储气瓶及具有该储气瓶的燃料电池系统的制作方法

1.本实用新型属于燃料电池设备技术领域，尤其涉及一种储气瓶及具有该储气瓶的燃料电池系统。


背景技术：

2.目前，燃料电池系统中都是使用单独一个储气瓶进行储存燃料气体。一般地，现有的储气瓶均为金属材质制造，普遍使用钢材制造，因而，现有的储气瓶的瓶体一般包括瓶身部和封头部，瓶身部是一端封闭另一端开口，封头部开口端与瓶身部的开口端对接后进行焊接，然后在封头部上焊接管路，并在管路上设置阀门，就制备完成了一个储气瓶。
3.可见，现有的储气瓶采用焊接工艺装配制备瓶体和管路，制备工艺落后，并且焊接工作的工作强度大，工作环境差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种储气瓶及具有该储气瓶的燃料电池系统，旨在解决现有的储气瓶采用焊接工艺装配制备瓶体和管路，制备工艺落后，并且焊接工作的工作强度大，工作环境差的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种储气瓶，包括：瓶体，瓶体一体成型并具有至少一个开口端，开口端内凹形成连接凹口；瓶阀座，瓶阀座包括阀体、第一突出部和第二突出部，第一突出部和第二突出部分别位于阀体的相背的两侧，第一突出部和第二突出部分别朝远离阀体的方向相背地延伸，第一突出部、阀体和第二突出部开有贯通的气道；其中，第一突出部插置固定在连接凹口中，第一突出部的外壁面与连接凹口的壁面之间装配有套在第一突出部上的密封环。
6.可选地，第一突出部的外壁上开有至少一个环形沟槽，每个环形沟槽中装配有至少一个密封环，第一突出部的周向外壁面与连接凹口的周向壁面相抵接，并且密封环能够弹性形变，密封环受到环形沟槽的槽底与连接凹口的周向壁面挤压而变形。
7.可选地，开口端的顶部上设有多个凸起，多个凸起围绕连接凹口间隔分布，阀体远离第二突出部的壁面上设有与多个凸起一一对应的多个配合槽，凸起嵌入配合槽内，并且，阀体远离第一突出部的壁面与开口端的外壁面之间平滑过渡。
8.可选地，多个凸起呈周向均匀分布。
9.可选地，阀体远离第一突出部的壁面的曲率半径r与开口端的外壁面的曲率半径r相等。
10.可选地，开口端上设有沉槽，连接凹口设置在沉槽的中部，阀体周向轮廓形状与沉槽相适配，阀体嵌入沉槽中，并且，阀体远离第一突出部的壁面与开口端的外壁面之间平滑过渡。
11.可选地，阀体朝向瓶体的壁面与沉槽的槽底面相贴合并设有粘结胶以形成密封。
12.可选地，瓶体为柱状，瓶体的两端均为开口端，柱状的瓶体由中间的直筒瓶身和两
端的开口端组成；直筒瓶身的壁厚h均匀一致，开口端的壁厚h大于等于直筒瓶身的壁厚h；或者，开口端的壁厚h大于直筒瓶身的壁厚h，开口端的壁厚h由直筒瓶身向开口端的方向逐渐增厚，并且，直筒瓶身与开口端的相接位置的壁厚由直筒瓶身向开口端的方向逐渐增厚过渡。
13.可选地，瓶体为塑料材质一次吹塑一体成型的瓶体，直筒瓶身的外径d是50mm≤d≤240mm。
14.根据本实用新型的另一方面，提供了一种燃料电池系统。具体地，该燃料电池系统包括前述的储气瓶。
15.本实用新型至少具有以下有益效果：
16.本实用新型提供的储气瓶由一体成型的瓶体与瓶阀座装配成型，并且，瓶阀座与瓶体之间，瓶体上设计有开口端，并在开口端内凹形成连接凹口，相应地，瓶阀座由阀体、第一突出部和第二突出部构成，第一突出部插置入连接凹口中，并且，第一突出部与连接凹口之间通过密封环实现良好的密封性能，保证瓶阀座与瓶体连接完成后的密封性。相对于现有技术的通过焊接工艺制备的储气瓶而言，本实用新型提供的储气瓶采用了一体成型的瓶体，并且通过设计瓶阀座与瓶体的连接凹口之间的连接结构，保证瓶阀座与瓶体连接稳定的同时保证了密封性，相对于焊接工艺而言工艺更完善、更简化，改善了工作人员工作环境，而且生产工作人员无需忍耐焊接车间的高温工作环境，实现车间人性化。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例一中的技术方案，下面将对实施例一或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例一，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实施例一一的储气瓶的装配结构示意图；
