專利名稱：成角度安裝的高壓容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于存儲(chǔ)流體的壓力容器。更具體地，本發(fā)明涉及用于將壓力容器安 裝到車輛中的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
由替代燃料(如，壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)或氫氣)供給燃料的低底板 運(yùn)輸車輛的到來(lái)，已經(jīng)導(dǎo)致需要將加壓容器形式的燃料存儲(chǔ)裝置安裝到車輛。通常，為了實(shí)現(xiàn)類似于柴油車輛的駕駛里程且實(shí)現(xiàn)與替代燃料相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)， 必須使用多個(gè)壓力容器。為了減少這種燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)的重量，使用輕質(zhì)復(fù)合材料壓力容器 和安裝系統(tǒng)。為了滿足美國(guó)和加拿大兩個(gè)國(guó)家的ANSI/AGA NGV2和CSA B51認(rèn)證，安裝系統(tǒng)必 須設(shè)計(jì)成適應(yīng)由于其加壓而引起的燃料壓力容器的徑向和軸向增長(zhǎng)。此外，壓力容器必須 承受動(dòng)態(tài)負(fù)載。動(dòng)態(tài)負(fù)載可按照重力的倍數(shù)來(lái)規(guī)定。負(fù)載設(shè)計(jì)取決于容器的取向。在加拿 大，當(dāng)壓力容器典型地以與車輛行駛相同的方向定向時(shí)，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)負(fù)載必須在車輛的縱向 方向至少20 g且在任何其他方向8 g。這些負(fù)載取代正常操作所需的負(fù)載且通常比美國(guó)強(qiáng) 加的更嚴(yán)格，其中容器以相同方向定向。此外，在8 g下試驗(yàn)時(shí)需要用于安裝支架的0.5英 寸(12. 5 mm)的最大許可偏轉(zhuǎn)。當(dāng)壓力容器橫向于行駛方向安裝時(shí)，在歐洲和日本慣例中 就是如此，當(dāng)前設(shè)計(jì)碰撞負(fù)載在所有方向都是100 g。所述標(biāo)準(zhǔn)定期變化。在 1998，Lincoln CompositesCLincoln. Nebr.，U. S. A. )(Advaneced Technical Products, Inc.的一個(gè)分類)中，公開(kāi)了用于車頂安裝的模塊化構(gòu)思，使用可膨脹以適應(yīng)壓 力容器的各種長(zhǎng)度的輕質(zhì)桁架框架。將模塊集成到公共汽車車頂通過(guò)使用安裝支架來(lái)完 成，安裝支架可沿著模塊的長(zhǎng)度重新定位，以與車頂“硬點(diǎn)”或剛性框架結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)。模塊 化框架包括設(shè)置在兩個(gè)縱向軌道之間的多個(gè)端構(gòu)件以及平行于縱向軌道設(shè)置的多個(gè)桁架 狀中心框架構(gòu)件。壓力容器平行于中心框架構(gòu)件縱向定位，從而將壓力容器彼此分開(kāi)且為 模塊化框架增加結(jié)構(gòu)剛度。已經(jīng)設(shè)計(jì)其他框架以滿足安全要求和重量限制。一種這樣的已知設(shè)計(jì)通常用于低 底板公共汽車中的車頂安裝，包括端構(gòu)件和橫向構(gòu)件的框架結(jié)構(gòu)?？蚣茉谘孛總€(gè)壓力容器 的兩個(gè)位置處具有鋼條，從而將每個(gè)壓力容器夾持到框架中。在上述Lincoln Composites系統(tǒng)中，壓力容器定位成縱向軸線以與車輛縱向軸線 相同的方向定向。在其他已知框架中，壓力容器定向成縱向軸線相對(duì)于車輛的框架軌道和 縱向軸線成90度。壓力容器的取向不同代表北美與日本和歐洲之間安裝慣例的差異。將期望具有用于安裝壓力容器的安裝系統(tǒng)和方法，其中，所述系統(tǒng)和方法使得容 器容量和動(dòng)態(tài)負(fù)載性能最大化。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)了用于安裝壓力容器的安裝系統(tǒng)和方法，其中，所述系統(tǒng)和方法使得容器容量和動(dòng)態(tài)負(fù)載性能最大化。