用于压力容器凸台的排放配件的制作方法

压力容器通常用于在压力下容纳各种流体，例如，诸如氢气、氧气、天然气、氮气、丙烷、甲烷和其他燃料。通常，压力容器可以具有任何尺寸或配置。这些容器可以是重的或轻的，一次性的(例如，用完即可丢弃的)，可重复使用的，承受高压(例如，大于50psi)、低压(例如，小于50psi)，或例如，用于在提升的或低温的温度下存储流体。

合适的压力容器壳体材料包括金属，诸如钢；或复合材料，其可包括缠绕玻璃纤维丝(细丝)或其它合成丝的层压层，通过热固性或热塑性树脂结合在一起。纤维可以是玻璃纤维、芳族聚酰胺、碳、石墨或任何其他通常已知的纤维增强材料。所使用的树脂材料可以是环氧树脂，聚酯，乙烯基酯，热塑性塑料，或能够提供纤维到纤维结合、纤维层到层结合和待使用该容器的特定应用所需要的破裂抗性的任何其他合适的树脂材料。该容器的复合构造提供了很多优点，包括重量轻和耐腐蚀、疲劳及灾难性故障。这些属性至少部分地归因于增强纤维或丝的高比强度。

聚合物或其他非金属弹性衬里或囊通常设置在复合壳体内，以密封该容器并防止内部流体接触复合材料。衬里可以通过压塑、吹塑、注塑或任何其他通常已知的技术制造。可替代地，衬里可以由其他材料(包括钢、铝、镍、钛、铂、金、银、不锈钢及其任何合金)制成。这些材料通常可以表征为具有高弹性模量。在一个实施方式中，衬里20由吹塑的高密度聚乙烯(hdpe)形成。

图1显示了细长的压力容器10，诸如在题为“pressurevesselwithdamagemitigatingsystem”的美国专利号5,476,189中公开的，其通过引用并入本文。容器10具有主体区段12和基本上半球形或圆顶形的端部区段14。典型地由铝构造的凸台16提供在容器10的一端或两端，以提供用于与容器10的内部连通的端口。如图2所示，容器10形成有由外部复合壳体18覆盖的内部聚合物衬里20。复合壳体18化解了容器10上的结构载荷。

图2显示了包括凸台16的典型端部区段14的局部剖视图，沿图1的线2-2截取，诸如在题为“bossforafilamentwoundpressurevessel”的美国专利号5,429,845中公开的，其通过引用并入本文。凸台16典型地具有颈部22、允许流体与容器10的内部连通的端口26以及从端口26径向延伸的环形凸缘24。凸台16装配到外部壳体18和衬里20，使得端口26在压力容器10的内部与外部之间延伸。典型地，壳体18邻接颈部22。通常，凸缘24包含在衬里20的部分之间和/或夹在衬里20与壳体18之间。在某些实施方式中，凸缘24可以包括至少一个环形槽32，其成形为接纳衬里20上的对应的一个或多个环形凸片34。这种构造将凸台16固定到容器10，并在凸台16、壳体18与衬里20之间的交界部(或界面)处提供密封。

形成压力容器10的方法包括将凸台安装在心轴上并允许衬里20的流体聚合物材料环绕(或围绕)凸缘24流动并流入凸台16的槽32中。然后衬里材料固化，从而形成与凸缘24相邻的衬里20的一部分和接收在槽32内的凸片34。因此，衬里20与凸台16机械地互锁。因此，即使在极端压力条件下，也防止了衬里20与凸台16分离。

在示例性实施方式中，外部壳体18由缠绕纤维形成并围绕衬里20和凸台16的凸缘24的至少一部分。在示例性方法中，用于纤维的分配头以这样的方式移动，即以所需的模式或图案将纤维包裹在衬里20上。如果容器10是圆柱形的而不是球形的，则纤维缠绕通常以基本上纵向(螺旋状)和圆向(环状)二者的包裹模式施加。该缠绕过程由很多因素诸如树脂含量、纤维配置、缠绕张力、以及相对于衬里20的轴线的包裹模式来限定。与示例性压力容器的形成有关的细节在题为“filamentwindingprocessandapparatus”的美国专利号4,838,971中公开，其通过引用并入本文。

