一種車用壓縮天然氣氣瓶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及壓縮天然氣氣瓶，特別提供一種具有更高工作壓力和更好抗沖擊性能的車用壓縮天然氣氣瓶。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)車用壓縮天然氣的存貯已使用了鋼制氣瓶、玻璃纖維環(huán)向纏繞鋼制氣瓶和碳纖維纏繞鋁合金氣瓶。鋼制氣瓶和玻璃纖維環(huán)向纏繞鋼制氣瓶雖然成本較低，但相對(duì)比較笨重，且工作壓力一般都低于20MPa，承裝氣體量較少；碳纖維纏繞鋁合金氣瓶雖然具有質(zhì)輕高強(qiáng)的特點(diǎn)，也存在層間剪切性能較差的問(wèn)題，尤其是受沖擊后復(fù)合材料的強(qiáng)度下降明顯；另外碳纖維成本較高，也影響了碳纖維纏繞鋁合金氣瓶的使用性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題及不足，本實(shí)用新型提供了一種車用壓縮天然氣氣瓶，該氣瓶在有效節(jié)省成本的同時(shí)，具有更高的工作壓力和更好的抗沖擊性能。
[0004]本實(shí)用新型具體提供了一種車用壓縮天然氣氣瓶，所述氣瓶由內(nèi)到外依次為鋁合金內(nèi)襯1、層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層2以及纏繞層，層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層2為涂料層，其特征在于:所述纏繞層由內(nèi)到外依次為玄武巖纖維復(fù)合層3、碳纖維復(fù)合層4以及玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層5，纏繞層均由纖維材料纏繞氣瓶瓶體制成。
[0005]其中鋁合金內(nèi)襯I即氣瓶?jī)?nèi)膽，由鋁合金制成，在鋁合金內(nèi)襯I外部涂覆有雙酚A類環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯涂料，構(gòu)成層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層2，涂覆厚度優(yōu)選為0.1-0.5mm。所述各纏繞層均由環(huán)向纏繞層和螺旋纏繞層交替纏繞構(gòu)成，氣瓶具體制備步驟為:
[0006]①、層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層涂覆
[0007]在鋁合金內(nèi)襯I的外表面涂覆層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層2，該層厚度為0.1-0.5_，選用雙酚A類環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯涂料涂覆；
[0008]②、玄武巖纖維復(fù)合層纏繞
[0009]配制環(huán)氧樹(shù)脂基體膠液，膠液成分及質(zhì)量比為環(huán)氧樹(shù)脂:碳納米管:固化劑:消泡劑:促進(jìn)劑=100:0.5-10:60-80:0.1-5:0.1-5 ;其中環(huán)氧樹(shù)脂為均勻摻雜碳納米管的熱固性酚醛類環(huán)氧樹(shù)脂或雙酚A類環(huán)氧樹(shù)脂，固化劑優(yōu)選為甲基四氫苯酐，消泡劑優(yōu)選為有機(jī)硅酮復(fù)合物，促進(jìn)劑優(yōu)選為甲基六氫苯酐。
[0010]環(huán)向纏繞和螺旋纏繞交替纏繞玄武巖纖維復(fù)合層3，其中環(huán)向纖維纏繞厚度為1.2-2.4mm，螺旋纖維纏繞厚度為0.8-1.2mm，纏繞角為25-60°，形成玄武巖纖維復(fù)合層3 ;
[0011]③、碳纖維復(fù)合層纏繞
[0012]步驟②完成后，將玄武巖纖維更換為碳纖維，環(huán)向纏繞和螺旋纏繞交替纏繞碳纖維復(fù)合層4，其中環(huán)向纖維纏繞厚度為4.6-6.8mm，螺旋纖維纏繞厚度為2.8-3.9mm，纏繞角度為15-45°，形成碳纖維復(fù)合層4;
[0013]④、玻璃纖維復(fù)合層纏繞
[0014]待步驟③完成后，將碳纖維更換為玻璃纖維，依次進(jìn)行螺旋和環(huán)向纏繞，其中螺旋纏繞厚度為0.6-0.9mm，纏繞角度為15°，環(huán)向纏繞厚度為0.3-0.5mm，形成玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層5 ；
[0015]⑤、復(fù)合層固化
