CN113650326B - 一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，包括如下步骤：(1)内胆制作；(2)阀体装配；(3)装夹；(4)碳纤维缠绕：采用湿法碳纤维缠绕设备，将浸渍有环氧树脂液的碳纤维缠绕在塑料内胆外表面，形成一层碳纤维缠绕层；(5)固化；(6)保护套设置：在碳纤维缠绕层的外表面安装可换式防撞保护装置；可换式防撞保护装置包括外套在碳纤维缠绕层外表面的中间套筒和连接在中间套筒两端的带中心孔端盖；中间套筒为弹性橡胶中间套筒，带中心孔端盖为弹性橡胶带中心孔端盖，带中心孔端盖的中心孔外套在金属阀体外圆上。本发明提高了碳纤维缠绕时的张力控制的精度以及储氢罐制作后的安全可靠性，并实现了碳纤维缠绕层内部张力的优化。

Description

一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法

技术领域

本发明涉及储氢罐制造技术领域，具体涉及一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法。

背景技术

高压储氢瓶具有储氢容器结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、灌装速度快等优点，已经成为氢能储运的主要方式。目前使用较多的高压储氢瓶复合内胆碳纤维全缠绕高压储氢罐，其是采用金属(常用的为铝合金)或塑料作为内胆，并在金属内胆或塑料内胆外面缠绕一层浸渍有环氧树脂的碳纤维，经固化后形成碳纤维缠绕层。这种结构的高压储氢瓶具有耐压强度、安全性较高等优势。

但是现有的高压储氢瓶还存在具有以下不足：

一是高压储氢罐外层为碳纤维缠绕层，使用时有可能受到意外撞击而损坏，从而会造成一定的安全隐患，并降低高压储氢罐的使用寿命。

一是高压储氢罐出现慢性泄露时不易早期发现早期预警，由此降低了高压储氢罐的安全可靠性。

三是碳纤维缠绕时的张力控制精度较差，且也无法根据不同的缠绕部位进行变张力控制以实现碳纤维缠绕层内部张力的优化设计。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，旨在提高碳纤维缠绕时的张力控制的精度以及储氢罐制作后的安全可靠性，并根据不同的缠绕部位进行变张力控制以实现碳纤维缠绕层内部张力的优化设计。具体的技术方案如下：

一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，包括如下步骤：

(1)内胆制作：采用高密度聚乙烯为原料，制作塑料内胆；

(2)阀体装配：塑料内胆两端开孔部安装连接好金属阀体，所述金属阀体的内孔与所述塑料内胆的收口部外圆采用螺纹连接，所述金属阀体的端面与塑料内胆的收口部台阶端面之间的连接为热融合连接；

(3)装夹：塑料内胆两端使用芯轴进行定位，装夹在碳纤维缠绕设备的旋转装置上；

(4)碳纤维缠绕：采用湿法碳纤维缠绕设备，将浸渍有环氧树脂液的碳纤维缠绕在塑料内胆和金属阀体外表面，形成一层碳纤维缠绕层；

(5)固化：将带有碳纤维缠绕层的塑料内胆置于固化干燥室内，进行固化干燥；

(6)保护套设置：在碳纤维缠绕层的外表面安装可换式防撞保护装置；所述可换式防撞保护装置包括外套在所述碳纤维缠绕层外表面的中间套筒和连接在所述中间套筒两端的带中心孔端盖；所述中间套筒为弹性橡胶中间套筒，所述带中心孔端盖为弹性橡胶带中心孔端盖，所述带中心孔端盖的中心孔外套在所述金属阀体外圆上。

优选的，所述带中心孔端盖与所述中间套筒之间密封连接，所述带中心孔端盖的中心孔与所述金属阀体外圆之间密封连接，所述中间套筒的内壁上、所述带中心孔端盖的内壁上分别设置有纵横交错相互连通的互通槽；所述带中心孔端盖上分别设置有用于对所述互通槽进行抽真空的抽真空接口及连接阀、用于监测所述互通槽内真空度情况的真空度传感器。

上述真空度传感器需要与储氢罐的泄漏监测系统相连接，由泄漏监测系统设置一个真空度阀值，并通过真空度传感器监测保护套内部的真空度的变化情况，记录真空度的变化与时间的关系，当保护套内部真空度减少至设定的阀值时，根据真空度的变化与时间的关系，来评估储氢罐的安全性，必要时发出报警。