尽管衬里20在典型的操作条件下提供气体屏障，但是这种类型的压力容器10的设计产生了一种现象，其中气体在容器10的增压下扩散到衬里20中。当容器10的减压发生时，该气体扩散出衬里20，并且在一些情况下扩散到衬里20与壳体18之间的空间中。可以形成气袋，使衬里20轻微地向内凸出并且可能变得拉伸。而且，衬里20与壳体18之间的交界部处的气体可以促进衬里20与壳体18之间的不期望的分离。此外，在再加压时，陷于衬里20与壳体18之间的气体可以突然通过在高压下形成的壳体18中的微裂纹排出。当实际上压力容器10没有表现出稳定的泄漏时，相对突然的气体喷出可以引发检漏仪。

技术实现要素：

一方面，一种配置为定位在压力容器的凸台与壳体之间的装置。该凸台包括穿过其的孔，并且该孔具有纵向轴线。该装置包括环形本体和气体可透过特征部。该环形本体包括配置为邻接凸台的内表面和配置为邻接壳体的外表面。环形本体具有相对于纵向轴线相对的第一端和第二端。气体可透过特征部提供在内表面上并且至少从第一端延伸到第二端。

另一方面，压力容器包括壳体和凸台，以及定位在凸台与壳体之间的装置。该凸台包括穿过其的孔，并且该孔具有纵向轴线。该装置包括环形本体和气体可透过特征部。该环形本体包括配置为邻接凸台的内表面和配置为邻接壳体的外表面。环形本体具有相对于纵向轴线相对的第一端和第二端。气体可透过特征部提供在内表面上并且从第一端延伸到第二端。

另一方面，一种用于形成压力容器的方法，包括将凸台安装在心轴上。凸台具有颈部，该颈部具有带纵向轴线的孔。凸台具有从孔径向向外延伸的凸缘。该方法包括将环形配件定位在凸台的颈部周围。配件包括相对于纵向轴线相对的第一端和第二端。该方法包括在凸缘的至少一部分上形成压力容器的衬里。外部壳体形成为围绕衬里、凸缘和配件。执行该方法使得气体可透过特征部至少从第一端延伸到第二端。

本公开，在其各种组合中，以装置或方法的形式，也可以通过以下项目列表来表征：

1.一种配置为定位在压力容器的凸台与壳体之间的装置，该凸台包括穿过其的孔，并且该孔具有纵向轴线，该装置包括：

环形本体，该环形本体包括配置为邻接该凸台的内表面和配置为邻接该壳体的外表面，其中该环形本体具有相对于该纵向轴线相对的第一端和第二端；以及

气体可透过特征部，该气体可透过特征部提供在该内表面上并且至少从该第一端延伸到该第二端。

2.根据项目1所述的装置，其中，该气体可透过特征部包括多个通道。

3.根据项目2所述的装置，其中，该多个通道中的至少一个与该纵向轴线基本对齐。

4.根据项目2-3中任一项所述的装置，其中，该多个通道中的至少一些关于该内表面基本上均匀地周向隔开。

5.根据项目2-4中任一项所述的装置，其中，该多个通道中的至少一个具有基本上矩形的截面轮廓。

6.根据项目1-5中任一项所述的装置，其中，该环形本体包括颈部和从该颈部径向延伸的凸缘。

7.一种压力容器，该压力容器包括：

壳体；

凸台，该凸台包括穿过其的孔，该孔具有纵向轴线；

装置，该装置定位在该凸台与该壳体之间，该装置包括：

环形本体，该环形本体包括配置为邻接该凸台的内表面和配置为邻接该壳体的外表面，其中该环形本体具有相对于该纵向轴线相对的第一端和第二端；以及

气体可透过特征部，该气体可透过特征部提供在该内表面上并且至少从该第一端延伸到该第二端。

8.根据项目7所述的压力容器，其中，该压力容器包括衬里，该衬里设置在该壳体内以在该衬里与该壳体之间形成交界部(或界面)，并且其中该气体可透过特征部在该第一端处与该交界部流体连通并且在该第二端处与该容器的外部流体连通。

