專利名稱：車用天然氣燃料瓶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種氣體貯運(yùn)容器，主要用于貯運(yùn)車用天然氣燃料。
目前國(guó)內(nèi)主要采用橡膠袋作為車用天然氣的貯氣容器，用橡膠袋盛裝天然氣，壓力低，容量小，一輛車一般能貯氣20～25NM3，這種汽車的每百公里氣耗高達(dá)44NM3，遠(yuǎn)大于以標(biāo)準(zhǔn)油耗按熱值折算的當(dāng)量氣耗，所以僅限于行程有限的客車或公共汽車采用。也有采用普通氣瓶盛裝壓縮天然氣的，普通氣瓶主要由瓶體、頸圈、瓶閥、瓶帽和底座構(gòu)成，瓶體材料采用錳鋼，熱旋壓成形后，經(jīng)正火熱處理使其氣瓶的公稱工作壓力達(dá)到14.71MPa，公稱容積40L，重容比為8.5Kg／NM3，重量大于58Kg，強(qiáng)度極限6b≥745N／mm2，屈服極限6c≥500N／mm2，常溫沖擊韌性值2u≥69J／Cm2，延伸率δ5≥12％，瓶閥安全裝置采用防爆膜片，用這種氣瓶盛裝壓縮天然氣，每只鋼瓶的貯氣容量6.8NM3，一輛解放牌汽車的每百公里氣耗33NM3，按汽車一次行駛150公里計(jì)算，需要貯氣49.5NM3，車上需要裝8個(gè)普通氣瓶，鋼瓶自重超過460Kg，若要增加汽車行駛里程，必須增加鋼瓶數(shù)量，就給汽車改裝帶來了很大困難，甚至不可能實(shí)現(xiàn)。并且這種氣瓶的沖擊韌性差，不能用于寒冷地區(qū)。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種改進(jìn)的天然氣瓶，特別是一種工作壓力為18～30MPa，貯氣容量大，重容比為4.7～5.5Kg／NM3的車用天然氣燃料瓶。
本實(shí)用新型的目的采取以下方案達(dá)到，原有普通氣瓶的公稱工作壓力為14.71MPa，公稱容積為40L，重容比為8.5Kg／NM3，重量大于58Kg，用這種氣瓶盛裝壓縮天然氣，每只鋼瓶的貯氣容量為6.8NM3，一輛解放牌汽車的每百公里氣耗33NM3，若按汽車一次行駛150公里計(jì)算，需要貯氣49.5NM3，車上必須裝8個(gè)普通氣瓶才能滿足其需要，鋼瓶的自重超過460Kg，若要增加汽車的行駛里程，就還要增加鋼瓶的數(shù)量，就給汽車改裝帶來了困難，普通氣瓶由于工作壓力低，重容比大，因而導(dǎo)致了它的貯氣容量小和鋼瓶自身重，給汽車改裝造成困難。為此，我們采取更換瓶體材料和用與傳統(tǒng)制造方法不一樣的熱處理方法，制造出了工作壓力為18～30MPa，重容比為4.7～5.5Kg／NM3的車用天然氣燃料瓶。從而克服了普通氣瓶工作壓力低，貯氣容量小，重容比大的缺點(diǎn)，由瓶體(1)和裝在瓶體瓶口上的瓶閥(2)組成的車用天然氣燃料瓶，以鉻鉬鋼或其它合金鋼的無縫鋼管或鋼坯為原料，經(jīng)管制法熱旋壓成形或沖壓拉伸法成形，成形后的瓶體(1)用淬火－－回火方法進(jìn)行熱處理，淬火溫度850±10℃，保溫40～60分鐘，回火溫度560±10℃，保溫2～3小時(shí)，也可以根據(jù)熱處理工裝設(shè)備的實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)，使燃料瓶的工作壓力達(dá)到18～30MPa，重容比為4.7～5.5Kg／NM3，燃料瓶的結(jié)構(gòu)采用GB5099～85《鋼質(zhì)無縫氣瓶》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)各種不同車型的實(shí)際情況，確定燃料瓶的公稱工作壓力和公稱容積，再按公式計(jì)算出燃料瓶筒體設(shè)計(jì)最小壁厚，瓶體長(zhǎng)度，燃料瓶容量，重量和重容比。燃料瓶的瓶口上配車用天然氣燃料瓶專用瓶閥(2)，瓶閥安全裝置采用防爆膜片和易熔合金復(fù)合式。