CN105561880A - 一种复合结构的含能容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合结构的含能容器，包括含有上下两端开口的中空圆球形壳体，壳体包括：内层壳体、外层壳体以及固定在内层壳体和外层壳体中间的缓冲装置；其中，缓冲装置为截面呈连续波浪状的钢板，波浪状钢板的波底与内层壳体固定连接，且波浪状钢板的波顶与外层壳体固定连接。本发明通过设置复合结构的壳体，提高了含能容器外壳的抗压能力及其承载强度，缓冲反应瞬间的冲击压力，提高含能容器的寿命及质量。此外，本发明还具有便于安装、可靠性高、易于安装和维护等优势，大大提高了含能容器的寿命，满足大规模生产的需要。

Description

一种复合结构的含能容器
技术领域
本发明涉及含能材料领域，更具体地说，涉及一种复合结构的含能容器。
背景技术
含能材料，按用途主要分为炸药、推进剂和烟火剂三类，在民用、军事和航天等领域都起着举足轻重的作用，是已得到大规模应用的特殊功能材料。现今，随着纳米技术的发展与进步，许多新概念通过含能材料制备。
以三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石为例，石墨烯是由单层SP2杂化碳原子组成的六方点阵蜂窝状二维结构，其结构稳定，具有优良的导电导热特性、良好的机械特性，因而得到了广泛的研究。石墨烯已经被制备出来并应用在能源存储、透明电极、机械驱动器等领域。为了能够进一步开发石墨烯的潜在应用，尤其在能量存储转化方面，除了二维石墨烯薄膜外，三维石墨烯结构也已经能够制备出来，并且，近年来三维石墨烯包覆氧化物、碳材料等复合材料开始得到广泛研究，例如，三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石，由于三维石墨烯的包覆，显著提高了被包覆的纳米金刚石材料的导电率，并且结合了石墨烯的优良特性，这些复合物的的导电性能会显著增加，在催化、电容器、和储能方面也表现出优良的性能，已成为物理和半导体电子研究领域的国际前沿和热点之一。
现有技术中含能材料合成三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石的方法是利用高能富碳含能材料在特定高温高压条件下含能合成，通常将含能材料放入盛满水的容器中，再将盛水容器吊入含能反应容器中触发反应器反应以制备出待提纯溶液，然后通过提纯系统从溶液中提炼出三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石。其中，高能富碳含能材料通常包括三硝基甲苯(TNT)以及黑索今(RDX)或奥索金(HMX)等混合而成。
现有的含能容器(如图1所示)包括：含有上下两端开口的圆球形壳体1以及用于固定支撑圆球形壳体1的支撑架9，圆球形壳体1的上端开口处通过过渡段2连接法兰盖3，以形成上端进料孔，圆球形壳体1的下端开口处设有排液阀8；其中，法兰盖3上安装有控制阀7以及排气阀10。
由于含能容器中存在高压和高温(压力达到5-6兆帕，温度达到2100摄氏度)，而现有的含能容器存在结构上的缺陷，现有的含能容器通常为单层结构，单层外壳的材质包含碳钢、复合钢或钛钢等，在含能反应瞬间，由于圆球形壳体为单层结构，其外壳较为薄弱，承载强度低、缺少减冲装置，导致含能容器易变形，甚至在含能反应瞬间容器外壳破损，以至于现有的含能容器使用寿命短，不能满足大规模生产的需要，因此，本领域技术人员亟需提供一种新型含能容器解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合结构的含能容器，提高含能容器外壳的抗压能力，缓冲反应瞬间的冲击压力，提高含能容器的寿命。
本发明为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种复合结构的含能容器，包括含有上下两端开口的中空圆球形壳体，所述圆球形壳体的上端开口处通过过渡段连接法兰盖，以形成上端进料孔，所述壳体为复合结构，所述复合结构包括：内层壳体、外层壳体以及固定在所述内层壳体和外层壳体中间的缓冲装置；其中，所述缓冲装置为截面呈连续波浪状的钢板，所述波浪状钢板的波底与所述内层壳体固定连接，且所述波浪状钢板的波顶与所述外层壳体固定连接。
优选的，所述波浪状钢板的波底与所述内层壳体焊接，且所述波浪状钢板的波顶与所述外层壳体焊接。
优选的，所述波浪状钢板的波浪在所述内层壳体上均匀分布。
优选的，所述内层壳体包括接缝处，设在内层壳体接缝处的钢板波浪频率大于非接缝处的钢板波浪频率。
优选的，所述波浪状钢板的其中一端与所述过渡段固定连接。
优选的，所述波浪状钢板的材质为弹簧钢，所述波浪状钢板的厚度为1cm-20cm。
优选的，所述内层壳体为双层结构。
优选的，所述内层壳体包括低碳钢Q345层以及304不锈钢层。
优选的，所述外层壳体的材质为低碳钢Q345。
优选的，所述含能容器还包括用于固定支撑所述圆球形壳体的支撑架，所述支撑架的的支撑面与所述圆球形壳体的外侧壁相匹配。
本发明提供的含能容器，通过设置复合结构的壳体，提高了含能容器外壳的抗压能力及其承载强度，缓冲反应瞬间的冲击压力，提高含能容器的寿命及质量。此外，本发明还具有便于安装、占据空间小、可靠性高、易于安装和维护等优势，大大提高了含能容器的寿命，满足大规模生产的需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有复合结构的含能容器的结构示意图；
图2为本发明复合结构的含能容器的结构示意图。