9.根据项目7-8中任一项所述的压力容器，其中，该气体可透过特征部包括多个通道。

10.根据项目9中所述的压力容器，其中，该多个通道中的至少一个与该纵向轴线基本对齐。

11.根据项目9-10中任一项所述的压力容器，其中，该多个通道中的至少一些关于该内表面基本上均匀地周向隔开。

12.根据项目7-11中任一项所述的压力容器，其中，该环形本体包括颈部和从该颈部径向延伸的凸缘。

13.一种形成压力容器的方法，该方法包括：

将凸台安装在心轴上，该凸台具有颈部，该颈部具有带纵向轴线的孔，并且该凸台具有从该孔径向向外延伸的凸缘；

将环形配件定位在该凸台的该颈部周围，该配件包括相对于该纵向轴线相对的第一端和第二端；

在该凸缘的至少一部分上形成该压力容器的衬里；以及

形成围绕该衬里、该凸缘和该配件的外部壳体；

其中气体可透过特征部至少从该第一端延伸到该第二端。

14.根据项目13的方法，其中，将该环形配件定位在该凸台的该颈部周围发生在形成该衬里之前。

15.根据项目13-14中任一项所述的方法，其中，将该环形配件定位在该凸台的该颈部周围发生在形成该衬里之后。

16.根据项目13-15中任一项所述的方法，其中，形成该衬里包括围绕该心轴和该凸缘的至少一部分设置非金属材料。

17.根据项目13-16中任一项所述的方法，还包括在将该环形配件定位在该凸台的该颈部周围之前将该气体可透过特征部定位在该衬里上。

提供本发明内容而以简化的形式来介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的概念。本发明内容不旨在确认所公开或要求保护的主题的关键特征或必要特征，并且不旨在描述各个公开的实施方式或所公开或要求保护的主题的每个实施例。特别地，本文关于一个实施方式所公开的特征可以同样适用于另一个。此外，本发明内容不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。随着本说明书的进行，许多其他新颖的优点、特征和关系将变得显而易见。随后的附图和描述更具体地例证了说明性实施方式。

附图说明

将参考所附附图进一步解释所公开的主题，其中贯穿于若干视图，相似的结构或系统元件由相似的参考数字表示。所有描述都适用于所描述的元件以及相似编号的类似元件。

图1是典型的压力容器的侧视图。

图2是图1的压力容器的一端的局部剖视图，沿图1的线2-2截取，并且示出了典型的凸台和衬里。

图3是本公开的凸台和示例性排放配件的分解的径向剖视图。

图4是图3的排放配件和凸台的示例性组件的径向剖视图。

图5是压力容器的端部区段的局部透视径向剖视图，其具有至少部分地定位在压力容器的壳体内的图4的示例性组件，并且具有与其一起形成的压力容器的衬里。

图6是图5的端部区段的局部径向剖视图，示出了来自扩大的气袋的气体排放路径。

图7是排放配件的第二示例性实施方式的径向剖视图。

图8是包括排放配件的第三示例性实施方式的压力容器的端部区段的局部径向剖视图，示出了来自扩大的气袋的气体排放路径。

虽然以上确认的附图阐述了所公开主题的一个或多个实施方式，但是其他实施方式也是预期的，如本公开中所指出的。在所有情况下，本公开通过陈述而非限制的方式呈现所公开的主题。应当理解，本领域技术人员可以设计出落入本公开的原理的范围内的很多其他修改和实施方式。

附图可能未按比例绘制。特别地，为清楚起见，一些特征可以相对于其他特征放大。此外，在使用诸如以上、以下、在……之上、在……之下、顶部、底部、侧部、右侧、左侧等术语的情况下，应理解，它们仅用于便于理解本说明书。预期的是，结构可以以其他方式定向。

具体实施方式

本公开描述了一种用于压力容器中的流体排放结构，其防止衬里在压力下与壳体分离。所公开的装置允许排放陷于衬里与壳体之间的气体。一方面，本公开涉及一种配件28，其在示例性实施方式中提供为套筒的形式，其安置在压力容器10的凸台16的部分之上。配件28具有允许在衬里20与壳体18之间积聚的气体排放到压力容器10外面的大气的特征。例如，如图3和图6所示，配件28上的通道30提供了路径，气体可以通过该路径从壳体18与衬里20之间的交界部56排放到压力容器10外部的环境。因此，可以减少或防止对衬里20的潜在损坏和不希望通过壳体18的排放。

