CN114857483A - 一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶及其加工方法 - Google Patents

一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及储氢气瓶相关技术领域，具体公开了一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶及其加工方法。储氢气瓶包括内胆、碳纤维缠绕层和玻璃纤维保护层，碳纤维缠绕层套设在内胆外侧，玻璃纤维保护层套设在碳纤维缠绕层的外侧；内胆中部的壁厚大于等于10mm，内胆两端的壁厚大于内胆中部的壁厚；内胆的至少一个端部设有瓶口并固定有瓶口延伸部，瓶口延伸部与瓶口对齐，瓶口延伸部为管状并贯穿碳纤维缠绕层和玻璃限位层，瓶口延伸部内可拆卸连接有密封塞，密封塞与瓶口延伸部之间设有密封圈，瓶口延伸部外套设有抱箍，抱箍与密封塞相对。适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶能够适应70Mpa及以上的工作压强，提高储氢效果。

Description

一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶及其加工方法
技术领域
本发明涉及储氢气瓶相关技术领域，具体涉及一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶及其加工方法。
背景技术
氢气燃烧仅产生水蒸气排出，有效减少环境污染，所以氢气广泛应用于汽车等领域。储氢气瓶主要用于储存氢气，为了增大储存量，储氢气瓶中的压强大于大气压强，所以对储氢气瓶的要求较高，目前的储氢气瓶包括多种类型，其中III型储氢气瓶包括内胆和碳纤维缠绕层，其中内胆上设有开口和密封塞，其中密封塞对开口进行封闭。
但是传统的III型储氢气瓶仅能适用20～70Mpa的工作压强，III型储氢气瓶的容量有限，在应用于加气站使用时，由于加气站对氢气储存量的要求较高，所以在每个储氢气瓶的储存量较小的情况下，加气站需要更多的储氢气瓶，也就需要更大的放置空间，无疑会极大的增大氢气储存成本，所以需要一种能够适应更高工作压强的储氢气瓶，以降低储存空间的要求。
发明内容
本发明意在提供一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶及其加工方法，以适应70Mpa及以上工作压强，提高储氢效果。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，包括内胆、碳纤维缠绕层和玻璃纤维保护层，碳纤维缠绕层套设在内胆外侧，玻璃纤维保护层套设在碳纤维缠绕层的外侧；内胆中部的壁厚大于等于10mm，内胆两端的壁厚大于内胆中部的壁厚；内胆的至少一个端部设有瓶口并固定有瓶口延伸部，瓶口延伸部与瓶口对齐，瓶口延伸部为管状并贯穿碳纤维缠绕层和玻璃限位层，瓶口延伸部内可拆卸连接有密封塞，密封塞与瓶口延伸部之间设有密封圈，瓶口延伸部外套设有抱箍，抱箍与密封塞相对。
本方案的有益效果为：
1.本方案中的抱箍套设在瓶口延伸部上，能够对瓶口延伸部进行限位，在密封塞和密封圈安装后，使得瓶口延伸部能够与密封圈紧密贴合，从而保持较好的密封效果，在储氢气瓶中的工作压强大于等于70Mpa时，储氢气瓶内储存的氢气不会泄露，故本发明中的储氢气瓶可承受70Mpa以上甚至9870Mpa的工作压强。
2.本方案中的内胆的中部和端部的壁厚均较大，故内胆的强度较大，能够适应更高的工作压强。而本方案中的内胆的端部的壁厚大于中部的壁厚，使得内胆端部的强度更大，即使在内胆的端部设置瓶口，也不会对内胆的强度造成过大的影响，进一步保证内胆能够适应70Mpa以上的工作压强。
进一步，抱箍朝向内胆的侧壁为喇叭状，且抱箍朝向内胆的端部与内胆的外壁相贴。
本方案的有益效果为：本方案中的抱箍与内胆的接触面积更大，能够增大抱箍对内胆端部的限位效果，而且内胆的端部与抱箍的端部相贴也能够对抱箍的安装起到定位的效果，方便抱箍的安装。
进一步，抱箍朝向内胆一端的外壁与内胆的外壁圆滑过渡。
本方案的有益效果为：本方案中的抱箍不会凸起，不会对碳纤维的缠绕造成阻碍，便于碳纤维缠绕层的加工。
进一步，抱箍朝向内胆的一端位于碳纤维缠绕层和内胆之间。
本方案的有益效果为：本方案中的碳纤维缠绕层能够将抱箍喇叭状的端部按压在内胆上，从而对抱箍进行定位，避免抱箍向远离内胆的一侧滑落。
进一步，内胆包括瓶体、缓冲部和端头部，瓶体的壁厚大于等于10mm，端头部的壁厚大于瓶体的壁厚，缓冲部的壁厚从靠近瓶体的一端到靠近端头部的一端逐渐增大。
