用于氣罐和閥組件的保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于氣罐和閥組件的保護(hù)結(jié)構(gòu)。更特別地，本發(fā)明涉及用于附連到氣罐組件的閥上的保護(hù)結(jié)構(gòu)，它可運(yùn)行來保護(hù)閥機(jī)構(gòu)免受沖擊情形引起的毀滅性損傷。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮氣罐是設(shè)計(jì)成容納處于高壓(即，處于顯著大于大氣壓力的壓力)的氣體的壓力器皿。壓縮氣罐在廣泛范圍的市場中使用，從低成本的一般工業(yè)市場到醫(yī)療市場，到較高成本的應(yīng)用，諸如利用高純度的腐蝕性、有毒或自燃的特殊氣體的電子器件制造。使用氣罐的許多應(yīng)用包括提供純化的永久氣體。這樣的氣體的非窮盡性示例可為:氧、氮、氬、氦、氫、甲烷、三氟化氮、一氧化碳、氪或氖。
[0003]通常，加壓氣體容器包含鋼、鋁或復(fù)合材料，而且能夠存儲壓縮、液化或溶解氣體，對于大多數(shù)氣體來說，最大填充壓力高達(dá)450巴，以及對于諸如氫和氦的氣體來說，最大填充壓力高達(dá)900巴。這樣的高存放壓力有潛在的危險(xiǎn)，而且要求氣罐滿足嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)，并且當(dāng)然要求最終用戶謹(jǐn)慎操作。
[0004]為了有效且可控制地從氣罐或其它壓力器皿中分配氣體，需要調(diào)整器或閥組件。閥提供可控制氣體流的機(jī)構(gòu)。調(diào)整器能夠調(diào)整氣體流，使得氣體在恒定或可由用戶改變的壓力下分配。
[0005]圖1顯示氣罐組件10的示意圖。氣罐組件10包括氣罐12，氣罐12具有氣罐本體14和閥16。氣罐本體14包括大體圓柱形容器，容器具有平坦基部18，基部18布置成使得氣罐12能夠在無支承的情況下直立在平坦表面上。
[0006]氣罐本體14由鋼、鋁和/或復(fù)合材料形成，并且適合且布置成經(jīng)受住高達(dá)大約900巴的內(nèi)部壓力。頸部20限定孔口 20a，孔口 20a與基部18是相反的，并且包括適于接收閥16的螺紋(未顯示)。
[0007]氣罐本體14和閥16限定具有內(nèi)部容積的壓力器皿(在這個(gè)實(shí)施例中，呈氣罐12的形式)。閥16包括殼體22、出口 24、閥本體26和閥座28。殼體22包括用于與氣罐本體14的孔口 20接合的互補(bǔ)螺紋。出口 24適合且布置成使得氣罐12能夠連接到氣體組件中的其它構(gòu)件上；例如，軟管、管或另外的壓力閥或調(diào)整器。閥16例如可包括VIPR(具有集成壓力調(diào)整器的閥)。
[0008]可借助于旋轉(zhuǎn)可抓握把手30來將閥本體26沿軸向調(diào)節(jié)向或遠(yuǎn)離閥座28，以選擇性地打開或關(guān)閉出口 24。換句話說，閥本體26朝向或遠(yuǎn)離閥座28的移動(dòng)選擇性地控制氣罐本體14的內(nèi)部和出口 24之間的傳送通路的面積。這又控制從氣罐12的內(nèi)部到外部環(huán)境的氣體流。
[0009]氣體在非常高的壓力下存儲在氣罐中，非常高的壓力會引起許多潛在的安全危害。在這些條件下安全地容納氣體通常需要結(jié)實(shí)且剛性的氣罐結(jié)構(gòu)。另外，閥本身需要在結(jié)構(gòu)上是剛性的，以防止泄漏，而且與氣罐本體的連接必須足夠結(jié)實(shí)。
[0010]但是，這些措施通常會產(chǎn)生非常重的氣罐組件。因此，如果氣罐組件墜落到表面上；例如，在裝載或卸載時(shí)從卡車上墜落，則有損傷氣罐和閥組件的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)。
[0011]特別脆弱的是氣體閥以及閥與氣罐本體的連接。如圖1中顯示的那樣，氣體閥16從氣罐本體14突出距離d，取決于應(yīng)用，距離d的范圍為15 cm-40 cm。
[0012]這與氣罐組件10的大體高的重量和高壓氣體內(nèi)容物結(jié)合起來在氣罐14墜落且在閥16的區(qū)域中沖擊地表面時(shí)潛在地對氣體閥本體22和連接產(chǎn)生大力矩。所產(chǎn)生的高力矩可能會不可修復(fù)地?fù)p傷閥16，或者甚至更糟糕，閥16可泄漏或者整體從氣罐本體上剪除。如果發(fā)生這種損傷，則產(chǎn)生的高壓氣體的泄漏可對在氣罐附近的裝備和工作人員有嚴(yán)重后果。因而如標(biāo)準(zhǔn)BS EN ISO 11117:2008所要求的那樣，為了使氣罐組件安全且獲得批準(zhǔn)出售，保護(hù)閥機(jī)構(gòu)是至關(guān)重要的。
[0013]已知用金屬防護(hù)裝置保護(hù)閥。這樣的金屬防護(hù)裝置裝配在氣罐閥和氣罐的頂部上面，以保護(hù)閥區(qū)域。但是，雖然這些組件可提供必要的保護(hù)，但需要使用金屬作為防護(hù)裝置的材料，這會限制防護(hù)裝置可采取的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)。另外，制造這樣的防護(hù)裝置的成本尚ο
[0014]還對工業(yè)氣罐使用塑料防護(hù)裝置。特別是在例如具有外形要求較復(fù)雜的集成閥的情形中使用它們。但是，塑料防護(hù)裝置僅僅在高達(dá)10升的小氣罐上廣泛采用，其中氣罐的重量和含量較低，并且因此較低強(qiáng)度的塑料防護(hù)裝置就可滿足必要的安全要求。