19.图2为图1的分解图；
20.图3为本实用新型实施例一一的储气瓶的主视图；
21.图4为图3中a-a方向的剖视图；
22.图5为图4中b处的放大图；
23.图6为图4中c处的放大图；
24.图7为本实用新型实施例一一的储气瓶的瓶阀座的第一视角结构示意图；
25.图8为本实用新型实施例一一的储气瓶的瓶阀座的第二视角结构示意图；
26.图9为本实用新型实施例一一的储气瓶的瓶体的开口端的结构示意图；
27.图10为本实用新型实施例一二的储气瓶的主视图；
28.图11为图10中a
′‑a′
方向的剖视图；
29.图12为图11中b
′
处的放大图。
30.其中，图中各附图标记：
31.10、瓶体；11、开口端；12、连接凹口；13、凸起；15、沉槽；16、直筒瓶身；20、瓶阀座；21、阀体；22、第一突出部；23、第二突出部；24、气道；25、配合槽；27、环形沟槽；30、密封环。
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例一，所述实施例一的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例一是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.如图1至图9示出了本实用新型实施例一的结构示意图；如图10至图12示出了本实用新型实施例二的结构示意图。
37.实施例一：
38.本实用新型的实施例一提供了一种储气瓶，利用该储气瓶进行储存燃料气体，例如氢气、甲烷气体、乙醇气体等，并将装有燃料气体的储气瓶应用在燃料电池系统中，将化学能转变为电能并进行供电。
39.如图1至图6所示，该储气瓶包括瓶体10和瓶阀座20，将瓶体10与瓶阀座20组装形成完整的能够安全稳定储存燃料气体的储气瓶。在具体设计与装配过程中，瓶体10一体成型并具有至少一个开口端11，开口端11内凹形成连接凹口12，即瓶体10沿径向内翻，并收缩形成端口(优选地，从开口端11至瓶体10中部的方向上，连接凹口12的口径逐渐缩小)；瓶阀座20包括阀体21、第一突出部22和第二突出部23，第一突出部22和第二突出部23分别位于阀体21的相背的两侧，阀体21、第一突出部22和第二突出部23形成一个整体的阀座组件，并将该阀座组件安装固定在开口端11上，具体地，第一突出部22和第二突出部23分别朝远离阀体21的方向相背地延伸，第一突出部22插置固定在连接凹口12中，这样，当瓶体10内充满燃料气体之后，高压的燃料气体能够对内翻的端口施加压力而对第一突出部22形成夹压，使得第一突出部22在连接凹口12中更加稳定。并且，第一突出部22的外壁面与连接凹口12的壁面之间装配有套在第一突出部22上的密封环30，初步装配完成后(此时储气瓶内并无燃料气体)，密封环30在第一突出部22与连接凹口12之间被预紧挤压产生弹性形变，从而将第一突出部22与连接凹口12之间的缝隙进行完全密封，当储气瓶内充满燃料气体之后，燃料气体的高压作用在内翻的连接凹口12而进一步夹压密封环30，使得密封环30的弹性变形
量更大一些，使得第一突出部22与连接凹口12之间的缝隙被密封的更好，而且在燃料气体的高压作用下也能够使得连接凹口12进一步夹压住第一突出部22而使得瓶阀座20能够更稳固地装配在开口端11上。第一突出部22、阀体21和第二突出部23开有贯通的气道24，燃料气体经气道24进行输送(从外部储气设备向储气瓶内注入燃料气体，或者储存在储气瓶内的燃料气体向外输出)。
40.本实用新型提供的储气瓶由一体成型的瓶体10与瓶阀座20装配成型，并且，瓶阀座20与瓶体10之间，瓶体10上设计有开口端11，并在开口端11内凹形成连接凹口12，相应地，瓶阀座20由阀体21、第一突出部22和第二突出部23构成，第一突出部22插置入连接凹口12中，并且，第一突出部22与连接凹口12之间通过密封环30实现良好的密封性能，保证瓶阀座20与瓶体10连接完成后的密封性。相对于现有技术的通过焊接工艺制备的储气瓶而言，本实用新型提供的储气瓶采用了一体成型的瓶体10，并且通过设计瓶阀座20与瓶体10的连接凹口12之间的连接结构，保证了瓶阀座20与瓶体10连接稳定的同时保证了密封性，相对于焊接工艺而言工艺更完善、更简化，改善了工作人员工作环境，而且生产工作人员无需忍耐焊接车间的高温工作环境，实现车间人性化。