本方案的有益效果为：本方案中的缓冲部对能够降低过渡段的应力集中，便于内胆的加工成型，并提高内胆的性能。
进一步，缓冲部的长度大于等于90mm。
本方案的有益效果为：本方案中的缓冲部的长度较大，降低过渡段的应力集中的效果更好。
进一步，端头部的壁厚从靠近瓶体的一端到远离瓶体的一端逐渐增大。
本方案的有益效果为：端头部靠近瓶口位置的强度较大，进一步保证内胆有较高的强度。
进一步，碳纤维缠绕层的厚度大于等于35mm。
本方案的有益效果为：本方案中的碳纤维缠绕层能够对内胆进行限位，有效提高储氢气瓶能够适应的工作压强。
本发明还提供一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶的加工方法，用于加工上述任意一项中的储氢气瓶，加工步骤如下：
步骤1，将管状金属经过旋压形成内胆，并在内胆的至少一个端部旋压形成瓶口和瓶口延伸部，旋压时，使内胆中部的壁厚大于等于10mm，并使内胆两端的壁厚大于内胆中部的壁厚；
步骤2，在瓶口延伸部上套设抱箍，并使抱箍靠近内胆的一端与内胆的外壁相贴；
步骤3，将碳纤维经树脂浸渍处理后，将碳纤维在内胆外壁缠绕形成厚度大于等于35mm的碳纤维缠绕层，并使碳纤维缠绕层的套设在抱箍靠近内胆的一端上；
步骤4，使用玻璃纤维在碳纤维缠绕层上缠绕形成玻璃纤维保护层，并使玻璃纤维保护层的厚度大于等于1.9mm。
本方案的有益效果为：
本方案中的方法制造出的储氢气瓶能够适应70Mpa以上的工作压强，能够储存更多的氢气，故更适应于加气站等需要对大量氢气进行储存的场所，以降低储存成本。而本方案中先安装抱箍，然后使用碳纤维缠绕，使得形成的碳纤维缠绕层能够套设在抱箍的外侧，对抱箍进行定位，避免抱箍移位。
进一步，步骤1旋压形成瓶口延伸部后，在瓶口延伸部远离内胆的一端加工内螺纹，并使内螺纹的扣数大于等于18扣。
本方案的有益效果为：本方案中的瓶口延伸部与密封塞螺纹连接，在内胆中的工作压强达到70Mpa以上时，瓶口延伸部与密封塞的连接更为牢固，从而避免密封塞松动。
附图说明
图1为本发明实施例中储氢气瓶的正视竖向剖视图；
图2为图1中A处的放大图；
图3为图1中B处的放大图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：瓶体1、瓶口延伸部2、抱箍3、碳纤维缠绕层4、缓冲部5、端头部6、密封塞7、环形槽71。
实施例
本实施例公开一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，如图1、图2和图3所示，包括内胆、碳纤维缠绕层4和玻璃纤维保护层，内胆包括瓶体1、两个缓冲部5和两个端头部6，两个端头部6分别位于瓶体1的两侧，两个缓冲部5分别位于瓶体1与两个端头部6之间，两个端头部6远离瓶体1的一端均设有瓶口，以右侧的缓冲部5和端头部6为例，端头部6右端设有瓶口延伸部2，瓶口延伸部2与瓶口对齐，本实施例中的瓶体1、缓冲部5、端头部6和瓶口延伸部2均由铝质管材经过旋压成，故瓶体1、缓冲部5、端头部6和瓶口延伸部2均固定连接并均同轴。本实施例中的瓶体1的壁厚为10mm、缓冲部5右端的壁厚为13mm，缓冲部5的长度为100mm、壁厚从左至右逐渐增大，端头部6的壁厚也从左至右依次增大，故两个端头部6的壁厚均大于瓶体1的壁厚。
瓶口延伸部2的右端设有内螺纹并螺纹连接有密封塞7，密封塞7上的螺纹和瓶口延伸部2上的内螺纹的扣数均大于18扣，密封塞7的左部设有环形槽71，环形槽71内设有密封圈，本实施例中的密封圈为o形圈。瓶口延伸部2外壁套设有抱箍3，抱箍3与瓶口延伸部2过盈配合，且抱箍3的右端为喇叭状，抱箍3的右端与端头部6端部相抵，且抱箍3的外壁与端头部6的外壁圆滑过渡。
碳纤维缠绕层4套设在瓶体1上，并覆盖瓶体1、缓冲部5和端头部6，本实施例中的碳纤维缠绕层4采用T800的碳纤维加工形成，碳纤维缠绕层4的厚度为40mm，碳纤维缠绕层4的两端均套设在抱箍3上，并将抱箍3靠近端头部6的一端按压在端头部6上。玻璃纤维保护层套设在碳纤维缠绕层4上，本实施例中的玻璃纤维保护层的厚度为2mm。
本实施例还公开一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶的加工方法，用于加工上述储氢气瓶，加工步骤如下：
步骤1，将金属管经过旋压形成内胆，并在内胆的至少一个端部旋压形成瓶口和瓶口延伸部2，旋压时，使瓶体1的壁厚为10mm、缓冲部5远离瓶体1的壁厚为13mm，并使缓冲部5的壁厚从靠近瓶体1的一端到远离瓶体1的一端逐渐增大，端头部6的壁厚靠近瓶体1的一端到远离瓶体1的一端也逐渐增大；在实际加工时，若原材料为金属板，则先将金属板加工成金属管后再按照步骤1的操作进行加工，形成内胆；然后在瓶口延伸部2的右部加工18扣内螺纹。
