形狹槽具有置于其中的密封劑，所述端蓋進(jìn)一步包括在主體部的外表面中形成的環(huán)形槽，所述環(huán)形槽與所述邊緣相對(duì)；在所述管狀構(gòu)件的環(huán)形外表面上形成第一材料層，該層包括第一復(fù)合材料，所述第一復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件圓周定向的纖維；在所述第一材料層上形成第二材料層，所述第二材料層的一部分置于所述環(huán)形槽中，所述第二材料層包括第二復(fù)合材料，所述第二復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件軸向定向的纖維；和鄰近所述第二材料層且在所述環(huán)形槽中形成第三材料層，所述第三材料層包括第三復(fù)合材料，所述第三復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件圓周定向的纖維。2.如方案1所述的組裝方法，其中，所述第一材料層、第二材料層和第三材料層的成型是通過(guò)卷繞成型完成的。3.如方案1所述的組裝方法，其中，將所述管狀構(gòu)件的端部裝入所述環(huán)形槽是通過(guò)壓配合、螺紋連接、鍛壓、鉚固或焊接完成的。4.如方案1所述的組裝方法，進(jìn)一步包括通過(guò)暴露于化學(xué)固化劑、暴露于固化壓力、暴露于固化溫度或它們的組合來(lái)固化所述密封劑。5.如方案1所述的組裝方法，其中，所述端蓋的主體部具有倒圓頂形。
6.如方案1所述的組裝方法，進(jìn)一步包括在所述第二材料層的纖維片的邊界切出狹縫以形成邊緣突起；和將所述纖維片的邊緣突起基本上平滑地聚入所述環(huán)形槽中。7. 一種復(fù)合材料壓力容器，包括端蓋，其包括具有邊緣的主體部；在所述邊緣中形成的環(huán)形狹槽；和在所述主體部的外表面中形成的環(huán)形槽；所述環(huán)形槽與所述邊緣相對(duì)；管狀構(gòu)件，其包括壓配合到所述端蓋的環(huán)形狹槽中的端部；在所述管狀構(gòu)件的圓柱狀外表面上形成的第一材料層，該層包括第一復(fù)合材料， 所述第一復(fù)合材料包括相對(duì)于圓柱表面圓周定向的纖維；在所述第一材料層上且在所述環(huán)形槽中形成的第二材料層，所述第二材料層包括第二復(fù)合材料，所述第二復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件軸向定向的纖維；和在所述環(huán)形槽中鄰近所述第二材料層形成的第三材料層，所述第三材料層包括第三復(fù)合材料，所述第三復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件圓周定向的纖維。8.如方案7所述的復(fù)合材料壓力容器，其中，所述第一材料層鄰接所述端蓋的主體部的邊緣。9.如方案7所述的復(fù)合材料壓力容器，其中，所述端蓋的主體部具有倒圓頂形。10.如方案7所述的復(fù)合材料壓力容器，其中，所述環(huán)形槽部分地由固定凸緣限定。11.如方案7所述的復(fù)合材料壓力容器，進(jìn)一步包括置于所述環(huán)形槽中的密封劑， 所述密封劑從彈性材料中選擇。12.如方案7所述的復(fù)合材料壓力容器，其中，所述第一復(fù)合材料、第二復(fù)合材料和第三復(fù)合材料從包括接合劑的碳纖維或玻璃纖維中獨(dú)立地選擇。13.如方案7所述的復(fù)合材料壓力容器，其中，所述第一材料層具有的外徑與所述端蓋的主體部的外徑基本上相同。14.如方案7所述的復(fù)合材料壓力容器，其中，所述管狀構(gòu)件是燃料箱的內(nèi)襯。15. 一種用于組裝復(fù)合材料壓力容器的方法，包括將密封劑置于在端蓋主體部的外表面中限定的多個(gè)環(huán)形狹槽的每一個(gè)中；將所述端蓋與管狀構(gòu)件的端部對(duì)齊，使得主體部的外表面鄰接所述管狀構(gòu)件的內(nèi)表面；和向所述管狀構(gòu)件施加力，所述管狀構(gòu)件具有端蓋，所述端蓋與所述管狀構(gòu)件的端部對(duì)齊，在轉(zhuǎn)動(dòng)所述管狀構(gòu)件的同時(shí)施加所述力，所述力使所述管狀構(gòu)件變形，使得所述端部與在所述端蓋的主體部中限定的多個(gè)槽相適應(yīng)。16.如方案15所述的方法，其中，施加所述力是通過(guò)向所述管狀構(gòu)件對(duì)成型輪施力來(lái)完成的，所述成型輪具有在其上形成的多個(gè)珠狀物，所述多個(gè)珠狀物構(gòu)造成與所述端蓋的主體部中限定的多個(gè)槽對(duì)齊。