燃料瓶通過壓縮機(jī)充經(jīng)凈化處理其硫化氫含量≤20mg／NM3，水含量≤150mg／NM3的壓縮天然氣，燃料瓶在汽車上的安裝，根據(jù)各種不同的車型，采取不同的方式，裝在汽車上的燃料瓶與燃料瓶之間通過接頭(3)和鋼管(4)串接，再由一根總管道(5)輸送出來。這種燃料瓶由于固定在汽車上使用，不需要配底座、頸圈和安全帽，這又減輕了鋼瓶的重量，使每只燃料瓶至少比普通氣瓶輕三分之一以上。根據(jù)不同的車型可制造出公稱工作壓力為18～30MPa，重容比為4.7～5.5Kg／NM3，而容積不同的燃料瓶。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于①車用天然氣燃料瓶的工作壓力較普通氣瓶高，在燃料瓶容積相同的情況下，車用天然氣燃料瓶的貯氣容量就比普通氣瓶大，若給解放牌汽車裝上8個(gè)容積為40L的普通氣瓶，可供它行駛150公里，而給解放牌汽車裝上6個(gè)容積與普通氣瓶容積相同的車用天然氣燃料瓶，便可供它行駛150公里；②車用天然氣燃料瓶的重容比為4.7～5.5Kg／NM3，自重比普通氣瓶輕三分之一以上，若要求每輛車的鋼瓶自重不超過400Kg，可以充裝天然氣72～85NM3，可供4噸貨車行駛210～250公里，比裝普通氣瓶的4噸貨車多跑60～100公里③燃料瓶的沖擊韌性較普通氣瓶好，并配有安全保護(hù)裝置，一旦遇火災(zāi)或車輛發(fā)生碰撞時(shí)，安全閥能夠及時(shí)排氣，鋼瓶不會(huì)爆炸④汽車改裝方便，不影響原有的供油系統(tǒng)，仍可用汽油開車，保持了油氣兩用，這樣大大增加了汽車的行駛里程；⑤開發(fā)了汽車用能源的新途徑，天然氣是一種優(yōu)質(zhì)車用燃料，一立方米天然氣可以代替一升汽油，從而緩解汽車用燃料的緊張狀況；⑥天然氣辛烷值高，一般可達(dá)120以上，氣態(tài)燃料容易與空氣均勻混合使燃燒完全，所以熱效率提高，⑦有利于環(huán)境保護(hù)，用壓縮天然氣行車，汽車排出的廢氣對(duì)環(huán)境污染小，未燃燒完全的烴類、一氧化碳，氮氧化合物、二氧化硫以及含鉛化合物等均遠(yuǎn)較汽油為低，此外還可延長(zhǎng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)壽命；⑧經(jīng)濟(jì)效益好，使用一立方米經(jīng)過壓縮加工后的天然氣費(fèi)用基本上與一公升70號(hào)汽油費(fèi)用相等，若與高價(jià)油相比，每公升減少費(fèi)用28％以上，若與議價(jià)油相比，每公升則減少費(fèi)用46％以上，每輛汽車的改裝費(fèi)用，約一年左右就可以回收；⑨車用天然氣燃料瓶適應(yīng)面寬，適用于國(guó)內(nèi)各地區(qū)以及各種車型改裝的需要。


如下圖1為車用天然氣燃料瓶示意圖，其中1為瓶體，2為瓶閥。
圖2為車用天然氣燃料瓶安裝在汽車上的示意圖，其中1為車用天然氣燃料瓶，2為瓶閥，3為接頭，4為鋼管，5為總管道，6為充氣接頭，7為燃料選擇開關(guān)，8為減壓閥，9為氣體混合器。
實(shí)施例本實(shí)用新型下面將結(jié)合安裝在解放牌汽車上的車用天然氣燃料瓶的最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述安裝在解放牌汽車上的車用天然氣燃料瓶以35號(hào)鉻鉬鋼的無縫鋼管為原料，鋼管外徑為219mm。這種材料熱處理后機(jī)械性能可達(dá)6b≥932N／mm2，6c≥785N／mm2，δ5≥14％，－50℃V型缺口的低溫沖擊韌性值2k≥49J／Cm2，瓶體(1)的結(jié)構(gòu)采用底部碟形，中部圓筒形，肩部錐球形，頂部收口，瓶口的螺紋為氣瓶專用螺紋pZG27.8，配車用天然氣專用瓶閥。