步骤2，在瓶口延伸部2上套设抱箍3，使抱箍3与瓶口延伸部2的外壁过盈配合，并使抱箍3靠近内胆的一端与内胆的外壁相贴，然后对抱箍3靠近瓶体1的一端进行旋压，使抱箍3靠近瓶体1的一端与端头部6的外壁圆滑过渡。
步骤3，采用T800的碳纤维，将碳纤维经树脂浸渍处理后，将碳纤维在内胆外壁缠绕形成壁厚为40mm的碳纤维缠绕层4，并使碳纤维缠绕层4的套设在抱箍3靠近内胆的一端上；
步骤4，使用玻璃纤维在碳纤维缠绕层4上缠绕形成厚度为2mm的玻璃纤维保护层。
本实施例中，步骤3还可使用T700的碳纤维，并将T700的碳纤维形成的碳纤维缠绕层4的厚度加工至55mm以上。而步骤3中的碳纤维的缠绕方法与现有的螺旋缠绕、环形缠绕或者二者相结合的缠绕方式相同，本实施例中不再赘述。
在实际实施时，可将密封塞7的直径设置为小于瓶口延伸部2右端的外径，步骤2安装抱箍3前，先安装密封塞7，步骤2安装抱箍3时，密封塞7对瓶口延伸部2进行支撑，避免瓶口延伸部2向内发生变形；其次，抱箍3还能够将瓶口延伸部2按压在密封塞7上，进一步提高密封塞7和o形圈的密封效果。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，其特征在于：包括内胆、碳纤维缠绕层和玻璃纤维保护层，所述碳纤维缠绕层套设在内胆外侧，所述玻璃纤维保护层套设在碳纤维缠绕层的外侧；所述内胆中部的壁厚大于等于10mm，所述内胆两端的壁厚大于内胆中部的壁厚；所述内胆的至少一个端部设有瓶口并固定有瓶口延伸部，所述瓶口延伸部与瓶口对齐，所述瓶口延伸部为管状并贯穿碳纤维缠绕层和玻璃限位层，所述瓶口延伸部内可拆卸连接有密封塞，所述密封塞与瓶口延伸部之间设有密封圈，所述瓶口延伸部外套设有抱箍，所述抱箍与密封塞相对。
2.根据权利要求1所述的一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，其特征在于：抱箍朝向内胆的侧壁为喇叭状，且抱箍朝向内胆的端部与内胆的外壁相贴。
3.根据权利要求2所述的一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，其特征在于：抱箍朝向内胆一端的外壁与内胆的外壁圆滑过渡。
4.根据权利要求3所述的一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，其特征在于：抱箍朝向内胆的一端位于碳纤维缠绕层和内胆之间。
5.根据权利要求1所述的一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，其特征在于：内胆包括瓶体、缓冲部和端头部，所述瓶体的壁厚大于等于10mm，所述端头部的壁厚大于瓶体的壁厚，所述缓冲部的壁厚从靠近瓶体的一端到靠近端头部的一端逐渐增大。
6.根据权利要求5所述的一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，其特征在于：缓冲部的长度大于等于90mm。
7.根据权利要求5所述的一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，其特征在于：端头部的壁厚从靠近瓶体的一端到远离瓶体的一端逐渐增大。
8.根据权利要求1所述的一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶，其特征在于：碳纤维缠绕层的厚度大于等于35mm。
9.一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶的加工方法，其特征在于：用于加工上述权利要求1～8中任意一项中的储氢气瓶，加工步骤如下：
步骤1，将管状金属经过旋压形成内胆，并在内胆的至少一个端部旋压形成瓶口和瓶口延伸部，旋压时，使内胆中部的壁厚大于等于10mm，并使内胆两端的壁厚大于内胆中部的壁厚；
步骤2，在瓶口延伸部上套设抱箍，并使抱箍靠近内胆的一端与内胆的外壁相贴；
步骤3，将碳纤维经树脂浸渍处理后，将碳纤维在内胆外壁缠绕形成厚度大于等于35mm的碳纤维缠绕层，并使碳纤维缠绕层的套设在抱箍靠近内胆的一端上；
步骤4，使用玻璃纤维在碳纤维缠绕层上缠绕形成玻璃纤维保护层，并使玻璃纤维保护层的厚度大于等于1.9mm。
10.根据权利要求9所述的一种适用于70MPa加气站III型站用储氢气瓶的加工方法，其特征在于：步骤1旋压形成瓶口延伸部后，在瓶口延伸部远离内胆的一端加工内螺纹，并使内螺纹的扣数大于等于18扣。
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