專利名稱：復(fù)合材料壓力容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓力容器，特別是涉及一種復(fù)合材料壓力容器。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料壓力容器在國內(nèi)主要有以下專利國家建筑材料工業(yè)局哈爾濱玻璃鋼研究所姜廣祥、費春東等發(fā)明的00137586.5“纖維纏繞復(fù)合材料橡膠內(nèi)襯環(huán)形壓力容器”；高級輕型構(gòu)件集團(tuán)公司(荷蘭代夫特)安迪·德貝克申請的01807147.3“纖維增強型壓力容器及其制造方法”；中國航天工業(yè)總公司第四研究院第四十三研究所屈永強、張康助、蔣欽榮等申請的“用壓縮天然氣全復(fù)合材料氣瓶及其制造方法”，這些發(fā)明專利均提出用復(fù)合材料和內(nèi)旦纏繞制造壓力容器，但沒有預(yù)應(yīng)力纏繞、安全監(jiān)控和“只漏不爆”的特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供采用預(yù)應(yīng)力纏繞、安全監(jiān)控和“只漏不爆”特點的一種復(fù)合材料壓力容器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下它由高強度鋁合金薄壁內(nèi)襯或者塑料薄壁內(nèi)襯制成的內(nèi)容器，在內(nèi)容器外采用預(yù)應(yīng)力傾角纏繞高強度纖維浸潤環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料繞帶的復(fù)合材料層，復(fù)合材料層外表面開有縱橫連通的小溝槽，外面覆蓋密閉外保護(hù)層，密閉外保護(hù)層上的撿漏孔與復(fù)合材料層外表面縱橫連通的小溝槽連通，密閉外保護(hù)層的撿漏孔上裝有傳感器。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是1、從高壓容器的受力特點出發(fā)，采用預(yù)應(yīng)力優(yōu)化纏繞技術(shù)，使容器在操作壓力下內(nèi)襯容器始終處于低應(yīng)力水平，而外面纏繞層基本達(dá)到等強度應(yīng)力分布，從而可以大大提高壓力容器的安全性、抗疲勞性和抗應(yīng)力腐蝕性能，容器的可靠性得以提高；2、采用環(huán)氧樹脂基固化增強纖維復(fù)合材料，采用膨脹單體保證樹脂固化時處于零體積變化狀態(tài)，從而減少容器內(nèi)的應(yīng)力集中，在固化時實現(xiàn)零體積收縮；采用微發(fā)泡技術(shù)使強度進(jìn)一步增加，制造的壓力容器重量減輕15％；3、選用高強度鋁合金薄壁內(nèi)襯，采用變極性等離子弧焊技術(shù)、摩擦攪拌焊接技術(shù)和塞焊修補技術(shù)，使航天器壓力容器薄壁內(nèi)襯焊接變形小、強度高，焊接接頭質(zhì)量可靠，抗外壓變形能力好，從而在使用中安全可靠；4該微空結(jié)構(gòu)壓力容器改變了壓力容器的危險失效形式，該容器能夠達(dá)到“只漏不爆”，并可以裝備失效報警裝置，及時做出應(yīng)急處理，避免突發(fā)性災(zāi)難事故的發(fā)生。
本發(fā)明可在航空航天用輕質(zhì)壓力容器，各種液氫液氧高壓移動氣瓶，車用液化氣、天然氣、其他高壓氣瓶，主要是重量輕、性能可靠的壓力容器領(lǐng)域中推廣應(yīng)用。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1內(nèi)容器、2復(fù)合材料層、3傳感器、4縱橫連通的小溝槽、5密閉外保護(hù)層、6傾角復(fù)合材料繞帶。
具體實施例方式
