CN116772088A - 低温气瓶 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低温气瓶，包括外容器以及位于外容器内的内容器，内容器与外容器之间形成有夹层空间，夹层空间内为真空环境；外容器包括外筒体以及分列于外筒体两端的外封头；外筒体包括外筒体本体以及加强结构，外筒体本体的外周与外封头的外周齐平，且外筒体本体与外封头连接，加强结构一体成型于外筒体本体的外表面，加强结构包括至少一加强筋，每个加强筋相对于外筒体本体的外周向外凸出或向内凹陷。通过一体成型的外筒体本体和加强结构，能够在外筒体发生周向变形时，使加强筋和外筒体本体一起伸缩，并通过加强筋与外筒体本体连接处的变化而缓解外筒体沿周向的塌陷而加强了外筒体的强度，增强外筒体抗外压能力。

Description

低温气瓶

技术领域

本发明涉及低温容器技术领域，特别涉及一种低温气瓶。

背景技术

天然气、氧气、氮气、氩气和二氧化碳等气体被广泛用于工业制造、汽车燃料等领域，而液态的存储具有高储量、高安全性等优势，因此已逐步替代高压钢瓶的存储。低温气瓶有着体积小、搬运方便的优点，市场的需求也越来越大。低温气瓶有工业杜瓦瓶、LNG车载瓶等多种使用模式，受到国家法规、标准及使用场景的不同，低温气瓶的零部件需要满足不同的工况载荷。目前市场上的低温气瓶都是通过增加壁厚的方式来使其满足强度和刚度要求，材料使用多、成本高、自重也更重。用户安装后也会增加车辆的自重，导致能耗的增加、运输效率低、运营成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度较高自重较轻的低温气瓶，以解决现有技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种低温气瓶，包括外容器以及位于所述外容器内的内容器，所述内容器与所述外容器之间形成有夹层空间，所述夹层空间内为真空环境；所述外容器包括外筒体以及分列于所述外筒体两端的外封头；

所述外筒体包括外筒体本体以及加强结构，所述外筒体本体的外周与所述外封头的外周齐平，且所述外筒体本体与所述外封头连接，所述加强结构一体成型于所述外筒体本体的外表面，所述加强结构包括至少一加强筋，每个所述加强筋相对于所述外筒体本体的外周向外凸出或向内凹陷。