在一個(gè)實(shí)施例中，一種安裝系統(tǒng)包括具有縱向軸線的壓力容器；圍繞壓力容器 設(shè)置的保持條；具有在其中形成的孔的載體元件，以從中接收保持條以便將載體元件緊固 到壓力容器；以及安裝元件，所述安裝元件聯(lián)接到載體元件且適合于聯(lián)接到安裝點(diǎn)以便緊 固壓力容器，其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休止角(resting angle)設(shè)置。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種安裝系統(tǒng)包括具有縱向軸線的壓力容器；圍繞壓力容 器設(shè)置的保持條；具有在其中形成的孔的載體元件，以從中接收保持條以便將載體元件緊 固到壓力容器；以及多個(gè)安裝元件，所述安裝元件聯(lián)接到載體元件且每個(gè)安裝元件都適合 于聯(lián)接到安裝點(diǎn)以便緊固壓力容器，其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休止角設(shè)置。本發(fā)明還提供一種用于將壓力容器安裝到車輛上的方法。一種方法包括以下步驟提供具有縱向軸線的壓力容器；提供安裝元件，所述安 裝元件緊固到車輛的安裝點(diǎn)；將載體元件緊固到壓力容器；以及將載體元件聯(lián)接到安裝元 件以緊固壓力容器，其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休止角設(shè)置。方案1. 一種安裝系統(tǒng)，包括 具有縱向軸線的壓力容器； 圍繞壓力容器設(shè)置的保持條；
具有在其中形成的孔的載體元件，以從中接收保持條以便將載體元件緊固到壓力容 器；以及
安裝元件，所述安裝元件聯(lián)接到載體元件且適合于聯(lián)接到安裝點(diǎn)以便緊固壓力容器， 其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休止角設(shè)置。方案2.根據(jù)方案1所述的安裝系統(tǒng)，其中，保持條包括聯(lián)接到張緊條的張力控制 元件，以緊固壓力容器。方案3.根據(jù)方案2所述的安裝系統(tǒng)，其中，張力控制元件包括螺栓、用于接收螺 栓的保持裝置和用于將螺栓緊固到保持裝置的螺母。方案4.根據(jù)方案2所述的安裝系統(tǒng)，其中，保持條包括設(shè)置在張緊條和壓力容器 之間的接合條，接合條緊固保持條相對(duì)于壓力容器的位置，同時(shí)允許壓力容器的膨脹和收縮。方案5.根據(jù)方案1所述的安裝系統(tǒng)，還包括設(shè)置在載體元件和壓力容器之間的 接合墊，其中，接合墊緊固載體元件相對(duì)于壓力容器的位置，同時(shí)允許壓力容器的膨脹和收 縮。方案6.根據(jù)方案1所述的安裝系統(tǒng)，其中，安裝元件具有聯(lián)接到安裝點(diǎn)的第一端 和聯(lián)接到載體元件的第二端，其中，第一端和第二端中的至少一個(gè)被斜切至預(yù)定角度。方案7.根據(jù)方案1所述的安裝系統(tǒng)，其中，安裝系統(tǒng)設(shè)置在車輛中，安裝點(diǎn)是車 輛車架。方案8.根據(jù)方案1所述的安裝系統(tǒng)，其中，安裝系統(tǒng)設(shè)置在燃料電池車輛中，壓 力容器存儲(chǔ)由燃料電池車輛使用的流體。方案9. 一種安裝系統(tǒng)，包括 具有縱向軸線的壓力容器； 圍繞壓力容器設(shè)置的保持條；具有在其中形成的孔的載體元件，以從中接收保持條以便將載體元件緊固到壓力容 器；以及
多個(gè)安裝元件，所述安裝元件聯(lián)接到載體元件且每個(gè)安裝元件都適合于聯(lián)接到安裝點(diǎn) 以便緊固壓力容器，其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休止角設(shè)置。方案10.根據(jù)方案9所述的安裝系統(tǒng)，其中，保持條包括聯(lián)接到張緊條的張力控 制元件，以緊固壓力容器。方案11.根據(jù)方案10所述的安裝系統(tǒng)，其中，張力控制元件包括螺栓、用于接收 螺栓的保持裝置和用于將螺栓緊固到保持裝置的螺母。方案12.根據(jù)方案10所述的安裝系統(tǒng)，其中，保持條包括設(shè)置在張緊條和壓力容 器之間的接合條，接合條緊固保持條相對(duì)于壓力容器的位置，同時(shí)允許壓力容器的膨脹和 收縮。方案13.根據(jù)方案9所述的安裝系統(tǒng)，還包括設(shè)置在載體元件和壓力容器之間的 接合墊，其中，接合墊緊固載體元件相對(duì)于壓力容器的位置，同時(shí)允許壓力容器的膨脹和收 縮。方案14.根據(jù)方案9所述的安裝系統(tǒng)，其中，每個(gè)安裝元件具有聯(lián)接到剛性結(jié)構(gòu) 的第一端和聯(lián)接到載體元件的第二端，其中，第一端和第二端中的至少一個(gè)被斜切至預(yù)定 角度。方案15.根據(jù)方案9所述的安裝系統(tǒng)，其中，安裝系統(tǒng)設(shè)置在車輛中，安裝點(diǎn)是車 輛車架。方案16.根據(jù)方案9所述的安裝系統(tǒng)，其中，安裝系統(tǒng)設(shè)置在燃料電池車輛中，壓 力容器存儲(chǔ)由燃料電池車輛使用的流體。方案17. —種用于將壓力容器安裝到車輛中的方法，所述方法包括以下步驟 提供具有縱向軸線的壓力容器；