17.如方案15所述的方法，其中，當(dāng)施加所述力時(shí)，所述密封劑通過(guò)環(huán)形部分配，所述環(huán)形部形成在所述管狀構(gòu)件的內(nèi)表面和所述端蓋主體部的外表面之間。18.如方案15所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)鎖定環(huán)將所述端蓋保持在所述管狀構(gòu)件的端部。19.如方案15所述的方法，進(jìn)一步包括固化所述密封劑。20.如方案15所述的方法，進(jìn)一步包括在所述管狀構(gòu)件的環(huán)形外表面上形成至少一個(gè)復(fù)合材料層，所述至少一個(gè)復(fù)合材料層包括碳纖維或玻璃纖維和接合劑。


通過(guò)參考如下詳細(xì)說(shuō)明和附圖，本發(fā)明實(shí)施例的特性以及優(yōu)點(diǎn)將變清楚，其中相同附圖標(biāo)記表示相似但可能不完全相同的部件。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，具有前述功能的特征的附圖標(biāo)記可能會(huì)或可能不會(huì)結(jié)合它們出現(xiàn)的其他附圖進(jìn)行描述。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的剖面分解圖；圖2是圖1中的部件組裝之后的剖面圖；圖3是圖2中的組件應(yīng)用了復(fù)合材料層的剖面圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在邊界中具有狹縫切口的卷繞的單片纖維的一部分的透視圖；圖4B是圖4A中卷繞的單片纖維的一部分的透視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的平滑聚合的邊緣突起；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的剖面分解圖，顯示了具有倒圓頂形的端蓋的主體部；圖6是圖5中的部件組裝之后的剖面圖；圖7是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的剖面分解圖；圖8是顯示了在轉(zhuǎn)動(dòng)管狀構(gòu)件時(shí)向管狀構(gòu)件施力的輥?zhàn)拥钠拭鎴D，該力使管狀構(gòu)件變形，使得端部與端蓋主體部中限定的多個(gè)槽相適應(yīng)；圖8A是圖8中的8A區(qū)域的放大圖，顯示了密封劑；圖9是圖7中的部件組裝之后的剖面圖；圖10是半透視示意圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的卷繞成型的復(fù)合材料層；圖11是顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的層的剖面透視圖；以及圖12是顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組裝方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式此處公開(kāi)的方法實(shí)施例可有利地用于組裝復(fù)合材料壓力容器。定義本文所使用的，詞語(yǔ)“單纖維”是指單根纖維。本文所使用的，可在線軸上卷繞的單根連續(xù)單纖維是“單纖維絲”。一束單纖維被稱為“繩”或“梢(end)”。如果單纖維全部彼此平行，這個(gè)“梢”就被稱為“粗紗”，而碳纖維粗紗也被稱為“纖維束”。如果單纖維搓捻以將纖維保持在一起，這樣的束稱為“紗”。粗紗(纖維束)或是紗可以被編織成織物。如果使用粗紗，這種織物被稱為“方格布”；如果使用紗，這種織物被稱為“布”。雖然術(shù)語(yǔ)“紗”和“粗紗”不可互換，但本文件中，在用到詞語(yǔ)“紗”的地方，可以理解為“粗紗”同樣可以適用。非紡織織物是織物狀的材料，例如由長(zhǎng)纖維制成、并且通過(guò)化學(xué)處理、機(jī)械處理、熱處理、或者溶劑處理結(jié)合在一起的“氈”。在織物卷繞中，“經(jīng)紗”沿著卷繞的方向行進(jìn)，并且在卷的整個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)連續(xù)?！