在其中一实施方式中，所述外筒体本体的外周平行、间隔设置有多圈所述加强筋。

在其中一实施方式中，所述加强筋垂直于所述外筒体本体的轴线。

在其中一实施方式中，所述加强筋相对于所述外筒体本体的轴线倾斜设置。

在其中一实施方式中，所述加强筋呈螺旋状环绕设置在所述外筒体本体的外周。

在其中一实施方式中，所述加强筋沿所述外筒体的径向的截面呈方形或者弧形。

在其中一实施方式中，沿所述外筒体设置有多个加强筋时，至少一所述加强筋的截面呈方形，其余所述加强筋的截面呈弧形。

在其中一实施方式中，所述加强筋呈闭合的环状或者非闭合的弧形。

在其中一实施方式中，所述加强筋由所述外筒体本体一体冲压成型或辊压成型。

在其中一实施方式中，至少一所述外封头的端部设有保护圈；

所述保护圈包括圈体和增强结构，所述增强结构一体成型于所述圈体的外表面，所述增强结构包括至少一增强筋，每个所述增强筋相对于所述圈体的外周向外凸出或向内凹陷。

在其中一实施方式中，所述增强筋呈条状，并沿所述圈体的轴向延伸。

在其中一实施方式中，各所述增强筋的长度不一致，相邻的所述增强筋呈长短交替分布。

在其中一实施方式中，所述保护圈对应所述增强筋的位置设置有断口，所述断口贯通所述加强筋和所述圈体。

在其中一实施方式中，所述内容器的内封头与对应的外封头之间设置有支撑管，所述支撑管通过一支撑板支撑，所述支撑板包括板体以及补强结构，所述补强结构一体成型于所述板体的表面，所述补强结构包括至少一补强筋，每个所述补强筋相对于所述板体的外周向外凸出或向内凹陷。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明中的低温气瓶包括外容器以及位于外容器内的内容器。外容器包括外筒体以及分列于外筒体两端的外封头，外筒体包括外筒体本体以及加强结构，外筒体本体的外周与外封头的外周齐平，且外筒体本体与外封头连接，加强结构一体成型于外筒体本体，加强结构包括相对于外筒体本体的外周向外凸出的第一加强筋和相对于外筒体本体的外周向内凹陷的第二加强筋中的至少一种。通过一体成型的外筒体本体和加强结构，能够在外筒体发生周向变形时，使加强筋和外筒体本体一起伸缩，并通过加强筋与外筒体本体连接处的变化而缓解外筒体沿周向的塌陷而加强了外筒体的强度，增强外筒体抗外压能力。同时，由于外筒体的强度较高，满足了强度和刚度要求，而使外筒体的壁厚可以降低，从而更进一步的减轻了重量。

附图说明

图1是本发明中低温气瓶第一实施例的结构示意图。

图2是本发明中第一实施例的外容器的结构示意图。

图3是本发明中第一实施例的外筒体的局部示意图。

图4是本发明中低温气瓶第二实施例的外容器的结构示意图。

图5是本发明中低温气瓶第五实施例的外容器的结构示意图。

图6是本发明中低温气瓶第五实施例的外容器的结构示意图。

图7是本发明中低温气瓶第六实施例的外容器的局部示意图。

图8是本发明中低温气瓶第六实施例的外容器的结构示意图。

图9是本发明中低温气瓶第七实施例的外容器的局部示意图。

图10是本发明中低温气瓶第八实施例保护圈与部分外容器的结构示意图。

图11是本发明中低温气瓶第八实施例中保护圈的示意图。

附图标记说明如下：

800、低温气瓶；1、外容器；11、外筒体；111、外筒体本体；112、加强筋；12、外封头；2、内容器；

41、外筒体；411、外筒体本体；412、加强筋；42、外封头；

51、外筒体；511、外筒体本体；512、加强筋；52、外封头；

61、外筒体；611、外筒体本体；612、第一加强筋；613、第二加强筋；62、外封头；

71、外筒体；711、外筒体本体；712、加强筋；72、外封头；

8、外容器；9、保护圈；91、圈体；921、长增强筋；922、短增强筋；923、第一增强筋；924、第二增强筋。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

本发明提供一种低温气瓶，用于储存低温介质，如液态的天然气、氧气、氮气、氩气和二氧化碳。该低温气瓶不仅强度较高，且自重较轻。

具体地，参阅图1，其示出了低温气瓶其中一实施例的结构示意图，该低温气瓶800包括外容器1以及位于外容器1内的内容器2。

内容器2用于装载低温介质。具体地，内容器2包括内筒体以及分列于内筒体两端的内封头。

内容器2与外容器1之间形成有夹层空间。夹层空间内为真空环境，有效减少了热传递和热辐射，保证了低温气瓶的保冷性能。

由于夹层空间内的压力与外界大气压的压力之间具有压力差，使外容器1需承受负压而易导致外容器1塌陷，进而需要增加外容器1的强度。

外容器1包括外筒体11以及分列于外筒体11两端的外封头12。外筒体11包括外筒体本体111以及加强结构，外筒体本体111的外周与外封头的外周齐平，且外筒体本体111与外封头连接，加强结构一体成型于外筒体本体111的外表面，加强结构包括至少一加强筋112，每个加强筋112相对于外筒体本体111的外周向外凸出或向内凹陷。其中，在外筒体本体111外表面设有多个加强筋112时，多个加强筋112可以均相对于外筒体本体111的外周向外凸出，也可以均相对于外筒体本体111的外周向内凹陷，还可以是部分加强筋112向外凸出，部分加强筋112向内凹陷的组合方式。