[0016]將上述混雜疊加纏繞成型后的氣瓶放入固化爐內(nèi)固化，固化制度為900C /2.5h+125°C /4.5h:其中90°C固化的2.5h區(qū)間內(nèi)，氣瓶瓶體保持每15秒鐘360°的轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣瓶表面樹(shù)脂流動(dòng)均勻。
[0017]其中纏繞工藝采用濕法連續(xù)纏繞，分別牽引玄武巖纖維、碳纖維及玻璃纖維粗紗通過(guò)樹(shù)脂膠槽浸潤(rùn)樹(shù)脂膠液以環(huán)向或螺旋排紗方式進(jìn)行連續(xù)纏繞成型。纏繞過(guò)程中張力波動(dòng)范圍控制在±2N內(nèi)。
[0018]本實(shí)用新型所述車用壓縮天然氣氣瓶，其特征在于:所述氣瓶的公稱容積為70L，公稱工作壓力為30MPa ;其中鋁合金內(nèi)襯I的外徑為Φ326+2πιπι，最小設(shè)計(jì)壁厚5.0mm，重量小于17Kg ;所述氣瓶瓶體整體纏繞后直徑為Φ348+2πιπι，氣瓶長(zhǎng)度為1080+lmm ;氣瓶瓶嘴長(zhǎng)度為50mm，瓶嘴螺紋為M50 X 1.5-6H規(guī)格，氣瓶總重小于34Kg。
[0019]本實(shí)用新型所述車用壓縮天然氣氣瓶的有益效果為:
[0020]該氣瓶的防碰撞性能更高，確保氣瓶具有更高的安全性；玄武巖纖維增強(qiáng)材料的綜合性能優(yōu)越:抗拉強(qiáng)度高、彈性模量高，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有優(yōu)良的耐候性；另外玄武巖纖維的原料來(lái)源廣泛、生產(chǎn)成本低，具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。因此，采用玄武巖纖維與碳纖維混雜復(fù)合材料在保證氣瓶承壓能力的同時(shí)，有效的降低了車用壓縮天然氣氣瓶的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1本實(shí)用新型車用壓縮天然氣氣瓶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
[0022]圖2本實(shí)用新型車用壓縮天然氣氣瓶軸向剖面示意圖。
[0023]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1、鋁合金內(nèi)襯，2、層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層，3、玄武巖纖維復(fù)合層，4、碳纖維復(fù)合層，5、玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層，L1、氣瓶瓶嘴長(zhǎng)度，L、氣瓶長(zhǎng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例
[0025]如圖所示，本實(shí)施例所述車用壓縮天然氣氣瓶瓶體由內(nèi)到外依次為鋁合金內(nèi)襯1、層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層2以及纏繞層，其中纏繞層由內(nèi)到外依次為玄武巖纖維復(fù)合層3、碳纖維復(fù)合層4以及玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層5。
[0026]層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層2為涂料層，用毛刷蘸取白色高固丙烯酸聚氨酯水性涂料涂覆于鋁合金內(nèi)襯I外表面，確保鋁膽外表面被全部涂覆，且涂覆均勻，該層厚度為0.3mm。
[0027]所述玄武巖纖維復(fù)合層3、碳纖維復(fù)合層4和玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層5均由環(huán)向纏繞層和螺旋纏繞層交替纏繞而成。
[0028]玄武巖纖維復(fù)合層3由玄武巖纖維纏繞制成，按照892/352/892的纏繞順序完成纏繞，環(huán)向纏繞層厚度為1.7mm，螺旋纏繞層厚度為0.8mm，纏繞張力依次為20N/18N/16N，形成玄武巖纖維復(fù)合層3。
[0029]碳纖維復(fù)合層4 按照 892/152/892/202/892/452/892/232/892/162/893的纏繞順序由碳纖維完成纏繞，環(huán)向纏繞層厚度為6.5mm，螺旋纏繞層厚度為3.4mm，環(huán)向張力由30N遞減至25N，螺旋張力由27N遞減至23N，形成碳纖維復(fù)合層4。