如附圖所示，圖中左半部份是剖在復(fù)合材料層2上，左下部份表示復(fù)合材料層2由傾角復(fù)合材料繞帶6構(gòu)成的示意圖；右半部份是剖視圖。本發(fā)明它由高強度鋁合金薄壁內(nèi)襯或者塑料薄壁內(nèi)襯制成的內(nèi)容器1，在內(nèi)容器1外采用預(yù)應(yīng)力傾角纏繞高強度纖維浸潤環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料繞帶6的復(fù)合材料層2，復(fù)合材料層2外表面開有縱橫連通的小溝槽4，外覆蓋密閉外保護(hù)層5，密閉外保護(hù)層5上的撿漏孔與復(fù)合材料層2外表面縱橫連通的小溝槽4連通，密閉外保護(hù)層5的撿漏孔上裝有傳感器3。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理如下用高強度的鋁合金制造的薄壁內(nèi)襯、或者塑料內(nèi)旦外面，采用預(yù)應(yīng)力傾角纏繞高強度纖維浸潤環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層，復(fù)合材料的纏繞傾角為與容器環(huán)截面成15-45°，預(yù)應(yīng)力大小根據(jù)容器的承壓大小和內(nèi)襯強度設(shè)計，最終使該壓力容器在操作壓力下內(nèi)襯處于低應(yīng)力、或者壓應(yīng)力狀態(tài)，而復(fù)合材料繞帶層幾乎是軸向、環(huán)向等強度的筒體，結(jié)合環(huán)氧樹脂基采用微孔發(fā)泡樹脂零體積固化技術(shù)，構(gòu)成筒體的承力層，該結(jié)構(gòu)具有重量輕、強度高，固化變形小的特點，并具有一定的透氣性。在復(fù)合材料層的外表面加工寬10mm、深1mm以下的縱橫連通的溝槽，外覆蓋密閉的保護(hù)層，構(gòu)成容器。當(dāng)內(nèi)襯由于某種原因發(fā)生失效后，介質(zhì)就會通過筒壁上的微孔進(jìn)入溝槽，由傳感器監(jiān)控得到信息后，作出相應(yīng)的處理，有寶貴的時間進(jìn)行各種處理，而不會發(fā)生突然爆破的惡性事故，從而達(dá)到“泄而不爆”的安全失效方式，可靠性大大提高。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料壓力容器，其特征在于它由高強度鋁合金薄壁內(nèi)襯或者塑料薄壁內(nèi)襯制成的內(nèi)容器(1)，在內(nèi)容器(1)外采用預(yù)應(yīng)力傾角纏繞高強度纖維浸潤環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料繞帶(6)的復(fù)合材料層(2)，復(fù)合材料層(2)外表面開有縱橫連通的小溝槽(4)，外覆蓋密閉外保護(hù)層(5)，密閉外保護(hù)層(5)上的撿漏孔與復(fù)合材料層(2)外表面縱橫連通的小溝槽(4)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料壓力容器，其特征在于復(fù)合材料的纏繞傾角與容器環(huán)截面成15-45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料壓力容器，其特征在于復(fù)合材料層(2)外表面的縱橫連通小溝槽(4)寬10mm、深1mm以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料壓力容器。包括高強度鋁合金薄壁內(nèi)襯或者塑料薄壁內(nèi)襯制成的內(nèi)容器，其外采用預(yù)應(yīng)力傾角纏繞高強度纖維浸潤環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料繞帶的復(fù)合材料層，復(fù)合材料層外表面開有縱橫連通的小溝槽，外面覆蓋密閉外保護(hù)層，密閉外保護(hù)層上的撿漏孔與復(fù)合材料層外表面縱橫連通的小溝槽連通，密閉外保護(hù)層的撿漏孔上裝有傳感器。采用預(yù)應(yīng)力優(yōu)化纏繞，大大提高壓力容器的安全性、抗疲勞性和抗應(yīng)力腐蝕性能；用環(huán)氧樹脂基固化增強纖維復(fù)合材料，用零體積改變微發(fā)泡技術(shù)增加強度，減少容器內(nèi)的應(yīng)力集中、重量減輕；本發(fā)明能夠達(dá)到“只漏不爆”，并能失效報警?？稍诤娇蘸教臁④囉靡夯瘹?、天然氣、液氫液氧等壓力容器中推廣應(yīng)用。
文檔編號F17C1/06GK1523258SQ03150968
公開日2004年8月25日 申請日期2003年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者鄭傳祥, 曹堃, 劉潔 申請人:浙江大學(xué)