通过一体成型的外筒体本体111和加强结构，能够在外筒体11内缩或膨胀时，使加强筋112和外筒体本体111一起伸缩，并通过加强筋112与外筒体本体111连接处的变化而缓解外筒体11沿周向的拉伸进而加强了外筒体11的强度。同时，由于外筒体11的强度较高，满足了强度和刚度要求，而使外筒体11的壁厚可以降低，从而更进一步的减轻了外筒体11的重量。

以下通过各实施例具体介绍低温气瓶。

低温气瓶第一实施例

本实施例中的低温气瓶如图1所示。

图2示出了外容器1的结构，参阅图2，外容器1包括外筒体11以及分列于外筒体11两端的外封头12。

外筒体11包括外筒体本体111以及加强结构。外筒体本体111与外封头12连接，即外封头12通过与外筒体本体111的连接实现外筒体11的组装。

外筒体本体111的外周与外封头12的外周齐平。其中，该处所指的外封头12的外周为外封头12沿外筒体11的径向距离轴线最远的周侧。

外筒体本体111的外周与外封头12在焊接时，可以是外筒体本体111的端部与外封头12的端部对接，也可以是外筒体本体111套接于外封头12的外周，还可以是外封头12套接于外筒体本体111的外周，因此，此处所指的外筒体本体111与外封头12的齐平还允许外筒体本体111的外周与外封头12的外周因焊接而导致的沿径向的一定偏差。

外筒体本体111的外周平行、间隔设置有多圈加强筋112。即加强结构包括多圈加强筋112。

图3示出了外筒体11的局部示意图，结合图2和图3，加强筋112相对于外筒体本体111的外周向外凸出，使外筒体11的外表面具有凸出的加强筋112。

具体地，加强筋112由外筒体本体111一体冲压成型或辊压成型。即，通过模具向外冲压或向外辊压而成型得到加强筋112。

通过一体成型的加强筋112，能够在外筒体11内缩或膨胀时，使加强筋112和外筒体本体111一起伸缩，进而加强了外筒体11的强度。

具体地，加强筋112呈闭合的环状，且加强筋112垂直于外筒体本体111的轴线。

继续参阅图3，加强筋112沿外筒体11径向的截面呈方形。具体地，加强筋112包括两侧壁以及连接两侧壁的连接壁。其中，两侧壁平行间隔设置，分别与外筒体本体111连接。

由于加强筋112的设置，增加了整个外筒体11的截面积，进而增加了外筒体11的惯性矩，提高了外筒体11的抗变形能力，增加了外筒体11的强度。

该外筒体11通过一体成型的外筒体本体111和加强结构，能够在外筒体11内缩或膨胀时，使加强筋112和外筒体本体111一起伸缩，并通过加强筋112与外筒体本体111连接处的变化而缓解外筒体11沿周向的塌陷进而加强了外筒体11的强度，增强了外筒体11的抗外压能力，使外容器1能够承受由于真空而导致的约-0.1MPa的负压。同时，由于外筒体11的强度较高，满足了强度和刚度要求，而使外筒体11的壁厚可以降低，从而更进一步的减轻了重量。

低温气瓶第二实施例

参阅图4，本实施例的低温气瓶与第一实施例的区别在于：沿外筒体本体411轴向间隔设置的多个加强筋412中，部分加强筋412的截面形状为半圆形，部分加强筋412的截面形状为方形。

其中，截面呈半圆形的加强筋412具有更大的惯性矩和刚性，进而增加外筒体41的强度，进而增加外容器4的强度。

在其他实施例中，多个加强筋412中，部分加强筋412的截面形状为半圆形，部分加强筋412为半椭圆形。或者是部分加强筋412的截面形状为半圆形，部分加强筋412为半椭圆形，部分为方形。均可以依据实际情况进行组合搭配。

即多个加强筋412之间的截面形状可相同，也可以依据实际情况选择不同的截面形状。

在其他实施例中，加强筋412的截面还可以是梯形、劣弧形或者其他规则或不规则形。

本实施例中低温气瓶的外封头42以及外封头42与外筒体41的连接等其他特征均可参照第一实施例，不再详述。

低温气瓶第三实施例

本实施例的低温气瓶与第一实施例的区别在于，加强筋呈非闭合的弧形。

其中，非闭合的弧形是相对于闭合的环状而言，其是指一首尾不相连的弧形。

本实施例中，外筒体的同一周向上间隔且对称的设置有多个加强筋，且各加强筋的圆心角大于90度小于180度，如120度，150度。同一周向上的多个加强筋为一组，并且沿外筒体的轴向间隔设置多组。