疤罴啞?橫向于卷繞方向。“經(jīng)紗”通常被稱為“梢”，而“填紗”被稱為“緯紗”(這些術(shù)語(yǔ)同樣適用于粗紗，但是為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，紗將被用于余下的討論中)?？椢飻?shù)目是指經(jīng)紗(梢)以及緯紗(填紗)在每英寸的數(shù)目。例如，2虹22的織物每英寸填紗方向上具有M個(gè)梢，在每英尺經(jīng)紗方向具有22個(gè)填紗。注意經(jīng)紗在填紗方向計(jì)數(shù)，填紗在經(jīng)紗方向計(jì)數(shù)。如果梢的數(shù)目與填紗的數(shù)目大致相等，這塊織物被認(rèn)為是“雙向的”(BID)。如果填紗的數(shù)目非常小，大多數(shù)的紗在經(jīng)紗方向行進(jìn)，這塊織物是幾乎是單向的。一些單向布沒(méi)有填紗；取而代之的是，經(jīng)紗被一股稀薄的膠水保持在一起?！皢蜗蝾A(yù)浸材料”依賴于樹(shù)脂來(lái)將纖維保持在一起?！熬幙棥泵枋隽私?jīng)紗和填紗是如何交織的。編織的例子為“平紋”、“斜紋“、“緞紋” 和“玻璃布織紋”。編織決定了懸垂能力以及強(qiáng)度的均向性?！皬?fù)合材料”意為由兩種或多種有著顯著不同的物理或者化學(xué)性能的組分材料制成的工程材料，在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)中，肉眼可見(jiàn)的水平上，它們?nèi)匀槐３种蛛x和區(qū)別。有兩類組分材料基質(zhì)材料以及加固材料?；|(zhì)材料通過(guò)保持它們的相對(duì)位置來(lái)包圍并支撐加固材料。加固材料影響著它們的特殊機(jī)械和物理性能以此來(lái)提高基質(zhì)材料的性能。協(xié)同作用產(chǎn)生的材料的性能是單組分材料所不具備的。加固式材料包含玻璃纖維，碳纖維，芳綸纖維及其類似物。聚合物基質(zhì)材料通常稱為樹(shù)脂溶液。最常見(jiàn)的已知聚合物基質(zhì)材料是聚酯，乙烯酯，環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂聚合物，聚酰亞胺，聚酰胺，聚丙烯，聚醚醚酮(PEEK)及其類似物。 可以理解，這些聚合物的例子不是為了限制，在本發(fā)明的范圍內(nèi)其它材料也被構(gòu)思。現(xiàn)在參見(jiàn)圖1和圖12，此處公開(kāi)的方法的實(shí)施例包括將管狀構(gòu)件60的端部58裝入環(huán)形槽22中，環(huán)形槽22形成在端蓋20的主體部56的邊緣14上。環(huán)形槽22可與端部 58尺寸互補(bǔ)從而形成輕度壓配合?？梢岳斫?，此處用到的輕度壓配合是一類約0. 003英寸到約0. 010英寸干涉所限定的配合。因此，輕度壓配合是為后續(xù)工序保持管部60相對(duì)于端蓋20的位置，但是其并未影響到圓柱壓力安全容器10的整體壓力儲(chǔ)存容量。端蓋20可能通過(guò)壓合，螺紋，鍛造，鉚接，焊接或者粘結(jié)而被連接到管狀構(gòu)件60。環(huán)形槽22可具有置于其中的密封劑25。在一個(gè)實(shí)施例中，密封劑25可通過(guò)暴露于化學(xué)固化劑(未顯示)，暴露于固化壓力，暴露于固化溫度，或者它們的組合來(lái)進(jìn)行固化?？梢岳斫猓魏芜m合的化學(xué)固化劑可以被使用。適用于本發(fā)明實(shí)施例中的一些非限制性的固化劑的例子包括空氣；兩部分粘合劑(其中一部分是環(huán)氧樹(shù)脂，另一部分是硬化劑，硬化劑包含可以與環(huán)氧反應(yīng)觸發(fā)固化的自由基，這種反應(yīng)往往通過(guò)加熱被加速或觸發(fā))；過(guò)氧化物；鉬、鈀或銠的鹽化物或其他化合；二月桂酸二丁基錫，辛酸亞錫；及其組合?，F(xiàn)在綜合參考圖1、2和3，端蓋20可具有形成在主體部56的外表面M上的環(huán)形槽27。環(huán)形槽27與邊緣14相對(duì)，環(huán)形槽的壁可以由保持凸緣沈形成。第一材料層30可形成在管狀構(gòu)件60的環(huán)形外表面42上。第一材料層30包括第一復(fù)合材料44。第一復(fù)合材料44可包括向管狀構(gòu)件60圓周定向的纖維46，如圖11所示。