本发明中，所述碳纤维缠绕工序中的湿法碳纤维缠绕设备包括旋转装置、直线往复移动机构、环氧树脂碳浸渍槽和若干数量的碳纤维放线卷盘，所述环氧树脂碳浸渍槽设置在直线往复移动机构上，所述环氧树脂碳浸渍槽内按照碳纤维束的前进方向依次设置有浸渍区和张力控制区，在所述环氧树脂碳浸渍槽的张力控制区设置有机架，所述机架上设置有若干数量的张力控制组件，每一张力控制组件对应连接一束碳纤维，所述每一张力控制组件包括按照碳纤维束的前进方向依次设置在所述张力控制区的机架上的第1个至第N个间隔布置的定滑轮、设置在所述第1个至第N-1个所述定滑轮下方的一根可上下浮动的水平联动杆、设置在相邻两个所述定滑轮中间下方位置的动滑轮，所述动滑轮包括位于第1个至第N-1个定滑轮中的相邻定滑轮中间下方位置的N-2个联动动滑轮和位于第N-1个定滑轮与第N个定滑轮中间下方位置的一个独立动滑轮，所述N-2个联动动滑轮连接在同一所述水平联动杆上以实现同步上下浮动，所述独立动滑轮上挂载有重力块，所述水平联动杆的中间垂直连接有浮动控制杆，所述浮动控制杆连接在电动升降机构上以实现所述水平联动杆的上下浮动；从所述碳纤维放线卷盘放出的碳纤维束按照碳纤维束的前进方向依次交替经过所述定滑轮和所述动滑轮后缠绕连接至所述塑料内胆上；在所述独立动滑轮上挂载的重力块下方设置有用于检测重力块高度位置的高度检测传感器。

本发明中，所述环氧树脂碳浸渍槽的浸渍区上部位置设置有出线定滑轮，所述出线定滑轮上设置有挤胶装置；所述环氧树脂碳浸渍槽的浸渍区上部位置设置有进线定滑轮，所述进线定滑轮上设置有进线速度调节装置。

优选的，所述挤胶装置包括第一伺服电动推杆、设置在所述第一伺服电动推杆的伸缩杆前端的压力传感器和设置在压力传感器前端的弹性气囊，所述挤胶装置的弹性气囊与所述出线定滑轮相接触，所述碳纤维束位于所述弹性气囊与所述出线定滑轮之间。

优选的，所述进线速度调节装置包括第二伺服电动推杆、设置在所述第二伺服电动推杆的伸缩杆前端的压力传感器和设置在压力传感器前端的弹性气囊，所述碳纤维束靠接在所述进线定滑轮上且位于所述进线定滑轮与所述进线速度调节装置的弹性气囊之间。

优选的，位于所述挤胶装置上的弹性气囊为回转式弹性气囊，位于所述进线速度调节装置上的弹性气囊为固定式弹性气囊。

利用所述回转式弹性气囊与出线定滑轮之间的滚动挤压实现低滚动摩擦下的挤胶作用；通过调整固定式弹性气囊与进线定滑轮之间压力，实现碳纤维束与固定式弹性气囊之间的滑动摩擦力调节以控制碳纤维束的进线速度。

本发明中，所述电动升降机构、高度检测传感器、第一伺服电动推杆、第二伺服电动推杆、压力传感器分别连接张力控制系统；所述步骤(4)的碳纤维缠绕工序中，通过所述张力控制系统实现碳纤维束的自适应放线、碳纤维束的挤胶均匀控制、碳纤维束的张力控制的相互协同。

优选的，所述高度检测传感器为红外测距传感器；所述张力控制系统为MCU控制器或PLC控制器。

本发明中，所述张力控制系统实现碳纤维束的自适应放线、碳纤维束的挤胶均匀控制、碳纤维束的张力控制的相互协同作业的具体方法如下：

S1、碳纤维缠绕时，利用高度检测传感器检测独立动滑轮上挂载的重力块高度，通过电动升降机构调节水平联动杆上联动动滑轮的高度，使得独立动滑轮的高度位置处在适中位置，从而实现碳纤维束的自适应放线；

S2、碳纤维缠绕时，利用挤胶装置上的压力传感器检测挤胶装置上的弹性气囊与碳纤维束、出线定滑轮之间的接触压力，通过第一伺服电动推杆调节弹性气囊的接触压力至预先设定的值，从而实现碳纤维束的挤胶均匀控制；