其他实施例中，外筒体同一周向上的加强筋数量可以为一个、三个或其他数量。同一周向上加强筋的数量以及各加强筋的圆心角，均可以依据实际情况而设置。

同一周向上的多个加强筋中，加强筋的截面形状可以相同，也可以不相同，具体依据实际情况设置。

同一轴向上的多个加强筋中，加强筋的截面形状可以相同，也可以不相同，具体依据实际情况设置。

进一步地，本实施例中，沿轴向任意相邻的两组加强筋中，在周向上对应设置，使得多组加强筋沿外筒体的轴向投影重合。其他实施例中，沿轴向任意相邻的两组加强筋中，在周向上还可以错位设置，使得多组加强筋沿外筒体的轴向投影具有不重合部分。

本实施例中的加强筋采用非闭合的弧形，因此可以根据低温气瓶局部受力的不同而进行局部加强，进而保证增加强度的同时，减少了加强筋的制作难度和成本。

本实施例中低温气瓶的其他特征可参照第一实施例，不再详述。

低温气瓶第四实施例

本实施例的低温气瓶与第一实施例的区别在于：加强筋相对于外筒体本体的轴线倾斜设置。

其中，多个加强筋沿外筒体的轴向间隔设置。各加强筋呈闭合的环状，且各加强筋与外筒体的轴线之间的夹角相同，即多个加强筋之间平行设置。

本实施例中的加强筋能够同时缓解外筒体轴向、径向和周向上的伸缩应力，从而增加外筒体的强度。

本实施例中低温气瓶的其他特征可参照第一实施例，不再详述。

低温气瓶第五实施例

参阅图5和图6，本实施例的低温气瓶与第一实施例的区别在于：本实施例中加强筋512相对于外筒体本体511的外周向内凹陷，而使该凹陷位置可用于固定拉带或者其他连接部件。

加强筋512的布置方式，以及加强筋512的成型方式均可以参照第一实施例，在此不一一赘述。

本实施例中低温气瓶的外封头52以及外封头52与外筒体51的连接等其他特征可参照第一实施例，不再详述。

低温气瓶第六实施例

参阅图7和图8，本实施例的低温气瓶与第一实施例的区别在于：加强结构还包括相对于外筒体本体611的外周向内凹陷的加强筋。即加强结构包括多个加强筋，且同时具有向外凸出的加强筋和向内凹陷的加强筋。

为便于区分，定义向外凸出的加强筋为第一加强筋612，向内凹陷的加强筋为第二加强筋613。

本实施例中，各第一加强筋612和各第二加强筋613均呈闭合的环状。

沿外筒体的轴向，第一加强筋612和第二加强筋613平行间隔设置。且第一加强筋612和第二加强筋613均垂直于外筒体61的轴线。

本实施例中，第一加强筋612的数量为多个，第二加强筋613的数量也为多个。且第一加强筋612和第二加强筋613交替设置。其他实施例中，第一加强筋612的数量、第二加强筋613的数量以及第一加强筋612与第二加强筋613沿轴向的设置方式均可以依据实际情况而设置。