將車用天然氣燃料瓶的公稱工作壓力定為19.61MPa，公稱容積定為50L，按公式S＝Ph·D.2σe1.3+Ph]]>計(jì)算出燃料瓶筒體設(shè)計(jì)最小壁厚，并根據(jù)鋼管制造負(fù)偏差，取筒體公稱壁厚Sg＝6～7mm，并計(jì)算出Sg＝6mm的燃料瓶長(zhǎng)度為1613mm，Sg＝7mm的燃料瓶長(zhǎng)度為1643mm，為簡(jiǎn)化計(jì)算，錐球形瓶口和碟形瓶底均按球形計(jì)算，再按公式V＝ (P.VT.Z.)/(ZTP.) 計(jì)算出燃料瓶的容量為11NM3，并計(jì)算出Sg＝6mm的燃料瓶重量為51.3Kg，Sg＝7mm的燃料瓶重量為60.6Kg，由此計(jì)算出Sg＝6mm的燃料瓶重容比為4.7Kg／NM3，Sg＝7mm的燃料瓶重容比為5.5Kg／NM3。瓶體(1)經(jīng)熱旋壓成形后，采用淬火－－回火處理，淬火溫度850±10℃，保溫40分鐘，回火溫度560±10℃，保溫120分鐘，瓶體經(jīng)熱處理后機(jī)械性能能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求，燃料瓶的設(shè)計(jì)、制造、檢查驗(yàn)收應(yīng)符合GB5099－85《鋼質(zhì)無縫氣瓶》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其它工藝過程按照普通氣瓶生產(chǎn)工藝，僅需適當(dāng)添加一些工藝設(shè)備，全部制造工藝路線如下材料進(jìn)廠復(fù)驗(yàn)→下料→探傷→成形→熱處理→

→探傷→瓶口加工→測(cè)厚→沖洗→水壓試驗(yàn)→干燥處理→稱重→上閥→氣密試驗(yàn)→除銹→打鋼印→油漆→檢驗(yàn)入庫(kù)車用天然氣燃料瓶所配瓶閥(2)的設(shè)計(jì)壓力與燃料瓶的公稱工作壓力一致，安全裝置采用防爆膜片和易熔合金復(fù)合式，防爆膜片的爆破壓力為燃料瓶公稱工作壓力的1.25～1.5倍，即為24.51～29.42MPa，易熔合金的熔點(diǎn)為95～105℃，瓶閥(2)的通徑也由普通氣瓶的4mm，增加為6mm，因此這種氣瓶比普通氣瓶更安全可靠。解放牌汽車用車用天然氣燃料瓶安裝在解放牌汽車的車箱下面，要求一次充氣可行駛200公里，燃料瓶自重不超過430Kg，燃料瓶外徑小于250mm，長(zhǎng)度小于1800mm，因此每輛解放牌汽車的車箱下可裝7只外徑為219mm，長(zhǎng)度1800mm以內(nèi)，容積50L的車用天然氣燃料瓶。通過壓縮機(jī)給燃料瓶充經(jīng)凈化處理其硫化氫含量≤20mg／NM3，水含量150mg／NM3的壓縮天然氣，裝在車上的燃料瓶與燃料瓶之間通過接頭(3)和鋼管(4)串接，再由一根總管道(5)輸送至減壓閥(8)，經(jīng)過減壓的天然氣和經(jīng)濾清的空氣在混合器(9)內(nèi)混合后被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)，適當(dāng)調(diào)整點(diǎn)火裝置，汽車即可正常行駛。
權(quán)利要求由瓶體(1)和瓶體的瓶口上所裝瓶閥(2)構(gòu)成的車用天然氣燃料瓶其特征在于瓶體材料采用鉻鉬鋼。
專利摘要由瓶體和瓶體的瓶口上所裝瓶閥構(gòu)成的車用天然氣燃料瓶，主要用于貯運(yùn)車用天然氣燃料，瓶體材料采用鉻鉬鋼或其它合金鋼，瓶體成形后經(jīng)淬火——回火熱處理，使其工作壓力達(dá)到18～30Mpa，重容比為4.7～5.5Kg/NM
文檔編號(hào)F17C1/00GK2033080SQ8821279
公開日1989年2月22日 申請(qǐng)日期1988年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月1日
發(fā)明者莊瑞華, 董志新, 雷啟華, 楊琦, 蔡瑞光 申請(qǐng)人:成都高壓容器廠