S3、碳纤维缠绕时，利用独立动滑轮上挂载的重力块实现对碳纤维束的张力控制。

作为本发明的进一步改进，所述湿法碳纤维缠绕设备上还设置有渐变张力器，所述渐变张力器包括设置在所述重力块下方通过第一伺服电机驱动的同步升降台、设置在所述同步升降台上通过第二伺服电机驱动的升降座、设置在所述升降座上的拉力传感器，所述拉力传感器通过拉紧弹簧与所述重力块相连接；所述同步升降台上设置有用于测量所述同步升降台与所述重力块之间间距的间距检测传感器，所述拉力传感器、间距检测传感器、第一伺服电机、第二伺服电机分别连接所述张力控制系统；所述张力控制系统通过所述高度检测传感器跟踪所述重力块的高度位置，并通过所述第一伺服电机实现所述同步升降台与所述重力块的同步升降，所述张力控制系统通过所述第二伺服电机实现所述拉紧弹簧对于所述重力块的渐变拉紧力的控制。

碳纤维缠绕时，可通过所述渐变张力器实现碳纤维缠绕过程中的张力渐变控制。

一个较好的张力渐变控制的优选方案是：通过所述渐变张力器实现碳纤维缠绕过程中碳纤维束张力的逐渐减少，这样可以使得碳纤维缠绕层内部的碳纤维束张力分布较为合理，从而提高碳纤维缠绕层的整体性能。

另一个较好的张力渐变控制的优选方案是：根据碳纤维束在塑料内胆上的不同位置和缠绕的角度变化，进行不同位置和不同缠绕角度时的变张力控制。

渐变张力器工作时，由张力控制系统通过间距检测传感器动态监测重力块与同步升降台之间的相对距离，并根据相对距离的变化驱动第一伺服电机来调整同步升降台的高度，从而始终保持同步升降台与重力块之间的间距恒定。与此同时，张力控制系统通过驱动第二伺服电机、拉力传感器和拉紧弹簧实时调整对于重力块的拉紧力，从而可以实现碳纤维束缠绕过程中碳纤维束张力的逐渐变化。

优选的，所述间距检测传感器为红外测距传感器。

本发明中，所述电动升降机构采用伺服电动推杆。

本发明中，所述中间套筒与所述带中心孔端盖之间的连接止口之间涂以密封胶水并通过螺钉进行密封固定；所述带中心孔端盖的中心孔与塑料内胆之间涂以密封胶水并通过紧配合进行密封固定。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，储氢罐的外表面设置了可换式防撞保护装置，一方面能够有效防止意外撞击对储氢罐的损伤，且可换式防撞保护装置可以定期更换，由此提高了储氢罐的安全性。

第二，本发明的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，可换式防撞保护装置的中间套筒和带中心孔端盖的内表面设置有纵横交错的互通槽，互通槽内抽真空处理并通过泄漏监测系统和真空度传感器对储氢罐是否有泄露进行实时检测和评估，由此进一步提高了储氢罐的安全性。另外，可换式防撞保护装置自身失效时也能进行报警。

第三，本发明的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，碳纤维缠绕时，利用高度检测传感器检测独立动滑轮上挂载的重力块高度，通过电动升降机构调节水平联动杆上联动动滑轮的高度，使得独立动滑轮的高度位置处在适中位置，从而实现碳纤维束的自适应放线。

第四，本发明的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，碳纤维缠绕时，利用挤胶装置上的压力传感器检测挤胶装置上的弹性气囊与碳纤维束、出线定滑轮之间的接触压力，通过第一伺服电动推杆调节弹性气囊的接触压力至预先设定的值，从而实现碳纤维束的挤胶均匀控制。

第五，本发明的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，碳纤维缠绕时，利用独立动滑轮上挂载的重力块实现对碳纤维束的张力控制。

第六，本发明的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，特殊设计的张力控制器可以实现变张力控制，从而能够适应碳纤维束缠绕的不同张力要求；例如，在缠绕时控制张力逐步较少，或者在缠绕某些特殊部位时给予特定的张力等。由此可以改善碳纤维束缠绕层的应力分布情况，从而提高碳纤维束缠绕层的使用性能。