單纖維絲可以繞管狀構(gòu)件60圓周纏繞。然而可以理解，第一復(fù)合材料44中的一些纖維可以定向在圓周以外的其他方向。例如，由纖維制成的紡織或非紡織織物可以卷繞在管狀構(gòu)件60上?？椢镏械慕?jīng)紗可圓周定向，而填紗可以橫向于經(jīng)紗定向。作為例子，具有圓周定向的經(jīng)紗的布可用在本發(fā)明中。在另一個(gè)例子中，可以使用具有一些圓周方向定向的纖維的氈。在紡織和非紡織的織物中，有助于圓柱壓力安全容器10的最終承壓能力的圓周纖維的百分比占織物中纖維從約90%到約100%。第一復(fù)合材料44中的加強(qiáng)纖維可包括碳纖維和玻璃纖維。第一復(fù)合材料44也可包括作為基質(zhì)材料的接合劑。在例子中，基質(zhì)材料可以是樹(shù)脂(前面舉出了一些例子，如， 聚酯、聚丙烯等)。重新參見(jiàn)圖3，第一材料層30可具有的外徑與端蓋20的主體部的外徑大體上相同。與本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“大體上相同”的直徑的意思是跨第一材料層30和端蓋20之間結(jié)合放置的第二材料層40將不會(huì)有由于第二材料層40放置處的直徑變化的步驟而引起的結(jié)。第二材料層40可形成在第一材料層30上，第二材料層40的一部分置于環(huán)形槽27 中。第二材料層40可包括具有軸向纖維的第二復(fù)合材料48(如圖11所示)，軸向纖維沿管狀構(gòu)件60軸向定向。軸向纖維可占形成第二材料層40的織物中的纖維的約75 %到約 100%。第三材料層50可形成在環(huán)形槽27中并鄰近第二材料層40。第三材料層50可包括第三復(fù)合材料52。第三材料層50中的纖維沿管狀構(gòu)件60圓周定向。在非限制性的例子中，粗紗或麻可在環(huán)形槽27處繞在第二材料層40上，從而形成第三材料層50。在另一個(gè)例子中，具有90%到100%周向纖維的布條可在環(huán)形槽27處環(huán)繞在第二材料層40上，從而形成第三材料層50。第一材料層30、第二材料層40和第三材料層可按照?qǐng)D10示意性所示的方式卷繞成型。在這使用的“卷繞成型”是這樣一個(gè)過(guò)程通過(guò)圓柱安全容器組件10相對(duì)于加強(qiáng)纖維織物62的輥?zhàn)?4的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，一層加強(qiáng)纖維織物62從加強(qiáng)纖維織物輥?zhàn)?4傳送到圓柱安全容器組件10。例如，圓柱安全容器組件10可繞錠子66轉(zhuǎn)動(dòng)，加強(qiáng)纖維織物62可從加強(qiáng)纖維織物輥?zhàn)?4中轉(zhuǎn)出。在另一個(gè)例子中，圓柱安全容器10可保持固定，而加強(qiáng)纖維織物輥?zhàn)?4繞圓柱安全容器10纏繞。在另外的例子中，圓柱安全容器10可沿鄰近加強(qiáng)纖維織物62的輥?zhàn)?4的表面(未顯示)卷繞，這樣加強(qiáng)纖維織物62從加強(qiáng)纖維織物62的輥?zhàn)?4上卷出并到圓柱安全容器10上。從而，加強(qiáng)纖維織物62繞圓柱安全容器10纏繞一層或多層?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖5和6，端蓋20’的主體部56可具有倒圓頂形。在這里使用的倒圓頂形是指具有與負(fù)載相對(duì)定向的截面拱形的凹面的圓頂形。在例子中，負(fù)載可以是容器上的壓力。如圖6所示，圓柱安全容器10中所裝的流體94會(huì)潤(rùn)濕倒圓頂66的受壓表面16，不受壓表面18與倒圓頂66的受壓表面16相對(duì)。如圖4A最佳所示，組裝方法可包括將第二材料層40的纖維片38的邊界41切出狹縫34，以形成邊緣突起36。邊緣突起36可大體上平滑地聚入環(huán)形槽27中。在這里使用 “大體上平滑”意思是一般不會(huì)出現(xiàn)褶皺，但是會(huì)出現(xiàn)與如果在纖維片38的邊界41中沒(méi)有狹縫34將產(chǎn)生的褶皺量相比可忽略的少量褶皺。