41.在本实施例一的储气瓶中，阀体21远离第一突出部22的壁面的曲率半径r与开口端11的外壁面的曲率半径r相等，如图5和图6所示，如此，装配完成的储气瓶的端部轮廓呈流畅的圆弧状，外形流畅，并且，使得阀体21与瓶体10的开口端11之间均匀对接过渡，使得储气瓶整体形状线型更美观流畅。
42.结合参见如图1至图7所示，第一突出部22的外壁上开有至少一个环形沟槽27，每个环形沟槽27中装配有至少一个密封环30，环形沟槽27的开槽形状与密封环30的轮廓形状相适配，这样密封环30能够稳定地套上第一突出部22并位于环形沟槽27中，然后将第一突出部22插置进入连接凹口12中。在将第一突出部22插置进入连接凹口12的过程中，由于密封环30能够弹性形变，密封环30受到环形沟槽27的槽底与连接凹口12的壁面挤压而变形，变形后的密封环30不仅填充满整个环形沟槽27，而且周向地与连接凹口12的壁面向贴合，从而对第一突出部22与连接凹口12之间的缝隙实现良好的密封效果。
43.如图9所示，开口端11上设有沉槽15，沉槽15提供了用于容纳阀体21的空间，并且阀体21周向轮廓形状与沉槽15相适配，阀体21嵌入沉槽15中，即在将瓶阀座20插置在开口端11后，阀体21沉入沉槽15中，并且，阀体21远离第一突出部22的壁面与开口端11的外壁面之间平滑过渡，如此，装配完成的储气瓶的端部表面呈现整体平滑表面，阀体21的周向边缘尺寸与沉槽15的周向边缘尺寸形成了封闭环尺寸链，装配精度高。其中，连接凹口12设置在沉槽15的中部，确保瓶体10的端部承受的气压在端部的各个位置是均匀的。
44.在本实施例一的储气瓶的设计装配过程中，阀体21朝向瓶体10的壁面与沉槽15的槽底面相贴合，即阀体21的表面与沉槽15的槽底面时面接触，这样使得瓶阀座20与瓶体10装配完成后的密封性更好。并且，阀体21朝向瓶体10的壁面与沉槽15的槽底面之间设有粘结胶，粘结胶能够在阀体21的表面与沉槽15的槽底面之间填充完全，装配完成后粘结胶固化，则可以进一步提高阀体21的表面与沉槽15的槽底面之间的密封性，并且提高了阀体21镶嵌在沉槽15内的装配稳固性。进一步地，第一突出部22的周向外壁面与连接凹口12的周向壁面相抵接，并且，第一突出部22的周向外壁面与连接凹口12的周向壁面之间也设有粘结胶。此时，瓶阀座20与瓶体10的开口端11之间相对的装配表面之间装配间隙均通过粘结
胶实现完全填充，粘结胶在提高瓶阀座20与瓶体10之间的连接稳定性的同时也保证了瓶阀座20与瓶体10之间的密封性。
45.如图1至图4所示，瓶体10为柱状，优选地，瓶体10的整体形状是圆柱形(当然，在其他可行的实施例一中，瓶体10也可以是棱柱状，或者球状等)，简化外形尺寸参数，降低制造工艺难度，方便生产。在本实施例一中，瓶体10的两端均为开口端11，也就是，瓶体10的两端均可以安装瓶阀座20，从而提高本实用新型提供的储气瓶的适用性，例如：当需要将多个储气瓶串联起来形成储气量较大的储气瓶模块，此时，两端均为开口端11以装配瓶阀座20的储气瓶之间能够方便地实现串联，而且相邻两个储气瓶之间所需的连接管路较短，使得形成的储气量较大的储气瓶模块最终的占用空间最小化；或者，使用两端均为开口端11的储气瓶，其中一个开口端11上装配的瓶阀座20用于向储气瓶充入燃料气体，另一个开口端11上装配的瓶阀座20用于向外输出燃料气体，这样，与储气瓶配套的充气系统以及与储气瓶配套的输出系统之间两者相互独立，工作互不干扰。
46.如图5所示，柱状的瓶体10由中间的直筒瓶身16和两端的开口端11组成，直筒瓶身16的壁厚h均匀一致，开口端11的壁厚h大于等于直筒瓶身16的壁厚h。由于开口端11需要与瓶阀座20进行装配，因而在开口端11上设计预留了用于装配瓶阀座20的连接结构，这使得瓶体10的两端存在结构应力，因此，为了保证直筒瓶身16与两端开口端11能够稳定且安全地承受高压燃料气体的压强作用，优选地，开口端11的壁厚h大于直筒瓶身16的壁厚h，开口端11的壁厚h由直筒瓶身16向开口端11的方向逐渐增厚，并且，直筒瓶身16与开口端11的相接位置的壁厚由直筒瓶身16向开口端11的方向逐渐增厚过渡。