附图说明

图1是本发明中的储氢罐的结构示意图；

图2是本发明中所使用的碳纤维缠绕设备的结构示意图；

图3是图2中的环氧树脂碳浸渍槽及内部结构示意图(立式剖视图)；

图4是在图3的基础上增加了渐变张力器后的结构示意图。

图中：1、塑料内胆，2、金属阀体，3、芯轴，4、碳纤维缠绕设备，5、旋转装置，6、碳纤维缠绕层，7、可换式防撞保护装置，8、中间套筒，9、带中心孔端盖，10、互通槽，11、抽真空接口及连接阀，12、真空度传感器，13、直线往复移动机构，14、环氧树脂碳浸渍槽，15、碳纤维放线卷盘，16、浸渍区，17、张力控制区，18、机架，19、定滑轮，20、水平联动杆，21、动滑轮，22、联动动滑轮，23、独立动滑轮，24、重力块，25、浮动控制杆，26、电动升降机构，27、挤胶装置，28、高度检测传感器，29、进线速度调节装置，30、第一伺服电动推杆，31、压力传感器，32、弹性气囊，33、第二伺服电动推杆，34、渐变张力器，35、拉力传感器，36、同步升降台，37、隔板，38、升降座，39、拉紧弹簧，40、螺钉，41、出线定滑轮，42、进线定滑轮，43、间距检测传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至4所示为本发明的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法的实施例，包括如下步骤：

(1)内胆制作：采用高密度聚乙烯为原料，制作塑料内胆1；

(2)阀体装配：塑料内胆1两端开孔部安装连接好金属阀体2，所述金属阀体2的内孔与所述塑料内胆1的收口部外圆采用螺纹连接，所述金属阀体2的端面与塑料内胆1的收口部台阶端面之间的连接为热融合连接；

(3)装夹：塑料内胆1两端使用芯轴3进行定位，装夹在碳纤维缠绕设备4的旋转装置5上；

(4)碳纤维缠绕：采用湿法碳纤维缠绕设备4，将浸渍有环氧树脂液的碳纤维缠绕在塑料内胆1和金属阀体2外表面，形成一层碳纤维缠绕层6；

(5)固化：将带有碳纤维缠绕层6的塑料内胆1置于固化干燥室内，进行固化干燥；

(6)保护套设置：在碳纤维缠绕层6的外表面安装可换式防撞保护装置7；所述可换式防撞保护装置7包括外套在所述碳纤维缠绕层6外表面的中间套筒8和连接在所述中间套筒8两端的带中心孔端盖9；所述中间套筒8为弹性橡胶中间套筒，所述带中心孔端盖9为弹性橡胶带中心孔端盖，所述带中心孔端盖9的中心孔外套在所述金属阀体2外圆上。

优选的，所述带中心孔端盖9与所述中间套筒8之间密封连接，所述带中心孔端盖9的中心孔与所述金属阀体2外圆之间密封连接，所述中间套筒8的内壁上、所述带中心孔端盖9的内壁上分别设置有纵横交错相互连通的互通槽10；所述带中心孔端盖9上分别设置有用于对所述互通槽10进行抽真空的抽真空接口及连接阀11、用于监测所述互通槽10内真空度情况的真空度传感器12。

本实施例中，所述碳纤维缠绕工序中的湿法碳纤维缠绕设备4包括旋转装置5、直线往复移动机构13、环氧树脂碳浸渍槽14和若干数量的碳纤维放线卷盘15，所述环氧树脂碳浸渍槽15设置在直线往复移动机构13上，所述环氧树脂碳浸渍槽15内按照碳纤维束的前进方向依次设置有浸渍区16和张力控制区17，在所述环氧树脂碳浸渍槽15的张力控制区17设置有机架18，所述机架18上设置有若干数量的张力控制组件，每一张力控制组件对应连接一束碳纤维，所述每一张力控制组件包括按照碳纤维束的前进方向依次设置在所述张力控制区17的机架18上的第1个至第N个间隔布置的定滑轮19、设置在所述第1个至第N-1个所述定滑轮19下方的一根可上下浮动的水平联动杆20、设置在相邻两个所述定滑轮19中间下方位置的动滑轮21，所述动滑轮21包括位于第1个至第N-1个定滑轮19中的相邻定滑轮19中间下方位置的N-2个联动动滑轮22和位于第N-1个定滑轮19与第N个定滑轮19中间下方位置的一个独立动滑轮23，所述N-2个联动动滑轮22连接在同一所述水平联动杆20上以实现同步上下浮动，所述独立动滑轮23上挂载有重力块24，所述水平联动杆20的中间垂直连接有浮动控制杆25，所述浮动控制杆24连接在电动升降机构26上以实现所述水平联动杆20的上下浮动；从所述碳纤维放线卷盘15放出的碳纤维束按照碳纤维束的前进方向依次交替经过所述定滑轮19和所述动滑轮21后缠绕连接至所述塑料内胆1上；在所述独立动滑轮23上挂载的重力块24下方设置有用于检测重力块24高度位置的高度检测传感器28。