提供安裝元件，所述安裝元件緊固到車輛的安裝點(diǎn)； 將載體元件緊固到壓力容器；以及
將載體元件聯(lián)接到安裝元件以緊固壓力容器，其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休 止角設(shè)置。方案18.根據(jù)方案17所述的方法，其中，保持條包括聯(lián)接到張緊條的張力控制元 件，以緊固壓力容器。方案19.根據(jù)方案17所述的方法，其中，安裝元件具有聯(lián)接到安裝點(diǎn)的第一端和 聯(lián)接到載體元件的第二端，其中，第一端和第二端中的至少一個(gè)被斜切至預(yù)定角度。方案20.根據(jù)方案17所述的方法，其中，安裝點(diǎn)是車輛車架。


根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述以及其他優(yōu)勢(shì)對(duì)于本領(lǐng) 域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)，在附圖中
圖1是包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的安裝系統(tǒng)的車輛的后視圖； 圖2是圖1的安裝系統(tǒng)的俯視透視圖；以及 圖加是由圖2中圓“a”所示的張力控制元件的放大局部透視圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)描述和附圖描述和說(shuō)明了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。描述和附圖用于使得本 領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明，且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。關(guān)于所公 開(kāi)的方法，所述步驟本質(zhì)上是示例性的，因而，步驟的順序不是必要的或關(guān)鍵的。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓力容器12的安裝系統(tǒng)10。如圖所示，安裝系統(tǒng) 10設(shè)置在燃料電池車輛的后座后面。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，安裝系統(tǒng)10可設(shè)置在任何車輛 中以及車輛內(nèi)的任何位置中。安裝系統(tǒng)10包括多個(gè)保持條14、多個(gè)載體元件16和多個(gè)安 裝元件18。壓力容器12通常包括內(nèi)部聚合物襯墊和具有外表面的纏繞外殼。纏繞外殼通常 用絲繞工藝形成且可由任何常規(guī)材料形成，例如碳纖維、玻璃纖維、復(fù)合纖維、以及具有樹(shù) 脂涂層的纖維。替代地，纏繞外殼也可以由任何可模制材料形成，例如金屬和塑料。容器開(kāi) 口 19通常在壓力容器12的端部形成且提供用于實(shí)用裝置20的附連點(diǎn)，如，流體控制設(shè)備、 閥、調(diào)節(jié)器和可附連到壓力容器12的其他裝置。作為非限制性示例，壓力容器12適合于存 儲(chǔ)和分配氣態(tài)氫，以供燃料電池系統(tǒng)(未示出)使用。然而，任何流體都可存儲(chǔ)在壓力容器 12中。保持條14圍繞壓力容器12的外圍設(shè)置以將壓力容器12緊固到載體元件16。如 圖所示，每個(gè)保持條14包括接合條22、張緊條M和張力控制元件26。接合條22通常由橡膠形成。然而，可以使用其他彈性材料。接合條22圍繞壓力 容器12的外圍設(shè)置且與壓力容器12的形狀大致一致。接合條22允許壓力容器12由于壓 力和溫度變化而改變尺寸。張緊條M圍繞接合條22設(shè)置，從而將接合條22夾在張緊條M和壓力容器12之 間。張緊條M通常由金屬(如不銹鋼)形成，且可調(diào)節(jié)以接收各種尺寸和形狀的壓力容器。