[0015]還對高達(dá)30升的氣罐使用一些類型的塑料防護(hù)裝置。但是，保持氣罐總成的完整性所需的塑料的壁厚度變得接近注射模塑法技術(shù)在這個(gè)強(qiáng)度范圍中的極限，并且因此不可使用已知的塑料防護(hù)裝置來保護(hù)較大的氣罐。
[0016]超過20升的氣罐產(chǎn)品對于重量通常超過40公斤的單人操縱起來是非常重的。金屬防護(hù)裝置通常在它們的外形上受到限制，以協(xié)助良好的人機(jī)工程移動(dòng)和人工地接近氣罐。如所論述的那樣，塑料防護(hù)裝置提供較大的設(shè)計(jì)自由，但無法滿足較大的氣罐產(chǎn)品的必要安全要求。
[0017]因此，在本領(lǐng)域中存在這樣的技術(shù)問題:用于較大或較重的氣罐的氣罐防護(hù)裝置在材料和它們可采取的物理形式的方式受到限制。因此，在領(lǐng)域中需要一種改進(jìn)的氣罐防護(hù)裝置，它可運(yùn)行來提供確保安全地搬運(yùn)氣罐，同時(shí)允許較自由地設(shè)計(jì)防護(hù)材料和形狀因素所需的足夠的強(qiáng)度和保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于氣罐組件的保護(hù)結(jié)構(gòu)，氣罐組件包括氣罐本體和閥，氣罐本體包括基部和頸部，閥的近側(cè)端在使用中可連接到頸部上，保護(hù)結(jié)構(gòu)包括第一和第二結(jié)構(gòu)區(qū)段，第一區(qū)段可連接到閥上，使得第二區(qū)段與閥被第一區(qū)段隔開，其中，在使用中，第二區(qū)段布置成將沖擊力傳遞到第一區(qū)段，并且第一區(qū)段布置成響應(yīng)于所述沖擊力而相對于第二區(qū)段變形，以減小閥上的峰值沖擊力。
[0019]通過提供這種組件，保護(hù)結(jié)構(gòu)可連接到閥上，保護(hù)結(jié)構(gòu)可運(yùn)行來傳遞和吸收氣罐在表面上的意外沖擊的震動(dòng)。提供呈第一區(qū)段的形式、布置成響應(yīng)于沖擊力而變形的“扭彎區(qū)”，會減小閥所經(jīng)歷的瞬時(shí)力。這使得能夠有效地保護(hù)閥和減小閥失效的風(fēng)險(xiǎn)，氣罐破壞或氣罐的其它毀滅性損傷，而不必提供包圍整個(gè)閥組件的龐大且昂貴的金屬外殼。
[0020]換句話說，保護(hù)結(jié)構(gòu)可運(yùn)行來用作附連到氣罐閥上的能量吸收裝置。保護(hù)結(jié)構(gòu)包括固定到負(fù)載傳遞部分上的可塌縮部分，使得沖擊傳遞到可塌縮部分中，以消散能量和減小閥所經(jīng)歷的最大力。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二區(qū)段在閥的遠(yuǎn)側(cè)端處布置成堆疊構(gòu)造使得在使用中，第一區(qū)段直接位于第二區(qū)段和閥之間。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，第一區(qū)段包括漸縮區(qū)段。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，第二區(qū)段為基本圓柱形。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二區(qū)段通過匹配凸緣連接。
[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二區(qū)段中的至少一個(gè)由軟鋼形成。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二區(qū)段由退火軟鋼形成。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，第二區(qū)段由比第一區(qū)段更厚或更硬的材料形成。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，第二區(qū)段由比第一區(qū)段更厚的材料形成，材料具有范圍為100-250 Mpa的屈服應(yīng)力。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種防護(hù)結(jié)構(gòu)，它包括防護(hù)本體和第一方面的保護(hù)結(jié)構(gòu)，防護(hù)本體布置成在使用中包圍閥和保護(hù)結(jié)構(gòu)，防護(hù)本體的至少一部分由保護(hù)結(jié)構(gòu)支承。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，防護(hù)本體包括布置成直接連接到保護(hù)結(jié)構(gòu)上的第一和第二蛤殼部分。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二蛤殼部分的一部分布置成與保護(hù)結(jié)構(gòu)的第一和第二區(qū)段共形地接合。
[0031 ] 在一個(gè)實(shí)施例中，防護(hù)本體進(jìn)一步包括可旋轉(zhuǎn)帽，可旋轉(zhuǎn)帽可定位成將第一和第二蛤殼部分固定到保護(hù)結(jié)構(gòu)上。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)帽通過可釋放連接而連接。在一