CN1523258A - 复合材料压力容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合材料压力容器。包括高强度铝合金薄壁内衬或者塑料薄壁内衬制成的内容器，其外采用预应力倾角缠绕高强度纤维浸润环氧树脂基复合材料绕带的复合材料层，复合材料层外表面开有纵横连通的小沟槽，外面覆盖密闭外保护层，密闭外保护层上的捡漏孔与复合材料层外表面纵横连通的小沟槽连通，密闭外保护层的捡漏孔上装有传感器。采用预应力优化缠绕，大大提高压力容器的安全性、抗疲劳性和抗应力腐蚀性能；用环氧树脂基固化增强纤维复合材料，用零体积改变微发泡技术增加强度，减少容器内的应力集中、重量减轻；本发明能够达到“只漏不爆”，并能失效报警。可在航空航天、车用液化气、天然气、液氢液氧等压力容器中推广应用。

Description

复合材料压力容器
所属技术领域
本发明涉及压力容器，特别是涉及一种复合材料压力容器。
背景技术
复合材料压力容器在国内主要有以下专利：国家建筑材料工业局哈尔滨玻璃钢研究所姜广祥、费春东等发明的00137586.5“纤维缠绕复合材料橡胶内衬环形压力容器”；高级轻型构件集团公司(荷兰代夫特)安迪·德贝克申请的01807147.3“纤维增强型压力容器及其制造方法”；中国航天工业总公司第四研究院第四十三研究所屈永强、张康助、蒋钦荣等申请的“用压缩天然气全复合材料气瓶及其制造方法”，这些发明专利均提出用复合材料和内旦缠绕制造压力容器，但没有预应力缠绕、安全监控和“只漏不爆”的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供采用预应力缠绕、安全监控和“只漏不爆”特点的一种复合材料压力容器。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：它由高强度铝合金薄壁内衬或者塑料薄壁内衬制成的内容器，在内容器外采用预应力倾角缠绕高强度纤维浸润环氧树脂基复合材料绕带的复合材料层，复合材料层外表面开有纵横连通的小沟槽，外面覆盖密闭外保护层，密闭外保护层上的捡漏孔与复合材料层外表面纵横连通的小沟槽连通，密闭外保护层的捡漏孔上装有传感器。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：
1、从高压容器的受力特点出发，采用预应力优化缠绕技术，使容器在操作压力下内衬容器始终处于低应力水平，而外面缠绕层基本达到等强度应力分布，从而可以大大提高压力容器的安全性、抗疲劳性和抗应力腐蚀性能，容器的可靠性得以提高；
2、采用环氧树脂基固化增强纤维复合材料，采用膨胀单体保证树脂固化时处于零体积变化状态，从而减少容器内的应力集中，在固化时实现零体积收缩；采用微发泡技术使强度进一步增加，制造的压力容器重量减轻15％；
3、选用高强度铝合金薄壁内衬，采用变极性等离子弧焊技术、摩擦搅拌焊接技术和塞焊修补技术，使航天器压力容器薄壁内衬焊接变形小、强度高，焊接接头质量可靠，抗外压变形能力好，从而在使用中安全可靠；
4该微空结构压力容器改变了压力容器的危险失效形式，该容器能够达到“只漏不爆”，并可以装备失效报警装置，及时做出应急处理，避免突发性灾难事故的发生。
本发明可在航空航天用轻质压力容器，各种液氢液氧高压移动气瓶，车用液化气、天然气、其他高压气瓶，主要是重量轻、性能可靠的压力容器领域中推广应用。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
图中：1内容器、2复合材料层、3传感器、4纵横连通的小沟槽、5密闭外保护层、6倾角复合材料绕带。
具体实施方式
如附图所示，图中左半部份是剖在复合材料层2上，左下部份表示复合材料层2由倾角复合材料绕带6构成的示意图；右半部份是剖视图。本发明它由高强度铝合金薄壁内衬或者塑料薄壁内衬制成的内容器1，在内容器1外采用预应力倾角缠绕高强度纤维浸润环氧树脂基复合材料绕带6的复合材料层2，复合材料层2外表面开有纵横连通的小沟槽4，外覆盖密闭外保护层5，密闭外保护层5上的捡漏孔与复合材料层2外表面纵横连通的小沟槽4连通，密闭外保护层5的捡漏孔上装有传感器3。
本发明结构原理如下：用高强度的铝合金制造的薄壁内衬、或者塑料内旦外面，采用预应力倾角缠绕高强度纤维浸润环氧树脂基复合材料层，复合材料的缠绕倾角为与容器环截面成15-45°，预应力大小根据容器的承压大小和内衬强度设计，最终使该压力容器在操作压力下内衬处于低应力、或者压应力状态，而复合材料绕带层几乎是轴向、环向等强度的筒体，结合环氧树脂基采用微孔发泡树脂零体积固化技术，构成筒体的承力层，该结构具有重量轻、强度高，固化变形小的特点，并具有一定的透气性。在复合材料层的外表面加工宽10mm、深1mm以下的纵横连通的沟槽，外覆盖密闭的保护层，构成容器。当内衬由于某种原因发生失效后，介质就会通过筒壁上的微孔进入沟槽，由传感器监控得到信息后，作出相应的处理，有宝贵的时间进行各种处理，而不会发生突然爆破的恶性事故，从而达到“泄而不爆”的安全失效方式，可靠性大大提高。

Claims (3)

1、一种复合材料压力容器，其特征在于：它由高强度铝合金薄壁内衬或者塑料薄壁内衬制成的内容器(1)，在内容器(1)外采用预应力倾角缠绕高强度纤维浸润环氧树脂基复合材料绕带(6)的复合材料层(2)，复合材料层(2)外表面开有纵横连通的小沟槽(4)，外覆盖密闭外保护层(5)，密闭外保护层(5)上的捡漏孔与复合材料层(2)外表面纵横连通的小沟槽(4)连通。
2、根据权利要求1所述的一种复合材料压力容器，其特征在于：复合材料的缠绕倾角与容器环截面成15-45°。
3、根据权利要求1所述的一种复合材料压力容器，其特征在于：复合材料层(2)外表面的纵横连通小沟槽(4)宽10mm、深1mm以下。
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