專利名稱：高壓復(fù)合材料儲氫氣瓶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種高壓復(fù)合材料儲氫氣瓶。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的氫氣瓶通常采用金屬氣瓶、鋼內(nèi)膽的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)重 量大，體積大，耐壓低，儲量小，搬運(yùn)起來十分不方便，在潮濕的地方使用， 易對瓶體造成腐蝕，產(chǎn)生氣體泄露，對操作人員的生命安全造成很大的危害。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種高壓復(fù)合材料儲氫氣瓶，具有重量輕、安 全性高、閉氣性好、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。為此,本實(shí)用新型采用呈圓柱形的氣瓶兩 端設(shè)有瓶閥和瓶堵口，氣瓶由內(nèi)向外依次設(shè)有內(nèi)膽、內(nèi)層保護(hù)層、承載結(jié)構(gòu) 層和外保護(hù)層。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的目的。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)安全性選用具有優(yōu)良的塑性、粘合力和與碳纖維及玻璃纖維有良好親 和性的改性環(huán)氧樹脂為基本材料，采用螺旋纏繞與環(huán)向纏繞疊加的鋪層結(jié)構(gòu)， 在封頭處釆用擴(kuò)徑纏繞，從而減少封頭處纖維"架空"帶來的弊端。纏繞過 程中碳纖維各層的纏繞張力通過計(jì)算機(jī)控制，逐漸遞減。樹脂固化之前先進(jìn) 行"凝膠處理"，以消除基本內(nèi)的氣泡，減少孔隙率。固化工藝采用"梯度 溫度"，使基本材料能夠充分固化，避免基體材料在固化過程中產(chǎn)生龜裂現(xiàn) 象，有較高的安全性和抗壓性。即使氣瓶產(chǎn)生疲勞失效時(shí)僅是內(nèi)膽疲勞開裂 失效，而復(fù)合材料層不發(fā)生失效，保證了失效模式是只泄不爆。閉氣性內(nèi)膽采用整體連續(xù)變形的無縫結(jié)構(gòu)，沒有任何焊點(diǎn)和焊縫，保 證了內(nèi)膽具有較高的閉氣性。耐蝕性內(nèi)膽采用具有抗晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕的鋁合金6061-T6材料，保 證在使用過程中不產(chǎn)生晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕。內(nèi)膽內(nèi)外表面采用陽極氧化處 理，其氧化膜具有高絕緣性，具有絕緣性的玻璃纖維和樹脂隔離層將碳纖維 與內(nèi)膽隔離，保證了在潮濕等能生成電化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境中不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕?？稍O(shè)計(jì)性利用碳纖維的各向異性特點(diǎn)和受內(nèi)壓的筒形件抗軸向和環(huán)向 的差異對氣瓶的筒身強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證氣瓶爆破破口發(fā)生在指定的設(shè)計(jì)位 置。重量輕由于內(nèi)膽材料和復(fù)合材料的密度較小，因此，次種氣瓶的重量 在同等強(qiáng)度、同等直徑及同等容積條件下，重量較不及金屬氣瓶、鋼內(nèi)膽環(huán)繞氣瓶的一半。本實(shí)用新型的工作壓力35MPa，實(shí)驗(yàn)壓力52. 5MPa，爆破壓力82. 5MPa，容 積150L，壓力循環(huán)次數(shù)10000次，應(yīng)力比2.35，具有良好的使用效果。

圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖所示， 一種高壓復(fù)合材料儲氫氣瓶,主要由內(nèi)膽l、內(nèi)層保護(hù)層2、承 載結(jié)構(gòu)層3和外保護(hù)層4所組成，呈圓柱形的氣瓶兩端設(shè)有瓶閥和瓶堵口5，氣 瓶由內(nèi)向外依次設(shè)有內(nèi)膽、內(nèi)層保護(hù)層、承載結(jié)構(gòu)層和外保護(hù)層。所述的內(nèi)膽由經(jīng)過處理陽極氧化處理的鋁合金6061材料制成，是充裝介質(zhì) 的直接載體，主要起密封閉氣作用，承擔(dān)很小部分的內(nèi)壓，同時(shí)起到復(fù)合材料 纏繞層的成型摸具作用，內(nèi)膽經(jīng)過陽極氧化處理，進(jìn)一步提高內(nèi)膽的抗介質(zhì)腐 蝕能力和抗電化學(xué)腐蝕能力。所述的內(nèi)層保護(hù)層由玻璃纖和改性環(huán)氧樹脂制成，玻璃纖維具有高絕緣 性，防止金屬與碳纖維產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)。所述的承載結(jié)構(gòu)層由碳纖維和改性環(huán)氧樹脂制成，碳纖維具有高強(qiáng)度、高 彈性模量、高耐熱性，優(yōu)良的抗壓縮性、低密度、熱膨脹系數(shù)小、耐化學(xué)腐蝕 性能高等優(yōu)點(diǎn)，特別是具有良好的高溫形狀和尺寸穩(wěn)定性，但碳纖維是一種脆 性材料，碳纖維的抗沖擊性能差，第一承載結(jié)構(gòu)層設(shè)在氣瓶的內(nèi)層，主要承載 氣瓶的主要載荷，同時(shí)能夠發(fā)揮碳纖維的低應(yīng)變特性，約束鋁內(nèi)膽在循環(huán)載荷 作用下發(fā)生的形變，利于增加鋁內(nèi)膽的抗疲勞壽命。所述的外保護(hù)層由S-2高強(qiáng)玻璃纖維和改性環(huán)氧樹脂制成，S-2高強(qiáng)玻璃纖 維具有良好的抗沖擊性能，將S-2高強(qiáng)玻璃纖維復(fù)合材料作為保護(hù)層設(shè)在氣瓶 的外層，主要承擔(dān)氣瓶外部的沖擊載荷，以發(fā)揮S-2高強(qiáng)玻璃纖維高沖擊韌性 的特點(diǎn)?？傊緦?shí)用新型能具有重量輕、安全性高、閉氣性好、耐腐蝕、使用效 果好的優(yōu)點(diǎn),可推廣使用。
權(quán)利要求1. 一種高壓復(fù)合材料儲氫氣瓶，主要由內(nèi)膽和外保護(hù)層所組成，其特征在于呈圓柱形的氣瓶兩端設(shè)有瓶閥和瓶堵口，氣瓶由內(nèi)向外依次設(shè)有內(nèi)膽、內(nèi)層保護(hù)層、承載結(jié)構(gòu)層和外保護(hù)層。
2、 按權(quán)利要求l所述的高壓復(fù)合材料儲氫氣瓶，其特征在于所述的內(nèi)膽 由經(jīng)過處理陽極氧化處理的鋁合金6061材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種高壓復(fù)合材料儲氫氣瓶，采用呈圓柱形的氣瓶兩端設(shè)有瓶閥和瓶堵口，氣瓶由內(nèi)向外依次設(shè)有內(nèi)膽、內(nèi)層保護(hù)層、承載結(jié)構(gòu)層和外保護(hù)層。本實(shí)用新型具有重量輕、安全性高、閉氣性好、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號F17C1/04GK201081083SQ20072015528
公開日2008年7月2日 申請日期2007年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月16日
發(fā)明者盧會立 申請人:齊齊哈爾華安特種容器有限公司