[附图编号说明]：
1、壳体，2、过渡段，3、法兰盖，4、内层壳体，5、外层壳体；6、缓冲装置，7、控制阀，8、排液阀，9、支撑架，10、排气阀。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。
请参阅图2，图2为本发明一种复合结构的含能容器的结构示意图。
如图2所示，本发明提供一种复合结构的含能容器，包括含有上下两端开口的中空圆球形壳体1，圆球形壳体1的上端开口处通过过渡段2连接法兰盖3，以形成上端进料孔，壳体1为复合结构，壳体1的复合结构包括：内层壳体4、外层壳体5以及固定在内层壳体4和外层壳体5中间的缓冲装置6；其中，缓冲装置为截面呈连续波浪状的钢板，波浪状钢板6的波底与内层壳体4固定连接，且波浪状钢板6的波顶与外层壳体5固定连接。通过设置缓冲装置6缓冲了含能反应瞬间的冲击压力，提高了含能容器外壳的抗压能力及其承载强度，提高含能容器的寿命及质量。
具体的，本实施例中，波浪状钢板6的波底与内层壳体4焊接，且波浪状钢板6的波顶与外层壳体5焊接，以此将波浪状钢板6固定于内层壳体4和外层壳体5中间，优选为焊接方式固定，该固定方式牢固同时便捷快速，且成本较低。此外，波浪状钢板6的材质包括但不限于弹簧钢；其厚度优选为1cm-20cm。
波浪状钢板6的波浪可均匀分布在内层壳体4上；此外，由于内层壳体4上存在接缝处，而在含能反应瞬间，接缝处的应力往往小于非接缝处，因此，设在内层壳体4接缝处的钢板波浪频率大于非接缝处的钢板波浪频率，通过改变波浪状钢板6的波浪频率，使内层壳体4接缝处的波浪频率变大，从而增强接缝处的抗冲击能力。再者，波浪状钢板6的其中一端优选与过渡段2固定连接。
同时，外层壳体5的材质优选为低碳钢Q345R；内层壳体4为至少为两层的层叠结构，内层壳体4的材质包括但不限于低碳钢Q345R、304不锈钢、钛钢其中的一种或几种的组合。在实际成产过程中，可根据实际需要设置层叠结构的数量及其材质。较佳的，所述内层壳体4为双层结构，其包括低碳钢Q345R层以及304不锈钢层。
具体的，本实施例中，法兰盖3上安装用于控制进料的控制阀7以及用于排放气体的排气阀10；圆球形壳体1的下端开口处设有用于控制液体排放的排液阀8。含能材料容器下方还设有用于固定支撑圆球形壳体1的支撑架9，支撑架9的的支撑面与圆球形壳体1的外侧壁相匹配。在含能材料反应时，将高能富碳含能材料组装后吊入容器内，通过触发器引发含能材料，以制备出三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石初级溶液，然后通过提纯系统从初级溶液中纯化出三维石墨烯包覆单粒子纳米金刚石。
综上所述，本发明提供的含能材料容器，通过设置复合结构的壳体，提高了含能材料容器外壳的抗压能力及其承载强度，缓冲含能材料反应瞬间的冲击压力，提高含能材料容器的寿命及质量。此外，本发明还具有便于安装、占据空间小、可靠性高、易于安装和维护等优势，大大提高了含能材料容器的寿命，满足大规模生产的需要。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种复合结构的含能容器，包括含有上下两端开口的中空圆球形壳体，所述圆球形壳体的上端开口处通过过渡段连接法兰盖，以形成上端进料孔，其特征在于，所述壳体为复合结构，所述复合结构包括：内层壳体、外层壳体以及固定在所述内层壳体和外层壳体中间的缓冲装置；其中，所述缓冲装置为截面呈连续波浪状的钢板，所述波浪状钢板的波底与所述内层壳体固定连接，且所述波浪状钢板的波顶与所述外层壳体固定连接。
2.根据权利要求1所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述波浪状钢板的波底与所述内层壳体焊接，且所述波浪状钢板的波顶与所述外层壳体焊接。
3.根据权利要求1所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述波浪状钢板的波浪在所述内层壳体上均匀分布。
4.根据权利要求1所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述内层壳体包括接缝处，设在内层壳体接缝处的钢板波浪频率大于非接缝处的钢板波浪频率。
5.根据权利要求1所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述波浪状钢板的其中一端与所述过渡段固定连接。
6.根据权利要求1所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述波浪状钢板的材质为弹簧钢，所述波浪状钢板的厚度为1cm-20cm。
7.根据权利要求1所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述内层壳体为双层结构。
8.根据权利要求7所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述内层壳体包括低碳钢Q345R层以及304不锈钢层。
9.根据权利要求1所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述外层壳体的材质为低碳钢Q345R。
10.根据权利要求1～9任一所述的复合结构的含能容器，其特征在于，所述含能容器还包括用于固定支撑所述圆球形壳体的支撑架，所述支撑架的的支撑面与所述圆球形壳体的外侧壁相匹配。
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