上述真空度传感器28需要与储氢罐的泄漏监测系统相连接，由泄漏监测系统设置一个真空度阀值，并通过真空度传感器28监测保护套内部的真空度的变化情况，记录真空度的变化与时间的关系，当保护套内部真空度减少至设定的阀值时，根据真空度的变化与时间的关系，来评估储氢罐的安全性，必要时发出报警。

本实施的附图中其N＝5。

本实施例中，所述环氧树脂碳浸渍槽14的浸渍区16上部位置设置有出线定滑轮41，所述出线定滑轮41上设置有挤胶装置27；所述环氧树脂碳浸渍槽14的浸渍区16上部位置设置有进线定滑轮42，所述进线定滑轮42上设置有进线速度调节装置29。

优选的，所述挤胶装置27包括第一伺服电动推杆30、设置在所述第一伺服电动推杆30的伸缩杆前端的压力传感器31和设置在压力传感器31前端的弹性气囊32，所述挤胶装置27的弹性气囊32与所述出线定滑轮41相接触，所述碳纤维束位于所述弹性气囊32与所述出线定滑轮41之间。

优选的，所述进线速度调节装置29包括第二伺服电动推杆33、设置在所述第二伺服电动推杆33的伸缩杆前端的压力传感器31和设置在压力传感器31前端的弹性气囊32，所述碳纤维束靠接在所述进线定滑轮42上且位于所述进线定滑轮42与所述进线速度调节装置29的弹性气囊32之间。

优选的，位于所述挤胶装置27上的弹性气囊32为回转式弹性气囊，位于所述进线速度调节装置29上的弹性气囊32为固定式弹性气囊。

利用所述回转式弹性气囊32与出线定滑轮41之间的滚动挤压实现低滚动摩擦下的挤胶作用；通过调整固定式弹性气囊32与进线定滑轮42之间压力，实现碳纤维束与固定式弹性气囊32之间的滑动摩擦力调节以控制碳纤维束的进线速度。

本实施例中，所述电动升降机构26、高度检测传感器28、第一伺服电动推杆30、第二伺服电动推杆、压力传感器31分别连接张力控制系统；所述步骤(4)的碳纤维缠绕工序中，通过所述张力控制系统实现碳纤维束的自适应放线、碳纤维束的挤胶均匀控制、碳纤维束的张力控制的相互协同。

优选的，所述高度检测传感器28为红外测距传感器；所述张力控制系统为MCU控制器或PLC控制器。

本实施例中，所述张力控制系统实现碳纤维束的自适应放线、碳纤维束的挤胶均匀控制、碳纤维束的张力控制的相互协同作业的具体方法如下：

S1、碳纤维缠绕时，利用高度检测传感器28检测独立动滑轮23上挂载的重力块24高度，通过电动升降机构26调节水平联动杆20上联动动滑轮22的高度，使得独立动滑轮23的高度位置处在适中位置，从而实现碳纤维束的自适应放线；

S2、碳纤维缠绕时，利用挤胶装置27上的压力传感器31检测挤胶装置27上的弹性气囊32与碳纤维束、出线定滑轮41之间的接触压力，通过第一伺服电动推杆30调节弹性气囊32的接触压力至预先设定的值，从而实现碳纤维束的挤胶均匀控制；

S3、碳纤维缠绕时，利用独立动滑轮23上挂载的重力块24实现对碳纤维束的张力控制。

作为本实施例的进一步改进，所述湿法碳纤维缠绕设备4上还设置有渐变张力器34，所述渐变张力器34包括设置在所述重力块24下方通过第一伺服电机(图中未表示出)驱动的同步升降台36、设置在所述同步升降台36上通过第二伺服电机(图中未表示出)驱动的升降座38、设置在所述升降座38上的拉力传感器35，所述拉力传感器35通过拉紧弹簧39与所述重力块24相连接；所述同步升降台36上设置有用于测量所述同步升降台36与所述重力块24之间间距的间距检测传感器43，所述拉力传感器35、间距检测传感器43、第一伺服电机、第二伺服电机分别连接所述张力控制系统；所述张力控制系统通过所述高度检测传感器28跟踪所述重力块24的高度位置，并通过所述第一伺服电机实现所述同步升降台36与所述重力块24的同步升降，所述张力控制系统通过所述第二伺服电机实现所述拉紧弹簧39对于所述重力块24的渐变拉紧力的控制。