本实施例中低温气瓶的的外封头62以及外封头62与外筒体61的连接等其他特征可参照第一实施例，不再详述。

低温气瓶第七实施例

参阅图9，本实施例的低温气瓶与第一实施例的区别在于：加强筋712呈螺旋状环绕设置在外筒体本体711的外周。

其中，螺旋状指外筒体71表面的加强筋712为一根连续加强筋，具体表现为，其起始于外筒体71一端，沿外筒体71外周盘旋至外筒体另一端。

该加强筋712的截面形状可为半圆形、方形、梯形、劣弧形或者其他规则或不规则形。

本实施例中的加强筋712能够同时缓解外筒体轴向、径向和周向上的伸缩应力，从而增加外筒体的强度。

且由于加强筋712为一连续不间断的加强筋，其能够共同的分散和抵抗外压，从而更进一步的增加外筒体71的强度。

本实施例中低温气瓶的其他特征可参照第一实施例，不再详述。

在其他实施例中，沿外筒体71的轴向间隔设有多段螺旋状加强筋712，具体可以依据实际情况而选择。

低温气瓶第八实施例

图10示出了保圈与部分外容器的结构示意图，参阅图10，低温气瓶还包括位于外容器8其中一端部的保护圈9。保护圈9与外筒体的其中一外封头连接。

保护圈9包括圈体91和增强结构。增强结构一体成型于圈体91的外表面。通过增强结构的设置增加了保护圈9的强度。

圈体91呈筒状，与外封头连接。增强筋由圈体91一体冲压成型或辊压成型。

每个增强筋相对于圈体91的外周向外凸出或向内凹陷。其中，增强筋可向外凸出，也可以向内凹陷。且在圈体91上设有多个增强筋时，同时具有向外凸出的增强筋和向内凹陷的增强筋。具体可以依据实际情况而设置。

每个增强筋沿圈体91径向的截面形状可为方形或弧形。且多个增强筋之间的截面形状可相同，也可以依据实际情况选择不同的截面形状。

具体地，增强筋呈条状，并沿圈体91的轴向延伸。

各增强筋的长度不一致，相邻的增强筋呈长短交替分布。

其中，各增强筋的长度等于或小于圈体91的周轴向长度。由于增强筋沿圈体91的轴向延伸，因此，此处的增强筋的长度是指其沿圈体91的轴向长度。

为便于描述，定义等于圈体91长度的增强筋为长增强筋921，小于圈体91长度的增强筋为短增强筋922。

相邻的增强筋呈长短交替分布是指在圈体91上设有多个增强筋时，长增强筋921和短增强筋922交替设置。

本实施例中，长增强筋921和短增强筋922成对设置。且多对成对设置的增强筋沿圈体91的周向均匀布置。

另外，定义向外凸出的增强筋为第一增强筋923，向内凹陷的增强筋为第二增强筋924。参阅图11，其示出了方形和半圆形的第一增强筋923以及方形和半圆形的第二增强筋924设置于圈体91上的示意图。

该保护圈9通过一体成型的圈体91和增强结构，能够在保护圈9跌落而伸缩时，使增强筋和圈体91一起伸缩，并通过增强筋与圈体91连接处的变化而缓解圈体91沿轴向的拉伸进而加强了保护圈9的强度。同时，由于保护圈9的强度较高，满足了强度和刚度要求，而使保护圈9的壁厚可以降低，从而更进一步的减轻了重量。

其他实施例中，增强筋的长度还可以一致，即均为长增强筋921，或均为短增强筋922。同时包括长增强筋921和短增强筋922时，长增强筋921和短增强筋922还可以随意设置。

进一步地，保护圈9对应增强筋的位置设置有断口，该断口贯通加强筋和圈体91。通过断口的设置，使的保护圈9在承受跌落试验的冲击时，既阻断增强筋处所受到的冲击力的继续传递，也可提高保护圈9在使用过程中的通风效果，提高了保护圈9的强度和功效。