47.在本实施例一中，瓶体10为塑料材质一体成型的瓶体，优选地，本实用新型提供的储气瓶的瓶体10采用吹塑工艺一次吹塑成型，直筒瓶身16与开口端11之间无需焊接，提升安全性。该瓶体10的直筒瓶身16的外径d是50mm≤d≤240mm。相对于现有技术的储气瓶的外形尺寸而言，本实用新型提供的储气瓶实现了小型化设计，储气瓶的外径尺寸远远小于现有技术中使用的储气瓶，这样更有利于充分利用空间以安装放置储气瓶。例如，将本实用新型的储气瓶应用在燃料电池汽车上，汽车的装配空间本就有限，现有技术的储气瓶装配在汽车上的有效空间利用率交底，而采用本实用新型的储气瓶装配在汽车上，由于储气瓶的外径尺寸较小，能够更加合理地进行排布多个储气瓶，然后将多个储气瓶之间串联。如此，在汽车预留出同样的装配空间，应用本实用新型提供的储气瓶能够大大提高装配空间的利用率而装配上更大储气量的储气瓶模块。
48.如图6、图8和图9所示，开口端11的顶部上设有多个凸起13，多个凸起13围绕连接凹口12间隔分布，并且多个凸起13呈周向均匀分布。阀体21远离第二突出部23的壁面上设有与多个凸起13一一对应的多个配合槽25。将瓶阀座20插置入开口端11的连接凹口12过程中，凸起13嵌入配合槽25内。通过多个凸起13与配合槽25一一对应嵌合装配，不仅实现了瓶阀座20与开口端11之间装配定位，而且，在瓶阀座20装配完成在开口端11上之后，在周向上，由于凸起13与配合槽25形成了转动干涉，无论是在对储气瓶进行纤维铺层过程中还是实际使用过程中，都能够防止瓶阀座20相对于瓶体10出现相对转动，保持瓶阀座20与瓶体10之间连接稳定。并且，多个凸起13嵌入在配合槽25中，对瓶阀座20与瓶体10之间具有连接作用力，使得瓶阀座20能够更稳固地连接在开口端11上。
49.实施例二：
50.与实施例一的储气瓶相比较而言，实施例二的储气瓶具有以下不同之处。
51.如图10至图12所示，阀体21远离第一突出部22的壁面的曲率半径r大于开口端11的外壁面的曲率半径r，如此，装配完成的储气瓶的端部轮廓呈流畅的圆弧状，外形流畅，如此使得储气瓶沿其轴线方向的整体高度得到减小，这样在对储气瓶进行安装到装配空间时，例如纵向地装配该储气瓶(即储气瓶的轴线竖直放置)，此时储气瓶的开口端11与装配空间的顶部内壁之间的间隙更小，从而更合理地适应装配空间，提高空间利用率。
52.实施例二的储气瓶与实施例一的储气瓶相比较，除了以上结构不同之外，其余结构均相同，在此不再赘述。
53.根据本实用新型的另一方面，提供了一种燃料电池系统(未图示)。具体地，该燃料电池系统包括有前述的储气瓶。
54.将本实用新型提供的储气瓶应用在燃料电池系统中，其中，储气瓶由一体成型的瓶体10与瓶阀座20装配成型，并且，瓶阀座20与瓶体10之间，瓶体10上设计有开口端11，并在开口端11内凹形成连接凹口12，相应地，瓶阀座20由阀体21、第一突出部22和第二突出部23构成，第一突出部22插置入连接凹口12中，并且，第一突出部22与连接凹口12之间通过密封环30实现良好的密封性能，保证瓶阀座20与瓶体10连接完成后的密封性。相对于现有技术的通过焊接工艺制备的储气瓶而言，本实用新型提供的储气瓶采用了一体成型的瓶体10，并且通过设计瓶阀座20与瓶体10的连接凹口12之间的连接结构，保证瓶阀座20与瓶体10连接稳定的同时保证了密封性。并且，本实用新型提供的储气瓶实现了小型化设计，储气瓶的外径尺寸远远小于现有技术中使用的储气瓶，这样更有利于充分利用空间以安装放置储气瓶。例如，将本实用新型的储气瓶应用在燃料电池汽车上，汽车的装配空间本就有限，现有技术的储气瓶装配在汽车上的有效空间利用率交底，而采用本实用新型的储气瓶装配在汽车上，由于储气瓶的外径尺寸较小，能够更加合理地进行排布多个储气瓶，然后将多个储气瓶之间串联。如此，在汽车预留出同样的装配空间，应用本实用新型提供的储气瓶能够大大提高装配空间的利用率而装配上更大储气量的储气瓶模块，从而装配完成更加紧凑、空间利用率高的燃料电池系统。
55.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例一而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。