如圖加更清楚所示，張緊條M的每個(gè)端部包括聯(lián)接特征觀，用于接收張力控制元 件沈且將張力控制元件沈緊固到張緊條M。張力控制元件沈緊固地聯(lián)接到張緊條M。 如圖所示，張力控制元件沈包括第一保持裝置30、第二保持裝置32、螺栓34和螺母35。作 為非限制性示例，保持裝置30、32中的每個(gè)都具有帶有孔37的圓柱形本體，孔37從中穿過(guò) 形成以接收螺栓34。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用其他形狀。還應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用 用于聯(lián)接張緊條M的相對(duì)端的其他裝置。第一保持裝置30設(shè)置在張緊條M的一個(gè)聯(lián)接特征觀中。第二保持裝置32設(shè)置 在張緊條M的另一個(gè)聯(lián)接特征觀中，從而利于聯(lián)接張緊條M的相對(duì)端。螺栓34設(shè)置穿 過(guò)在每個(gè)保持裝置30、32中形成的孔37。螺母35設(shè)置在螺栓34上以接合在其上形成的螺 紋。應(yīng)當(dāng)理解的是，螺母35的旋轉(zhuǎn)使得螺母35沿螺栓34長(zhǎng)度行進(jìn)，從而將第二保持裝置 32朝第一保持裝置30推動(dòng)。因而，張緊條M被拉緊，且施加壓縮力到壓力容器12。應(yīng)當(dāng) 理解的是，張緊條M的張力和周長(zhǎng)可以調(diào)節(jié)以適應(yīng)壓力容器12的膨脹或收縮。載體元件16各包括主體36，主體36具有用于接收保持條14的多個(gè)孔38。在所 示實(shí)施例中，接合墊40設(shè)置在每個(gè)載體元件16的主體36和壓力容器12之間。主體36通 常由金屬形成且聯(lián)接到安裝元件18以將壓力容器12緊固到車輛。接合墊40將壓力容器 12緊固到載體元件16且允許壓力容器12由于壓力和溫度變化而改變尺寸。
安裝元件18設(shè)置在載體元件16和車輛的安裝點(diǎn)之間，以提供壓力容器12的期望 存儲(chǔ)角或休止角。作為非限制性示例，安裝點(diǎn)是車輛車架。每個(gè)安裝元件18包括第一端42 和第二端44。如圖所示，每個(gè)安裝元件的第一端42聯(lián)接到車輛的安裝點(diǎn)。每個(gè)安裝元件 18的第二端44被斜切且聯(lián)接到至少一個(gè)載體元件16。如圖所示，每個(gè)安裝元件18具有預(yù) 定長(zhǎng)度以將壓力容器12相對(duì)于水平面以預(yù)定角度緊固。安裝元件18的第二端44中的每 個(gè)上的斜角也預(yù)先確定以提供載體元件18的共線安裝表面。應(yīng)當(dāng)理解的是，通過(guò)改變每個(gè) 安裝元件18的相對(duì)長(zhǎng)度及其第二端44的斜角，可以改變壓力容器12的休止角。還應(yīng)當(dāng)理 解的是，安裝元件18的端部42、44可以具有任何角度。在使用中，載體元件16鄰近所形成的壓力容器12設(shè)置。保持條14設(shè)置穿過(guò)在載 體元件16中形成的孔38且圍繞壓力容器12的外圍。張力控制元件沈被調(diào)節(jié)以修改保持 條14的周長(zhǎng)和直徑，從而將載體元件16緊固到壓力容器12的外表面。壓力容器12然后 安裝到車輛中，安裝元件18緊固到車輛車架上。具體地，載體元件16聯(lián)接到安裝元件18， 使得壓力容器12緊固在具有預(yù)定休止角的存儲(chǔ)位置。休止角是非水平角，其中，壓力容器 12的縱向軸線A相對(duì)于大致平行于地平面的水平面以斜角設(shè)置。與當(dāng)前使用的存儲(chǔ)容器不 同，壓力容器12不是相對(duì)于車輛的駕駛方向縱向或橫向安裝，而是相對(duì)于水平面(在某些 實(shí)施例中，車輛車架)具有一定角度。常規(guī)安裝壓力容器的存儲(chǔ)容量在縱向和橫向方向受到車輛的車架或剛性結(jié)構(gòu)的 限制。由于可以最大化壓力容器12的長(zhǎng)度，因而根據(jù)本發(fā)明的安裝系統(tǒng)10使得壓力容器 12的存儲(chǔ)容量最大化。通過(guò)沿相對(duì)于水平面傾斜的縱向軸線安裝壓力容器12，壓力容器12 可以設(shè)計(jì)成最大化可用包裝空間的使用。類似地，由于容器開(kāi)口 19不與車輛車架的一部分直接對(duì)齊，因而最大化動(dòng)態(tài)負(fù)載 性能(例如，改進(jìn)的負(fù)載間隙)。壓力容器12的休止角使得安裝到容器開(kāi)口 19的實(shí)用裝置 20附近的空間最大化，從而最大化組裝選擇。例如，壓力容器12在安裝和組裝期間可以膨 脹且仍能夠穿過(guò)車輛的縱向軌道。作為另一個(gè)示例，具有壓力容器相對(duì)于水平面的傾斜休 止角的安裝系統(tǒng)10使得壓力容器12的質(zhì)量有效縱橫比最大化。根據(jù)前述說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地確定本發(fā)明的實(shí)質(zhì)特性，且在不偏離 其精神和范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明做出各種變化和修改以使之適合各種用途和條件。