碳纤维缠绕时，可通过所述渐变张力器34实现碳纤维缠绕过程中的张力渐变控制。

一个较好的张力渐变控制的优选方案是：通过所述渐变张力器34实现碳纤维缠绕过程中碳纤维束张力的逐渐减少，这样可以使得碳纤维缠绕层6内部的碳纤维束张力分布较为合理，从而提高碳纤维缠绕层6的整体性能。

另一个较好的张力渐变控制的优选方案是：根据碳纤维束在塑料内胆1上的不同位置和缠绕的角度变化，进行不同位置和不同缠绕角度时的变张力控制。

渐变张力器34工作时，由张力控制系统通过间距检测传感器43动态监测重力块24与同步升降台36之间的相对距离，并根据相对距离的变化驱动第一伺服电机来调整同步升降台36的高度，从而始终保持同步升降台36与重力块24之间的间距恒定。与此同时，张力控制系统通过驱动第二伺服电机、拉力传感器35和拉紧弹簧39实时调整对于重力块24的拉紧力，从而可以实现碳纤维束缠绕过程中碳纤维束张力的逐渐变化。

优选的，所述间距检测传感器43为红外测距传感器。

本实施例中，所述电动升降机构26采用伺服电动推杆。

本实施例中，所述中间套筒8与所述带中心孔端盖9之间的连接止口之间涂以密封胶水并通过螺钉40进行密封固定；所述带中心孔端盖9的中心孔与塑料内胆1之间涂以密封胶水并通过紧配合进行密封固定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）内胆制作：采用高密度聚乙烯为原料，制作塑料内胆；

（2）阀体装配：塑料内胆两端开孔部安装连接好金属阀体，所述金属阀体的内孔与所述塑料内胆的收口部外圆采用螺纹连接，所述金属阀体的端面与塑料内胆的收口部台阶端面之间的连接为热融合连接；

（3）装夹：塑料内胆两端使用芯轴进行定位，装夹在碳纤维缠绕设备的旋转装置上；

（4）碳纤维缠绕：采用湿法碳纤维缠绕设备，将浸渍有环氧树脂液的碳纤维缠绕在塑料内胆和金属阀体外表面，形成一层碳纤维缠绕层；

（5）固化：将带有碳纤维缠绕层的塑料内胆置于固化干燥室内，进行固化干燥；

（6）保护套设置：在碳纤维缠绕层的外表面安装可换式防撞保护装置；所述可换式防撞保护装置包括外套在所述碳纤维缠绕层外表面的中间套筒和连接在所述中间套筒两端的带中心孔端盖；所述中间套筒为弹性橡胶中间套筒，所述带中心孔端盖为弹性橡胶带中心孔端盖，所述带中心孔端盖的中心孔外套在所述金属阀体外圆上；

其中，所述碳纤维缠绕工序中的湿法碳纤维缠绕设备包括旋转装置、直线往复移动机构、环氧树脂碳浸渍槽和若干数量的碳纤维放线卷盘，所述环氧树脂碳浸渍槽设置在直线往复移动机构上，所述环氧树脂碳浸渍槽内按照碳纤维束的前进方向依次设置有浸渍区和张力控制区，在所述环氧树脂碳浸渍槽的张力控制区设置有机架，所述机架上设置有若干数量的张力控制组件，每一张力控制组件对应连接一束碳纤维，所述每一张力控制组件包括按照碳纤维束的前进方向依次设置在所述张力控制区的机架上的第1个至第N个间隔布置的定滑轮、设置在所述第1个至第N-1个所述定滑轮下方的一根可上下浮动的水平联动杆、设置在相邻两个所述定滑轮中间下方位置的动滑轮，所述动滑轮包括位于第1个至第N-1个定滑轮中的相邻定滑轮中间下方位置的N-2个联动动滑轮和位于第N-1个定滑轮与第N个定滑轮中间下方位置的一个独立动滑轮，所述N-2个联动动滑轮连接在同一所述水平联动杆上以实现同步上下浮动，所述独立动滑轮上挂载有重力块，所述水平联动杆的中间垂直连接有浮动控制杆，所述浮动控制杆连接在电动升降机构上以实现所述水平联动杆的上下浮动；从所述碳纤维放线卷盘放出的碳纤维束按照碳纤维束的前进方向依次交替经过所述定滑轮和所述动滑轮后缠绕连接至所述塑料内胆上；在所述独立动滑轮上挂载的重力块下方设置有用于检测重力块高度位置的高度检测传感器；