[0030]玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層5由玻璃纖維纏繞制成，按照152/892的纏繞順序完成纏繞，環(huán)向纏繞層厚度為0.5mm，螺旋纏繞厚度為0.6mm，纏繞張力為20N/18N，形成玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層5。
[0031]該氣瓶公稱容積70L，公稱工作壓力30MPa，鋁合金內(nèi)襯I外徑為Φ 327mm，最小設(shè)計(jì)壁厚5.0mm，鋁合金內(nèi)襯重量為16.7Kg ;氣瓶整體纏繞后直徑為Φ349mm，氣瓶長(zhǎng)度L為1080mm，氣瓶瓶嘴長(zhǎng)度LI為50mm，瓶嘴螺紋為M50 X 1.5-6H規(guī)格，氣瓶總重為31.9Kg。
[0032]制備所得氣瓶直接進(jìn)行水壓爆破，結(jié)果為135MPa ;另取一只經(jīng)1.Sm高空墜落實(shí)驗(yàn)之后水壓爆破，結(jié)果為132MPa，顯示出該車用壓縮天然氣氣瓶具有良好的承壓效果，并且具有良好的耐沖擊性能。
[0033]上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種車用壓縮天然氣氣瓶，所述氣瓶由內(nèi)到外依次為鋁合金內(nèi)襯(I)、層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層(2)以及纏繞層，層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層(2)為涂料層，其特征在于:所述纏繞層由內(nèi)到外依次為玄武巖纖維復(fù)合層(3)、碳纖維復(fù)合層(4)以及玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(5)，纏繞層由纖維材料纏繞氣瓶瓶體制成。2.按照權(quán)利要求1所述車用壓縮天然氣氣瓶，其特征在于:所述玄武巖纖維復(fù)合層(3)、碳纖維復(fù)合層(4)和玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(5)均由環(huán)向纏繞層和螺旋纏繞層交替纏繞構(gòu)成，玄武巖纖維復(fù)合層(3)環(huán)向纏繞層厚度為1.2-2.4mm，螺旋纏繞層厚度為0.8-1.2mm ;碳纖維復(fù)合層(4)環(huán)向纏繞層厚度為4.6-6.8mm，螺旋纏繞層厚度為.2.8-3.9mm ;玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(5)環(huán)向纏繞層厚度為0.3-0.5mm，螺旋纏繞厚度為 0.6-0.9mm。3.按照權(quán)利要求1所述車用壓縮天然氣氣瓶，其特征在于:所述氣瓶的公稱容積為70L，公稱工作壓力為30MPa ;其中鋁合金內(nèi)襯(I)的外徑為Φ326+2πιπι，最小設(shè)計(jì)壁厚.5.0mm，重量小于17Kg ;所述氣瓶瓶體整體纏繞后直徑為0 348+2mm，氣瓶長(zhǎng)度為1080+lmm ；氣瓶瓶嘴長(zhǎng)度為50mm，瓶嘴螺紋為M50 X 1.5-6H規(guī)格，氣瓶總重小于34Kg。
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種車用壓縮天然氣氣瓶，所述氣瓶由內(nèi)到外依次為鋁合金內(nèi)襯(1)、層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層(2)以及纏繞層，層間粘結(jié)協(xié)調(diào)層(2)為涂料層，其特征在于：所述纏繞層由內(nèi)到外依次為玄武巖纖維復(fù)合層(3)、碳纖維復(fù)合層(4)以及玻璃纖維復(fù)合材料外防護(hù)層(5)，纏繞層均由纖維材料纏繞氣瓶瓶體制成。該氣瓶在有效節(jié)省成本的同時(shí)，具有更高的工作壓力和更好的抗沖擊性能。
【IPC分類】C08K7/10, F17C1/06, C08L63/00, C08K9/06
【公開(kāi)號(hào)】CN204729912
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520431166
【發(fā)明人】齊磊, 劉揚(yáng)濤, 宋維鳳
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)中復(fù)科金壓力容器有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年6月19日