圓柱安全容器組件10可用來(lái)裝加壓流體94。可以理解，圓柱安全容器組件10中所裝的流體可以是液體、氣體、混合物、溶液和他們的組合。與圓柱安全容器組件10中流體接觸的材料可選擇與流體化學(xué)相容。在例子中，圓柱安全容器組件10可以是一個(gè)燃料箱， 管狀構(gòu)件60可以是燃料箱的內(nèi)襯?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖7、8、8A和9，密封劑25，放置在端蓋20”主體部56外表面M中限定的多個(gè)環(huán)形槽74的每一個(gè)中。端蓋20”與管狀構(gòu)件60’的端部58對(duì)齊，這樣主體部56的外表面M鄰接管狀構(gòu)件60’的內(nèi)表面76?？梢允┘恿使管狀構(gòu)件60’變形，這樣管狀構(gòu)件60’的端部58具有相應(yīng)環(huán)形凹部88，以與端蓋20”的主體部56中限定的多個(gè)環(huán)形槽 74相配合?？梢岳斫猓鄳?yīng)環(huán)形凹部88可密封地鄰接多個(gè)環(huán)形槽74，或者環(huán)形部78可以保持在管狀構(gòu)件60’的內(nèi)表面76和端蓋20”的主體部56的外表面M之間。進(jìn)而可以理解，力F可以由卷邊、鍛壓或其他類似方式提供，這樣管狀構(gòu)件60’如上所述變形。工具68可與管狀構(gòu)件60’的端部58有滾動(dòng)接觸、滑動(dòng)接觸、非滑動(dòng)接觸、或者它們的組合。在非限制性的例子中，力F通過(guò)繞端蓋20”轉(zhuǎn)動(dòng)工具68而被施加。在另一個(gè)例子中，工具68可繞固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸線92旋轉(zhuǎn)。另外，力F可在轉(zhuǎn)動(dòng)管狀構(gòu)件60’的同時(shí)施加給管狀構(gòu)件60’。在例子中，可以通過(guò)向管狀構(gòu)件60’對(duì)成型輪70施力來(lái)施加力F，成型輪70具有形成在其上的多個(gè)珠狀物72，如圖8所示。多個(gè)珠狀物72可構(gòu)造成與端蓋20”的主體部 56中限定的多個(gè)環(huán)形槽74對(duì)齊。在施加力F時(shí)，密封劑25’可以通過(guò)形成在管狀構(gòu)件60’的內(nèi)表面76和端蓋20” 的主體部56的外表面M之間的環(huán)形部78分配。端蓋20”可以利用鎖定環(huán)80保持在管狀構(gòu)件60’的端部56。鎖定環(huán)80大體上防止管狀構(gòu)件60’的端部58在圓柱安全容器10’的壓力導(dǎo)致的作用力下扭曲。鎖定環(huán)80 可為由螺紋緊固件84拉在一起的兩個(gè)半部82，如圖7示意性所示?？梢岳斫猓i定環(huán)80可以通過(guò)多于一個(gè)緊固件，互鎖塊、或者其他類似方式保持固定就位。單片鎖定環(huán)(未顯示) 可以被壓入到位。鎖定環(huán)80可具有與管60’中的環(huán)形凹部88相適應(yīng)的環(huán)形表面86。密封劑25’可以通過(guò)暴露在化學(xué)固化劑、暴露在固化壓力下、暴露在固化溫度下， 或者它們的組合而固化?？梢岳斫猓懊嫠械娜魏喂袒瘎┒歼m用于本例。如圖9所示，圓柱安全容器的另一個(gè)實(shí)施例標(biāo)記為10’。至少一個(gè)復(fù)合材料層90 可形成在管狀構(gòu)件60，的環(huán)形外表面42上。復(fù)合材料層90可包括玻璃或碳纖維和接合劑。雖然詳細(xì)說(shuō)明了幾個(gè)實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然公開(kāi)的實(shí)施例是可以修改的。因此，前面的描述只是示例而不是限制。
權(quán)利要求
1.一種用于組裝復(fù)合材料壓力容器的方法，包括將管狀構(gòu)件的端部裝入在端蓋主體部的邊緣中形成的環(huán)形狹槽中，所述環(huán)形狹槽具有置于其中的密封劑，所述端蓋進(jìn)一步包括在主體部的外表面中形成的環(huán)形槽，所述環(huán)形槽與所述邊緣相對(duì)；在所述管狀構(gòu)件的環(huán)形外表面上形成第一材料層，該層包括第一復(fù)合材料，所述第一復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件圓周定向的纖維；在所述第一材料層上形成第二材料層，所述第二材料層的一部分置于所述環(huán)形槽中， 所述第二材料層包括第二復(fù)合材料，所述第二復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件軸向定向的纖維；和鄰近所述第二材料層且在所述環(huán)形槽中形成第三材料層，所述第三材料層包括第三復(fù)合材料，所述第三復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件圓周定向的纖維。