其中，所述湿法碳纤维缠绕设备上还设置有渐变张力器，所述渐变张力器包括设置在所述重力块下方通过第一伺服电机驱动的同步升降台、设置在所述同步升降台上通过第二伺服电机驱动的升降座、设置在所述升降座上的拉力传感器，所述拉力传感器通过拉紧弹簧与所述重力块相连接；所述同步升降台上设置有用于测量所述同步升降台与所述重力块之间间距的间距检测传感器，所述拉力传感器、间距检测传感器、第一伺服电机、第二伺服电机分别连接所述张力控制系统；所述张力控制系统通过所述高度检测传感器跟踪所述重力块的高度位置，并通过所述第一伺服电机实现所述同步升降台与所述重力块的同步升降，所述张力控制系统通过所述第二伺服电机实现所述拉紧弹簧对于所述重力块的渐变拉紧力的控制。

2.根据权利要求1所述的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，其特征在于，所述带中心孔端盖与所述中间套筒之间密封连接，所述带中心孔端盖的中心孔与所述金属阀体外圆之间密封连接，所述中间套筒的内壁上、所述带中心孔端盖的内壁上分别设置有纵横交错相互连通的互通槽；所述带中心孔端盖上分别设置有用于对所述互通槽进行抽真空的抽真空接口及连接阀、用于监测所述互通槽内真空度情况的真空度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，其特征在于，所述环氧树脂碳浸渍槽的浸渍区上部位置设置有出线定滑轮，所述出线定滑轮上设置有挤胶装置；所述环氧树脂碳浸渍槽的浸渍区上部位置设置有进线定滑轮，所述进线定滑轮上设置有进线速度调节装置。

4.根据权利要求3所述的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，其特征在于，所述挤胶装置包括第一伺服电动推杆、设置在所述第一伺服电动推杆的伸缩杆前端的压力传感器和设置在压力传感器前端的弹性气囊，所述挤胶装置的弹性气囊与所述出线定滑轮相接触，所述碳纤维束位于所述弹性气囊与所述出线定滑轮之间。

5.根据权利要求4所述的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，其特征在于，所述进线速度调节装置包括第二伺服电动推杆、设置在所述第二伺服电动推杆的伸缩杆前端的压力传感器和设置在压力传感器前端的弹性气囊，所述碳纤维束靠接在所述进线定滑轮上且位于所述进线定滑轮与所述进线速度调节装置的弹性气囊之间。

6.根据权利要求5所述的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，其特征在于，所述电动升降机构、高度检测传感器、第一伺服电动推杆、第二伺服电动推杆、压力传感器分别连接张力控制系统；所述步骤（4）的碳纤维缠绕工序中，通过所述张力控制系统实现碳纤维束的自适应放线、碳纤维束的挤胶均匀控制、碳纤维束的张力控制的相互协同。

7.根据权利要求6所述的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，其特征在于，所述高度检测传感器为红外测距传感器；所述张力控制系统为MCU控制器或PLC控制器。

8.根据权利要求7所述的一种储氢罐上碳纤维缠绕层的制作方法，其特征在于，所述张力控制系统实现碳纤维束的自适应放线、碳纤维束的挤胶均匀控制、碳纤维束的张力控制的相互协同作业的具体方法如下：

S1、碳纤维缠绕时，利用高度检测传感器检测独立动滑轮上挂载的重力块高度，通过电动升降机构调节水平联动杆上联动动滑轮的高度，使得独立动滑轮的高度位置处在适中位置，从而实现碳纤维束的自适应放线；

S2、碳纤维缠绕时，利用挤胶装置上的压力传感器检测挤胶装置上的弹性气囊与碳纤维束、出线定滑轮之间的接触压力，通过第一伺服电动推杆调节弹性气囊的接触压力至预先设定的值，从而实现碳纤维束的挤胶均匀控制；

S3、碳纤维缠绕时，利用独立动滑轮上挂载的重力块实现对碳纤维束的张力控制。

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