图3示出了凸台16和环形配件28的示例性实施方式。凸台16包括具有端口或孔26的颈部22，其允许压力容器10'的内部i与压力容器10'外部的环境e之间的流体连通(参见图5)。端口26具有纵向轴线36。凸台16典型地具有环形凸缘24，其从端口26径向向外延伸并且配置为附接到衬里20。在示例性实施方式中，凸缘24具有环形槽32，用于接纳衬里20中互补的环形凸片34，如图5所示。示出了机械互锁件(即，结构上被阻止分离的元件)，但是可以预期，可以使用将衬里20机械地、摩擦地或化学地(例如，通过使用粘合剂)固定到凸台16的其他方法。应注意，在示例性实施方式中，衬里20的一部分35在凸缘24的外表面之上延伸，以帮助连接衬里20与凸台16。

在示例性实施方式中，配件28具有大体上环形的本体。在本说明书中，术语“环形”不是严格地环状的，而是更广泛地描述了在相对端42与44之间具有通路40的本体。该本体可以具有关于纵向轴线36的大体上径向对称的形状。该本体可以遵循位于下面的或潜在的凸台16和/或衬里20的轮廓。在所示实施方式中，在内表面38上(即，在其上、其中或与其相邻)的气体可透过特征部以一个或多个通道(诸如内部排放通道30)的形式提供在配件28上或通过配件28，以将壳体20与衬里18之间的交界部56经由排放路径54流体地连接到容器10'外部的环境，如图6和图8中的示例性实施方式所示。因此，配件28防止已经透过衬里20并进入交界部56的流体陷入或被困住。配件28可以由金属或非金属材料形成。对于金属材料，诸如例如铝或钢，通过机加工形成配件28是特别合适的。对于非金属材料，诸如例如聚合物或复合材料，通过注塑形成配件28是特别合适的。然而，也可以使用部件形成的其他已知的方法。

在示例性实施方式中，配件28被配置为套筒，其具有颈部29和从颈部29径向向外延伸的凸缘31。虽然仅示出了配件28的一半，但是应理解，另一半可以是所示一半的镜像。配件28的弯曲内表面38限定开口40并包括从凸缘31的端42延伸到颈部29的端44的排放通道30。在示例性实施方式中，气体可透过特征部包括通道30，其在开口40的周界周围或关于该开口周向地均匀地隔开，具有基本上矩形的截面轮廓，并且遵循在端42与端44之间弯曲内表面38上的基本上直的路径(例如，与纵向轴线36基本上对齐)。然而，可以预期包括不同通道配置、排放结构或机构的其他气体可透过特征部。例如，内表面38可以包括更多或更少的通道和/或各种深度、宽度或形状的通道(例如，弯曲通道和/或具有通常半球形、椭圆形或圆形截面形状的通道)。此外，内表面38可以至少部分地由气体可透过材料形成或涂覆有气体可透过材料，和/或可以包括凸起部分或隆起部，气体可以在其之间从端42流到端44。在又一实施方式中，气体可透过特征部可以包括在内表面38上和/或在内表面38与凸台16的外表面之间提供的气体可透过材料的层。

在又一个实施方式中，气体可透过特征部可以包括在凸台16和/或衬里20的外表面上提供的纵向排放孔，诸如在题为“pressurevessellongitudinalvents”的美国专利申请公布号us2012/0048865中描述的纵向排放孔，其全部内容通过引用并入本文。在气体可透过特征部是纵向排放孔的情况下，排放限定元件条或一部分排放限定元件被施加到衬里20的外部表面。合适的排放限定元件包括，例如，线；玻璃纤维束；开口编织玻璃纤维带；聚乙烯；尼龙布；或者其他织物或薄膜的折叠或展开的条带。在示例性实施方式中的配件28提供在排放限定元件之上并且覆盖排放限定元件，使得气体可透过特征部在配件28的内表面38上(即，相邻)。在排放限定元件可以是具有“芯吸”性能的织物(诸如例如，玻璃布材料)的情况下，从而通过配件28来保护气体可透过特征部在通过树脂和丝缠绕的复合壳体18的后续形成期间中免于树脂注入。因此，配件28防止了堵塞气体可透过特征部的多孔特性部。气体可透过特征部可以包括在配件28的内表面38中、上或与其相邻的通道和气体可透过材料中的任一种或其组合。此外，气体可透过特征部可以延伸超过配件28的端42或44中的任一个。

在某些实施方式中，配件28可以不是完全环形的，而是可以装配在颈部22的周界的一个或多个部分之上，而不是圈围整个颈部22。在一些实施方式中，配件28可以比所示的更长，使得端42延伸超过凸台16的凸缘24。在这种情况下，在凸台16上的衬里20形成之后，配件28可以环绕(或围绕)凸台16和衬里20的一部分装配。配件28甚至可以延伸超过压力容器10的圆顶端部区段14到达主体区段12。此外，端42的厚度可以逐渐减小。排放机构可以取决于所需的应用，只要配件28允许气体流动路径从衬里20与壳体18之间的交界部56的至少一部分到达压力容器10'外部的环境e。