2.如權(quán)利要求1所述的組裝方法，其中，所述第一材料層、第二材料層和第三材料層的成型是通過(guò)卷繞成型完成的。
3.如權(quán)利要求1所述的組裝方法，其中，將所述管狀構(gòu)件的端部裝入所述環(huán)形槽是通過(guò)壓配合、螺紋連接、鍛壓、鉚固或焊接完成的。
4.如權(quán)利要求1所述的組裝方法，進(jìn)一步包括通過(guò)暴露于化學(xué)固化劑、暴露于固化壓力、暴露于固化溫度或它們的組合來(lái)固化所述密封劑。
5.如權(quán)利要求1所述的組裝方法，其中，所述端蓋的主體部具有倒圓頂形。
6.如權(quán)利要求1所述的組裝方法，進(jìn)一步包括在所述第二材料層的纖維片的邊界切出狹縫以形成邊緣突起；和將所述纖維片的邊緣突起基本上平滑地聚入所述環(huán)形槽中。
7.一種復(fù)合材料壓力容器，包括 端蓋，其包括具有邊緣的主體部； 在所述邊緣中形成的環(huán)形狹槽；和在所述主體部的外表面中形成的環(huán)形槽； 所述環(huán)形槽與所述邊緣相對(duì)；管狀構(gòu)件，其包括壓配合到所述端蓋的環(huán)形狹槽中的端部；在所述管狀構(gòu)件的圓柱狀外表面上形成的第一材料層，該層包括第一復(fù)合材料，所述第一復(fù)合材料包括相對(duì)于圓柱表面圓周定向的纖維；在所述第一材料層上且在所述環(huán)形槽中形成的第二材料層，所述第二材料層包括第二復(fù)合材料，所述第二復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件軸向定向的纖維；和在所述環(huán)形槽中鄰近所述第二材料層形成的第三材料層，所述第三材料層包括第三復(fù)合材料，所述第三復(fù)合材料包括相對(duì)于所述管狀構(gòu)件圓周定向的纖維。
8.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料壓力容器，其中，所述第一材料層鄰接所述端蓋的主體部的邊緣。
9.如權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料壓力容器，其中，所述端蓋的主體部具有倒圓頂形。
10.一種用于組裝復(fù)合材料壓力容器的方法，包括將密封劑置于在端蓋主體部的外表面中限定的多個(gè)環(huán)形狹槽的每一個(gè)中；將所述端蓋與管狀構(gòu)件的端部對(duì)齊，使得主體部的外表面鄰接所述管狀構(gòu)件的內(nèi)表面；和向所述管狀構(gòu)件施加力，所述管狀構(gòu)件具有端蓋，所述端蓋與所述管狀構(gòu)件的端部對(duì)齊，在轉(zhuǎn)動(dòng)所述管狀構(gòu)件的同時(shí)施加所述力，所述力使所述管狀構(gòu)件變形，使得所述端部與在所述端蓋的主體部中限定的多個(gè)槽相適應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及復(fù)合材料壓力容器及其組裝方法。具體地，復(fù)合材料壓力容器組裝方法包括將管狀構(gòu)件的端部裝入端蓋中形成的環(huán)形狹槽中。密封劑可在環(huán)形狹槽中。端蓋包括在端蓋主體部的外表面中形成的環(huán)形槽。第一材料層形成在管狀構(gòu)件的外表面上。第一材料層包括第一復(fù)合材料，第一復(fù)合材料包括相對(duì)于管狀構(gòu)件圓周定向的纖維。第二材料層形成在第一材料層上，第二材料層的一部分置于環(huán)形槽中，第二材料層包括第二復(fù)合材料，第二復(fù)合材料包括相對(duì)于管狀構(gòu)件軸向定向的纖維。第三材料層形成在第二層附近且中環(huán)形槽中，第三材料層包括第三復(fù)合材料，第三復(fù)合材料包括相對(duì)于管狀構(gòu)件圓周定向的纖維。
文檔編號(hào)F17C1/06GK102392934SQ201110241868
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者C.孫, C-S.王, E.J.伯格, H.G.基亞, J.E.卡斯利, R.M.克萊伯, S.費(fèi)爾, V.舒爾泰斯 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司