權(quán)利要求
1.一種安裝系統(tǒng)，包括 具有縱向軸線的壓力容器； 圍繞壓力容器設(shè)置的保持條；具有在其中形成的孔的載體元件，以從中接收保持條以便將載體元件緊固到壓力容 器；以及安裝元件，所述安裝元件聯(lián)接到載體元件且適合于聯(lián)接到安裝點(diǎn)以便緊固壓力容器， 其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休止角設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝系統(tǒng)，其中，保持條包括聯(lián)接到張緊條的張力控制元件， 以緊固壓力容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝系統(tǒng)，其中，張力控制元件包括螺栓、用于接收螺栓的保 持裝置和用于將螺栓緊固到保持裝置的螺母。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安裝系統(tǒng)，其中，保持條包括設(shè)置在張緊條和壓力容器之間 的接合條，接合條緊固保持條相對(duì)于壓力容器的位置，同時(shí)允許壓力容器的膨脹和收縮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝系統(tǒng)，還包括設(shè)置在載體元件和壓力容器之間的接合 墊，其中，接合墊緊固載體元件相對(duì)于壓力容器的位置，同時(shí)允許壓力容器的膨脹和收縮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝系統(tǒng)，其中，安裝元件具有聯(lián)接到安裝點(diǎn)的第一端和聯(lián) 接到載體元件的第二端，其中，第一端和第二端中的至少一個(gè)被斜切至預(yù)定角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝系統(tǒng)，其中，安裝系統(tǒng)設(shè)置在車輛中，安裝點(diǎn)是車輛車^K O
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安裝系統(tǒng)，其中，安裝系統(tǒng)設(shè)置在燃料電池車輛中，壓力容器 存儲(chǔ)由燃料電池車輛使用的流體。
9.一種安裝系統(tǒng)，包括 具有縱向軸線的壓力容器； 圍繞壓力容器設(shè)置的保持條；具有在其中形成的孔的載體元件，以從中接收保持條以便將載體元件緊固到壓力容 器；以及多個(gè)安裝元件，所述安裝元件聯(lián)接到載體元件且每個(gè)安裝元件都適合于聯(lián)接到安裝點(diǎn) 以便緊固壓力容器，其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休止角設(shè)置。
10.一種用于將壓力容器安裝到車輛中的方法，所述方法包括以下步驟 提供具有縱向軸線的壓力容器；提供安裝元件，所述安裝元件緊固到車輛的安裝點(diǎn)； 將載體元件緊固到壓力容器；以及將載體元件聯(lián)接到安裝元件以緊固壓力容器，其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休 止角設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及成角度安裝的高壓容器。一種安裝系統(tǒng)包括具有縱向軸線的壓力容器；圍繞壓力容器設(shè)置的保持條；具有在其中形成的孔的載體元件，以從中接收保持條以便將載體元件緊固到壓力容器；以及安裝元件，所述安裝元件聯(lián)接到載體元件且適合于聯(lián)接到安裝點(diǎn)以便緊固壓力容器，其中，壓力容器的縱向軸線以非水平休止角設(shè)置。
文檔編號(hào)B60K15/067GK102092284SQ20101058917
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者B.J.斯圖爾特, M.D.沙巴納, S.P.巴爾加德, W.厄勒里希 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司