如图4所示，组件48包括配件28和凸台16。凸台16的颈部22插入配件28的开口40中，使得配件28的颈部29装配在凸台16的颈部22的至少一部分之上。配件28的凸缘31装配在凸台16的凸缘24的至少一部分之上并且可选地在衬里20的一部分之上。内表面38的轮廓基本上与凸台16的外轮廓互补，包括凸缘24和颈部22的至少一部分，并且可选地包括衬里20的一部分。可以在配件28和凸台16和/或衬里20上提供过盈配合、互补的弹簧锁(或扣锁)特征、胶带或其他形式的粘合剂或者其他手段，以防止无意的分离。

图5和图6示出了压力容器10'的端部区段14上的组件48的示例性实施方式。在示例性实施方式中，为了形成压力容器10'，将凸台16插入配件28中并安装在心轴上，该心轴配置为限定压力容器10'的形状。允许流体聚合物(或其他非金属)衬里材料在心轴上流动并且在凸缘24的一部分周围流动，使得衬里材料20填充槽32并邻接配件28的端42。在配件28'的示例性实施方式中，如图7所示，通道30'延伸到端42上，并且允许衬里材料在凸缘31之上流动，以这种方式使得衬里材料不会进入或阻塞通道30'。聚合物材料固化以形成衬里20。

在压力容器形成的另一种方法中，衬里20形成在安装有心轴而没有安装配件28的凸台16上。气体可透过特征部诸如纵向排放限定元件安置在衬里20上。然后，配件28环绕(或围绕)凸台16、气体可透过特征部的至少一部分以及可选地衬里20的一部分附接。因此，气体可透过特征部夹在凸台16的外表面与配件28的内表面38之间。

壳体18由缠绕在组件48和衬里20上的丝形成，使得配件28和衬里20的一部分35夹在壳体18与凸台16的凸缘24之间。壳体18结合到配件28的外表面46，从而防止陷于壳体18与衬里20之间的气体进入壳体18与配件28之间的交界部60。配件28在内表面38上而不是外表面46上具有通道30，使得壳体材料在压力容器10'的形成期间不会填充通道30。

如图6所示，在示例性实施方式中，配件28的内表面38以允许气体通过通道30排放的方式邻接凸台16，其与衬里20和壳体18之间的交界部56流体连通。在示例性实施方式中，配件28的颈部29从端44径向向内逐渐减小(如在58处)，以为壳体18提供凹部，其防止壳体18相对于组件48的轴向移动(诸如沿着纵向轴线36)。在所示实施方式中，配件28的端44和相邻的气体可透过特征部(例如，通道30的端)暴露于压力容器10'外部的大气环境(例如，在图5、图6和图8的e处)。

在图6所示的示例性实施方式中，气袋50陷于壳体18与衬里20之间的交界部56处，引起衬里20的形变部52。如路径54所示，沿阻力最小的路径，气体50沿着衬里20与壳体18之间的交界部56从形变部52行进到配件28的端42。气体在端42处进入通道30并且通过通道30行进到端44，其中气体50从通道30排放到压力容器10'外部的环境e。形变部52示出为在端部区段14'附近的衬里20中的凸出部或泡状部，但是仅出于讨论目的而如此示出。不同量的气体50可以存在于衬里20与壳体18之间的交界部56中的任何地方。此外，出于说明的目的，形变部52的尺寸被很大地扩大了；应该理解，事实上，在凸台16上提供配件28允许排放，以防止这种形变部52的形成。

图8是压力容器10”的端部区段的局部径向剖视图，其包括排放配件28”的第三示例性实施方式。在该实施方式中，配件28”的凸缘31”的径向范围基本上等于凸台16的凸缘24的径向范围。此外，配件28”的端42”逐渐减小，从而在形变部52与配件28”的端44之间提供更平滑的排放路径54”，其暴露于压力容器10”外面的大气。

尽管已经参考若干实施方式描述了本公开的主题，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，可以在形式和细节上作出改变。另外，关于一个实施方式所公开的任何特征都可以并入另一个实施方式中，并且反之亦然。