本实施例中的保护圈可以与第一实施例至第七实施例中的任何一个外容器适配。

本申请中的低温气瓶通过加强结构增加了外筒体的强度和刚度，而能够承受由于真空而导致的负压，并能够使外筒体的壁厚降低，从而更进一步的减轻了重量。

另外，低温气瓶还包括支撑管和支撑板。支撑管设置于内容器的内封头与对应的外封头之间，支撑板用于支撑支撑管。

支撑板包括板体以及补强结构，补强结构一体成型于板体的表面。补强结构包括至少一补强筋，每个补强筋相对于板体的外周向外凸出或向内凹陷。

其中，板体垂直于外容器的轴线。补强筋的向外凸出和向内凹陷均以板体为参照物，向外凸出是指相对于板体更靠近外封头，向内凹陷是指更靠近内封头。

补强筋的截面形状、补强筋相对于板体的设置方式以及补强筋的成型方式等均可以参照本申请中的加强筋的描述，在此不一一赘述。

低温气瓶的其他结构也可以按照本申请中的加强筋的方式进行增加强度。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明中的低温气瓶包括外容器以及位于外容器内的内容器。外容器包括外筒体以及分列于外筒体两端的外封头，外筒体包括外筒体本体以及加强结构，外筒体本体的外周与外封头的外周齐平，且外筒体本体与外封头连接，加强结构一体成型于外筒体本体，加强结构包括相对于外筒体本体的外周向外凸出的第一加强筋和相对于外筒体本体的外周向内凹陷的第二加强筋中的至少一种。通过一体成型的外筒体本体和加强结构，能够在外筒体发生周向变形时，使加强筋和外筒体本体一起伸缩，并通过加强筋与外筒体本体连接处的变化而缓解外筒体沿周向的塌陷而加强了外筒体的强度，增强外筒体抗外压能力。同时，外筒体的壁厚可以降低，从而减轻了重量。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种低温气瓶，其特征在于，包括外容器以及位于所述外容器内的内容器，所述内容器与所述外容器之间形成有夹层空间，所述夹层空间内为真空环境；所述外容器包括外筒体以及分列于所述外筒体两端的外封头；

所述外筒体包括外筒体本体以及加强结构，所述外筒体本体的外周与所述外封头的外周齐平，且所述外筒体本体与所述外封头连接，所述加强结构一体成型于所述外筒体本体的外表面，所述加强结构包括至少一加强筋，每个所述加强筋相对于所述外筒体本体的外周向外凸出或向内凹陷。

2.根据权利要求1所述的低温气瓶，其特征在于，所述外筒体本体的外周平行、间隔设置有多圈所述加强筋。

3.根据权利要求2所述的低温气瓶，其特征在于，所述加强筋垂直于所述外筒体本体的轴线。

4.根据权利要求2所述的低温气瓶，其特征在于，所述加强筋相对于所述外筒体本体的轴线倾斜设置。

5.根据权利要求1所述的低温气瓶，其特征在于，所述加强筋呈螺旋状环绕设置在所述外筒体本体的外周。

6.根据权利要求1所述的低温气瓶，其特征在于，所述加强筋沿所述外筒体的径向的截面呈方形或者弧形。

7.根据权利要求5所述的低温气瓶，其特征在于，沿所述外筒体设置有多个加强筋时，至少一所述加强筋的截面呈方形，其余所述加强筋的截面呈弧形。

8.根据权利要求1所述的低温气瓶，其特征在于，所述加强筋呈闭合的环状或者非闭合的弧形。

9.根据权利要求1所述的低温气瓶，其特征在于，所述加强筋由所述外筒体本体一体冲压成型或辊压成型。

10.根据权利要求1所述的低温气瓶，其特征在于，至少一所述外封头的端部设有保护圈；

所述保护圈包括圈体和增强结构，所述增强结构一体成型于所述圈体的外表面，所述增强结构包括至少一增强筋，每个所述增强筋相对于所述圈体的外周向外凸出或向内凹陷。

11.根据权利要求10所述的低温气瓶，其特征在于，所述增强筋呈条状，并沿所述圈体的轴向延伸。

12.根据权利要求10所述的低温气瓶，其特征在于，各所述增强筋的长度不一致，相邻的所述增强筋呈长短交替分布。

13.根据权利要求10所述的低温气瓶，其特征在于，所述保护圈对应所述增强筋的位置设置有断口，所述断口贯通所述加强筋和所述圈体。

14.根据权利要求1所述的低温气瓶，其特征在于，所述内容器的内封头与对应的外封头之间设置有支撑管，所述支撑管通过一支撑板支撑，所述支撑板包括板体以及补强结构，所述补强结构一体成型于所述板体的表面，所述补强结构包括至少一补强筋，每个所述补强筋相对于所述板体的外周向外凸出或向内凹陷。